2022届高考物理二轮总复习 第1部分 专题3 第1讲 电场与磁场的基本性质

第一部分专题突破方略专题三电场与磁场第1讲电场与磁场的基本性质1真题速练•明考情2核心知识•固双基3命题热点•巧突破4应用创新•提素养5课时作业•分层练01真题速练•明考情1.(2021·全国乙卷)如图(a)，在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷，由于静电感应，在金属平板上表面产生感应电荷，金属板上方电场的等势面如图(b)中虚线所示，相邻等势面间的电势差都相等．若将一正试探电荷先后放于M和N处，该试探电荷受到的电场力大小分别为FM和FN，相应的电势能分别为EpM和EpN，则 (

)A．FM<FN，EpE>EpN B．FM>FN，EpM>EpNC．FM<FN，EpM<EpN D．FM>FN，EpM<EpN【解析】等势面的疏密反映电场强度的大小，故N点的电场强度大于M点的电场强度，同一正的试探电荷在N点受到的电场力大，即FM<FN；在负的点电荷形成的电场中，离负点电荷越近，电势越低，正的试探电荷的电势能越小，故φM>φN，EpM>EpN，A正确．A2．(多选)(2021·全国甲卷)某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则 (

)A．一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功B．一电子从a点运动到d点，电场力做功为4eVC．b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右D．a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大BD3.(多选)(2020·全国Ⅲ卷)如图，∠M是锐角三角形PMN最大的内角，电荷量为q(q>0)的点电荷固定在P点．下列说法正确的是 (

)A．沿MN边，从M点到N点，电场强度的大小逐渐增大B．沿MN边，从M点到N点，电势先增大后减小C．正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大D．将正电荷从M点移动到N点，电场力所做的总功为负BC电场线与等势面(图中虚线)处处垂直，沿电场线方向电势降低，所以从M→N电势先增大后减小，B正确；M、N两点的电势大小关系为φM>φN，根据电势能的公式Ep＝qφ可知正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能，C正确；正电荷从M→N，电势能减小，电场力所做的总功为正功，D错误．故选BC.4．(2021·全国甲卷)两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O′Q在一条直线上，PO′与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示．若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为 (

)A．B、0 B．0、2BC．2B、2B D．B、BB【解析】竖直方向的两段导线中电流相等，且在同一直线上，可把EO与O′Q等效成一根无限长直导线，同理PO′与OF等效成一根无限长直导线．根据安培定则可知，两根无限长直导线在M处产生的磁感应强度大小均为B，方向相反，叠加后磁感应强度大小为0；竖直方向的导线和水平方向的导线在N处产生的磁感应强度大小均为B，方向相同，叠加后磁感应强度大小为2B，B正确．〔备考策略〕命题特点：常以选择题的形式考查电场力的性质及能的性质．常结合图像考查电场的特点及做功情况、能量转化情况．常以计算题的形式考查带电粒子在电场中的加速或偏转问题．常用的思想方法有：对称法、合成法、类比法、等效法、比值定义法等．02核心知识•固双基“必备知识”解读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．电场中电势高低、电势能大小的判断判断电势的高低根据电场线的方向判断根据UAB＝φA－φB判断根据电场力做功(或电势能)判断判断电势能的大小根据Ep＝qφ判断根据电场力做功(W＝－ΔEp)判断5.磁场模型建构(1)静电力做功的求解方法①由功的定义式W＝Flcosα求解．②利用结论“电场力做的功等于电荷电势能增量的负值”求解，即W＝－ΔEp.③利用WAB＝qUAB求解．“关键能力”构建(2)电场中功能关系的理解及应用方法①若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变．②若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变．③除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化．④所有力对物体所做的功等于物体动能的变化．03命题热点•巧突破1.(多选)(2021·山东青岛模拟)如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个可以视为质点的带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直．N为PQ连线中点，M点位于N点正上方且MPQ构成等边三角形．考点一电场的性质则下列说法正确的是 (

)A．P带正电，Q带负电B．P所带电量的大小与Q所带电量的大小相等C．在P、Q所产生的电场与匀强电场叠加后形成的场中，N点电势大于M点电势D．在P、Q所产生的电场与匀强电场叠加后形成的场中，M点的场强为零BD【解析】由图可知，两小球均在电场力和库仑力的作用下处于平衡，由于库仑力为相互作用力，大小相等，方向相反，因此两小球受到的电场力也一定是大小相等，方向相反，两小球一定带异种电荷，P小球所受库仑力向右，Q小球所受库仑力向左，匀强电场方向向右，因此正电荷受电场力方向向右，其受库仑力方向一定向左，所以Q带正电荷，P带负电荷，A错误；由以上分析可知，P所带电量的大小与Q所带电量的大小相等，B正确；P、Q两小球带等量异种电荷，N点是PQ的中点，M点在N点的正上方，都在中垂线上且与电场方向垂直，因此M、N两点的电势相等，C错误；由PQ都静止，故Q、P分别在P、Q处所产生的场强与匀强电场大小相等，方向相反，而由于MPQ是等边三角形，所以P、Q在M点产生的合场强，由矢量运算可知与匀强电场大小相等，方向相反，因此M点的场强是零，D正确，故选BD.2．(2021·广东高考)如图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为等势面，在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸极，a、b是其路径上的两点，不计液滴重力，下列说法正确的是

