(新高考适用)2023版高考物理二轮总复习专题3 电场与磁场 第1讲 电场与磁场的基本性质
2022届高考物理二轮复习 第1讲 电场、磁场的基本性质
第一篇 专题知能突破专题三 电场和磁场第1讲 电场、磁场的基本性质1 如图3－1－14所示为点电荷a 、b 所形成的电场线分布，以下说法正确的是A ．a 、b 为异种电荷B ．a 、b 为同种电荷C ．A 点场强大于B 点场强D ．A 点电势高于B 点电势解析：本题考查点电荷的电场线特点．电场线从正电荷或无穷远出发，终止于负电荷或者无穷远，所以a 应为正电荷b 为负电荷，故A 选项正确．电场线越密集，场强越大，故C 选项错误．沿电场线方向电势逐渐降低，故D 选项正确．本题难度较低． 答案：AD2 2022·南京市一中月考通有电流的导线L 1、L 2处在同一平面纸面内，L 1是固定的，L 2可绕垂直纸面的固定转轴O 转动O 为L 2的中心，各自的电流方向如图3－1－15所示．下列哪种情况将会发生A ．因L 2不受磁场力的作用，故L 2不动B ．因L 2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L 2不动C ．L 2绕轴O 按顺时针方向转动D ．L 2绕轴O 按逆时针方向转动解析：由右手螺旋定则可知导线L 1上方的磁场的方向为垂直纸面向外，且离导线L 1的距离越远的地方，磁场越弱，导线L 2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于O 点的下方磁场较强，则安培力较大，因此L 2绕固定转轴O 按逆时针方向转动，D图3－1－14 图3－1－15正确．答案：D3．在如图所示的四个电场中，均有相互对称分布的a、b两点，其中a、b两点电势和场强都相同的是解析：本题考查电场的叠加．因为电势是标量，并在题中的四个电场中具有对称性，故四个电场中a、b两点的电势都是相等的；而电场强度则是矢量，所以A图中点电荷的电场对称点的电场强度大小相等方向相反；B图中叠加后a点斜向右上方，b点斜向右下方；C图中叠加后都是水平向右；D图中叠加后a点向上，b点向下，因此只有选项C正确．答案：C4 某专家设计了一种新型电磁船，它不需螺旋桨推进器，航行时平稳而无声，时速可达100英里．这种船的船体上安装一组强大的超导线圈，在两侧船舷装上一对电池，导电的海水在磁场力作用下即会推动船舶前进．如图3－1－16所示是超导电图3－1－16磁船的简化原理图，AB和CD是与电池相连的导体，磁场由超导线圈产生．以下说法正确的是A．船体向左运动B．船体向右运动C．无法断定船体向哪个方向运动D．这种新型电磁船会由于良好的动力性能而提高船速解析：本题考查通电导线在磁场中所受的安培力的应用．导电的海水的电流方向垂直AB 方向从CD 板流向AB 板，海水所受的安培力方向水平向左，故船体上的超导线圈所受的作用力向右，故推动船体向右运动，B 、D 正确．本题难度中．答案：BD5 如图3－1－17所示，真空中有两个等量异种点电荷A 、B ，M 、N 、O 是AB 连线的垂线上的点，且AO >OB 一带负电的试探电荷仅受电场力作用，运动轨迹如图中实线所示，设M 、N 两点的场强大小分别为E M 、E N ，电势分别为φM 、φN 下列判断中正确的是A ．点电荷B 一定带正电B ．E M 小于E NC ．φM 大于φND ．此试探电荷在M 处的电势能小于在N 处的电势能解析：由试探电荷运动轨迹的弯曲方向可知，点电荷A 带负电，点电荷B 带正电，选项A 正确；根据等量异种电荷电场线的特点，可得E M 小于E N ，选项B 正确；根据等量异种电荷等势线的特点，可得φM 小于φN ，由于试探电荷是负电荷，所以试探电荷在M 处的电势能大于在N 处的电势能，选项C 、D 错误．答案：AB6 如图3－1－18所示，匀强磁场的边界为平行四边形ABDC ，其中AC 边与对角线BC 垂直，一束电子以大小不同的速度沿BC从B 点射入磁场，不计电子的重力和电子之间的相互作用，关于电子在磁场中运动的情况，下列说法中正确的是A ．入射速度越大的电子，其运动时间越长B ．入射速度越大的电子，其运动轨迹越长C ．从AB 边出射的电子的运动时间都相等D ．从AC 边出射的电子的运动时间都相等图3－1－17图3－1－18解析：电子以不同的速度沿BC 从B 点射入磁场，若电子从AB 边射出，画出其运动轨迹由几何关系可知在AB 边射出的粒子轨迹所对的圆心角相等，在磁场中的运动时间相等，与速度无关，C 对，A 错；从AC 边射出的电子轨迹所对圆心角不相等，且入射速度越大，其运动轨迹越短，在磁场中的运动时间不相等，B 、D 错．答案：C7 如图3－1－19所示，O 点为均匀带正电的导体棒AB 的中点，，可得圆心在O 点左边距O 点为2d ，设粒子由A 点射出磁场，如图所示，由几何关系可知AO ′＝2－错误!d ，所以B 、C 错误；所以电子在磁场中运动的时间为：t ＝错误!·T ＝错误!×错误!＝错误!，D 正确．答案：D12．2022·天津模拟在图3－1－23甲中，带正电粒子从静止开始经过电势差为U 的电场加速后，从G 点垂直于MN 进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN 为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B ，带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片上的H 点，如图甲所示，测得G 、H 间的距离为d ，粒子的重力可忽略不计．图3－1－231设粒子的电荷量为q ，质量为m ，求该粒子的比荷错误!；2若偏转磁场的区域为圆形，且与MN 相切于G 点，如图3－1－23乙所示，其他条件图3－1－19图3－1－20图3－1－21 图3－1－22不变．要保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场后不能打到MN边界上MN足够长，求磁场区域的半径应满足的条件．解析：1带电粒子经过电场加速，进入偏转磁场时速度为v，由动能定理qU＝错误!m v2 ①进入磁场后带电粒子做匀速圆周运动，轨道半径为r，q v B＝m错误!②打到H点有r＝错误!③由①②③得错误!＝错误!2要保证所有带电粒子都不能打到MN边界上，带电粒子在磁场中运动偏角小于90°，临界状态为90°如图所示，磁场区半径R＝r＝错误!所以磁场区域半径满足R≤错误!答案：1错误!2R≤错误!。
