2023高考物理二輪總復(fù)習 專題微課3-1 電場、磁場的性質(zhì)

[高考地位]

電場與磁場板塊在高考命題中主要集中在：電場、磁場的性質(zhì)，帶電粒子在電場中的運動，帶電粒子在磁場中的運動，帶電粒子在組合場或復(fù)合場中的運動等。試題難度中等或偏上，甚至做為壓軸題考查。單獨命題多以選擇題的形式呈現(xiàn)，帶電粒子在磁場或組合場中的運動常以計算題的形式出現(xiàn)。[二輪定位]

針對本板塊的命題特點，復(fù)習時除了掌握基本知識和基本規(guī)律外，還應(yīng)注意與動力學知識的融會貫通，很多題目往往是“電學搭臺，力學唱戲”。另外，對于中等以上題目的訓練，要強化對新情境中有效信息的提煉和建模能力，提升運用數(shù)學知識解決物理問題的能力。防誤點：本題取走A、B處兩段小圓弧上的電荷后，因不能根據(jù)對稱性正確判斷出剩余電荷在O點的電場強度與A、B兩處取走的電荷在O點的電場強度等大反向而導致解題失誤。答案：C

解析：電場力做功的公式為WAB＝qUAB＝q(φA－φB)，由題圖知φb＝φe，則正電荷從b點運動到e點，電場力不做功，A錯誤；電子從a運動到d點，Wad＝－e(φa－φd)＝4eV，B正確；電場線與等勢面垂直且指向電勢低的方向，故C錯誤；在電場中，等差等勢面越密，場強越大，故a、b、c、d四點中，b點的場強最大，D正確。答案：BD

因“電場線與等勢線區(qū)分不清”而導致解題失誤3．(2022·浙江1月選考)某種氣體—電子放大器的局部結(jié)構(gòu)是由兩塊夾有絕緣介質(zhì)的平行金屬薄膜構(gòu)成，其上存在等間距小孔，其中相鄰兩孔截面上的電場線和等勢線的分布如圖所示。下列說法正確的是

(

)A．a(chǎn)點所在的線是等勢線B．b點的電場強度比c點大C．b、c兩點間的電勢差的值比a、c兩點間的大D．將電荷沿圖中的線從d→e→f→g移動時電場力做功為零防誤點：本題情境較新，題目中并沒有告訴哪是等勢線哪是電場線，學生易誤把等勢線視為電場線導致解題失誤。解析：因上下為兩塊夾有絕緣介質(zhì)的平行金屬薄膜，則a點所在的線是電場線，A錯誤；因c處的電場線較b點密集，則c點的電場強度比b點大，B錯誤；因b、c兩點所處的線為等勢線，可知b、c兩點間的電勢差的值比a、c兩點間的大，C正確；因d、g兩點在同一電場線上，電勢不相等，則將電荷沿圖中的線從d→e→f→g移動時電場力做功不為零，D錯誤。答案：C因“不能熟練掌握兩通電導線間的安培力作用關(guān)系”而導致高耗低效4．(2021·廣東高考)截面為正方形的絕緣彈性長管中心有一固定長

直導線，長管外表面固定著對稱分布的四根平行長直導線。若

中心直導線通入電流I1，四根平行直導線均通入電流I2，I1?I2，

電流方向如圖所示，下列截面圖中可能正確表示通電后長管發(fā)生形變的是(

)防誤點：學生易把“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”與“同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引”混淆。解析：因I1?I2，則可不考慮四個邊上的直導線之間的相互作用；根據(jù)兩通電直導線間的安培力作用滿足“同向電流相互吸引，異向電流相互排斥”，則正方形左右兩側(cè)的直導線I2要受到I1吸引的安培力，形成凹形，正方形上下兩邊的直導線I2要受到I1排斥的安培力，形成凸形，故變形后的形狀如選項C所示。答案：C加強點(一)雙點電荷形成的電場問題模型1

等量異種雙點電荷電場[例1]

(多選)如圖所示，豎直面內(nèi)一絕緣細圓環(huán)的上、下半圓分別均勻分布著等量異種電荷。a、b為圓環(huán)水平直徑上的兩個點，c、d為豎直直徑上的兩個點，它們與圓心的距離均相等。則

(

)A．a(chǎn)、b兩點的場強相等 B．a(chǎn)、b兩點的電勢相等C．c、d兩點的場強相等 D．c、d兩點的電勢相等[解析]若以a、b點所在直線為分界線，該題所述的帶電圓環(huán)，可等效為無數(shù)對上下對稱分布的等量異種點電荷電場的疊加，等效電場如圖所示。由場強空間分布的對稱性不難得到，A、C正確；又由于a、b兩點處在等勢面上，因此，a、b兩點電勢相等，B正確；而c、d兩點處在同一電場線上，由c至d電勢一直在降低，即φc＞φd，D錯誤。[答案]

