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第7講 電場和磁場的基本性質(zhì),答案 B,2.(2014江蘇單科，4)如圖1所示，一圓環(huán)上均勻分布著正電荷，x軸垂直于環(huán)面且過圓心O。下列關(guān)于x軸上的電場強度和電勢的說法中正確的是( ),圖1,A.O點的電場強度為零，電勢最低 B.O點的電場強度為零，電勢最高 C.從O點沿x軸正方向，電場強度減小，電勢升高 D.從O點沿x軸正方向，電場強度增大，電勢降低,解析 根據(jù)圓環(huán)的對稱性可知，O點處的場強為零，又由正電荷在無限遠處場強為零，故從O點沿x軸正方向，電場強度先增大，后減小，電勢應(yīng)逐漸降低，O點處的電勢最高，故B項正確，A、C、D均錯誤。 答案 B,3.(2015江蘇單科，2)靜電現(xiàn)象在自然界中普遍存在，我國早在西漢末年已有對靜電現(xiàn)象的記載，《春秋緯考異郵》中有“玳瑁吸衣若”之說，但下列不屬于靜電現(xiàn)象的是( ) A.梳過頭發(fā)的塑料梳子吸起紙屑 B.帶電小球移至不帶電金屬球附近，兩者相互吸引 C.小線圈接近通電線圈過程中，小線圈中產(chǎn)生電流 D.從干燥的地毯上走過，手碰到金屬把手時有被電擊的感覺,解析 用塑料梳子梳頭發(fā)時相互摩擦，塑料梳子會帶上電荷吸引紙屑，選項A屬于靜電現(xiàn)象；帶電小球移至不帶電金屬球附近，由于靜電感應(yīng)，金屬小球在靠近帶電小球一端時會感應(yīng)出與帶電小球異號的電荷，兩者相互吸引，選項B屬于靜電現(xiàn)象；小線圈接近通電線圈過程中，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，小線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項C不屬于靜電現(xiàn)象；從干燥的地毯上走過，由于摩擦生電，當(dāng)手碰到金屬把手時瞬時產(chǎn)生較大電流，人有被電擊的感覺，選項D屬于靜電現(xiàn)象。 答案 C,4.(多選)(2015江蘇單科，8)兩個相同的負(fù)電荷和一個正電荷附近的電場線分布如圖2所示。c是兩負(fù)電荷連線的中點，d點在正電荷的正上方，c、d到正電荷的距離相等，則( ),圖2,A.a點的電場強度比b點的大 B.a點的電勢比b點的高 C.c點的電場強度比d點的大 D.c點的電勢比d點的低 解析 由題圖知，a點處的電場線比b點處的電場線密集，c點處電場線比d點處電場線密集，所以A、C正確；過a點畫等勢線，與b點所在電場線的交點與b點位置比較知b點的電勢高于a點的電勢，故B錯誤；同理分析可得d點電勢高于c點電勢，故D正確。 答案 ACD,5.(2015新課標(biāo)全國卷Ⅱ，14)如圖3，兩平行的帶電金屬板水平放置。若在兩板中間a點從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將兩板繞過a點的軸(垂直于紙面)逆時針旋轉(zhuǎn)45，再由a點從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒將( ),圖3,A.保持靜止?fàn)顟B(tài) B.向左上方做勻加速運動 C.向正下方做勻加速運動 D.向左下方做勻加速運動,解析 兩平行金屬板水平放置時，帶電微粒靜止有mg＝qE，現(xiàn)將兩板繞過a點的軸(垂直于紙面)逆時針旋轉(zhuǎn)45后，兩板間電場強度方向逆時針旋轉(zhuǎn)45，電場力方向也逆時針旋轉(zhuǎn)45，但大小不變，此時電場力和重力的合力大小恒定，方向指向左下方，故該微粒將向左下方做勻加速運動，選項D正確。 答案 D,6.(多選)(2015新課標(biāo)全國卷Ⅱ，18)指南針是我國古代四大發(fā)明之一。關(guān)于指南針，下列說法正確的是( ) A.指南針可以僅具有一個磁極 B.