统考版2023高考物理二轮专题复习：电场及带电粒子在电场中的运动课件
A.L和N两点处的电场方向相互垂直
B．M点的电场方向平行于该点处的切线，方向向左
C．将一带正电的点电荷从M点移动到O点，电场力做正功
D．将一带正电的点电荷从L点移动到N点，电场力做功为零
答案：AB
预测1 某种气体—电子放大器的局部结构是由两块夹有绝缘介质的
平行金属薄膜构成，其上存在等间距小孔，其中相邻两孔截面上的电
圆的圆心为O、半径分别为r1、r2(R<r1<r2<R＋d)；粒子3从距O点r2的
位置入射并从距O点r1的位置出射；
粒子4从距O点r1 的位置入射并从距O点r2 的位置出射，轨迹如图(b)
中虚线所示．则 (
)
A．粒子3入射时的动能比它出射时的大
B．粒子4入射时的动能比它出射时的大
C．粒子1入射时的动能小于粒子2入射时的动能
它与光学显微镜相比具有更高的分辨率，其原因是电子的物质波波长远小
于可见光波长．在电子显微镜中，电子束相当于光束，通过由电场或磁场
构成的电子透镜实现会聚和发散作用．其中的一种电子透镜由两个金属圆
环M、N组成，其结构如图甲所示，图乙为图甲的截面示意图．显微镜工作
时，两圆环的电势φN>φM，图乙中虚线表示两圆环之间的等势面(相邻等势
相邻等势面间电势差相等．一电子仅在电场力作用下运动，其轨迹如
图中实线所示，a、b是轨迹上的两点，则下列说法正确的是(
)
A．a点的电势高于b点的电势
B．电子从a点到b点电势能减小
C．电子从a点到b点做匀加速运动
D．a点的电场强度大于b点的电场强度
答案：B
技法点拨
电场中三线问题的解题思路
解决电场中的三线问题，分清电场线、等势线、轨迹线是解题的基
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一、电场
1.库仑定律:F=
k
Q1Q2 r2
(真空中的点电荷)。
2.电场强度的表达式:(1)定义式:E=
F q
;(2)点电荷:E=
kQ r2
;(3)匀强电场E=
U d
。
3.几种典型电场的电场线(如图所示)
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4.电势差和电势的关系:UAB=φA-φB或UBA=φB-φA。 5.电场力做功的计算:(1)普遍适用:W=qU; (2)匀强电场:W=Edq。
6.电容:(1)电容的定义式C=
Q
U;
(2)平行板电容器电容的决定式:C=
εr
4
S kd
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1.(2017江苏单科,1,3分)如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆 形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为 ( A) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶4 D.4∶1 解析 磁通量Φ=B·S,其中B为磁感应强度,S为与B垂直的有效面积。因 为是同一磁场,B相同,且有效面积相同,Sa=Sb,故Φa=Φb。选项A正确。
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【精选】高考物理二轮复习第一部分专题三电场和磁场第1讲电场和磁场的基本性质课件新人教版
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4．电势能变化的判断 (1)根据电场力做功判断．若电场力对电荷做正功，电势能 减少；反之则增加，即 WAB＝－ΔEp. (2)根据能量守恒定律判断．电场力做功的过程是电势能和 其他形式的能相互转化的过程，若只有电场力做功，电荷的电 势能与动能相互转化，而总和应保持不变，即当动能增加时， 电势能减少．
第一单元 专题生三活智电慧场与和时磁代场精神
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AC 将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离，间距 d 增 大，由 C＝4επrkSd可得电容器的电容减小，而 U 一定，由 C＝QU可 得电荷量 Q 减少，选项 D 错误；根据 E＝Ud 可得板间场强减小， 重力大于电场力，带电油滴将竖直向下运动，电场力做负功， 机械能减少，选项 A 正确、B 错误；因上极板接地，电势为 0， P 点电势 φP＝－Ey 随 E 的减小而增大，选项 C 正确．
第一单元 专题生线转到下边时，若仍通路，线圈上、下边中电流 方向与图示方向相比均反向，受安培力反向，阻碍线圈转动．若 要线圈连续转动，要求左、右转轴只能上一侧或下一侧形成通 路，另一侧断路．故选 A、D.
