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第7讲 电场和磁场的基本性质,答案 B,2.(2014江苏单科，4)如图1所示，一圆环上均匀分布着正电荷，x轴垂直于环面且过圆心O。下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是( ),图1,A.O点的电场强度为零，电势最低 B.O点的电场强度为零，电势最高 C.从O点沿x轴正方向，电场强度减小，电势升高 D.从O点沿x轴正方向，电场强度增大，电势降低,解析 根据圆环的对称性可知，O点处的场强为零，又由正电荷在无限远处场强为零，故从O点沿x轴正方向，电场强度先增大，后减小，电势应逐渐降低，O点处的电势最高，故B项正确，A、C、D均错误。 答案 B,3.(2015江苏单科，2)静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，春秋纬考异邮中有“玳瑁吸衣若”之说，但下列不属于静电现象的是( ) A.梳过头发的塑料梳子吸起纸屑 B.带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引 C.小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流 D.从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉,解析 用塑料梳子梳头发时相互摩擦，塑料梳子会带上电荷吸引纸屑，选项A属于静电现象；带电小球移至不带电金属球附近，由于静电感应，金属小球在靠近带电小球一端时会感应出与带电小球异号的电荷，两者相互吸引，选项B属于静电现象；小线圈接近通电线圈过程中，由于电磁感应现象，小线圈中产生感应电流，选项C不属于静电现象；从干燥的地毯上走过，由于摩擦生电，当手碰到金属把手时瞬时产生较大电流，人有被电击的感觉，选项D属于静电现象。 答案 C,4.(多选)(2015江苏单科，8)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图2所示。c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则( ),图2,A.a点的电场强度比b点的大 B.a点的电势比b点的高 C.c点的电场强度比d点的大 D.c点的电势比d点的低 解析 由题图知，a点处的电场线比b点处的电场线密集，c点处电场线比d点处电场线密集，所以A、C正确；过a点画等势线，与b点所在电场线的交点与b点位置比较知b点的电势高于a点的电势，故B错误；同理分析可得d点电势高于c点电势，故D正确。 答案 ACD,5.(2015新课标全国卷，14)如图3，两平行的带电金属板水平放置。若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微粒将( ),图3,A.保持静止状态 B.向左上方做匀加速运动 C.向正下方做匀加速运动 D.向左下方做匀加速运动,解析 两平行金属板水平放置时，带电微粒静止有mgqE，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45后，两板间电场强度方向逆时针旋转45，电场力方向也逆时针旋转45，但大小不变，此时电场力和重力的合力大小恒定，方向指向左下方，故该微粒将向左下方做匀加速运动，选项D正确。 答案 D,6.(多选)(2015新课标全国卷，18)指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说法正确的是( ) A.指南针可以仅具有一个磁极 B.指南针能够指向南北，说明地球具有磁场 C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰 D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转 解析 指南针不可以仅具有一个磁极，故A错误；指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，故B正确；当附近的铁块磁化时，指南针的指向会受到附近铁块的干扰，故C正确；根据安培定则，在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时会产生磁场，指南针会偏转与导线垂直，故D错误。,BC,主要题型：选择题和计算题，本讲以选择题为主 知识热点 1.