指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場 C.指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾 D.在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導(dǎo)線，導(dǎo)線通電時指南針不偏轉(zhuǎn) 解析 指南針不可以僅具有一個磁極，故A錯誤；指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場，故B正確；當(dāng)附近的鐵塊磁化時，指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾，故C正確；根據(jù)安培定則，在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導(dǎo)線，導(dǎo)線通電時會產(chǎn)生磁場，指南針會偏轉(zhuǎn)與導(dǎo)線垂直，故D錯誤。,BC,主要題型：選擇題和計算題，本講以選擇題為主 知識熱點 1.(1)電場強度、點電荷的場強，勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系，電場強度、電勢(差)、電勢能和電場線之間的關(guān)系。 (2)帶電粒子在勻強電場中的運動。 2.(1)對磁場及安培定則的考查； (2)帶電粒子在勻強磁場中的運動； (3)安培力的方向判斷及大小計算等。 物理方法 (1)矢量運算法 (平行四邊形定則) (2)模型法 (3)比值定義法 (4)對稱法 (5)守恒法 (6)補償法,考向一 對電場性質(zhì)的理解與應(yīng)用,核心知識,規(guī)律方法,由電場中的“點、線、面、跡”判斷相關(guān)問題 (1)由軌跡向合外力的方向彎曲，確定粒子所受電場力方向； (2)根據(jù)粒子電性判斷電場線方向； (3)根據(jù)“沿電場線方向電勢降低”判斷電勢高低； (4)根據(jù)公式Ep＝qφ(代入正負(fù)號)判斷電勢能大??； (5)根據(jù)電場力做功的正負(fù)判斷電勢能的變化或動能的變化； (6)根據(jù)電場線或等差等勢面疏密判斷加速度大小。,1.(2015寧波市高三十校聯(lián)考)一帶電粒子僅在電場力作用下，從電場中的a點以初速度v0進入電場并沿虛線所示的軌跡運動到b點，如圖4所示，可以判斷該粒子( ),圖4,A.在a點的加速度比b點大 B.在a點的電勢能比b點小 C.在a點的電勢比b點小 D.在a點的動能比b點小,解析 a點的電場線比b點電場線稀疏，故a點場強比b點場強小，粒子在a點的加速度比在b點時小，選項A錯誤；做曲線運動的物體受到的合力指向曲線的內(nèi)側(cè)，從a點到b點，電場力做正功，電勢能減小，故粒子在a點的電勢能比在b點時大，選項B錯誤；沿電場線方向電勢降低，故a點電勢高于b點電勢，選項C錯誤；電場力做正功，根據(jù)動能定理可知，粒子在a點的動能比在b點時小，選項D正確。 答案 D,2.(2015揚州市高三質(zhì)量檢測)靜電噴涂時，噴槍帶負(fù)電，被噴工件帶正電，噴槍噴出的涂料微粒帶負(fù)電。假設(shè)微粒被噴出后只受靜電力作用，最后吸附在工件表面。微粒在向工件靠近的過程中( ),圖5,A.一定沿著電場線運動 B.所受電場力先減小后增大 C.克服電場力做功 D.電勢能逐漸增大 解析 由物體做曲線運動的條件可知電荷僅受電場力的作用，不可能沿著彎曲的電場線運動，A項錯誤；由電場線的分布特點知，微粒所受的電場力先減小后增大，B項正確；微粒向工件靠近的過程中電場力做正功，電勢能逐漸減小，C、D項錯誤。 答案 B,3.(2015遼師大附中二模)如圖6所示，一重力不計的帶電粒子以某一速度進入負(fù)點電荷形成的電場中，且只在電場力作用下依次通過M、N、P三點，其中N點是軌跡上距離負(fù)點電荷最近的點。若粒子在M點和P點的速率相等，則( ),圖6,A.粒子在N點時的速率最大 B.UMN＝UNP C.