第一单元 专题生三活智电慧场与和时磁代场精神
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第一单元 专题生三活智电慧场与和时磁代场精神
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第一单元 专题生三活智电慧场与和时磁代场精神
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4．(2017·全国卷Ⅲ)如图，空间存在方 向垂直于纸面(xOy 平面)向里的磁场．在 x≥0 区域，磁感应强度的大小为 B0；x＜0 区域，磁感应强度的大小为 λB0(常数 λ＞1)．一质量为 m、电荷 量为 q(q＞0)的带电粒子以速度 v0 从坐标原点 O 沿 x 轴正向射 入磁场，此时开始计时，当粒子的速度方向再次沿 x 轴正向时， 求：(不计重力)
2023新教材高考物理二轮专题复习：磁场及带电粒子在磁场中的运动课件
高频考点·能力突破
素养培优·情境命题
命 题 热 点
(1)安培定则、磁场的叠加；
(2)安培力的分析与计算；
(3)带电粒子在磁场中的运动；
(4)带电粒子在复合场中的运动；
(5)带电粒子在复合场中运动的应用实例．
常 考 题 型
对电流的作用
强度大小也为3B0，则P点磁感应强度大小为B＝ 02 + 3
0
2＝
10B0＝ 5B.
预测3 如图甲、乙所示的电路中，两光滑平行导轨之间的距离均为
L，在两导轨之间的平面内都有垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的
匀强磁场，两金属杆完全相同、阻值均为r，均与导轨接触良好．图
甲中导轨的左端接有阻值为R的定值电阻，金属杆在水平拉力的作用
下以速度v水平向右做匀速运动；图乙中导轨的左端接有内阻不计的
电源，金属杆通过跨过定滑轮的绝缘轻绳与一重物相连，杆正以速度
v水平向右做匀速运动，电路中的电流为I.若导轨电阻不计，忽略所有
摩擦。
则下列说法正确的是(
)
A．两杆所受安培力的方向相同
BLv
B．图甲、乙中两杆所受安培力大小之比为
Ir
B2 L2 vΔt
C．电子从M到N，洛伦兹力不做功
D．电子在M点所受的合力大于在P点所受的合力
答案：BC
预测8 [2022·辽宁模拟卷]在芯片制
造过程中，离子注入是其中一道重要
的工序．如图所示是离子注入工作原
理示意图，离子经加速后沿水平方向
进入速度选择器，然后通过磁分析器
，选择出特定比荷的离子，经偏转
系统后注入处在水平面内的晶圆(硅
导线受力的因素，导线垂直匀强磁场方向放置．先保持导线通电部分
2021届新高考物理二轮复习 专题3 第1讲 电场与磁场的基本性质 作业含解析
第一部分专题三第1讲A组基础能力练1．(2020·宁夏六盘山四模)如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，由此可知(A)A．P的电势高于Q点的电势B．带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能大C．带电粒子在R点时的动能与电势能之和比在Q点时的小，比在P点时的大D．带电粒子在R点时的电场强度小于在Q点时的电场强度【解析】电荷做曲线运动，电场力指向曲线的内侧，所以电场力的方向向右，由于粒子带负电，所以电场线方向向左，则有P的电势高于Q点的电势，故A正确；若粒子从P经过R运动到Q，电场力做负功，电荷的电势能增大，带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能小，故B错误；根据能量守恒定律，带电粒子在运动过程中各点处的动能与电势能之和保持不变，故C错误；电场线的疏密表示电场的强弱，则由电场线疏密可知带电粒子在R 点时的电场强度大于在Q点时的电场强度，故D错误．2．(2020·山东泰安三模)如图所示，A、B、C是等边三角形的三个顶点，O点是A、B两点连线的中点．以O点为坐标原点，以A、B两点的连线为x轴，以O、C两点的连线为y轴，建立坐标系．过A、B、C、O四点各有一条长直导线垂直穿过坐标平面，各导线中通有大小相等的电流，其中过A、B两点的导线中的电流方向向里，过C、O两点的导线中的电流方向向外．过O点的导线所受安培力的方向为(A)A．沿y轴正方向B．沿y轴负方向C．沿x轴正方向D．沿x轴负方向【解析】等边三角形的三个顶点A、B、C处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流，由安培定则可得，导线A、B的电流在O处的合磁场为零，C处的电流在O处产生磁场水平向右，即O处的磁场方向水平向右，再由左手定则可得，安培力的方向是与AB 边垂直，沿着y轴的正方向，B、C、D错误A正确．3.(多选)(2020·江苏省高考真题)如图所示，绝缘轻杆的两端固定带有等量异号电荷的小球(不计重力)．开始时，两小球分别静止在A、B位置．现外加一匀强电场E，在静电力作用下，小球绕轻杆中点O转到水平位置．取O点的电势为0.