(1)电场强度、点电荷的场强，匀强电场中电势差与电场强度的关系，电场强度、电势(差)、电势能和电场线之间的关系。 (2)带电粒子在匀强电场中的运动。 2.(1)对磁场及安培定则的考查； (2)带电粒子在匀强磁场中的运动； (3)安培力的方向判断及大小计算等。 物理方法 (1)矢量运算法 (平行四边形定则) (2)模型法 (3)比值定义法 (4)对称法 (5)守恒法 (6)补偿法,考向一 对电场性质的理解与应用,核心知识,规律方法,由电场中的“点、线、面、迹”判断相关问题 (1)由轨迹向合外力的方向弯曲，确定粒子所受电场力方向； (2)根据粒子电性判断电场线方向； (3)根据“沿电场线方向电势降低”判断电势高低； (4)根据公式Epq(代入正负号)判断电势能大小； (5)根据电场力做功的正负判断电势能的变化或动能的变化； (6)根据电场线或等差等势面疏密判断加速度大小。,1.(2015宁波市高三十校联考)一带电粒子仅在电场力作用下，从电场中的a点以初速度v0进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到b点，如图4所示，可以判断该粒子( ),图4,A.在a点的加速度比b点大 B.在a点的电势能比b点小 C.在a点的电势比b点小 D.在a点的动能比b点小,解析 a点的电场线比b点电场线稀疏，故a点场强比b点场强小，粒子在a点的加速度比在b点时小，选项A错误；做曲线运动的物体受到的合力指向曲线的内侧，从a点到b点，电场力做正功，电势能减小，故粒子在a点的电势能比在b点时大，选项B错误；沿电场线方向电势降低，故a点电势高于b点电势，选项C错误；电场力做正功，根据动能定理可知，粒子在a点的动能比在b点时小，选项D正确。 答案 D,2.(2015扬州市高三质量检测)静电喷涂时，喷枪带负电，被喷工件带正电，喷枪喷出的涂料微粒带负电。假设微粒被喷出后只受静电力作用，最后吸附在工件表面。微粒在向工件靠近的过程中( ),图5,A.一定沿着电场线运动 B.所受电场力先减小后增大 C.克服电场力做功 D.电势能逐渐增大 解析 由物体做曲线运动的条件可知电荷仅受电场力的作用，不可能沿着弯曲的电场线运动，A项错误；由电场线的分布特点知，微粒所受的电场力先减小后增大，B项正确；微粒向工件靠近的过程中电场力做正功，电势能逐渐减小，C、D项错误。 答案 B,3.(2015辽师大附中二模)如图6所示，一重力不计的带电粒子以某一速度进入负点电荷形成的电场中，且只在电场力作用下依次通过M、N、P三点，其中N点是轨迹上距离负点电荷最近的点。若粒子在M点和P点的速率相等，则( ),图6,A.粒子在N点时的速率最大 B.UMNUNP C.粒子在N点时的加速度最大 D.粒子在M点时的电势能大于其在N点时的电势能,答案 C,4.(多选)如图7所示，在两等量异种点电荷连线上有c、O、f三点，虚线M、L、K是分别过c、O、f三点的等差等势面，一不计重力的带负电粒子从a点射入电场，只在电场力作用下沿abcde运动，轨迹如图中实线所示，下列说法中正确的是( ),图7,A.电势KLM B.场强EaEb C.a点与e点的场强大小相等，方向相同 D.粒子在c点的电势能大于在e点的电势能,解析 根据曲线运动的特点，轨迹向合外力的方向弯曲，可知粒子在c点受到向左的力，由于粒子带负电，可知c点的电场线方向向右，故正电荷在左边，可知选项A错误；等势面的疏密表示电场的强弱，故EaEb，选项B正确；a点与e点的场强大小相等，但方向不同，选项C错误；带负电粒子在较低等势面电势能较大，c点电势低于e点电势，选项D正确。 答案 BD,5.(多选)(2015江阴市五校联考)空间存在匀强电场，有一带电荷量为q(q0)、质量为m的粒子从O点以速率v0射入电场，运动到A点时速率为2v0；现有另一带电荷量为q、质量为m的粒子以速率2v0仍从O点射入该电场，运动到B点时速率为3v0，若忽略重力的影响，则( ) A.在O、A、B三点中，B点电势最高 B.在O、A、B三点中，A点电势最高 C.OA间的电势差比BO间的电势差大 D.OA间的电势差比BA间的电势差小,答案 AD,电场性质的判断思路,考向二 与平行板电容器有关的电场问题,核心知识,规律方法,1.(2015南京市、盐城市高三模拟考试)平行板电容器与电动势为E的直流电源、电阻R、开关S连接成如图8所示的电路，电容器的下极板A接地。一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于静止状态。断开开关S，若将下极板竖直向上移动一小段距离，则( ),A.