2019年高考物理考纲解读与热点难点突破专题06电场、磁场的基本性质教学案.doc

1、1专题 06 电场、磁场的基本性质【2019 年高考考纲解读】(1)带电粒子在电场中的运动(2)电场的性质与特点(3)静电场的分布(电场线及等势面规律)结合电场中区域的任意两点 比较其 E、 移动点电荷 q、 q 时， W 电 及 Ep的变化(4)考查磁场的性质、分布特点和规律以及匀强磁场中的安培力时，一般以选择题的形式出现(5)考查洛伦兹力及带电粒子在匀强磁场中的运动时，题型一般为计算题【命题趋势】(1)电场的性质与特点结合曲线运动条件、功能关系等主干知识进行综合考查，一般为选择题；(2)电容器的决定式和定义式综合电路分析的问题考查，应该出现在选择 题中；(3)带电粒子在匀强电场中的运动结合

2、力学运动规律、功能关系及电场力做功的特点等考点综合考查，仍将是命题的热点(4)考查导体棒在匀强磁场中平衡运动的问题；(5)考查带电粒子在匀强磁场中的运动问题.【重点、难点剖析】电场与磁场是历年高考试题中考点分布的重点内容，纵观近几年的高考试题，对电场、磁场性质的考查，涉及运动与力的关系、功与能量的关系、能量守恒定律等重要力学规律，试题题材新颖丰富,对考生的分析综合能力、应用数学知识处理物理问题能力有较高的要求。电场力与能的性质，带电粒子在重力场、电场、磁场等复合场中的运动是高考的命题热点。在今后的高考中，对电场力和能的考查仍以选择题的形式出现。而带电粒子在复合场中的运动仍会结合牛顿运动定律、功

3、能关系，以计算题的形式出现。一、带电粒子的拐弯问题第一步,由带电粒子的运动曲线判断出粒子受电场力的方向(带电粒子所受合力在曲面的凹侧)。第二步,把电场线方向、受力方向与带电的电性相联系,从而判断出带电粒子的电性或电场力做功的情况。 3.把左手定则和右手定则混淆左手定则用来判断安培力、洛伦兹力，右手定则用来判断导体棒切割磁感线时产生的感应电流方向及2判断通电导线、通电圆环、通电螺线管周围的磁场方向。4.不能正确地找出带电粒子在磁场中运动的临界状态对带电粒子在有界磁场中运动的临界问题，能够由一条确定轨迹想到多条动态轨迹，并结合具体问题判定临界问题。【题型示例】题型一、对电场强度的理解及计算【例 1

4、】 【2017新课标卷】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A Ea： Eb=4:1 B Ec： Ed=2:1 C Wab:Wbc=3:1 D Wbc:Wcd=1:3【答案】AC【变式探究】(2016全国卷，14)一

5、平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。若将云母介质移出，则电容器( )A极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变3【答案】D【解析】由 C 可知，当云母介质移出时， r变小，电容器的电容 C 变小；因为电容器接在恒 rS4 kd压直流电源上，故 U 不变，根据 Q CU 可知，当 C 减小时， Q 减小。再由 E ，由于 U 与 d 都不变，故电Ud场强度 E 不变，选项 D 正确。【变式探究】(2015江苏单科,2， 3 分)静电现象在自然界中普遍存在，我国

6、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【答案】C【变式探究】 (2015安徽理综，20，6 分)已知均匀带电的无穷大平面在真空中激 发电场的场强大小为 ，其中 为平面上单位面积所带的电荷量， 0为常量如图所示的平行板电容器，极板正对面积2 0为 S，其间为真空，带电量为 Q.不计边缘效应时，极板可看作无穷大导体板，则极板间的电场强度大小和两极板间相互的静电引力大小