下列说法正确的有(AB)A．电场E中A点电势低于B点B．转动中两小球的电势能始终相等C．该过程静电力对两小球均做负功D．该过程两小球的总电势能增加【解析】沿着电场线方向，电势降低，A正确；由于O点的电势为0，根据匀强电场的对称性φ1＝－φB又q A＝－q B，E p＝qφ，所以E P A＝E PB，B正确；A、B位置的小球受到的静电力分别水平向右、水平向左，绝缘轻杆逆时针旋转，两小球静电力对两小球均做正功，电场力做正功，电势能减少，C、D错误；故选A、B．4．(多选)(2020·全国调研卷)两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图中虚线所示，一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场，其运动轨迹为图中实线所示，若粒子只受静电力作用，则下列关于带电粒子的判断正确的是(CD)A．带正电B．速度先变大后变小C．电势能先变大后变小D．经过b点和d点时的速度大小相同【解析】根据粒子的运动轨迹及电场线分布可知，粒子带负电，选项A错误；粒子从a到c 到e 的过程中电场力先做负功后做正功，速度先减后增，电势能先增大后减小；选项B 错误，C 正确；因为b 、d 两点在同一等势面上，所以在b 、d 两点的电势能相同，所以经过b 点和d 点时的速度大小相同，选项D 正确．6．(多选)(2020·天津和平区三模)质量为m 、电量为q 的带电粒子以速率v 垂直磁感线射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，带电粒子在圆周轨道上运动相当于一个环形电流，则下列说法中正确的是( CD )A ．环形电流的电流强度跟q 成正比B ．环形电流的电流强度跟v 成正比C ．环形电流的电流强度跟B 成正比D ．环形电流的电流强度跟m 成反比【解析】 设带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为T ，半径为r ，则由q v B ＝m v 2r ，得T ＝2πr v ＝2πm qB ，环形电流：I ＝q T ＝q 2B 2πm，可见，I 与q 的平方成正比，与v 无关，与B 成正比，与m 成反比，故A 、B 错误，C 、D 正确．7．(2020·湖北武汉调研)如图所示，由粗细均匀的金属导线围成的一个边长为L 的正方形闭合线框abcd ，其四个顶点均位于一个圆形区域的边界上，ac 为圆形区域的一条直径，ac 上方和下方分别存在大小均为B 、方向相反的匀强磁场．现给线框接入从a 点流入、d 点流出的大小为I 的恒定电流，则线框受到的安培力的大小为( D )A ．0B ．12BILC ．2BILD ．22BIL 【解析】 电流I 经过A 点后分成两条支路，其大小分别为I abcd ＝14I ，I ad ＝34I ，如图判断线圈四边受安培力大小和方向分别为F ab ＝14BIL ，向右；F bc ＝14BIL ，向下；F cd ＝14BIL ，向右；F ad ＝34BIL ，向上，则线框受到的安培力的大小为F ＝22BIL ，A 、B 、C 错误，D 正确． B 组 素养提升练8．(2020·湘赣皖十五校联考)一电流表的原理如图所示．质量为m ＝20 g 的均质细金属棒MN 的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧劲度系数为k ＝2.0 N/m.在矩形区域abcd 内有匀强磁场，磁感应强度大小B ＝0.20 T ，方向垂直纸面向外．与MN 的右端N 连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN 的长度大于ab ，ab 的长度为l ＝0.20 m ，bc 的长度为L ＝0.05 m ，当MN 中没有电流通过且处于平衡状态时，MN 与矩形区域的cd 边重合，当MN 中有电流通过时，指针示数可表示电流强度，不计通电时电流产生的磁场的作用(g ＝10 m/s 2)( D )A ．若要电流表正常工作，N 端应接电源正极B ．若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为B ′＝0.40 TC ．此电流表可以测量的最大电流为2.0 AD ．当电流表示数为零时，弹簧伸长10 cm【解析】 为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN 的安培力必须向下，由左手定则可知金属棒中电流从M 端流向N 端，因此M 端应接正极，故A 错误；设弹簧的伸长量为Δx ，则有mg ＝k Δx ，解得Δx ＝10 cm ，设满量程时通过MN 的电流强度为I m ，则有BI m l ＋mg ＝k (L ＋Δx )，代入解得I m ＝2.5 A ，设扩大量程后，磁感应强度变为B ′，则有2B ′I m l ＋mg ＝k (L ＋Δx )，解得B ′＝0.10 T ，故B 、C 错误，D 正确．9．