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專題03 電學 專題七 電場 考綱原文再現(xiàn) 內(nèi)容 要求 物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)、電荷守恒 靜電現(xiàn)象的解釋 點電荷 庫侖定律 靜電場 電場強度、點電荷的場強 電場線 電勢能、電勢 電勢差 勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系 帶電粒子在勻強電場中的運動 示波管 常見電容器 電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅰ I I 考查方向展示 考向1 通過點電荷形成的電場考查電場力與能的性質(zhì) 【樣題1】 （2017新課標全國Ⅰ卷）在一靜止點電荷的電場中，任一點的電勢與該點到點電荷的距離r的關(guān)系如圖所示。電場中四個點a、b、c和d的電場強度大小分別Ea、Eb、Ec和Ed。點a到點電荷的距離ra與點a的電勢a已在圖中用坐標（ra，a）標出，其余類推。現(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點依次經(jīng)b、c點移動到d點，在相鄰兩點間移動的過程中，電場力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。下列選項正確的是 A．Ea：Eb=4:1 B．Ec：Ed=2:1 C．Wab:Wbc=3:1 D．Wbc:Wcd=1:3 【答案】AC 考向2 結(jié)合帶電粒子的運動軌跡、電場線、等勢面的關(guān)系考查電場的性質(zhì) 【樣題2】 （2018天津卷）如圖所示，實線表示某電場的電場線（方向未標出），虛線是一帶負電的粒子只在電場力作用下的運動軌跡，設M點和N點的電勢分別為，粒子在M和N時加速度大小分別為，速度大小分別為，電勢能分別為。下列判斷正確的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】將粒子的運動分情況討論：從M運動到N；從N運動到M，根據(jù)電場的性質(zhì)依次判斷； 電場線越密，電場強度越大，同一個粒子受到的電場力越大，根據(jù)牛頓第二定律可知其加速度越大，故有；若粒子從M運動到N點，則根據(jù)帶電粒子所受電場力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，可知在某點的電場力方向和速度方向如圖所示，故電場力做負功，電勢能增大，動能減小，即，負電荷在低電勢處電勢能大，故； 若粒子從N運動到M，則根據(jù)帶電粒子所受電場力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，可知在某點的電場力方向和速度方向如圖所示，故電場力做正功，電勢能減小，動能增大，即，負電荷在低電勢處電勢能大，故；綜上所述，D正確。 （3）根據(jù)圖像可知在x=0.4 m與x=0.6 m之間合力做功大小W合=0.0040.2 J=810-4 J 由qU=W合可得 （4）由圖可知小球從x=0.16 m到x=0.2 m處，電場力做功 專題八 電路 考綱原文再現(xiàn) 內(nèi)容 要求 歐姆定律 電阻定律 電阻的串聯(lián)、并聯(lián) 電源的電動勢和內(nèi)阻 閉合電路的歐姆定律 電功率、焦耳定律 Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅰ 考查方向展示 考向1 含容電路動態(tài)變化問題分析 【樣題1】 （2018江蘇卷）如圖所示，電源E對電容器C充電，當C兩端電壓達到80 V時，閃光燈瞬間導通并發(fā)光，C放電。放電后，閃光燈斷開并熄滅，電源再次對C充電。這樣不斷地充電和放電，閃光燈就周期性地發(fā)光。該電路 A．充電時，通過R的電流不變 B．若R增大，則充電時間變長 C．若C增大，則閃光燈閃光一次通過的電荷量增大 D．若E減小為85 V，閃光燈閃光一次通過的電荷量不變 【答案】BCD 考向2 直流電路動態(tài)變化問題分析 【樣題2】 （2014上海卷）如圖，電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r。將滑動變阻器滑片向下滑動，理想電壓表示數(shù)變化量的絕對值分別為，理想電流表示數(shù)變化量的絕對值，則 A．A的示數(shù)增大 B．的示數(shù)增大 C．與的比值大于r D．大于 【答案】ACD 【解析】滑動變阻器的滑片向下滑動，導致滑動變阻器阻值變小，由于電壓表斷路，定值電阻和滑動變阻器為串聯(lián)，滑動變阻器阻值變小，總電阻變小，電源電動勢不變，總電流變大，即電流表示數(shù)變大，選項A對。電壓表測量定值電阻的電壓，電阻不變，總電流變大，所以電壓變大即示數(shù)增大。電壓表測量定值電阻和滑動變阻器總電壓即路端電壓，示數(shù)變小，選項B錯。電壓表測量滑動變阻器電壓，設電流增加量為，則根據(jù)，，所以，選項D對。電壓表的變化量，所以，選項C對。 