7、分别为( )A. 和 B. 和Q 0S Q2 0S Q2 0S Q2 0SC. 和 D. 和Q2 0S Q22 0S Q 0S Q22 0S【答案】D【解析】由题意知，正极板所带电荷激发的电场的电场强度大小为 E ,同理2 0 QS2 0 Q2 0S负极板所带电荷激发的电场的场强 E2 ，两板间的场 强 E E1 E2 ，两极板间的静电引力大小Q2 0S Q 0S4F QE1 ，故 D 正确 Q22 0S【答案】B【解析】电子带负电荷,电子由 M 点分别运动到 N 点和 P 点的过程中，电场力 所做的负功相等,有WMN WMP0，而 WMN qUMN， WMP qUMP， q0，所 以有 UM

8、N UMP0,即 M N P，匀强电场中等势线为平行的直线，所以 NP 和 MQ 分别是两条等势线 ,有 M Q，故 A 错误，B 正确；电子由 M 点到 Q 点过程中， WMQ q( M Q)0，电子由 P 点到 Q 点过程中， WPQ q( P Q)0，故 C、D 错误 【变式探究】(2015江苏单科，8,4 分) (多选)两个相同的负电荷和一个正电荷附近 的电场线分布如图所示 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( )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

9、点的低【答案】ACD【变式探究】(2015海南单科，7，5 分) (多选)如图，两电荷量分别为 Q(Q0) 和 Q 的点电荷 对称地放置在 x 轴上原点 O 的两侧， a 点位于 x 轴上 O 点与 点电荷 Q 之间， b 点位于 y 轴 O 点上方取无穷远处的电势为零下列说法 正确的是 ( )A b 点电势为零，电场强度也为零B正的试探电荷在 a 点的电势能大于零，所受电场力方向向右5C将正的试探电荷从 O 点移到 a 点，必须克服电场力做功D将同一正的试探电荷先后从 O、 b 两点移到 a 点,后者电势能的变化较 大【答案】BC【解析】因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为平行于

10、x 轴指向 负电荷，所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等势线，因为中垂线 延伸到无穷远处，所以中垂线的电势为零，故b 点的电势为零，但是电场强 度不为零， A 错误；等量异种电荷连线上，电场方向由正电荷指向负电荷，方向平行于 x 轴向右，在中点 O 处电势为零， O 点左侧电势为正，右侧电势 为负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，故 B 正确； O 点的电势低于 a 点的电势，电场力做负功，所以必须克服电场力做功，C 正确； O 点和 b 点 的电势相等，所以先后从 O、 b 点移到 a 点,电场力做功相等，电势能变化相同，D错误【变式探究】(2015四川理综，6，6 分) (多选)如

11、图所示，半圆槽光滑、绝缘、 固定，圆心是O，最低点是 P，直径 MN 水平 a、 b 是两个完全相同的带正 电小球(视为点电荷), b 固定在 M 点， a 从 N 点静止释放，沿半圆槽运动经过 P 点到达某点 Q(图中未画出 )时速 度为零则小球 a( )A从 N 到 Q 的过程中，重力与库仑力的合力先增大后减小B从 N 到 P 的过程中，速率先增大后减小C从 N 到 Q 的过程中，电势能一直增加 D从 P 到 Q 的过程中，动能减少量小于电势能增加量【答案】BC【解析】 a 从 N 点静止释放，过 P 点后到 Q 点速度为零，整个运动过程只有重 力和库仑力做功，库仑力方向与 a 速度方向夹

12、角一直大于 90，所以库仑力 整个过程做负功.小球 a 从 N 到 Q 的过程中，库仑力增大，库仑力与重力的 夹角减小，所以它们的合力一直增大，故 A 错误； 【变式探究】(2016全国卷，15)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图1 所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的 12 倍。此离子和质子的质量比约为( )6图 1A11 B12 C121 D144【答案】D【变式探究】 (2016高考北京卷

13、)如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出已知电子质量为 m，电荷量为 e，加速电场电压为 U0.偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为 U，极板长度为 L，板间距为 D.(1)忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时的初速度 v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离 y.(2)分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法在解决(1)问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因已知 U2.010 2 V， d4.010 2 m， m9.110 31 kg， e1.610 19 C， g10 m/s 2.(3)极板间既有静电场也有重力场电势反

