2020届二轮复习专题三第1讲电场和磁场的基本性质课件（40张） 40页

第 1 讲　电场和磁场的基本性质 网络构建 1 . 电场 2 . 磁场 备考策略 1 . 三个物理量的判断方法 判断场强强弱 ① 根据电场线或等势面的疏密判断 ② 根据公式 E ＝ k 和场强叠加原理判断 判断电势的高低 ① 根据电场线的方向判断 ② 由 U AB ＝和 U AB ＝ φ A － φ B 判断 ③ 根据电场力做功 ( 或电势能 ) 判断 判断电势能大小 ① 根据 E p ＝ qφ 判断 ② 根据 Δ E p ＝－ W 电 ，由电场力做功判断 2. 用准 “ 两个定则 ” (1) 对电流的磁场用安培定则。 (2) 对安培力和洛伦兹力用左手定则。 电场的基本性质 库仑定律的应用及库仑力的合成 【典例 1 】 (2019· 浙江宁海模拟 ) 如图 1 所示，三个固定的带电小球 a 、 b 和 c ，相互间的距离分别为 ab ＝ 5 cm ， bc ＝ 3 cm ， ca ＝ 4 cm 。小球 c 所受库仑力的合力的方向平行于 a 、 b 的连线。设小球 a 、 b 所带电荷量的比值的绝对值为 k ，则 ( 　　 ) 图 1 答案　 D 【典例 2 】 (2018· 天津理综， 3) 如图 2 所示，实线表示某电场的电场线 ( 方向未标出 ) ，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设 M 点和 N 点的电势分别为 φ M 、 φ N ，粒子在 M 和 N 时加速度大小分别为 a M 、 a N ，速度大小分别为 v M 、 v N ，电势能分别为 E p M 、 E p N 。下列判断正确的是 ( 　　 ) 图 2 根据电场中的 “ 点、线、面、迹 ” 判断相关物理量的变化 A. v M < v N ， a M < a N B. v M < v N ， φ M < φ N C. φ M < φ N ， E p M < E p N D. a M < a N ， E p M < E p N 答案　 D 【典例 3 】 (2019· 浙江瑞安新高考适应性考试 ) ( 多选 ) 一匀强电场的方向平行于 xOy 平面，平面内 a 、 b 、 c 三点的位置如图 3 所示，三点的电势分别为 10 V 、 17 V 、 26 V 。下列说法正确的是 ( 　　 ) 图 3 A. 电场强度的大小为 2.5 V/cm B. 坐标原点处的电势为 1 V C. 电子在 a 点的电势能比在 b 点的低 7 eV D. 电子从 b 点运动到 c 点，电场力做功为 9 eV 答案　 ABD 电场中的图象问题 图 4 【典例 4 】 (2019· 浙江东阳中学高三月考 ) ( 多选 ) 在一静止点电荷的电场中，任一点的电势 φ 与该点到点电荷的距离 r 的关系如图 4 所示。电场中四个点 a 、 b 、 c 和 d 的电场强度大小分别为 E a 、 E b 、 E c 和 E d 。点 a 到点电荷的距离 r a 与点 a 的电势 φ a 已在图中用坐标 ( r a ， φ a ) 标出，其余类推。现将一带正电的试探电荷由 a 点依次经 b 、 c 点移动到 d 点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为 W ab 、 W bc 和 W cd 。下列选项正确的是 ( 　　 ) 答案　 AC 与平行板电容器有关的电场问题 【典例 5 】 (2019· 浙江乐清选考模拟 ) 研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图 5 所示。下列说法正确的是 ( 　　 ) 图 5 A. 实验前，只用带电玻璃棒与电容器 a 板接触，能使电容器带电 B. 实验中，只将电容器 b 板向上平移，静电计指针的张角变小 C. 实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大 D. 实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大 答案　 A 1. 直角坐标系 xOy 中， M 、 N 两点位于 x 轴上， G 、 H 两点坐标如图 6 所示。 M 、 N 两点各固定一负点电荷，一电荷量为 Q 的正点电荷置于 O 点时， G 点处的电场强度恰好为零。静电力常量用 k 表示。