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1、第第12讲电场和磁场的基本性质讲电场和磁场的基本性质物理观念物理观念在自主串忆中整合升华在自主串忆中整合升华1电场强度的三个公电场强度的三个公式式2电场能的性电场能的性质质3等势面与电场线的关系等势面与电场线的关系(1)电场线总是与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面。电场线总是与等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面。(2)电场线越密的地方，等差等势面也越密。电场线越密的地方，等差等势面也越密。(3)沿沿等等势势面面移移动动电电荷荷，电电场场力力不不做做功功，沿沿电电场场线线移移动动电电荷荷，电电场场力力一一定定做功。做功。4电容、电容电容、电容器器(2)平行板电容器的
2、两类动态分析平行板电容器的两类动态分析5磁场的叠加及安培力磁场的叠加及安培力(1)地地磁磁场场的的分分布布：北北半半球球，竖竖直直分分量量向向下下；南南半半球球，竖竖直直分分量量向向上上；地地球球上各处，水平分量向北；赤道上空，磁感应强度方向水平向北。上各处，水平分量向北；赤道上空，磁感应强度方向水平向北。(2)磁磁场场的的叠叠加加：几几根根通通电电导导线线的的磁磁场场的的叠叠加加安安培培定定则则(右右手手螺螺旋旋定定则)，磁感应强度垂直于半径线；矢量叠加。，磁感应强度垂直于半径线；矢量叠加。(3)安培安培力力6带电粒子在磁场中的受力情况带电粒子在磁场中的受力情况(1)磁磁场场只只对对不不沿沿
3、磁磁感感线线运运动动的的电电荷荷有有力力的的作作用用，对对静静止止的的电电荷荷或或沿沿磁磁感感线线运动的电荷无力的作用。运动的电荷无力的作用。(2)洛洛伦伦兹兹力力的的大大小小和和方方向向：其其大大小小为为FqvBsin，注注意意：为为v与与B的的夹夹角角。F的的方方向向由由左左手手定定则则判判定定，四四指指的的指指向向应应为为正正电电荷荷运运动动的的方方向向或或负负电电荷荷运动方向的反方向。运动方向的反方向。(3)洛洛伦伦兹兹力力做做功功的的特特点点：由由于于洛洛伦伦兹兹力力始始终终和和速速度度方方向向垂垂直直，所所以以洛洛伦伦兹兹力永不做功力永不做功。科学思维科学思维在迁移应用中融会贯通在
4、迁移应用中融会贯通考点一电场的性质考点一电场的性质1.(2021浙浙江江6月月选选考考)某某书书中中有有如如图图所所示示的的图图，用用来来表表示示横横截截面面是是“”形形导导体体右右侧侧的的电电场场线线和和等等势势面面，其其中中a、b是是同同一一条条实实线线上上的的两两点点，c是是另另一一条条实线上的一点，实线上的一点，d是导体尖角右侧表面附近的一点。下列说法正确的是导体尖角右侧表面附近的一点。下列说法正确的是是()A实线表示电场线实线表示电场线B离离d点最近的导体表面电荷密度最大点最近的导体表面电荷密度最大C“”形导体右侧表面附近电场强度方向均相同形导体右侧表面附近电场强度方向均相同D电荷从
5、电荷从a点到点到c点再到点再到b点电场力做功一定为点电场力做功一定为零零解解析析：处于于静静电平平衡衡的的导体体，是是个个等等势体体，则整整个个导体体为等等势体体，由由于于电场线方方向向总是是与与等等势面面垂垂直直，所所以以实线不不是是电场线，是是等等势面面，所所以以A错误；根根据据等等势面面的的疏疏密密表表示示电场强度度的的强弱弱，则d点点的的电场强度度较弱弱，并并且且电场强度度越越大大的的地地方方电荷荷密密度度越越大大，所所以以B错误；在在“AO。一一个个带带电电荷荷量量为为q、质质量量为为m、可可视视为为质质点点的的小小物物块块，从从A点点以以初初速速度度v0开开始始沿沿斜斜面面下下滑滑
6、，到到达达B点点速速度度恰恰好好为为零零。(斜面对电场无影响斜面对电场无影响)以下说法正确的以下说法正确的是是()A小物块带正电，从小物块带正电，从A点运动到点运动到B点，加速度先增大后减小点，加速度先增大后减小B小物块带负电，从小物块带负电，从A点运动到点运动到B点，电势能先减小后增大点，电势能先减小后增大C小物块运动到小物块运动到O点时具有最大速度点时具有最大速度D小物块能回到小物块能回到A点，且速度大小等于点，且速度大小等于v0解解析析：从从A点点到到B点点，物物块的的动能能和和重重力力势能能均均减减小小，则机机械械能能减减小小，电势能能变大大，电场力力对滑滑块做做负功功，可可知知滑滑块
