2018年高考物理大二轮复习专题六电场与磁场第1讲电场与磁场的理解讲学案.docx

第1讲电场与磁场的理解课标卷高考命题分析年份题号题型分值模型情景题眼分析难度2015年卷15题选择题6分匀强电场中电场线与等势面电场力所做的负功相等易卷18题选择题6分磁场指南针易2016年卷14题选择题6分平行板电容器基本规律易卷15题选择题6分带电粒子在点电荷的电场中的运动轨迹点电荷的电场线特点易卷15题选择题6分静电场的等势面等势面的特点易2017年卷19题选择题6分安培定则、安培力、左手定则磁场的叠加中20题选择题6分电势与距离r的关系图象识图能力中卷21题选择题6分电动机原理：安培力安培力的方向变化情况分析难卷18题选择题6分磁场叠加a点处的磁感应强度为零中21题选择题6分匀强电场中电场强度与电势差的关系、电势、电势能等分法中24题计算题12分磁场中的圆周运动画出轨迹、几何关系中1对电场强度的三个公式的理解(1)E是电场强度的定义式，适用于任何电场电场中某点的场强是确定值，其大小和方向与试探电荷q无关，试探电荷q充当“测量工具”的作用(2)Ek是真空中点电荷所形成的电场的决定式，E由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r决定(3)E是场强与电势差的关系式，只适用于匀强电场注意：式中d为两点间沿电场方向的距离2电场能的性质(1)电势与电势能：.(2)电势差与电场力做功：UABAB.(3)电场力做功与电势能的变化：WEp.3等势面与电场线的关系(1)电场线总是与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面(2)电场线越密的地方，等差等势面也越密(3)沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，电场力一定做功4带电粒子在磁场中的受力情况(1)磁场只对运动的电荷有力的作用，对静止的电荷无力的作用磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力(2)洛伦兹力的大小和方向：其大小为FqvBsin ，注意：为v与B的夹角F的方向由左手定则判定，四指的指向应为正电荷运动的方向或负电荷运动方向的反方向5洛伦兹力做功的特点由于洛伦兹力始终和速度方向垂直，所以洛伦兹力永不做功1本部分内容的主要研究方法有：(1)理想化模型如点电荷；(2)比值定义法电场强度、电势的定义方法是定义物理量的一种重要方法；(3)类比的方法电场和重力场的比较；电场力做功与重力做功的比较；带电粒子在匀强电场中的运动和平抛运动的类比2静电力做功的求解方法：(1)由功的定义式WFlcos 来求；(2)利用结论“电场力做功等于电荷电势能变化量的负值”来求，即WEp；(3)利用WABqUAB来求3研究带电粒子在电场中的曲线运动时，采用运动合成与分解的思想方法；带电粒子在组合场中的运动实际是类平抛运动和匀速圆周运动的组合，一般类平抛运动的末速度就是匀速圆周运动的线速度高考题型1对电场性质的理解例1(多选)(2017山东省模拟)如图1所示，实线为三个电荷量相同的带正电的点电荷Q1、Q2、Q3的电场线分布，虚线为某试探电荷从a点运动到b点的轨迹，则下列说法正确的是()图1Ab点的电场强度比a点的电场强度大B该试探电荷从a点到b点的过程中电场力一直做负功C该试探电荷从a点到b点的过程中电势能先增加后减少D该试探电荷从a点到b点的过程中动能先增加后减少答案AC解析根据电场线的疏密程度表示电场强度的大小可知，b点的电场强度比a点的电场强度大，选项A正确；该试探电荷从a点到b点的过程中，电场力提供其做曲线运动的合外力，且电场力方向指向曲线凹处，与速度方向的夹角先是钝角后变成锐角，即电场力先做负功后做正功，试探电荷的电势能先增加后减少，根据功能关系可知，试探电荷的动能先减少后增加，选项C正确，B、D错误1电场线：假想线，直观形象地描述电场中各点场强的强弱及方向，曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向，曲线的疏密程度表示电场的强弱2电势高低的比较(1)根据电场线方向，沿着电场线方向，电势越来越低；(2)将带电量为q的电荷从电场中的某点移至无穷远处电场力做功越多，则该点的电势越高；(3)根据电势差UABAB，若UAB0，则AB，反之Aabac，vavcvbBaaabac，vbvcvaCabacaa，vbvcvaDabacaa，vavcvb答案D解析由库仑定律Fk可知，粒子在a、b、c三点受到的电场力的大小关系为FbFcFa，由a，可知abacaa.根据粒子的轨迹可知，粒子Q与场源电荷P的电性相同，二者之间存在斥力，由cba整个过程中，电场力先做负功再做正功，且|Wba|Wcb|，结合动能定理可知，vavcvb，故选项D正确2(多选)(2015新课标全国18)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答案BC3(2015新课标全国15)如图12，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为M、N、P、Q.