ABC[思維建模]1．模型適用條件：等量異種電荷。2．模型特點：雙點電荷連線自左至右，場強先減小后增大，中點最??；電勢逐漸降低。在雙點電荷連線中垂線上，沿中垂線自上而下，場強先增大后減小，中點最大；中垂線(面)為等勢線(面)，且與無窮遠處電勢相同，若選定無窮遠處電勢為零，則中垂線上各點的電勢均為零。

模型2

等量同種雙點電荷電場[例2]如圖所示，正方形ABCD的對角線相交于O點，兩個等量同種正點電荷分別固定在A、C兩點，則

(

)A．B、D兩處電勢、場強均相同B．B、D兩處電勢、場強均不相同C．若在B點靜止釋放一電子，電子一定在B、D間往復(fù)運動，且加速度先減小后增大D．若在B點給電子一垂直紙面合適的速度，電子可繞O點做勻速圓周運動[解析]在等量同種正點電荷連線的中垂線上，電場強度從O點開始向上、下兩邊先增大后減小，在O點上方的電場強度方向豎直向上，在O點下方的電場強度方向豎直向下，根據(jù)對稱性可知B、D兩點的電場強度大小相同，方向不同，電勢相同，故A、B錯誤；無法判斷從O到B(O到D)電場強度是一直增大，還是先增大后減小，故無法判斷電子的加速度的變化情況，C錯誤；在垂直紙面，以O(shè)點為圓心且經(jīng)過B、D兩點的圓上，所有點的電勢相等，并且電子受到的電場力指向O點，與速度方向垂直，電子速度合適可繞O點做勻速圓周運動，D正確。[答案]

D[思維建模]1．模型適用條件：等量同種電荷。2．模型特點：雙點電荷連線自左至右，場強先減小后增大，中點場強為零；電勢先減小后增大，中點電勢最低。在雙點電荷連線中垂線上，自連線中點沿中垂線至無窮遠處，場強先增大后減小；電勢逐漸降低，中點電勢最高。

模型3

不等量異種雙點電荷電場[例3]

(2022·河北高考)如圖，真空中電荷量為2q和－q(q>0)的兩個點電荷分別位于M點與N點，形成一個以MN延長線上O點為球心，電勢為零的等勢面(取無窮遠處電勢為零)，P為MN連線上的一點，S為等勢面與直線MN的交點，T為等勢面上的一點，下列說法正確的是

(

)A．P點電勢低于S點電勢B．T點電場強度方向指向O點C．除無窮遠處外，MN直線上還存在兩個電場強度為零的點D．將正試探電荷q0從T點移到P點，靜電力做正功[答案]

B[思維建模]1．模型適用條件：不等量異種電荷。2．模型特點：如圖所示，為不等量異種雙點電荷(圖中左側(cè)為正電荷，右側(cè)為負電荷，且右側(cè)電荷量較大)電場線與等勢面分布圖。雙點電荷連線自左至右，場強先減小后增大；電勢逐漸降低。沿雙點電荷連線靠近電荷量小的外側(cè)(圖中正的點電荷的左側(cè))某點場強為零。

模型4

不等量同種雙點電荷電場[例4]

(多選)真空中有兩個固定的帶正電的點電荷，電荷量不相等。一個帶負電的試探電荷置于二者連線上的O點時，僅在電場力的作用下恰好保持靜止狀態(tài)。過O點作兩正電荷連線的垂線，以O(shè)點為圓心的圓與連線和垂線分別交于a、c和b、d，如圖所示。以下說法正確的是

(

)A．a(chǎn)點電勢低于O點B．b點電勢低于c點C．該試探電荷在a點的電勢能大于在b點的電勢能D．該試探電荷在c點的電勢能小于在d點的電勢能[解析]兩點電荷帶正電，可知連線上O點左側(cè)各點場強方向向右、右側(cè)各點場強方向向左，而沿場強方向電勢降低，故φa＞φO、φc＞φO，A項錯誤；從O點沿垂線到b點，兩場源電荷產(chǎn)生的電場沿垂線方向的分量由O指向b，故φO＞φb，而φc＞φO，故φb＜φc，B項正確；同理再結(jié)合對稱性有φb＝φd＜φc、φb＝φd＜φa，由于負電荷在電勢越高處電勢能越小，故試探電荷在a點的電勢能小于在b點的電勢能、在c點的電勢能小于在d點的電勢能，C項錯誤，D項正確。[答案]