(多选)(2018·全国卷Ⅱ)如图，同一平面内的a 、b 、c 、d 四点处于匀强电场中，电场方向与此平面平行，M 为a 、c 连线的中点，N 为b 、d 连线的中点．一电荷量为q (q ＞0)的粒子从a 点移动到b 点，其电势能减小W 1；若该粒子从c 点移动到d 点，其电势能减小W 2.下列说法正确的是( BD )A ．此匀强电场的场强方向一定与a 、b 两点连线平行B ．若该粒子从M 点移动到N 点，则电场力做功一定为W 1＋W 22C ．若c 、d 之间的距离为L ，则该电场的场强大小一定为W 2qLD ．若W 1＝W 2，则a 、M 两点之间的电势差一定等于b 、N 两点之间的电势差【解析】 结合题意，只能判定φa ＞φb ，φc ＞φd ，但电场方向不能得出，故A 错误．电场强度的方向沿c →d 时，才有场强E ＝W 2qL，故C 错误．由于M 、N 分别为ac 和bd 的中点，对于匀强电场，φM ＝φa ＋φc 2，φN ＝φb ＋φd 2，则U MN ＝U ab ＋U cd 2，可知该粒子从M 点移动到N 点的过程中，电场力做功W ＝W 1＋W 22，故B 正确．若W 1＝W 2，则φa －φb ＝φc －φd ，变形得φa －φc ＝φb －φd ，即U ac ＝U bd ，而U aM ＝U ac 2，U bN ＝U bd 2，可知U aM ＝U bN ，故D 正确． 10．(2020·江西南昌模拟)如图所示，电荷q 均匀分布在半球面上，球面的半径为R ，CD 为通过半球顶点C 与球心O 的轴线．P 、Q 为CD 轴上关于O 点对称的两点．如果带电量为Q 的均匀带电球壳，其内部电场强度处处为零，电势都相等．则下列判断正确的是( D )A ．P 点的电势与Q 点的电势相等B ．带正电的微粒在O 点的电势能为零C ．在P 点静止释放带正电的微粒(重力不计)，微粒将做匀加速直线运动D ．P 点的电场强度与Q 点的电场强度相等【解析】 由电场的叠加原理可知半球面右边的电场线是水平向右的，沿电场线方向电势逐渐降低，所以P 点的电势高于Q 点的电势，故A 错误；本题没有选取零势点，所以带正电的微粒在O 点的电势能不一定为零，故B 错误；电场线方向水平向右，所以在P 点释放静止带正电的微粒(重力不计)，微粒将作加速运动，距离远后电场力减小，所以是变加速运动，故C 错误；均匀带电半球相当于一个均匀带正电的球和半个均匀带负电的球，这个半球放在图的另一边，然后看PQ 两点，可以看到，PQ 两点在上述涉及到的正电半球和负电半球中的相同的位置上，而由题目给出的条件，正电球在P 、Q 两点产生的电场为零，所以，正电半球在Q 点产生的电场强度相当于负电半球在Q 点产生的电场强度，而与P 点的环境比较，唯一的区别是电荷符号相反，从而电场大小相同，只有可能有方向的区别，而分析可知，方向是相同的，故电场强度相等，故D 正确．11．(2020·浙江温州三模)示波管的结构如图(a)所示，偏转电极YY ′如右图(b)所示，两板间的距离为d 、板长为L ，在YY ′间加上电压U ，让电荷量为e 、质量为m 的电子以速度v 垂直电场进入偏转电极，不计电子的重力．则电子穿过偏转电极YY ′的过程中，下列说法正确的是( B )A ．电子向Y ′极板偏转飞出B ．电子射出电场时的偏移量ΔY ＝eUL 22md v 2C ．射出电子的动能增加了eUD ．U 越大，电子通过YY ′极板的时间就越短【解析】 由(b)图可知，Y 为正极，则电场强度方向向下，故电子通过YY ′的过程中，受到的电场力向上，即电子向Y 极偏转飞出电场，故A 错误；电子在偏转电场中做类平抛运动，则有L ＝v t ，ΔY ＝12at 2，a ＝eU md ，联立解得ΔY ＝eUL 22md v 2，故B 正确；根据动能定理可知，电子动能的增加量为ΔE k ＝eE ΔY ，因ΔY <d ，故E ΔY <Ed ＝U ，所以ΔE k <eU ，故C 错误；根据电子的方向做匀速直线运动，有L ＝v t ，解得t ＝L v ，即电子通过YY ′极板的时间与U 无关，故D 错误．12．(2020·山东烟台模拟)在平行于纸面内的匀强电场中，有一电荷量为q 的带正电粒子，仅在电场力作用下，粒子从电场中A 点运动到B 点，速度大小由2v 0变为v 0，粒子的初、末速度与AB 连线的夹角均为30°，如图所示，已知A 、B 两点间的距离为d ，则该匀强电场的电场强度为( D )A ．3m v 20qd，方向竖直向上 B ．3m v 20qd ，方向斜向左下方 C ．3m v 20qd ，方向竖直向上 D ．21m v 202qd，方向斜向左下方 【解析】 以向右为x 轴正方向，向下为y 轴正方向建立直角坐标系，x 轴方向的速度由2v 0减为v 0cos 60°，故E x 向左，y 轴方向的速度由0增加到v 0sin 60°，故E y 向下，故电场强度方向斜向左下方．利用v 2－v 20＝2ax 以及牛顿第二定律，有(v 0cos 60°)2－(2v 0)2＝－2qE x md cos 30°，(v 0sin60°)2＝2qE y m d sin 30°，电场强度E ＝E 2x ＋E 2y ，解得E ＝21m v 202qd ，故A 、B 、C 错误，D正确．