2019年高考物理 考试大纲解读 专题03 电学（含解析）.doc

专题03 电学专题七 电场考纲原文再现内容要求物质的电结构、电荷守恒静电现象的解释点电荷库仑定律静电场电场强度、点电荷的场强电场线电势能、电势电势差匀强电场中电势差与电场强度的关系带电粒子在匀强电场中的运动示波管常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系II考查方向展示考向1 通过点电荷形成的电场考查电场力与能的性质【样题1】 （2017新课标全国卷）在一静止点电荷的电场中，任一点的电势与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势a已在图中用坐标（ra，a）标出，其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是AEa：Eb=4:1BEc：Ed=2:1CWab:Wbc=3:1DWbc:Wcd=1:3【答案】AC考向2 结合带电粒子的运动轨迹、电场线、等势面的关系考查电场的性质【样题2】 （2018天津卷）如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为，粒子在M和N时加速度大小分别为，速度大小分别为，电势能分别为。下列判断正确的是A BC D【答案】D【解析】将粒子的运动分情况讨论：从M运动到N；从N运动到M，根据电场的性质依次判断；电场线越密，电场强度越大，同一个粒子受到的电场力越大，根据牛顿第二定律可知其加速度越大，故有；若粒子从M运动到N点，则根据带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，可知在某点的电场力方向和速度方向如图所示，故电场力做负功，电势能增大，动能减小，即，负电荷在低电势处电势能大，故；若粒子从N运动到M，则根据带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，可知在某点的电场力方向和速度方向如图所示，故电场力做正功，电势能减小，动能增大，即，负电荷在低电势处电势能大，故；综上所述，D正确。 （3）根据图像可知在x=0.4 m与x=0.6 m之间合力做功大小W合=0.0040.2 J=810-4 J由qU=W合可得（4）由图可知小球从x=0.16 m到x=0.2 m处，电场力做功专题八 电路考纲原文再现内容要求欧姆定律电阻定律电阻的串联、并联电源的电动势和内阻闭合电路的欧姆定律电功率、焦耳定律考查方向展示考向1 含容电路动态变化问题分析【样题1】 （2018江苏卷）如图所示，电源E对电容器C充电，当C两端电压达到80 V时，闪光灯瞬间导通并发光，C放电。放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电。这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光。该电路A充电时，通过R的电流不变B若R增大，则充电时间变长C若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大D若E减小为85 V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变【答案】BCD考向2 直流电路动态变化问题分析【样题2】 （2014上海卷）如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表示数变化量的绝对值分别为，理想电流表示数变化量的绝对值，则AA的示数增大B的示数增大C与的比值大于rD大于【答案】ACD【解析】滑动变阻器的滑片向下滑动，导致滑动变阻器阻值变小，由于电压表断路，定值电阻和滑动变阻器为串联，滑动变阻器阻值变小，总电阻变小，电源电动势不变，总电流变大，即电流表示数变大，选项A对。电压表测量定值电阻的电压，电阻不变，总电流变大，所以电压变大即示数增大。电压表测量定值电阻和滑动变阻器总电压即路端电压，示数变小，选项B错。电压表测量滑动变阻器电压，设电流增加量为，则根据，所以，选项D对。电压表的变化量，所以，选项C对。考向3 直流电路中的功率及其变化问题【样题3】 某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如图中的a、b、c所示，则下列说法中正确的是A图线b表示输出功率PR随电流I变化的关系B图线a的最高点对应的功率为最大输出功率C在图线上A、B、C三点的纵坐标一定满足关系PA=PB+PCD两个图线交点M与N的横坐标之比一定为1:2，纵坐标之比一定为1:4A斜面的倾角B物块的质量C物块与斜面间的动摩擦因数D物块沿斜面向上滑行的最大高度【答案】CD专题九 磁场考纲原文再现内容要求说明磁场、磁感应强度、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器1.安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形2.洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形考查方向展示考向1 结合几何关系考查带电粒子在磁场中的运动【样题1】 （2017新课标全国卷）如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点。大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同的方向射入磁场。