14、映了静电场各点的能的性质，请写出电势 的定义式类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势” G的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点【解析】(1)根据功和能的关系，有 eU0 mv12 20电子射入偏转电场的初速度 v02eU0m7在偏转电场中，电子的运动时间 t LLv0 m2eU0偏转距离 y a( t)2 ( t)2 . 12 12 eUdm UL24U0d【变式探究】(2017高考全国卷)如图，在磁感应强度大小为 B0的匀强磁场中，两长直导线 P 和 Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为 l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流 I 时，纸面内与两导线距离均为 l 的 a

15、点处的磁感应强度为零如果让 P 中的电流反向、其他条件不变，则 a 点处磁感应强度的大小为( )A0 B. B033C. B0 D2 B02 33【答案】 C【变式探究】(2016北京理综，17)中国宋代科学家沈括在梦溪笔谈中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。 ”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图 9。结合上述材料，下列说法不正确的是( )8图 9A地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用【答案】C【解析】地球为一

16、巨大的磁体，地磁场的南、北极在地理上的北极和南极附近，两极并不重合，且地球内部也存在磁场，只有赤道上空磁场的方向才与地面平行；对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的速度方向与地磁场方向不会平行，一定受到地磁场力的作用，故 C 项说法不正确。 题型五 带电粒子在匀强磁场中的运动1带电粒子在磁场中做匀速圆周运动解题“三步法”(1)画轨迹：即确定圆心，画出运动轨迹(2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度的联系，偏转角度与圆心角、运动时间的联系，在磁场中的运动时间与周期的联系(3)用规律：即牛顿运动定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式2半径的确定方法一：由物理方程求由于 Bqv ，所以半径

17、R ；mv2R mvqB方法二：由几何关系求一般由数学知识(勾股定理、三角函数等)通过计算来确定3时间的确定方法一：由圆心角求： t T；2方法二：由弧长求： t .sv例 5( 2017高考全国卷)如图，空间存在方向垂直于纸面( xOy 平面)向里的磁场在 x0 区域，磁感应强度的大小为 B0； x0 区域，磁感应强度的大小为 B 0(常数 1)一质量为 m、电荷量为q(q0)的带电粒子以速度 v0从坐标原点 O 沿 x 轴正向射入磁场，此时开始计时，当粒子的速度方向再次沿 x 轴正向时，求(不计重力)9(1)粒子运动的时间；(2)粒子与 O 点间的距离【答案】见解析【解析】(1)在匀强磁场

18、中，带电粒子做圆周运动设在 x0 区域，圆周半径为 R1；在 x99%，解得 d mU0100qB2R所以选项 A、C 正确，选项 B、D 错误【变式探究】(2015广东理综，16，4 分)在同一匀强磁场中， 粒子( He)和质 子( H)做匀速圆周42 1运动，若它们的动量大小相等，则 粒子和质子( )A运动半径之比是 21B运动周期之比是 21C运动速度大小之比是 41D受到的洛伦兹力之比是 21【答案】B【变式探究】(2015四川理综，7，6 分) (多选)如图所示， S 处有一电子源， 可向纸面内任意方向发射电子，平板 MN 垂直于纸面，在纸面内的长度 L 9.1 cm，中点 O 与 S 间的距离 d4.55 cm， MN与 SO 直线的夹角为 ，板所 在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强12度 B2.010 4 T.电子质量 m9.110 31 kg,电量 e1.610 19 C，不计电 子重力电子源发射速度 v1.6 106 m/s 的一个电子，该电子打在板上可能 位置的区域的长度为 l，则( )A 90时， l9.1 cm B 60时， l9.1 cmC 45时， l4.55 cm D 30时， l4.55 cm【答案】AD【解析】电子在匀强磁场运动的轨道半径为R 4.55 cmmvqB