13．(2020·新疆三模)“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器，具有速度快、效率高等优点．如图是“电磁炮”的原理结构示意图．光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L ＝0.2 m ；在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B ＝1×102 T ；“电磁炮”弹体总质量m ＝0.2 kg ，其中弹体在轨道间的电阻R ＝0.4 Ω；可控电源的内阻r ＝0.6 Ω，电源的电压能自行调节，以保证“电磁炮”匀加速发射；在某次试验发射时，电源为加速弹体提供的电流是I ＝4×103 A ，不计空气阻力．求：(1)弹体所受安培力大小；(2)弹体从静止加速到4 km/s ，轨道至少要多长；(3)弹体从静止加速到4 km/s 过程中，该系统消耗的总能量．【答案】 (1)8×104 N (2)20 m (3)1.76×106 J【解析】 (1)由安培力公式F ＝IBL ＝8×104 N(2)由动能定理Fx ＝12m v 2弹体从静止加速到4 km/s ，代入数值得x ＝20 m或用动力学方法求解：由牛顿第二定律F ＝ma得加速度a ＝4×105 m/s 2由v 2－v 20＝2as ，v ＝4 km/s 代入数值得x ＝20 m (3)根据F ＝ma ，v ＝at 知发射弹体用时t ＝m vF ＝1×10－2 s发射弹体过程产生的焦耳热Q ＝I 2(R ＋r )t ＝1.6×105 J弹体的动能E k ＝12m v 2＝1.6×106 J系统消耗的总能量E ＝E k ＋Q ＝1.76×106 J。
高考物理大二轮复习 专题四 电场和磁场 第一讲 电场和磁场的基本性质课件
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[解析] 由粒子轨迹弯曲方向及电场线分布情况可知，粒子 所受电场力方向沿电场线切线方向反向，设粒子由 M 向 N 运动， 则速度方向沿轨迹切线方向，电场力方向与粒子速度方向的夹角 为钝角，电场力做负功，电势能增大，动能减小，所以 vM>vN， EpM<EpN，A、B 项错误；电场线的疏密程度表示电场强度大小， 故粒子在 M 点所受电场力的大小小于在 N 点所受电场力的大小， 由牛顿第二定律可知，aM<aN，D 项正确；由于电场线方向如图 所示，所以 M 点电势较 N 点的高，C 项错误．
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迁移二 电场线、等势线(面)与粒子轨迹分析 2．(2019·洛阳一模)如图所示虚线表示某电场的等差等势面， 一带电粒子仅在电场力作用下由 A 运动到 B 的径迹如图中实线 所示．粒子在 A 点的加速度为 aA、动能为 EkA、电势能为 EpA； 在 B 点的加速度为 aB、动能为 EkB、电势能为 EpB.则下列结论正 确的是( C )
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A．a、b 的电荷同号，k＝196 B．a、b 的电荷异号，k＝196 C．a、b 的电荷同号，k＝6247 D．a、b 的电荷异号，k＝6247
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[解析] 如果 a、b 带同种电荷，则 a、b 两小球对 c 的作用 力均为斥力或引力，此时 c 在垂直于 a、b 连线的方向上的合力 一定不为零，因此 a、b 不可能带同种电荷，A、C 错误；若 a、 b 带异种电荷，假设 a 对 c 的作用力为斥力，则 b 对 c 的作用力 一定为引力，受力分析如图所示，由题意知 c 所受库仑力的合力 方向平行于 a、b 的连线，则 Fa、Fb 在垂直于 a、b 连线的方向 上的合力为零，由几何关系可知FFab＝ta1nα＝43，又由库仑定律得FFab ＝qqab·rr2b2acc，联立解得 k＝qqab＝6247，B 错误，D 正确．
高考物理二轮复习专题电场和磁场 新课标 人教版
第八讲 电场和磁场一、知识要点 （一）电场（二）磁场二、高考《考试说明》三、高考考点分析1．本讲知识历来是高考的热点内容。
电场中特喜欢考电势差、电势、电场力做功和电势能、动能的变化等概念；磁场中喜欢考左手定则和右手螺旋定则等方向判断的问题。
往往以选择题的形式出现。
2．另外电容器、原子物理部分发生在磁场中衰变反应等也是常考的知识内容。
3．带电粒子在电场中的运动（加速、偏转），带电粒子在磁场中的圆周运动及带电粒子在复合场中的运动，主要考查综合分析能力和应用数学知识解决物理问题的能力。
往往以综合题的形式出现。
4．本讲综合问题应注意本讲知识与现代科技和现实生活的结合。