(

)A．a点的电势比b点的低B．a点的电场强度比b点的小C．液滴在a点的加速度比在b点的小D．液滴在a点的电势能比在b点的大DB4.(2021·河北高考)如图，四个电荷量均为q(q>0)的点电荷分别放置于菱形的四个顶点，其坐标分别为(4l,0)、(－4l,0)、(0，y0)和(0，－y0)，其中x轴上的两个点电荷位置固定，y轴上的两个点电荷可沿y轴对称移动(y0≠0)．下列说法正确的是 (

)A．除无穷远处之外，菱形外部电场强度处处不为零B．当y0取某值时，可使得菱形内部只存在两个电场强度为零的点C．当y0＝8l时，将一带负电的试探电荷由点(4l,5l)移至点(0，－3l)，静电力做正功D．当y0＝4l时，将一带负电的试探电荷放置在点(l，l)处，其所受到的静电力方向与x轴正方向成45°倾斜向上ACD【解析】根据电场强度叠加原理可知，除无穷远处之外，菱形外部电场强度处处不为零，选项A正确；因为在x轴上的两个点电荷在O点的合电场强度为零，在y轴上的两电荷，无论y0取什么值，因为关于原点对称，则在O点的合电场强度也为零，在横轴和纵轴上除原点外，出现合电场强度为零的点，根据对称性可知，一定是成对出现的，关于原点对称，所以算上原点，合电场强度为零的点是奇数个，不会是两个，选项B错误；当y0＝8l时，由对称性可知点(0，－3l)和点(0,3l)的电势相等，将负点电荷从点(4l,5l)移到点(0，－3l)和从点(4l,5l)移到点(0,3l)，电场力做功相同，由等量同种点电荷形成的电场的特点可知，在x、y正半轴上的两个点电荷形成的电场中，点(4l,5l)和点(0,3l)是两点电荷连线的中垂线上对称的两点，电势相等，所以将负点电荷从点(4l,5l)移到点(0,3l)，电场力不做功；在x负半轴的点电荷形成的电场中，将负点电荷从点(4l,5l)移到点(0,3l)，电场力做正功；在y负半轴的点电荷形成的电场中，将负点电荷从点(4l,5l)移到点(0,3l)，电场力做正功；综上所述，当y0＝8l时，将一带负电的试探电荷由点(4l,5l)移到点(0，－3l)，电场力做正功，故C正确；考点二电场中的图像问题C2.(多选)(2021·河南郑州模拟猜想)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能EP随位移x变化的关系如图所示，其中0～x2段是关于直线x＝x1对称的曲线，x2～x3段是直线，则下列说法正确的是 (

)A．x2～x3段做匀加速直线运动B．x1处电场强度为零C．粒子经过x1处时动能最大D．在0、x1、x2、x3处电势的关系为φ1<φ2＝φ0<φ3BC3．(2021·河南郑州模拟猜想)真空中，在x轴上x＝0和x＝8m处分别固定两个点电荷Q1和Q2.电荷间连线上的电场强度E随x变化的图像如图所示(＋x方向为场强正方向)，其中x＝3m处E＝0.将一个正试探电荷在x＝2m处由静止释放(重力不计，取无穷远处电势为零)．则

(

)A．Q1、Q2为等量同种电荷B．Q1、Q2带电量之比为9∶25C．在x＝3m处电势等于0D．该试探电荷向x轴正方向运动时，电势能一直减小B4．(多选)(2021·广西梧州3月联考)如图所示，在坐标原点O处固定一负点电荷Q.t＝0时刻，一电子(不计重力)以速率v0从x轴上的A点沿x轴负方向运动，电子不会与电荷Q相碰．下列关于电子的速度v和加速度a随时间t、电势能Ep(以电子在A点的电势能为零)和运动径迹上的电势中随坐标x的变化图线中，可能正确的是 (

)AD随着x增大的过程中，逆着电场线，电势逐渐升高，又因为点电荷产生的电场强度是非匀强电场，所以电势φ随x变化应是非均匀变化，φ－x图像的斜率表示电场强度大小，x增大的过程中，电场强度越来越小，则φ－x图像应由陡变缓，故C错误；随着x增大的过程中，逆着电场线，电势逐渐升高，电势能Ep＝qφ，由于电子电荷量q<0，所以电势能逐渐降低，且Ep－x图像的斜率表示qE，在x增大的过程中，电场强度E越来越小，所以Ep－x图像应当由陡变缓，故D正确．故选AD.〔总结提升〕电场中的三类图像问题(1)v－t图像：根据v－t图像中速度的变化、斜率的绝对值的变化(即加速度大小的变化)，确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化情况．(2)φ－x图像：①电场强度的大小等于φ－x图线的斜率绝对值；②在φ－x图像中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系大致确定电场强度的方向；③在φ－x图像中分析电荷移动时做功的正负，可用WAB＝qUAB分析WAB的正负，然后做出判断．(3)E－x图像：①根据给出的E－x图像，确定E的方向，根据E的大小变化，确定电场的强弱分布；②图线与横轴所围面积在数值上表示电势差．1．(2021·湖北鄂东南5月联考)有一种磁悬浮地球仪，通电时地球仪会悬浮起来(图甲)．实际原理是如图乙所示，底座是线圈，地球仪是磁铁，通电时能让地球仪悬浮起来．则下列叙述中正确的是(