一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等则()图12A直线a位于某一等势面内，MQB直线c位于某一等势面内，MNC若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D若电子由P点运动到Q点，电场力做负功答案B解析电子带负电荷，电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，有WMNWMP0，而WMNqUMN，WMPqUMP，q0，所以有UMNUMP0，即MNP，匀强电场中等势线为平行的直线，所以NP和MQ分别是两条等势线，有MQ，故A错误，B正确；电子由M点到Q点过程中，WMQq(MQ)0，电子由P点到Q点过程中，WPQq(PQ)0，故C、D错误题组2各省市真题精选4(2016江苏单科3)一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图13所示容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是()图13AA点的电场强度比B点的大B小球表面的电势比容器内表面的低CB点的电场强度方向与该处内表面垂直D将检验电荷从A点沿不同路径移到B点，电场力所做的功不同答案C解析由电场线的疏密表示电场强度大小可知，A点的电场强度比B点的小，A项错误；沿电场线的方向电势逐渐降低，B项错误；容器的内表面为一等势面，内表面处各点场强的方向与等势面垂直，C项对；容器内表面为等势面，在等势面上移动电荷，电场力不做功，D项错误5.(2015山东理综18)直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图14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14A.，沿y轴正向 B.，沿y轴负向C.，沿y轴正向 D.，沿y轴负向答案B解析因正电荷Q在O点时，G点的场强为零，则可知两负电荷在G点形成的电场的合场强与正电荷Q在G点产生的场强等大反向，大小为E合k；若将正电荷移到G点，则正电荷在H点的场强为E1k，因两负电荷在G点的场强与在H点的场强等大反向，则H点的合场强为EE合E1，方向沿y轴负向，故选B.6(多选)(2015四川理综7)如图15所示，S处有一电子源，可向纸面内任意方向发射电子，平板MN垂直于纸面，在纸面内的长度L9.1 cm，中点O与S间的距离d4.55 cm，MN与直线SO的夹角为，板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B2.0104 T电子质量m9.11031 kg，电量e1.61019 C，不计电子重力电子源发射速度v1.6106 m/s的一个电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为l，则()图15A90时，l9.1 cmB60时，l9.1 cmC45时，l4.55 cmD30时，l4.55 cm答案AD解析电子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力：evB，R4.55102 m4.55 cm，90时，击中板的范围如图甲所示，l2R9.1 cm，选项A正确60时，击中板的范围如图乙所示，lR(R4.55 cm)，故选项D正确，C错误专题强化练1(2017齐鲁名校联考)相隔一定距离的电荷或磁体间的相互作用是怎样发生的？这是一个曾经使人感到困惑、引起猜想且有过长期争论的科学问题.19世纪以前，不少物理学家支持超距作用的观点英国的迈克尔法拉第于1837年提出了电场和磁场的概念，解释了电荷之间以及磁体之间相互作用的传递方式，打破了超距作用的传统观念.1838年，他用电力线(即电场线)和磁力线(即磁感线)形象地描述电场和磁场，并解释电和磁的各种现象下列对电场和磁场的认识，正确的是()A法拉第提出的磁场和电场以及电场线和磁感线都是客观存在的B处在电场中的电荷一定受到电场力，在磁场中的通电导线一定受到安培力C电场强度为零的地方电势一定为零，电势为零的地方电场强度也为零D通电导线与通电导线之间的相互作用是通过磁场发生的答案D解析电场和磁场都是客观存在的特殊物质，而电场线和磁感线是为了形象地描述电场和磁场而引入的虚拟的曲线，实际中并不存在，故A错误；处在电场中的电荷一定受到电场力，在磁场中的通电导线不一定受到安培力，当通电导线与磁场平行时就不受安培力，故B错误；电场强度与电势无关，电场强度为零的地方电势不一定为零，电势为零的地方电场强度也不一定为零，故C错误；根据磁场的性质可知，通电导线与通电导线之间的相互作用是通过磁场发生的2(多选)(2017全国卷19)如图1，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反下列说法正确的是()图1AL1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直BL3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直CL1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为11DL1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1答案BC3(2017山东泰安市一模)如图2，Q为固定的正点电荷，虚线圆是其一条等势线两电荷量相同但质量不相等的粒子，分别从同一点A以相同的速度v0射入，轨迹如图中曲线，B、C为两曲线与圆的交点aB、aC表示两粒子经过B、C时的加速度大小，vB、vC表示两粒子经过B、C时的速度大小不计粒子重力，以下判断正确的是()图2AaBaCvBvCBaBaCvBvCCaBaCvBvCDaBaCvBvC答案C4.