四、典型例题和解题方法指导 1．基本概念的应用 （1）库仑定律【例1】 如图1所示，有两个完全相同的金属小球A 和B ，分别带有一定电量．B 固定在绝缘地板上，A 在离B 高为H 的正上方，由静止释放，与B 正碰后回跳高度为h ，设碰撞过程无动能损失，不计空气阻力，则（ ）． A ．若A 、B 带等量同种电荷，则h ＞H B ．若A 、B 带不等量同种电荷，则h ＞H C ．若A 、B 带等量异种电荷，则h ＞H D ．若A 、B 带不等量异种电荷，则h ＜H（2）电场强度【例2】在一匀强电场中，放一正点电荷Q ，在以十Q 为圆心，r 为半径的圆周上a 点的场强为 E a ＝2r QK，方向指向十Q ，求①匀强电场强度E 的大小及方向．②将电量为q 的电荷沿圆弧acb 由a 点移到b 点电场力所做的功（如图2）．图3L 1L 2图4图5（3）电势与电势差【例3】图3中A 、B 、C 、D 是匀强电场中一正方形的四个顶点。
已知A 、B 、C 三点的电势分别为U A =15V ，U B =3V ，U C =－3V 。
由此可得D 点电势U D 为多少？（4）磁现象的电本质【例4】如图所示，在通电直导线L 1右侧有一小段可自由运动的导线L 2，其中点恰在纸面内，若通入垂直纸面向里的电流，它将怎样运动？（5）通电导线在安培力作用下的平衡【例5】如图5所示，两平行光滑导轨相距为20cm ，金属棒MN 的质量为10g ，电阻R =8Ω，匀强磁场磁感应强度B 的方向竖直向下，大小为0.8T ，电源电动势为10V ，内阻r =1Ω，当电键S 闭合时，MN 处于平衡状态。
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1 第一部分 专题三 第1讲 基础题——知识基础打牢 1. (多选)(2022·河北唐山三模)如图所示，两个等量的点电荷分别固定在A、B两点．虚线为AB的中垂线，交AB于O点．曲线ab为一电子只在电场力作用下的运动轨迹．a、b关于O点对称．则下列说法正确的是( BCD )
A．两个点电荷一定是异种电荷 B．电子在a、b两点加速度大小相同 C．电子在a、b两点动能相同 D．电子在a、b两点电势能相同 【解析】 电子所受电场力一定指向轨迹的凹侧，所以两个点电荷均带正电，故A错误；根据对称性可知电子在a、b两点所受电场力大小相同，所以加速度大小相同，故B正确；根据等量同种点电荷周围电势分布规律以及对称性可知a、b两点电势相等，所以电子在a、b两点的电势能相同，根据能量守恒定律可知电子在a、b两点动能相同，故C、D正确．故选BCD. 2. (多选)(2022·湖北武汉高三阶段练习)如图所示，实线是一电场的电场线，一个电子仅在电场力的作用下从a点运动到b点，过a点、b点的速度分别为va、vb，虚线为该电子的运动轨迹，下列说法中正确的是( AC )
A．A、B所在电场线的方向是由B指向A的方向 B．电子在a处的加速度小于在b处的加速度 C．电子在a处的电势能大于在b处的电势能 D．电子在a处的动能大于在b处的动能 【解析】 由图可知电子的运动轨迹向右弯曲，电子受到的电场力的方向与电场线的方向相反，所以A、B所在电场线的方向是由B指向A的方向，故A正确；电场线的疏密表示场强大小，由图知粒子在A点的场强大于B点的场强，在A点所受的电场力大，所以在A点的加速度大于B点的加速度，故B错误；电子所受的电场力沿电场线偏向右，电子由a点运动2
到b点的过程中，电场力做正功，电子的电势能减小，动能增大，所以电子在b点的电势能小，动能大，故C正确，D错误．故选AC. 3. (2022·河北秦皇岛二模)如图所示，一蜘蛛将网织成两个正方形ABCD、abcd，其边长分别为2L、L，现在a、b、c、B四个位置分别放置一个点电荷，发现b处的点电荷所受电场力恰好为零，若仅将b处的点电荷Q沿bd方向移至d处，则( B )
A．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力可能先增大后减小 B．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力可能先减小后增大 C．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力一定先做正功，后做负功 D．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力一定先做负功，后做正功 【解析】 当点电荷Q在O点时，a、c两处点电荷对点电荷Q的合力为零，当场强最大值在Ob之外时，则将b处的点电荷Q沿bd方向移至d处时，a、c两处点电荷对点电荷Q的合力先减小后增大，如果场强最大值在Ob之间，合力先变大后变小再变大再变小，则选项A错误，B正确；在a、b、c、B四个位置分别放置一个点电荷，发现b处的点电荷所受电场力恰好为零，可知a、c、B三个位置分别放置的点电荷一定是同种电荷，但是不能确定电荷的正负；仅将b处的点电荷Q沿bd方向移至d处，若点电荷Q与另外三个电荷带同性电荷，则点电荷Q从O到d时电场力做正功；若点电荷Q与另外三个电荷带异性电荷，则点电荷Q从O到d时电场力做负功，选项C、D错误．故选B.