粒子在N點時的加速度最大 D.粒子在M點時的電勢能大于其在N點時的電勢能,答案 C,4.(多選)如圖7所示，在兩等量異種點電荷連線上有c、O、f三點，虛線M、L、K是分別過c、O、f三點的等差等勢面，一不計重力的帶負(fù)電粒子從a點射入電場，只在電場力作用下沿abcde運動，軌跡如圖中實線所示，下列說法中正確的是( ),圖7,A.電勢φK＜φL＜φM B.場強Ea＜Eb C.a點與e點的場強大小相等，方向相同 D.粒子在c點的電勢能大于在e點的電勢能,解析 根據(jù)曲線運動的特點，軌跡向合外力的方向彎曲，可知粒子在c點受到向左的力，由于粒子帶負(fù)電，可知c點的電場線方向向右，故正電荷在左邊，可知選項A錯誤；等勢面的疏密表示電場的強弱，故Ea＜Eb，選項B正確；a點與e點的場強大小相等，但方向不同，選項C錯誤；帶負(fù)電粒子在較低等勢面電勢能較大，c點電勢低于e點電勢，選項D正確。 答案 BD,5.(多選)(2015江陰市五校聯(lián)考)空間存在勻強電場，有一帶電荷量為q(q＞0)、質(zhì)量為m的粒子從O點以速率v0射入電場，運動到A點時速率為2v0；現(xiàn)有另一帶電荷量為－q、質(zhì)量為m的粒子以速率2v0仍從O點射入該電場，運動到B點時速率為3v0，若忽略重力的影響，則( ) A.在O、A、B三點中，B點電勢最高 B.在O、A、B三點中，A點電勢最高 C.OA間的電勢差比BO間的電勢差大 D.OA間的電勢差比BA間的電勢差小,答案 AD,電場性質(zhì)的判斷思路,考向二 與平行板電容器有關(guān)的電場問題,核心知識,規(guī)律方法,1.(2015南京市、鹽城市高三模擬考試)平行板電容器與電動勢為E的直流電源、電阻R、開關(guān)S連接成如圖8所示的電路，電容器的下極板A接地。一帶電油滴位于電容器中的P點且恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。斷開開關(guān)S，若將下極板豎直向上移動一小段距離，則( ),A.油滴將豎直向上運動 B.P點的電勢將降低 C.油滴的電勢能將減少 D.電容器所帶電荷量將增大,圖8,答案 B,2.(2015金麗衢十二校高三第二次聯(lián)考)如圖9所示，平行板電容器通過一滑動變阻器R與直流電源連接，G為一零刻度在表盤中央的靈敏電流計，閉合開關(guān)S后，下列說法正確的是( ),A.若只在兩極間插入電介質(zhì)，電容器的兩板間電壓將增大 B.若只在兩板間插入電介質(zhì)，電容器的電容將保持不變 C.若只將電容器下極板向下移動一小段距離，此過程電流計中有從a到b方向的電流 D.若只將滑動變阻器滑片P向上移動，電容器儲存的電荷量將增加,圖9,答案 D,3.如圖10所示，平行板電容器兩極板M、N相距d，兩極板分別與電壓為U的恒定電源兩極連接，極板M帶正電?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板中央處于靜止?fàn)顟B(tài)，且此時極板帶電荷量與油滴帶電荷量的比值為k，則( ),圖10,答案 C,如何分析平行板電容器中帶電體的運動問題？ 平行板電容器兩極板間帶電體的運動問題是典型的力電綜合問題，要分別從力、電兩個角度分析研究。 (1)力學(xué)角度：電場力等影響了帶電體的運動狀態(tài)，這類問題需要對帶電體進行運動狀態(tài)(靜止、加速或減速)分析和受力分析。如1、3題中的帶電油滴，受到豎直向下的重力、豎直向上的電場力，在上述兩個力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。,考向三 磁場的性質(zhì)及磁場力作用下的運動,核心知識,規(guī)律方法,1.掌握“兩個磁場力” (1)安培力：F＝BIL(I⊥B) (2)洛倫茲力：F＝qvB(v⊥B) 2.用準(zhǔn)“兩個定則” (1)對電流的磁場用安培定則。 (2)對通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力和帶電粒子在磁場中所受的洛倫茲力用左手定則。 