7、带负电，从从A点点到到O点点电场力力做做正正功功，电势能能减减小小；从从O点点到到B点点电场力力做做负功功，电势能能变大大；因因在在O点点两两侧斜斜面面上上都都存存在在一一个个场强最最大大的的位位置置，此此位位置置与与A、B两两点点的的位位置置关关系系不不确确定定，则不不能能确确定定滑滑块加加速速度度的的变化化情情况况，选项A错误，B正正确确；因因滑滑块在在O点点以以下下某某位位置置时，受受到到向向下下的的重重力力、垂垂直直斜斜面面的的支支持持力力以以及及沿沿斜斜面面向向上上的的电场力力，三三力力平平衡衡时加加速速度度为零零，速速度度最最大大，可可知知小小物物块运运动到到O点点以以下下某某位位
8、置置时具具有有最最大大速速度度，选项C错误；小小物物块到到达达最最低低点点后后，加加速速度度沿沿斜斜面面向向上上，由由能能量量守守恒恒定定律律可可知知，滑滑块能能回回到到A点点，且且速速度度大大小小等等于于v0，选项D正正确确。答案：答案：BD谨记师说谨记师说1描述电场的物理量间的关描述电场的物理量间的关系系2电荷电势能大小判断四电荷电势能大小判断四法法做功判断法做功判断法电场电场力做正功，力做正功，电势电势能减小；能减小；电场电场力做力做负负功，功，电势电势能增大能增大电电荷荷电势电势法法正正电电荷在荷在电势电势越高的地方越高的地方电势电势能越大，能越大，负电负电荷在荷在电势电势越低的越低的
9、地方地方电势电势能越大能越大公式法公式法由由Epq，将，将q、的大小、正的大小、正负负号一起代入公式，号一起代入公式，Ep数数值值(包括正包括正负号号)越大，表示越大，表示电势电势能越大能越大能量守恒法能量守恒法在在电场电场中，若只有中，若只有电场电场力做功力做功时时，电电荷的荷的动动能和能和电势电势能相互能相互转转化，两种能量之和不化，两种能量之和不变变，所以，所以电电荷荷动动能增加能增加时时，其，其电势电势能能减小；反之，其减小；反之，其电势电势能增大能增大考点二电容器及其动态分析考点二电容器及其动态分析3.电电容容式式压压力力传传感感器器的的原原理理如如图图所所示示，其其中中上上板板为为
10、固固定定电电极极，下下板板为为可可动动电电极极。可可动动电电极极的的两两端端固固定定，当当有有压压力力作作用用于于可可动动电电极极时时，极极板板会会发发生生形形变变，从从而而改改变变电电容容器器的的电电容容。已已知知电电流流从从灵灵敏敏电电流流计计的的正正接接线线柱柱流流入入时指针往右偏，则压力突然增大时指针往右偏，则压力突然增大时时()A电容器的电容变小电容器的电容变小 B B电容器的电荷量不变电容器的电荷量不变C灵敏电流计指针往左偏灵敏电流计指针往左偏 D D电池对电容器充电池对电容器充电电4一一平平行行板板电电容容器器两两极极板板之之间间充充满满云云母母介介质质，接接在在恒恒压压直直流流
11、电电源源上上。若若将云母介质移出，则电容将云母介质移出，则电容器器()A极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大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，极板间电场强度不极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变变5研研究究与与平平行行板板电电容容器器电电容容有有关关因因素素的的实实验验装装置置如如图图所所示示。下下列列说说法法正正确确的的是是 ()A实验前，只用带电玻璃棒与电容器实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容
12、器带电板接触，能使电容器带电B实验中，只将电容器实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小板向上平移，静电计指针的张角变小C实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大谨记师说谨记师说平行板电容器的动态问题分平行板电容器的动态问题分析析考点三磁场的性质及磁场对通电导线的作用考点三磁场的性质及磁场对通电导线的作用6.(2021浙浙江江6月月选选考考)(多多选选)如如图图所所示示，有有两两根根用用超超导导
13、材材料料制制成成的的长长直直平平行行细细导导线线a、b，分分别别通通以以80 A和和100 A流流向向相相同同的的电电流流，两两导导线线构构成成的的平平面面内有一点内有一点p，到两导线的距离相等。下列说法正确的，到两导线的距离相等。下列说法正确的是是()A两导线受到的安培力两导线受到的安培力Fb125FaB导线所受的安培力可以用导线所受的安培力可以用FILB计算计算C移走导线移走导线b前后，前后，p点的磁感应强度方向改变点的磁感应强度方向改变D在在离离两两导导线线所所在在的的平平面面有有一一定定距距离离的的有有限限空空间间内内，不不存存在在磁磁感感应应强强度为零的位置度为零的位置解解析析：两两