若粒子射入速率为，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为，相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则为A B C D【答案】C考向2 通过组合场考查带电粒子在复合场中的运动【样题2】 （2018江苏卷）如图所示，真空中四个相同的矩形匀强磁场区域，高为4d，宽为d，中间两个磁场区域间隔为2d，中轴线与磁场区域两侧相交于O、O点，各区域磁感应强度大小相等某粒子质量为m、电荷量为+q，从O沿轴线射入磁场当入射速度为v0时，粒子从O上方处射出磁场取sin53=0.8，cos53=0.6（1）求磁感应强度大小B；（2）入射速度为5v0时，求粒子从O运动到O的时间t；（3）入射速度仍为5v0，通过沿轴线OO平移中间两个磁场（磁场不重叠），可使粒子从O运动到O的时间增加t，求t的最大值【答案】（1） （2） （3）增加时间的最大值。 考向3 通过叠加场模型考查带电粒子在复合场中的运动【样题6】 （2016天津卷）如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小为，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B=0.5 T。有一带正电的小球，质量m=1106 kg，电荷量q=2106 C，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场（不考虑磁场消失引起的电磁感应现象），取g=10 m/s2。求：（1）小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；（2）从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。【答案】（1）20 m/s，与电场方向夹角为60 （2）3.5 s【解析】（1）小球匀速直线运动时受力如图，其所受的三个力在同一平面内，合力为零，有qvB=代入数据解得v=20 m/s速度v的方向与电场E的方向之间的夹角满足tan =代入数据解得tan =，=60a与mg的夹角和v与E的夹角相同，均为，又tan =联立式，代入数据解得t=2s=3.5 s【样题7】 （2018天津市耀华中学高三模拟）如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，其第象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向水平向右；，磁感应强度的方向垂直纸面向里。带电荷量为+q、质量为m的微粒从原点出发沿与x轴正方向的夹角为45的初速度进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到A（l，l）时，电场方向突然变为竖直向上（不计电场变化的时间），粒子继续运动段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场。不计切阻力，求：（1）电场强度E的大小；（2）磁感应强度B的大小；（3）粒子在复合场中的运动时间。【答案】（1） （2） （3）【解析】（1）微粒在到达A（l，l）之前做匀速直线运动，受力分析如图：根据平衡条件，有：解得：（2）根据平衡条件，有： ；电场方向变化后，微粒所受重力与电场力平衡，微粒在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹如图：根据牛顿第二定律，有：由几何关系可得：联立解得： 考向4 通过交变场模型考查带电粒子在复合场中的运动【样题8】 （2016江苏卷）回旋加速器的工作原理如图甲所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为m，电荷量为+q，加在狭缝间的交变电压如图乙所示，电压值的大小为U0周期T=。一束该种粒子在t=0时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动，不考虑粒子间的相互作用。求：（1）出射粒子的动能；（2）粒子从飘入狭缝至动能达到所需的总时间；（3）要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出，d应满足的条件。甲 乙【答案】（1） （2） （3）【解析】（1）粒子运动半径为R时且解得【样题9】 （2018江苏省如皋市高三第二阶段三模前综合）如图甲所示，xOy平面处于匀强电场和匀强磁场中，电场强度E和磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示，周期均为，y轴正方向为E的正方向，垂直纸面向里为B的正方向。t=0时刻，一质量为m、电荷量为q的粒子从坐标原点O开始运动，此时速度大小为，方向为x轴方向。已知电场强度大小为，磁感应强度大小，不计粒子所受重力。求：（1）t0时刻粒子的速度大小及对应的位置坐标；（2）为使粒子第一次运动到y轴时速度沿x方向，B0与应满足的关系；（3）（n为正整数）时刻粒子所在位置的横坐标x。【答案】（1） （ ）（2） （3） （2）设粒子在磁场中做圆周运动的周期为T，则： 解得：则粒子第一次运动到y轴前的轨迹如图所示：粒子在磁场中做圆周运动时，有：圆心在y周期上，结合几何关系得到：且联立解得：则 时间内粒子在x方向向左移动的距离为 由几何关系得： 则粒子的横坐标专题十 电磁感应考纲原文再现内容要求电磁感应现象磁通量法拉第电磁感应定律楞次定律自感、涡流考查方向展示考向1 以物理学史为背景考查电磁感应现象的研究【样题1】 （2014新课标全国卷）在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是A将绕在磁铁上的线圈与电流表组合成一闭合回路，然后观察电流表的变化B在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化【答案】D考向2 以科技应用为背景考查楞次定律【样题2】 （2017新课标全国卷）扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是【答案】A【解析】感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发上变化。