3.畫好“兩個圖形” (1)對安培力作用下的平衡、運動問題畫好受力分析圖。 (2)對帶電粒子的勻速圓周運動問題畫好與圓有關(guān)的幾何圖形。(此內(nèi)容第4講已講),1.分別置于a、b兩處的長直導(dǎo)線垂直紙面放置，通有大小相等的恒定電流，方向如圖11所示，a、b、c、d在一條直線上，且ac＝cb＝bd。已知c點的磁感應(yīng)強度大小為B1，d點的磁感應(yīng)強度大小為B2。若將b處導(dǎo)線的電流切斷，則( ),圖11,答案 A,2.(多選)如圖12所示，細線下懸掛的圓環(huán)a中通有順時針方向的電流I1，在圓環(huán)的正下方固定有一根足夠長直導(dǎo)線b，圓環(huán)靜止時導(dǎo)線b垂直于圓環(huán)平面?，F(xiàn)在導(dǎo)線b中通有方向向外的電流I2，圓環(huán)重新靜止后，下列判斷正確的是( ),圖12,A.細線與豎直方向成不為零的角 B.圓環(huán)與直導(dǎo)線共面 C.細線中張力與b通電前比較增大 D.細線中張力與b通電前比較減小,解析 環(huán)形電流a可等效為小磁針，由右手螺旋定則可知N極指向紙面里，而直線電流b產(chǎn)生的磁場在環(huán)心處的磁感線方向水平向左，由于N極將指向所在位置磁感線的方向，故小磁針N極左轉(zhuǎn)，從上往下看，圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，細線仍在豎直方向，A錯誤；圓環(huán)重新靜止時，圓環(huán)與直導(dǎo)線共面，B正確；此時圓環(huán)下半圓的電流方向與b中電流方向相同、兩者相吸，上半圓的電流方向與b中電流方向相反、兩者相斥，但下半圓離b更近，引力大于斥力，因此細線張力比b通電前大，C正確，D錯誤。 答案 BC,3.如圖13所示，平行放置在絕緣水平面上的長為l的直導(dǎo)線a和無限長的直導(dǎo)線b，分別通以方向相反，大小為Ia、Ib(Ia＞Ib)的恒定電流時，b對a的作用力為F。當(dāng)在空間加一豎直向下(y軸的負(fù)方向)、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場時，導(dǎo)線a所受安培力恰好為零。則下列說法正確的是( ),圖13,答案 B,4.(多選)如圖14所示，一軌道由兩等長的光滑斜面AB和BC組成，兩斜面在B處用一光滑小圓弧相連接，P是BC的中點，豎直線BD右側(cè)存在垂直紙面向里的勻強磁場，B處可認(rèn)為處在磁場中，一帶電小球從A點由靜止釋放后能沿軌道來回運動，C點為小球在BD右側(cè)運動的最高點，則下列說法正確的是( ),圖14,答案 AD,5.(多選)(2015淮安市高三模擬)如圖15所示，在正方形abcd內(nèi)充滿方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，a處有比荷相等的甲、乙兩種粒子，甲粒子以速度v1沿ab方向垂直射入磁場，經(jīng)時間t1從d點射出磁場，乙粒子沿與ab成30角的方向以速度v2垂直射入磁場，經(jīng)時間t2垂直cd射出磁場，不計粒子重力和粒子間的相互作用力，則下列說法中正確的是( ),圖15,答案 BD,6.(2015重慶理綜，7)音圈電機是一種應(yīng)用于硬盤、光驅(qū)等系統(tǒng)的特殊電動機，如圖16是某音圈電機的原理示意圖，它由一對正對的磁極和一個正方形剛性線圈構(gòu)成，線圈邊長為L，匝數(shù)為n，磁極正對區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強度方向垂直于線圈平面豎直向下，大小為B，區(qū)域外的磁場忽略不計。線圈左邊始終在磁場外，右邊始終在磁場內(nèi)，前后兩邊在磁場內(nèi)的長度始終相等，某時刻線圈中電流從P流向Q，大小為I。