(多选)(2017全国卷21)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3A电场强度的大小为2.5 V/cmB坐标原点处的电势为1 VC电子在a点的电势能比在b点的低7 eVD电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV答案ABD解析如图所示，设a、c之间的d点电势与b点电势相同，则，所以d点的坐标为(3.5 cm,6 cm)，过c点作等势线bd的垂线，电场强度的方向由高电势指向低电势由几何关系可得，cf的长度为3.6 cm，电场强度的大小E2.5 V/cm，故选项A正确；因为Oacb是矩形，所以有UacUOb ，可知坐标原点O处的电势为1 V ，故选项B正确；a点电势比b点电势低7 V，电子带负电，所以电子在a点的电势能比在b点的高7 eV，故选项C错误；b点电势比c点电势低9 V，电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV，故选项D正确5(2017全国卷18)如图4，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零，如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为()图4A0 B.B0 C.B0 D2B0答案C解析如图甲所示， P、Q中的电流在a点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，由几何关系可知，B1B0.如果让P中的电流反向、其他条件不变时，如图乙所示，由几何关系可知，a点处磁感应强度的大小Ba.又B合B1，则BaB0 ，故选项C正确，A、B、D错误6(多选)如图5所示，在等量异种电荷形成的电场中，画一正方形ABCD，对角线AC与两点电荷连线重合，两对角线交点O恰为电荷连线的中点下列说法中正确的是()图5AA点的电场强度等于B点的电场强度BA、C两点的电场强度相同，电势不相同C控制一电子由B点沿BOD路径移至D点，电势能不变D控制一电子由C点沿COA路径移至A点，电场力对其先做负功后做正功答案BC解析由等量异种电荷的电场线分布可知，A点的电场强度大于B点的电场强度，A选项错误；A、C两点的电场强度相同，电势不相同，B选项正确；控制一电子由B点沿BOD路径至D点，BOD是等势面，电势能不变，C选项正确；控制一电子由C点沿COA路径至A点，电场力对其一直做正功，D选项错误7(2017河南安阳市二模)如图6甲所示半径为R的均匀带正电球体，A、B为过球心O的直线上的两点，且OA2R，OB3R；球体的空间产生球对称的电场，场强大小沿半径方向分布情况如图乙所示，图中E0已知，Er曲线下OR部分的面积等于2R3R部分的面积，则下列说法正确的是()图6AA点的电势低于B点的电势BA点的电场强度小于B点的电场强度C从球面到A点的电势差小于AB两点间的电势差D带电量为q的正电荷沿直线从A点移到B点的过程中，电场力做功E0Rq答案D解析球体带正电，电场线向外，故A点电势高于B点电势，由图乙知EAEB，故A、B错误；据UEd知，图象面积表示电势差，则球面到A的电势差大于AB两点间的电势差，故C错误；因OR部分的面积等于2R3R部分的面积，则UABE0R，电场力做功WqUABE0Rq，故D正确8(2017山东烟台市模拟)已知一个无限大的金属板与一个点电荷之间的空间电场分布与等量异种电荷之间的电场分布类似，即金属板表面各处的电场强度方向与板面垂直如图7所示，MN为无限大的不带电的金属平板，且与大地连接，现将一个电荷量为Q的点电荷置于板的右侧，图中a、b、c、d是以点电荷Q为圆心的圆上的四个点，四点的连线构成一内接正方形，其中ab连线与金属板垂直，则下列说法正确的是()图7Ab点电场强度与c点电场强度相同Ba点电场强度与d点电场强度相同Ca点电势等于d点电势D将一试探电荷从a点沿直线ad移到d点的过程中，试探电荷电势能始终保持不变答案C解析点电荷与无限大金属板间电场线如图所示，可知b点电场强度与c点电场强度、a点电场强度与d点电场强度都是大小相等，方向不同，故A、B错误；因a点与d点在同一等势面，a点电势等于d点电势，故选项C正确；但将试探电荷从a点沿直线ad移到d点的过程中，电势能并非始终保持不变，故D错误9(2017福建龙岩市3月质检)以无穷远处的电势为零，在电荷量为q的点电荷周围某点的电势可用计算，式中r为该点到点电荷的距离，k为静电力常量两电荷量大小均为Q的异种点电荷固定在相距为L的两点，如图8所示现将一质子(电荷量为e)从两点电荷连线上的A点沿以电荷Q为圆心、半径为R的半圆形轨迹ABC移到C点，质子从A移到C的过程中电势能的变化情况为()图8A增加B增加C减少D减少答案B解析A点的电势为：Akk，C点的电势为：Ckk，则A、C间的电势差为：UACAC.质子从A移到C，电场力做功为 WACeUACBvCvDv答案A解析由几何知识知，带电粒子恰从x轴射出时，Rsin 60Rl，由牛顿第二定律得，R，联立解得，v，故选A.12(多选)(2017湖北武汉市2月调考)如图11所示，等腰直角三角形abc区域存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B.三个相同的带电粒子从b点沿bc方向分别以速度v1、v2、v3射入磁场，在磁场中运动的时间分别为t1、t2、t3，且t1t2t3331.直角边bc的长度为L，不计粒子的重