考向3 直流電路中的功率及其變化問題 【樣題3】 某同學將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫在同一坐標系中，如圖中的a、b、c所示，則下列說法中正確的是 A．圖線b表示輸出功率PR隨電流I變化的關(guān)系 B．圖線a的最高點對應的功率為最大輸出功率 C．在圖線上A、B、C三點的縱坐標一定滿足關(guān)系PA=PB+PC D．兩個圖線交點M與N的橫坐標之比一定為1:2，縱坐標之比一定為1:4 A．斜面的傾角 B．物塊的質(zhì)量 C．物塊與斜面間的動摩擦因數(shù) D．物塊沿斜面向上滑行的最大高度 【答案】CD 專題九 磁場 考綱原文再現(xiàn) 內(nèi)容 要求 說明 磁場、磁感應強度、磁感線 通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向 安培力、安培力的方向 勻強磁場中的安培力 洛倫茲力、洛倫茲力的方向 洛倫茲力公式 帶電粒子在勻強磁場中的運動 質(zhì)譜儀和回旋加速器 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅰ 1.安培力的計算只限于電流與磁感應強度垂直的情形 2.洛倫茲力的計算只限于速度與磁場方向垂直的情形 考查方向展示 考向1 結(jié)合幾何關(guān)系考查帶電粒子在磁場中的運動 【樣題1】 （2017新課標全國Ⅱ卷）如圖，虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強磁場，P為磁場邊界上的一點。大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過P點，在紙面內(nèi)沿不同的方向射入磁場。若粒子射入速率為，這些粒子在磁場邊界的出射點分布在六分之一圓周上；若粒子射入速率為，相應的出射點分布在三分之一圓周上。不計重力及帶電粒子之間的相互作用。則為 A． B． C． D． 【答案】C 考向2 通過組合場考查帶電粒子在復合場中的運動 【樣題2】 （2018江蘇卷）如圖所示，真空中四個相同的矩形勻強磁場區(qū)域，高為4d，寬為d，中間兩個磁場區(qū)域間隔為2d，中軸線與磁場區(qū)域兩側(cè)相交于O、O′點，各區(qū)域磁感應強度大小相等．某粒子質(zhì)量為m、電荷量為+q，從O沿軸線射入磁場．當入射速度為v0時，粒子從O上方處射出磁場．取sin53=0.8，cos53=0.6． （1）求磁感應強度大小B； （2）入射速度為5v0時，求粒子從O運動到O′的時間t； （3）入射速度仍為5v0，通過沿軸線OO′平移中間兩個磁場（磁場不重疊），可使粒子從O運動到O′的時間增加Δt，求Δt的最大值． 【答案】（1） （2） （3） 增加時間的最大值。 考向3 通過疊加場模型考查帶電粒子在復合場中的運動 【樣題6】 （2016天津卷）如圖所示，空間中存在著水平向右的勻強電場，電場強度大小為，同時存在著水平方向的勻強磁場，其方向與電場方向垂直，磁感應強度大小B=0.5 T。有一帶正電的小球，質(zhì)量m=110–6 kg，電荷量q=210–6 C，正以速度v在圖示的豎直面內(nèi)做勻速直線運動，當經(jīng)過P點時撤掉磁場（不考慮磁場消失引起的電磁感應現(xiàn)象），取g=10 m/s2。求： （1）小球做勻速直線運動的速度v的大小和方向； （2）從撤掉磁場到小球再次穿過P點所在的這條電場線經(jīng)歷的時間t。 【答案】（1）20 m/s，與電場方向夾角為60 （2）3.5 s 【解析】（1）小球勻速直線運動時受力如圖，其所受的三個力在同一平面內(nèi)，合力為零，有 qvB=① 代入數(shù)據(jù)解得v=20 m/s② 速度v的方向與電場E的方向之間的夾角θ滿足tan θ=③ 代入數(shù)據(jù)解得tan θ=，θ=60④ a與mg的夾角和v與E的夾角相同，均為θ，又tan θ=⑧ 聯(lián)立④⑤⑥⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)解得t=2s=3.5 s⑨ 【樣題7】 （2018天津市耀華中學高三模擬）如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立直角坐標系xOy，其第–象限存在著正交的勻強電場和勻強磁場，電場強度的方向水平向右；，磁感應強度的方向垂直紙面向里。–帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的微粒從原點出發(fā)沿與x軸正方向的夾角為45的初速度進入復合場中，正好做直線運動，當微粒運動到A（l，l）時，電場方向突然變?yōu)樨Q直向上（不計電場變化的時間），粒子繼續(xù)運動–段時間后，正好垂直于y軸穿出復合場。不計–切阻力，求： （1）電場強度E的大小； （2）磁感應強度B的大??； （3）粒子在復合場中的運動時間。