,圖16,(1)求此時線圈所受安培力的大小和方向； (2)若此時線圈水平向右運動的速度大小為v，求安培力的功率。 解析 (1)對線圈前后兩邊所受安培力的合力為零，線圈所受的安培力即為右邊所受的安培力，由安培力公式得F＝nBIL① 由左手定則知方向水平向右 (2)安培力的功率為P＝Fv② 聯(lián)立①②式解得P＝nBILv③ 答案 (1)nBIL 方向水平向右 (2)nBILv,1.安培力作用下的平衡與運動問題的求解思路：,2.洛倫茲力的作用效果 (1)洛倫茲力對帶電粒子運動狀態(tài)的影響 因洛倫茲力始終與帶電粒子的運動方向垂直，所以洛倫茲力只改變粒子的速度方向，而不改變其速度的大小。 (2)洛倫茲力對帶電粒子不做功 因洛倫茲力始終與帶電粒子的運動方向垂直，所以洛倫茲力對粒子不做功。如果沒有其他外力對帶電粒子做功，在粒子的運動過程中就不會有能量之間的轉(zhuǎn)化。,高頻考點七 電場強度的理解及計算,1.常用的公式,2.常用的思想方法——對稱法,3.?？嫉?類模型 模型1 點電荷模型 【方法點津】 (1)先求出各個點電荷在該點產(chǎn)生電場的場強，再運用場強疊加原理求出該點的場強。 (2)可假設(shè)在該點放一試探電荷，求出該試探電荷所受的電場力，由電場強度定義求出該點的電場強度。,1.(4分)(多選)(2015徐州市高三質(zhì)量檢測)如圖17示，以O(shè)為圓心的圓周上有六個等分點a、b、c、d、e、f，等量正、負(fù)點電荷分別放置在a、b兩處時，在圓心O處產(chǎn)生的電場強度大小為E，現(xiàn)改變a處點電荷的位置，則( ),圖17,答案 AC,模型2 帶電球殼(或帶電圓環(huán))模型 【方法點津】 (1)完整的均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場?？梢宰C明，完整的均勻帶電的球殼在球內(nèi)空間產(chǎn)生的電場的場強為零。 (2)根據(jù)對稱性，均勻帶電的半球殼在對稱軸上各點產(chǎn)生的電場的方向一定沿對稱軸。,2.(3分)均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場。如圖18所示，在半球面AB上均勻分布正電荷，總電荷量為q，球面半徑為R，CD為通過半球頂點與球心O的軸線，在軸線上有M、N兩點，OM＝ON＝2R。已知M點的場強大小為E，則N點的場強大小為( ),圖18,答案 A,3.(4分)(多選)(2015韶關(guān)市高三調(diào)研考試)某特殊裝置形成的靜電場，其電勢沿x方向的分布如圖19所示，則( ),圖19,A.在0～x1之間一定不存在電場 B.在0～x1之間可能存在勻強電場 C.在x1～x2之間一定不存在勻強電場 D.在x1～x2之間可能存在勻強電場,解析 由圖可知，0～x1之間電勢恒為φ0，則0～x1之間電勢差為零，可能無電場，也可能存在與x軸垂直的勻強電場，選項A錯誤，選項B正確；x1～x2之間電勢非均勻減小，則該區(qū)間必有非勻強電場，選項C正確，選項D錯誤。,BC,1.(4分)(多選)(2015東北三校聯(lián)考)如圖20所示，以等量同種點電荷的連線中點為原點，兩點電荷連線的中垂線為x軸，E表示電場強度，φ表示電勢，根據(jù)你已經(jīng)學(xué)過的知識判斷，在下列E－x圖象和φ－x圖象中，可能正確的是( ),圖20,解析 在兩電荷連線的中點，由于兩個電荷在此處產(chǎn)生的場強大小相等、方向相反，所以該處場強為零。在無窮遠處場強也為零，所以兩點電荷連線的中點到無窮遠場強是先增大后減小，且場強關(guān)于電荷連線對稱，故A正確，B錯誤；兩點電荷連線的中垂線上場強方向從中點指向無窮遠，且電勢逐漸降低，故C錯誤，D正確。 答案 AD,2.(3分)如圖21所示，AC、BD為圓的兩條互相垂直的直徑，圓心為O，半徑為R。電荷量均為＋Q的點電荷分別放在圓周上M、N兩點，M、N關(guān)于AC對稱，M與O點的連線和OC間的夾角為60，AC與MN的交點為F，下列說法正確的是( ),圖21,答案 C,