4. (多选)(2022·湖南衡阳三模)在x轴上固定两个带电荷量分别为＋4q、－q的点电荷，以其中的某一电荷为原点，两电荷所形成的电场的电势φ在x轴正半轴上的分布如图所示，下列说法正确的是( BC )
A．正电荷在坐标原点，负电荷在x＝x22的位置 B．负电荷在坐标原点，正电荷在x＝－x2的位置 C．在x轴上x>x2区域电场强度沿x轴正方向 D．一带负电试探电荷从O处移到x2处，电势能先减小后增加 【解析】 由φx可知，原点附近的电势为负且绝对值很大，可知负电荷在坐标原点，
φx图像斜率表示电场强度大小，x＝x2位置电场强度为零，根据k4qx2＋x32＝kqx 22
，解得3
x3＝x2，正电荷在x＝－x2的位置，故B正确，A错误；在x轴上x>x2区域电势一直减小，电
场强度沿x轴正方向，故C正确；从O处移到x2处，电势不断增加，一带负电试探电荷电势能不断减小，故D错误．故选BC. 5. (2022·浙江绍兴模拟预测)如图所示是用于离子聚焦的静电四极子场的截面图，四个电极对称分布，其中两个电极带正电荷，形成高电势＋U，两个电极带负电荷，形成低电势－U.图中a、b、c、d四个点为电场中的四个位置，下列说法正确的是( B )
A．图中虚线表示电场线 B．a点的电势高于b点的电势 C．电荷在四个电极的表面分布均匀 D．c点的电场强度大小与d点的电场强度大小相等 【解析】 四个电极都是等势面，电场线与等势面垂直，则图中虚线表示等势面，不表示电场线，选项A错误；a点的电势为零，b点电势小于零，则a点电势高于b点的电势，选项B正确；每个电极附近的等势面分布的疏密不同，则电极表面的电场线疏密不同，则电荷在每个电极的表面分布不均匀，选项C错误；因c点等势面较d点密集，则c点电场线分布较d点密集，即c点的电场强度大小比d点的电场强度大小较大，选项D错误．故选B. 6. (2022·辽宁沈阳二中模拟预测)如图所示为某稳定电场的电场线分布情况，A、B、C、D为电场中的四个点，B、C点为空心导体表面两点，A、D为电场中两点，A、D两点所在电场
线沿竖直方向，且电场线分布关于竖直方向对称．下列说法中正确的是( C )
A．B点的电势低于A点的电势 B．B、A两点的电势差小于C、B两点的电势差 C．B点场强大于A点场强 D．电子在D点的电势能大于在A点的电势能 【解析】 沿电场线方向电势降低，则B点的电势高于A点的电势，故A错误；空心导体表面电势处处相等，有φC＝φB，根据电势差的公式，可得UBA＝φB－φA>0，UCB＝φC－φB4
＝0，可知，B、A两点的电势差大于C、B两点的电势差，故B错误；B点电场线较A点密集，可知B点场强大于A点场强，故C正确；同理，可得φD>φA，根据电势能的公式，有Ep＝qφ，又q<0，联立，可得EpD选C. 7. (2022·广东模拟预测)在通电长直导线产生的磁场中，到导线的距离为r处的磁感应
强度大小B＝kIr，其中I为通过长直导线的电流，k为常量．如图所示，三根通电长直导线P、Q、R均垂直直角坐标系xOy所在平面，其间距相等，P、Q与坐标平面的交点均在x轴上且关
于原点O对称，通过P、Q、R的电流之比为1∶1∶3，电流方向已在图中标出．若通过P的电流产生的磁场在原点O处的磁感应强度大小为B0，则原点O处的合磁感应强度大小为( C )
A．B0 B．5B0 C．7B0 D．3B0 【解析】 根据安培定则可知，通过P的电流产生的磁场在原点O处的磁感应强度方向
沿y轴负方向，设三根导线的间距为a，通过P的电流为I0，则有B0＝2kI0a，类似可得，通
过Q的电流产生的磁场在原点O处的磁感应强度大小B1＝2kI0a，方向沿y轴负方向；通过R的电流产生的磁场在原点O处的磁感应强度大小B2＝k·3I0asin 60°＝23kI0a，方向沿x轴正方向，故原点O处的合磁感应强度大小B＝B0＋B12＋B 22，解得B＝7B0，故选C. 8. (2022·湖北恩施市第一中学模拟预测)丹麦物理学家奥斯特在1820年4月发现了电流的磁效应，从而开启了人类对电与磁相互关联关系探索的序幕．已知通电长直导线周围某
点的磁感应强度B＝kIr，即磁感应强度B与导线中的电流I成正比，与该点到导线的距离r成反比．如图为垂直于纸面放置在x轴上0和x0处的两根平行长直导线，分别通以大小不等、方向相同的电流，已知I1>I2.规定磁场方向垂直于x轴向上为正，在0～x0区间内磁感应强度B随x变化的图线可能是图中的( A ) 5
【解析】 由安培定则可知，左侧导线中的电流在该导线右侧产生的磁场的方向垂直于x轴向上，而右侧导线中的电流在该导线左侧产生的磁场的方向垂直于x轴向下，由于规定
磁场方向垂直于x轴向上为正，故在0～x0区间内磁场方向先为正后为负．根据通电长直导
线周围某点磁感应强度B＝kIr和I1>I2，可知在x02的位置磁场方向为正方向，A正确． 9. (多选)(2022·辽宁模拟预测)如图所示，两个带等量正电荷的点电荷分别固定于x轴上的P、Q两点，其位置关于直角坐标系xOy的原点O对称．圆弧PQ是一个以O点为圆心的半圆，c点为半圆与y轴的交点，a、b为一平行于x轴的直线与半圆的交点，下列说法正确的是( AD )
A．a、b两点的电势相同 B．a、b两点的电场强度相同 C．将一个带负电的试探电荷先沿着圆弧从a点移到c点，再沿y轴正方向移动，试探电荷的电势能先增大后不变
D．设两电荷在半圆上任意一点产生的电场强度大小分别是E1，E2，则1E1＋1E2为一定值 【解析】 由对称性和等势线分布可知，a、b两点电势相同，A正确；电场强度大小相等，但方向不同，B错误；负电荷从a点移到c点，电场力做负功电势能一直增大，再从c点沿y轴正方向移动电场力同样做负功电势能也一直增大，C错误；半圆上任一点与P点连
线与PQ夹角为θ，E1＝kQ2Rcos θ2，E2＝kQ2Rsin θ2，则1E1＋1E2为一定值，D正确．故选AD. 10. (2022·山西太原三模)在甲、乙电场中，试探电荷－q(q>0)具有的电势能Ep沿x方向的变化分别如图甲、乙所示，则下列说法正确的是( D )