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）微粒在到達A（l，l）之前做勻速直線運動，受力分析如圖： 根據(jù)平衡條件，有： 解得： （2）根據(jù)平衡條件，有： ；電場方向變化后，微粒所受重力與電場力平衡，微粒在洛侖茲力作用下做勻速圓周運動，軌跡如圖： 根據(jù)牛頓第二定律，有： 由幾何關(guān)系可得： 聯(lián)立解得： 考向4 通過交變場模型考查帶電粒子在復合場中的運動 【樣題8】 （2016江蘇卷）回旋加速器的工作原理如圖甲所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間狹縫的間距為d，磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直，被加速粒子的質(zhì)量為m，電荷量為+q，加在狹縫間的交變電壓如圖乙所示，電壓值的大小為U0．周期T=。一束該種粒子在t=0~時間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫，其初速度視為零?，F(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運動時間，假設能夠出射的粒子每次經(jīng)過狹縫均做加速運動，不考慮粒子間的相互作用。求： （1）出射粒子的動能； （2）粒子從飄入狹縫至動能達到所需的總時間； （3）要使飄入狹縫的粒子中有超過99%能射出，d應滿足的條件。 甲 乙 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）粒子運動半徑為R時 且 解得 【樣題9】 （2018江蘇省如皋市高三第二階段三模前綜合）如圖甲所示，xOy平面處于勻強電場和勻強磁場中，電場強度E和磁感應強度B隨時間t變化的圖象如圖乙所示，周期均為，y軸正方向為E的正方向，垂直紙面向里為B的正方向。t=0時刻，一質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子從坐標原點O開始運動，此時速度大小為，方向為＋x軸方向。已知電場強度大小為，磁感應強度大小，不計粒子所受重力。求： （1）t0時刻粒子的速度大小及對應的位置坐標； （2）為使粒子第一次運動到y(tǒng)軸時速度沿－x方向，B0與應滿足的關(guān)系； （3）（n為正整數(shù)）時刻粒子所在位置的橫坐標x。 【答案】（1） （ ）（2） （3） （2）設粒子在磁場中做圓周運動的周期為T，則： 解得： 則粒子第一次運動到y(tǒng)軸前的軌跡如圖所示： 粒子在磁場中做圓周運動時，有： 圓心在y周期上，結(jié)合幾何關(guān)系得到： 且 聯(lián)立解得： 則 時間內(nèi)粒子在x方向向左移動的距離為 由幾何關(guān)系得： 則粒子的橫坐標 專題十 電磁感應 考綱原文再現(xiàn) 內(nèi)容 要求 電磁感應現(xiàn)象 磁通量 法拉第電磁感應定律 楞次定律 自感、渦流 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅰ 考查方向展示 考向1 以物理學史為背景考查電磁感應現(xiàn)象的研究 【樣題1】 （2014新課標全國卷）在法拉第時代，下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設想的實驗中，能觀察到感應電流的是 A．將繞在磁鐵上的線圈與電流表組合成一閉合回路，然后觀察電流表的變化 B．在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化 C．將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化 D．繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化 【答案】D 考向2 以科技應用為背景考查楞次定律 【樣題2】 （2017新課標全國Ⅰ卷）掃描隧道顯微鏡（STM）可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示。無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是 【答案】A 【解析】感應電流產(chǎn)生的條件是閉合回路中的磁通量發(fā)上變化。在A圖中系統(tǒng)振動時在磁場中的部分有時多有時少，磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應電流，受到安培力，阻礙系統(tǒng)的振動，故A正確；而BCD三個圖均無此現(xiàn)象，故錯誤。 考向6 結(jié)合圖象考查電場感應的綜合問題 【樣題7】 （2016廣東卷）如圖（a）所示，平行長直金屬導軌水平放置，間距L=0.4 m，導軌右端接有阻值R=1 Ω的電阻，導體棒垂直放置在導軌上，且接觸良好，導體棒及導軌的電阻均不計，導軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強磁場，bd連線與導軌垂直，長度也為L，從0時刻開始，磁感應強度B的大小隨時間t變化，規(guī)律如圖（b）所示；同一時刻，棒從導軌左端開始向右勻速運動，1 s后剛好進入磁場，若使棒在導軌上始終以速度v=1 m/s做直線運動，求： （1）棒進入磁場前，回路中的電動勢E； （2）棒在運動過程中受到的最大安培力F，以及棒通過三角形abd區(qū)域時電流i與時間t的關(guān)系式。 