在A图中系统振动时在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动，故A正确；而BCD三个图均无此现象，故错误。 考向6 结合图象考查电场感应的综合问题【样题7】 （2016广东卷）如图（a）所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L=0.4 m，导轨右端接有阻值R=1 的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L，从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图（b）所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1 s后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v=1 m/s做直线运动，求：（1）棒进入磁场前，回路中的电动势E；（2）棒在运动过程中受到的最大安培力F，以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式。【答案】（1）E=0.04 V；（2）F=0.04 N，i=t1（其中，1 st1.2 s）【解析】（1）在棒进入磁场前，由于正方形区域abcd内磁场磁感应强度B的变化，使回路中产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，在棒进入磁场前回路中的电动势为E=0.04 V（2）当棒进入磁场时，磁场磁感应强度B=0.5 T恒定不变，此时由于导体棒做切割磁感线运动，使回路中产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中的电动势为：e=Blv，当棒与bd重合时，切割有效长度l=L，达到最大，即感应电动势也达到最大em=BLv=0.2 VE=0.04 V考向7 以能量转化为纽带考查法拉第电场感应定律的综合应用【样题8】 如图所示，两金属杆AB和CD长均为L，电阻均为R，质量分别为3m和m。用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在水平光滑的绝缘圆棒两侧。在金属杆AB下方有高度为H的匀强磁场，磁感应强度大小为B0，方向与回路平面垂直，此时CD处于磁场中。现从静止开始释放AB，经过一段时间，AB即将进入磁场的上边界时，其加速度为零，此时CD尚未离开磁场，这一过程中AB上产生的焦耳热为Q。求：（1）AB即将进入磁场的上边界时，速度v1的大小；（2）此过程中CD移动的距离h和通过导线横截面的电荷量q。【答案】（1） （2） 【解析】（1）AB到达磁场上边界时，加速度为零，则对AB有3mg=2T对CD有2T=mg+B0IL又解得考向8 以动力学为背景考查电磁感应的综合问题【样题9】 （2016全国新课标卷）如图，两固定的绝缘斜面倾角均为，上沿相连。两细金属棒ab（仅标出a端）和cd（仅标出c端）长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，已知金属棒ab匀速下滑。求（1）作用在金属棒ab上的安培力的大小；（2）金属棒运动速度的大小。【答案】（1）mg（sin 3cos ） （2）（sin 3cos ）【解析】（1）设导线的张力的大小为T，右斜面对ab棒的支持力的大小为N1，作用在ab棒上的安培力的大小为F，左斜面对cd棒的支持力大小为N2。对于ab棒，由力的平衡条件得2mgsin =N1+T+FN1=2mgcos 对于cd棒，同理有mgsin+N2=T，N2=mgcos联立式得F=mg（sin 3cos ）（2）由安培力公式得F=BIL这里I是回路abdca中的感应电流。ab棒上的感应电动势为=BLv式中，v是ab 棒下滑速度的大小。由欧姆定律得I=联立式得v=（sin 3cos ）考向9考查电场感应的图象问题【样题10】 （2018新课标全国II卷）如图，在同一平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动，线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是A B C D【答案】D【解析】找到线框在移动过程中谁切割磁感线，并根据右手定则判断电流的方向，从而判断整个回路中总电流的方向。要分过程处理本题。第一过程从移动的过程中再从移动到的过程中左右两根棒切割磁感线产生的电流大小相等，方向相反，所以回路中电流表现为零，当线框再向左运动时，左边切割产生的电流方向顺时针，右边切割产生的电流方向是逆时针，此时回路中电流表现为零，故线圈在运动过程中电流是周期性变化，故D正确；故选D。 考向5 以交流电源和理想变压器为载体考查交变电流的综合问题【样题7】 （2014福建卷）图为模拟远距离输电实验电路图，两理想变压器的匝数n1=n42R，忽略灯丝电阻随温度的变化。当A、B端接入低压交流电源时AA1、A2两表的示数相同BL1、L2两灯泡的亮度相同CR1消耗的功率大于R3消耗的功率DR2两端的电压小于R4两端的电压【答案】DR3消耗的功率，C错误；由U=IR，R2两端的电压小于R4两端的电压，D正确。