若将该正点电荷移到 G 点，则 H 点处场强的大小和方向分别为 ( 　　 ) 图 6 答案　 B 2. (2019· 金丽衢十二校高三第一次联考 ) 将一原来不带电的半径为 R 的金属球放入电荷量为＋ Q 小球的电场中，由于金属球对电场的影响，最终所形成的电场线分布如图 7 所示。设两球球心间的距离为 3 R ，金属球表面的电势处处相等。 a 、 b 为电场中的两点，则 ( 　　 ) 图 7 解析　 电荷在金属球表面移动，但金属球仍呈电中性，故选项 A 错误；两带电小球不能看成点电荷，库仑定律不适用，故选项 B 错误；由于 a 点电势高于 b 点电势，故检验电荷－ q 在 a 点的电势能比在 b 点的小，选项 C 错误；将一电子从 a 点移到 b 点的过程中，电子的电势能增大，故电场力做负功，选项 D 正确。 答案　 D 3. (2019· 浙江余杭模拟 ) ( 多选 ) 一带正电的粒子只在电场力作用下沿 x 轴正向运动，其电势能 E p 随位移 x 变化的关系如图 8 所示，其中 0 ～ x 2 段是对称的曲线， x 2 ～ x 3 段是直线段，则下列说法正确的是 ( 　　 ) 图 8 A. x 1 、 x 2 、 x 3 处电势 φ 1 、 φ 2 、 φ 3 的关系为 φ 3 ＞ φ 2 ＞ φ 1 ＞ 0 B. 在 x 的正半轴，电场方向都沿 x 轴正方向 C. 粒子在 0 ～ x 1 段受到的电场力方向沿 x 轴正方向，做加速运动 D. x 2 ～ x 3 段的电场是匀强电场 解析　 由 E p ＝ qφ ， q ＞ 0 且不变知 φ 与 E p 同号且成正比，可得到 φ － x 图象如图所示，由于粒子只在电场力作用下沿 x 轴正向运动，说明电场线沿 x 轴。根据电场方向由电势高处指向电势低处，在 0 ～ x 1 段电场方向为＋ x 方向，粒子在该段受到的电场力方向沿＋ x 方向，做加速运动， x 1 ～ x 3 段电场方向沿－ x 方向，粒子做减速运动，选项 A 、 C 正确， B 错误；又 x 2 ～ x 3 段电势随距离 x 的变化是线性的，说明该处电场是恒定的，为匀强电场，选项 D 正确。 答案　 ACD 图 9 磁场的基本性质 磁场的叠加及安培力的计算问题 答案　 AC 【典例 2 】 (2019· 浙江丽水调考 ) ( 多选 ) 如图 10 ，三根相互平行的固定长直导线 L 1 、 L 2 和 L 3 两两等距，均通有电流 I ， L 1 中电流方向与 L 2 中的相同，与 L 3 中的相反。下列说法正确的是 ( 　　 ) 图 10 答案　 BC 安培力作用下导体的平衡及运动 【典例 3 】 (2019· 稽阳联谊学校联考 ) 电流方向垂直纸面向里的通电直导线置于粗糙绝缘水平桌面上，开始时桌面上方有竖直向上的磁场，如图 11 所示。当磁场方向在竖直平面内缓慢逆时针转 90° 的过程中，通电导线始终沿水平面向右做匀速直线运动，则 B 的大小变化可能是 ( 　　 ) 图 11 A. 一直变大 B. 一直变小 C. 先变大后变小 D. 先变小后变大 解析　 可以把支持力与摩擦力合成为一个力，此力方向不变，然后可以用作图法知，选项 D 正确。 答案　 D 分析磁场对电流的作用要做到 “ 一明、一转、一分析 ” 1. (2019· 稽阳联谊学校联考 ) 有两根长直导线 a 、 b 互相平行放置。如图 12 所示为垂直于导线的截面图。在图示平面内， O 点为两根导线连线的中点。 P 、 Q 为两导线连线中垂线上关于 O 点对称等距的两点。若两导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流 I 。研究两直线电流产生的磁场，下列说法中正确的是 ( 　　 ) 图 12 A. O 点磁感应强度为零 B. P 、 Q 两点磁感应强度方向相同 C. PO 段与 OQ 段磁感应强度方向相反 D. 将一正试探电荷从 P 沿 PQ 移到 Q 点，其受到的洛伦兹力方向始终垂直纸面 解析　 如图所示，可知 P 点磁场方向向下，同理 O 、 Q 都向下，所以选项 A 、 C 错误， B 正确；将一正试探电荷从 P 沿 PQ 移到 Q 点，运动方向与磁场方向一致，不产生洛伦兹力， D 错误。 答案　 B 2. (2019· 浙江新昌选考模拟 ) ( 多选 ) 3 条在同一平面 ( 纸面 ) 内的长直绝缘导线搭成一等边三角形。在导线中通过的电流均为 I ，电流方向如图 13 所示。 