【答案】（1）E=0.04 V；（2）F=0.04 N，i=t–1（其中，1 s≤t≤1.2 s） 【解析】（1）在棒進入磁場前，由于正方形區(qū)域abcd內(nèi)磁場磁感應強度B的變化，使回路中產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，在棒進入磁場前回路中的電動勢為E==0.04 V （2）當棒進入磁場時，磁場磁感應強度B=0.5 T恒定不變，此時由于導體棒做切割磁感線運動，使回路中產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，回路中的電動勢為：e=Blv，當棒與bd重合時，切割有效長度l=L，達到最大，即感應電動勢也達到最大em=BLv=0.2 V>E=0.04 V 考向7 以能量轉(zhuǎn)化為紐帶考查法拉第電場感應定律的綜合應用 【樣題8】 如圖所示，兩金屬桿AB和CD長均為L，電阻均為R，質(zhì)量分別為3m和m。用兩根質(zhì)量和電阻均可忽略的不可伸長的柔軟導線將它們連成閉合回路，并懸掛在水平光滑的絕緣圓棒兩側(cè)。在金屬桿AB下方有高度為H的勻強磁場，磁感應強度大小為B0，方向與回路平面垂直，此時CD處于磁場中?，F(xiàn)從靜止開始釋放AB，經(jīng)過一段時間，AB即將進入磁場的上邊界時，其加速度為零，此時CD尚未離開磁場，這一過程中AB上產(chǎn)生的焦耳熱為Q。求： （1）AB即將進入磁場的上邊界時，速度v1的大??； （2）此過程中CD移動的距離h和通過導線橫截面的電荷量q。 【答案】（1） （2） 【解析】（1）AB到達磁場上邊界時，加速度為零，則 對AB有3mg=2T 對CD有2T=mg+B0IL 又 解得 考向8 以動力學為背景考查電磁感應的綜合問題 【樣題9】 （2016全國新課標Ⅰ卷）如圖，兩固定的絕緣斜面傾角均為θ，上沿相連。兩細金屬棒ab（僅標出a端）和cd（僅標出c端）長度均為L，質(zhì)量分別為2m和m；用兩根不可伸長的柔軟導線將它們連成閉合回路abdca，并通過固定在斜面上沿的兩光滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上，使兩金屬棒水平。右斜面上存在勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直于斜面向上。已知兩根導線剛好不在磁場中，回路電阻為R，兩金屬棒與斜面間的動摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度大小為g，已知金屬棒ab勻速下滑。求 （1）作用在金屬棒ab上的安培力的大?。? （2）金屬棒運動速度的大小。 【答案】（1）mg（sin θ–3μcos θ） （2）（sin θ–3μcos θ） 【解析】（1）設導線的張力的大小為T，右斜面對ab棒的支持力的大小為N1，作用在ab棒上的安培力的大小為F，左斜面對cd棒的支持力大小為N2。對于ab棒，由力的平衡條件得2mgsin θ=μN1+T+F① N1=2mgcos θ② 對于cd棒，同理有mgsinθ+μN2=T③，N2=mgcosθ④ 聯(lián)立①②③④式得F=mg（sin θ–3μcos θ）⑤ （2）由安培力公式得F=BIL⑥ 這里I是回路abdca中的感應電流。ab棒上的感應電動勢為ε=BLv⑦ 式中，v是ab 棒下滑速度的大小。由歐姆定律得I=⑧ 聯(lián)立⑤⑥⑦⑧式得v=（sin θ–3μcos θ）⑨ 考向9考查電場感應的圖象問題 【樣題10】 （2018新課標全國II卷）如圖，在同一平面內(nèi)有兩根平行長導軌，導軌間存在依次相鄰的矩形勻強磁場區(qū)域，區(qū)域?qū)挾染鶠閘,磁感應強度大小相等、方向交替向上向下。一邊長為的正方形金屬線框在導軌上向左勻速運動，線框中感應電流i隨時間t變化的正確圖線可能是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】找到線框在移動過程中誰切割磁感線，并根據(jù)右手定則判斷電流的方向，從而判斷整個回路中總電流的方向。要分過程處理本題。 第一過程從①移動②的過程中 再從②移動到③的過程中左右兩根棒切割磁感線產(chǎn)生的電流大小相等，方向相反，所以回路中電流表現(xiàn)為零， 當線框再向左運動時，左邊切割產(chǎn)生的電流方向順時針，右邊切割產(chǎn)生的電流方向是逆時針，此時回路中電流表現(xiàn)為零，故線圈在運動過程中電流是周期性變化，故D正確；故選D。 考向5 以交流電源和理想變壓器為載體考查交變電流的綜合問題 【樣題7】 （2014福建卷）圖為模擬遠距離輸電實驗電路圖，兩理想變壓器的匝數(shù)n1=n42R，忽略燈絲電阻隨溫度的變化。當A、B端接入低壓交流電源時 A．A1、A2兩表的示數(shù)相同 B．L1、L2兩燈泡的亮度相同 C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率 D．R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓 【答案】D R3消耗的功率，C錯誤；由U=IR，R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓，D正確。