油滴将竖直向上运动 B.P点的电势将降低 C.油滴的电势能将减少 D.电容器所带电荷量将增大,图8,答案 B,2.(2015金丽衢十二校高三第二次联考)如图9所示，平行板电容器通过一滑动变阻器R与直流电源连接，G为一零刻度在表盘中央的灵敏电流计，闭合开关S后，下列说法正确的是( ),A.若只在两极间插入电介质，电容器的两板间电压将增大 B.若只在两板间插入电介质，电容器的电容将保持不变 C.若只将电容器下极板向下移动一小段距离，此过程电流计中有从a到b方向的电流 D.若只将滑动变阻器滑片P向上移动，电容器储存的电荷量将增加,图9,答案 D,3.如图10所示，平行板电容器两极板M、N相距d，两极板分别与电压为U的恒定电源两极连接，极板M带正电。现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k，则( ),图10,答案 C,如何分析平行板电容器中带电体的运动问题？ 平行板电容器两极板间带电体的运动问题是典型的力电综合问题，要分别从力、电两个角度分析研究。 (1)力学角度：电场力等影响了带电体的运动状态，这类问题需要对带电体进行运动状态(静止、加速或减速)分析和受力分析。如1、3题中的带电油滴，受到竖直向下的重力、竖直向上的电场力，在上述两个力的作用下处于静止状态。,考向三 磁场的性质及磁场力作用下的运动,核心知识,规律方法,1.掌握“两个磁场力” (1)安培力：FBIL(IB) (2)洛伦兹力：FqvB(vB) 2.用准“两个定则” (1)对电流的磁场用安培定则。 (2)对通电导线在磁场中所受的安培力和带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力用左手定则。 3.画好“两个图形” (1)对安培力作用下的平衡、运动问题画好受力分析图。 (2)对带电粒子的匀速圆周运动问题画好与圆有关的几何图形。(此内容第4讲已讲),1.分别置于a、b两处的长直导线垂直纸面放置，通有大小相等的恒定电流，方向如图11所示，a、b、c、d在一条直线上，且accbbd。已知c点的磁感应强度大小为B1，d点的磁感应强度大小为B2。若将b处导线的电流切断，则( ),图11,答案 A,2.(多选)如图12所示，细线下悬挂的圆环a中通有顺时针方向的电流I1，在圆环的正下方固定有一根足够长直导线b，圆环静止时导线b垂直于圆环平面。现在导线b中通有方向向外的电流I2，圆环重新静止后，下列判断正确的是( ),图12,A.细线与竖直方向成不为零的角 B.圆环与直导线共面 C.细线中张力与b通电前比较增大 D.细线中张力与b通电前比较减小,解析 环形电流a可等效为小磁针，由右手螺旋定则可知N极指向纸面里，而直线电流b产生的磁场在环心处的磁感线方向水平向左，由于N极将指向所在位置磁感线的方向，故小磁针N极左转，从上往下看，圆环逆时针转动，细线仍在竖直方向，A错误；圆环重新静止时，圆环与直导线共面，B正确；此时圆环下半圆的电流方向与b中电流方向相同、两者相吸，上半圆的电流方向与b中电流方向相反、两者相斥，但下半圆离b更近，引力大于斥力，因此细线张力比b通电前大，C正确，D错误。 答案 BC,3.如图13所示，平行放置在绝缘水平面上的长为l的直导线a和无限长的直导线b，分别通以方向相反，大小为Ia、Ib(IaIb)的恒定电流时，b对a的作用力为F。当在空间加一竖直向下(y轴的负方向)、磁感应强度大小为B的匀强磁场时，导线a所受安培力恰好为零。则下列说法正确的是( ),图13,答案 B,4.(多选)如图14所示，一轨道由两等长的光滑斜面AB和BC组成，两斜面在B处用一光滑小圆弧相连接，P是BC的中点，竖直线BD右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，B处可认为处在磁场中，一带电小球从A点由静止释放后能沿轨道来回运动，C点为小球在BD右侧运动的最高点，则下列说法正确的是( ),图14,答案 AD,5.(多选)(2015淮安市高三模拟)如图15所示，在正方形abcd内充满方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，a处有比荷相等的甲、乙两种粒子，甲粒子以速度v1沿ab方向垂直射入磁场，经时间t1从d点射出磁场，乙粒子沿与ab成30角的方向以速度v2垂直射入磁场，经时间t2垂直cd射出磁场，不计粒子重力和粒子间的相互作用力，则下列说法中正确的是( ),图15,答案 BD,6.