a 、 b 和 c 三点分别位于三角形的 3 个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等。将 a 、 b 和 c 处的磁感应强度大小分别记为 B 1 、 B 2 和 B 3 。下列说法正确的是 ( 　　 ) 图 13 A. B 1 ＝ B 2 ＜ B 3 B. B 1 ＝ B 2 ＝ B 3 C. a 和 b 处磁场方向垂直于纸面向外， c 处磁场方向垂直于纸面向里 D. a 处磁场方向垂直于纸面向外， b 和 c 处磁场方向垂直于纸面向里 解析　 本题要明确三条导线中的电流在 a 、 b 、 c 三点各自产生的磁场的分布情况，要充分利用对称性进行矢量合成。对于 a 点，由安培定则可知，两倾斜导线在此处产生的磁感应强度大小相等、方向相反，水平导线在此处产生的磁场方向向外；对于 b 点，斜向右上方的导线与水平导线在此处产生的磁感应强度大小相等、方向相反，斜向左上方的导线在此处产生的磁场方向向外；对于 c 点，水平导线在此处产生的磁场方向向里，斜向左上方和斜向右上方的导线在此处产生的磁场方向也向里，则 c 处合磁场方向向里，且有 B 3 ＞ B 1 ＝ B 2 。综上可知选项 A 、 C 正确。 答案　 AC 3. (2019· 浙江临平新高考适应性考试 ) 如图 14 所示，三根长为 L 的直线电流在空间构成等边三角形，电流的方向均垂直纸面向里。电流大小均为 I ，其中 A 、 B 电流在 C 处产生的磁感应强度的大小均为 B 0 ，导线 C 位于水平面，处于静止状态，则导线 C 受到的静摩擦力为 ( 　　 ) 图 14 解析　 根据安培定则， A 电流在 C 处产生的磁场方向垂直于 AC ， B 电流在 C 处产生的磁场方向垂直于 BC ，如图所示。 答案　 B 高考物理中的传统文化和技术创新 新考纲的修订除了完善考核目标、调整考试内容外，还增加了对中华民族优秀传统文化的考核。高考试题也要体现育人功能，关注 “ 一点四面 ” ，一点就是要在高考中体现立德树人，四面是指在高考当中体现核心价值、传统文化、依法治国、创新精神四个方向。高考已考过该部分内容，预计 2020 年高考物理可能还要考查该部分知识，应引起重视。 【例 1 】 (2015· 新课标全国 Ⅱ ) ( 多选 ) 指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 指南针可以仅具有一个磁极 B. 指南针能够指向南北，说明地球具有磁场 C. 指南针的指向会受到附近铁块的干扰 D. 在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转 解析　 指南针不可以仅具有一个磁极，故选项 A 错误；指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，故选项 B 正确；当附近的铁块磁化时，指南针的指向会受到附近铁块的干扰，故选项 C 正确；根据安培定则，在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时会产生磁场，指南针会发生偏转，故选项 D 错误。 答案　 BC 【命题分析】　 本题以我国古代四大发明中指南针为题材考查考生对磁场的性质、地磁场和通电直导线的磁场的掌握情况。试题通过传统文化元素的引入，实现形象思维与逻辑思维的结合，使抽象的物理概念形象化，有利于促进考生对物理概念的理解。同时还可让考生了解我国是一个文明古国，增强考生的民族自尊心和自豪感，从而激发考生为实现 “ 中国梦 ” 而发奋读书。 【例 2 】 (2019·4 月浙江选考， 10) 当今医学上对某些肿瘤采用质子疗法进行治疗，该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞。现用一直线加速器来加速质子，使其从静止开始被加速到 1.0 × 10 7 m/s 。已知加速电场的场强为 1.3 × 10 5 N/C ，质子的质量为 1.67 × 10 － 27 kg ，电荷量为 1.6 × 10 － 19 C ，则下列说法正确的是 ( 　　 ) 图 15 A. 加速过程中质子电势能增加 B. 质子所受到的电场力约为 2 × 10 － 15 N C. 质子加速需要的时间约为 8 × 10 － 6 s D. 加速器加速的直线长度约为 4 m 答案　 D