)A．地球仪只受重力作用B．电路中的电源必须是交流电源C．电路中的b端点须连接直流电源的正极D．增大线圈中的电流，地球仪飘浮的高度不会改变考点三磁场的性质C【解析】地球仪受到重力和同名磁极相互排斥力，保持平衡状态，故A错误；为了保证地球仪和底座之间始终是斥力，线圈中的电流方向就不能改变，所以电路中的电源必须是直流电源，故B错误；由图可知螺线管的上端为N极，根据右手安培定则可知电路中的b端点须连接直流电源的正极，故C正确；若线圈中的电流，地球仪受到的磁力增大，地球仪与底座之间距离变大，地球仪高度升高，但是最后还是会处于静止状态，故D错误．2.(2021·河北唐县一中4月模拟)如图所示，直角三角形abc中，∠abc＝30°，将一电流为I、方向垂直纸面向外的长直导线放置在顶点a处，则顶点c处的磁感应强度大小为B0.现再将一电流大小为4I、方向垂直纸面向里的长直导线放置在顶点b处．AC【解析】因I1≫I2，则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用；根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线I2要受到I1吸引的安培力，形成凹形，正方形上下两边的直导线I2要受到I1排斥的安培力，形成凸形，故变形后的形状如选项C所示．B【解析】根据安培定则可知，在导线右侧磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则，判断粒子受力的方向向左，因此粒子向左侧偏转，C、D错误；由于洛伦兹力不做功，因此运动过程中粒子速度大小不变，B正确，A错误．5．(2020·江西质监)科学家预言，自然界可能存在只有一个磁极的磁单极子，磁单极N的磁场分布如图甲所示，它与如图乙所示正点电荷Q的电场分布相似．假设磁单极子N和正点电荷Q均固定，有相同的带电小球分别在N和Q附近(图示位置)沿水平面做匀速圆周运动，则下列判断正确的是 (

)A．从上往下看，图甲中带电小球一定沿逆时针方向运动B．从上往下看，图甲中带电小球一定沿顺时针方向运动C．从上往下看，图乙中带电小球一定沿顺时针方向运动D．从上往下看，图乙中带电小球一定沿逆时针方向运动A【解析】根据圆周运动的受力条件可以从图乙中判断带电小球带的一定是负电，且在电场中小球的运动方向与电场力的方向无关；由甲图中洛仑兹力方向，根据左手定则可知，带电小球一定沿逆时针方向运动，故选A．04应用创新•提素养应用创新一生产生活科技类1．(多选)(2021·河南省普通高中高三下学期3月适应性考试)手机触摸屏多数采用的是电容式触摸屏，其原理可简化为如图所示的电路．平行板电容器的上、下两极板A、B分别接在一恒压直流电源的两端，上极板A为两端固定的可动电极，下极板B为固定电极．当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，从而改变电容器的电容．当压力F增大时

(

)A．电容器所带电荷量不变B．直流电源对电容器充电C．极板间的电场强度增大D．电阻R上有从a到b的电流BC2．(2021·广东广州一模)如图为电容式话筒的原理图，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为电容器两金属极板．人对着P说话，P振动而Q不动．在P、Q间距离减小的过程中 (

)A．电容器的电容不变B．通过R的电流为零C．Q极板的带电量变大D．R中有从M流向N的电流C3．(2021·辽宁省高三模拟)如图所示为某静电纺纱工艺示意图，虚线为电场线，a、b、c为电场中三点，a、c在中间水平虚线上的等势点到b的距离相等，b为中间水平虚线的中点，电场线关于水平虚线的垂直平分线对称，一电子从a点经过b运动到c点，下列说法正确的是

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)A．电子在三点的电势能大小Epc>Epb>EpaB．三点的电场强度大小Ea>Eb>EcC．电场力对电子做的功Wab＝WbcD．电子可仅受电场力做题述运动C【解析】根据题图可知，电场线方向为从右向左，根据电势沿电场线方向逐渐降低和等势线与电场线垂直可知φc>φb>φa，又电子在电势高处电势能小，故A错误；根据电场线的疏密表示电场强度的大小关系可知Ec>Eb>Ea，故B错误；a、c在中间水平虚线上的等势点到b点的距离相等，由电场线的对称性可知水平虚线上关于b点对称的两点电场强度大小相等，可知Ucb＝Uba，又W＝Uq，则Wab＝Wbc，故C正确；根据物体做曲线运动的