(2015重庆理综，7)音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机，如图16是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计。线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等，某时刻线圈中电流从P流向Q，大小为I。,图16,(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向； (2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率。 解析 (1)对线圈前后两边所受安培力的合力为零，线圈所受的安培力即为右边所受的安培力，由安培力公式得FnBIL 由左手定则知方向水平向右 (2)安培力的功率为PFv 联立式解得PnBILv 答案 (1)nBIL 方向水平向右 (2)nBILv,1.安培力作用下的平衡与运动问题的求解思路：,2.洛伦兹力的作用效果 (1)洛伦兹力对带电粒子运动状态的影响 因洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直，所以洛伦兹力只改变粒子的速度方向，而不改变其速度的大小。 (2)洛伦兹力对带电粒子不做功 因洛伦兹力始终与带电粒子的运动方向垂直，所以洛伦兹力对粒子不做功。如果没有其他外力对带电粒子做功，在粒子的运动过程中就不会有能量之间的转化。,高频考点七 电场强度的理解及计算,1.常用的公式,2.常用的思想方法对称法,3.常考的3类模型 模型1 点电荷模型 【方法点津】 (1)先求出各个点电荷在该点产生电场的场强，再运用场强叠加原理求出该点的场强。 (2)可假设在该点放一试探电荷，求出该试探电荷所受的电场力，由电场强度定义求出该点的电场强度。,1.(4分)(多选)(2015徐州市高三质量检测)如图17示，以O为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、f，等量正、负点电荷分别放置在a、b两处时，在圆心O处产生的电场强度大小为E，现改变a处点电荷的位置，则( ),图17,答案 AC,模型2 带电球壳(或带电圆环)模型 【方法点津】 (1)完整的均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。可以证明，完整的均匀带电的球壳在球内空间产生的电场的场强为零。 (2)根据对称性，均匀带电的半球壳在对称轴上各点产生的电场的方向一定沿对称轴。,2.(3分)均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图18所示，在半球面AB上均匀分布正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，OMON2R。已知M点的场强大小为E，则N点的场强大小为( ),图18,答案 A,3.(4分)(多选)(2015韶关市高三调研考试)某特殊装置形成的静电场，其电势沿x方向的分布如图19所示，则( ),图19,A.在0x1之间一定不存在电场 B.在0x1之间可能存在匀强电场 C.在x1x2之间一定不存在匀强电场 D.在x1x2之间可能存在匀强电场,解析 由图可知，0x1之间电势恒为0，则0x1之间电势差为零，可能无电场，也可能存在与x轴垂直的匀强电场，选项A错误，选项B正确；x1x2之间电势非均匀减小，则该区间必有非匀强电场，选项C正确，选项D错误。,BC,1.(4分)(多选)(2015东北三校联考)如图20所示，以等量同种点电荷的连线中点为原点，两点电荷连线的中垂线为x轴，E表示电场强度，表示电势，根据你已经学过的知识判断，在下列Ex图象和x图象中，可能正确的是( ),图20,解析 在两电荷连线的中点，由于两个电荷在此处产生的场强大小相等、方向相反，所以该处场强为零。在无穷远处场强也为零，所以两点电荷连线的中点到无穷远场强是先增大后减小，且场强关于电荷连线对称，故A正确，B错误；两点电荷连线的中垂线上场强方向从中点指向无穷远，且电势逐渐降低，故C错误，D正确。 答案 AD,2.(3分)如图21所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，半径为R。电荷量均为Q的点电荷分别放在圆周上M、N两点，M、N关于AC对称，M与O点的连线和OC间的夹角为60，AC与MN的交点为F，下列说法正确的是( ),图21,答案 C,
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