BD[思維建模]1．模型適用條件：不等量同種電荷。2．模型特點：如圖所示，為不等量同種雙點電荷(正電荷)電場線與等勢面分布圖(圖中左側(cè)電荷量較大)。雙點電荷連線自左至右，場強先減小后增大，在雙點電荷連線之間，靠近電荷量小的一側(cè)(圖中兩點電荷之間連線右側(cè))某點場強為零。

加強點(二)電場中的圖像問題[科學思維]四種常見圖像的特點及規(guī)律v-t圖像根據(jù)v-t圖像中速度變化、斜率確定電荷所受合力的方向與合力大小的變化，確定電場的方向、電勢高低及電勢能變化φ-x圖像(1)電場強度的大小等于φ-x圖線的斜率大小，電場強度為零處，φ-x圖線存在極值，其切線的斜率為零(2)在φ-x圖像中可以直接判斷各點電勢的高低，并可根據(jù)電勢高低關(guān)系確定電場強度的方向(3)在φ-x圖像中分析電荷移動時電勢能的變化，可用WAB＝qUAB，進而分析WAB的正負，然后作出判斷E-x圖像(1)反映了電場強度隨位移變化的規(guī)律(2)E>0表示電場強度與規(guī)定正方向相同，E<0表示電場強度與規(guī)定正方向相反(3)圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢差，“面積”大小表示電勢差大小，兩點的電勢高低根據(jù)電場方向判定Ep-x圖像(1)反映了電勢能隨位移變化的規(guī)律(2)圖線的切線斜率大小等于電場力大小(3)進一步判斷電場強度、動能、加速度等隨位移的變化情況續(xù)表[解題指導](1)在點電荷形成的電場中，離正點電荷越近，電勢越高；離負點電荷越近，電勢越低。(2)在φ-x圖像中，斜率的大小表示場強的大小，斜率為零說明場強為零，場強的方向沿電勢降落最快的方向。[答案]

D[素養(yǎng)訓練]1．(2022·遼寧六校聯(lián)考)如圖甲所示，點電荷Q1、Q2固定在水平連線上，其延長線上有b、a兩點，Q1帶正電，檢驗電荷＋q僅受電場力作用，t＝0時經(jīng)過b點，然后沿ba向右運動，其v-t圖像如圖乙所示，vb、va分別為檢驗電荷經(jīng)過b、a兩點時的速度大小，則

(

)A．Q2帶正電B．從b點到a點，檢驗電荷＋q做加速度逐漸增大的減速運動C．從b點向右運動全過程，電場力一直對檢驗電荷＋q

做負功D．從b點到a點，檢驗電荷＋q的電勢能逐漸增大解析：從v-t圖像可知，檢驗電荷＋q從b到a做加速度減小的減速運動，在a點時檢驗電荷＋q的加速度為零，則檢驗電荷＋q在a點所受的電場力為零，所以該點場強為零，Q1對檢驗電荷＋q的電場力向右，則Q2對檢驗電荷＋q的電場力向左，所以Q2帶負電，故A、B錯誤；檢驗電荷＋q從b向右運動的過程，動能先減小后增大，根據(jù)能量守恒定律知電勢能先增大后減小，電場力先做負功后做正功，故C錯誤；由b運動到a的過程動能減小，電勢能增大，D正確。答案：D2．如圖甲所示，在某電場中建立x坐標軸，一個電子僅在電場力作用下沿x軸正方向運動，經(jīng)過A、B、C三點，已知xC－xB＝xB－xA。該電子的電勢能Ep隨坐標x變化的關(guān)系如圖乙所示。則下列說法中正確的是

(

)A．A點電勢高于B點電勢B．A點的電場強度小于B點的電場強度C．A、B兩點電勢差|UAB|等于B、C兩點電勢差|UBC|D．電子經(jīng)過A點的速率小于經(jīng)過B點的速率答案：D答案：BC3．畫好“兩個圖形”(1)對磁場合成問題畫好合成圖。(2)對安培力作用下的平衡、運動問題畫好受力圖。4．熟記“兩個等效模型”(1)變曲為直：如圖甲所示通電導線，在計算安培力的大小和判斷方向時均可等效為直線電流ac。(2)化電為磁：環(huán)形電流可等效為小磁針，通電螺線管可等效為條形磁鐵，如圖乙所示。[素養(yǎng)訓練]1．(2022