14、导线受受到到的的安安培培力力是是相相互互作作用用力力，大大小小相相等等，故故A错误；导线所所受受的的安安培培力力可可以以用用FILB计算算，因因为磁磁场与与导线垂垂直直，故故B正正确确；移移走走导线b前前，b的的电流流较大大，则p点点磁磁场方方向向与与导线b产生生磁磁场方方向向同同向向，方方向向垂垂直直纸面面向向里里，移移走走导线b后后，p点点磁磁场方方向向与与导线a产生生磁磁场方方向向相相同同，方方向向垂垂直直纸面面向向外外，故故C正正确确；在在离离两两导线所所在在的的平平面面有有一一定定距距离离的的有有限限空空间内内，两两导线在在任任意意点点产生生的的磁磁场均均不不在在同同一一条条直直线上
15、上，故故不不存存在在磁磁感感应强度度为零的位置，故零的位置，故D正确正确。答案：答案：BCD7.如如图图所所示示，四四根根相相互互平平行行的的固固定定长长直直导导线线L1、L2、L3、L4，其其横横截截面面构构成成一一角角度度为为60的的菱菱形形，均均通通有有相相等等的的电电流流I，菱菱形形中中心心为为O。L1中中电电流流方方向与向与L2中的相同，与中的相同，与L3、L4中的相反，下列说法正确的中的相反，下列说法正确的是是()A菱形中心菱形中心O处的磁感应强度不为零处的磁感应强度不为零B菱形中心菱形中心O处的磁感应强度方向沿处的磁感应强度方向沿OL1CL1所受安培力与所受安培力与L3所受安培力
16、大小不相等所受安培力大小不相等DL1所受安培力的方向与所受安培力的方向与L3所受安培力的方向相所受安培力的方向相同同解析解析：由由右手螺旋定右手螺旋定则可知，可知，L1在菱形中心在菱形中心O处的磁感的磁感应强度方向沿度方向沿OL2方向，方向，L2在菱形中心在菱形中心O处的磁感的磁感应强度方度方向向沿沿OL3方向，方向，L3在菱形中心在菱形中心O处的磁感的磁感应强度方向沿度方向沿OL2方方向向，L4在菱形中心在菱形中心O处的磁感的磁感应强度方向度方向OL3方向，由方向，由平平行行四四边形形定定则可可知知，菱菱形形中中心心O处的的合合磁磁感感应强度度不不为零零，方方向向应在在OL3方方向向与与OL
17、2方方向向之之间，故故A正正确确，B错误；L1和和L3受受力力如如图所所示示，由由于于四四根根导线中中的的电流流大大小小相相等等且且距距离离相相等等，所所以以每每两两根根导线间的的相相互互作作用用力力大大小小相相等等，由由几几可可关关系系可可知知，L1所所受受安安培培力力与与L3所所受受安安培培力力大大小小相相等等，方方向向相相反反，故故C、D错误。答案：答案：A谨记师说谨记师说磁场性质分析的三个技巧磁场性质分析的三个技巧(1)判判断断电电流流的的磁磁场场要要正正确确应应用用安安培培定定则则(右右手手螺螺旋旋定定则)，明明确确大大拇拇指指、四指及手掌的放法。四指及手掌的放法。(2)求解安培力作
18、用下的力学问题的基本思求解安培力作用下的力学问题的基本思路路(3)磁磁感感应应强强度度是是矢矢量量，多多个个通通电电导导体体产产生生的的磁磁场场叠叠加加时时，合合磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度等等于于各各场场源源单单独独存存在在时时在在该该点点的的磁磁感感应应强强度度的的矢矢量量和和，遵遵从从平平行行四边形定则。四边形定则。9(2019北北京京高高考考)如如图图所所示示，正正方方形形区区域域内内存存在在垂垂直直纸纸面面的的匀匀强强磁磁场场。一带电粒子垂直磁场边界从一带电粒子垂直磁场边界从a点射入，从点射入，从b点射出。下列说法正确的点射出。下列说法正确的是是()A粒子带正电粒子带正电B粒子在
19、粒子在b点速率大于在点速率大于在a点速率点速率C若仅减小磁感应强度，则粒子可能从若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b点右侧射出点右侧射出D若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短短谨记师说谨记师说分析磁场对运动电荷的作用的三个关分析磁场对运动电荷的作用的三个关键键命题导向命题导向在真题集训中把脉规律在真题集训中把脉规律1.(2021浙浙江江6月月选选考考)如如图图所所示示，在在火火箭箭发发射射塔塔周周围围有有钢钢铁铁制制成成的的四四座座高高塔塔，高塔的功能最有可能的高塔的功能最有可能的是是()A探测发射台周围风力的大小探测发射台周围风力的大小B发射与
20、航天器联系的电磁波发射与航天器联系的电磁波C预防雷电击中待发射的火箭预防雷电击中待发射的火箭D测量火箭发射过程的速度和加速度测量火箭发射过程的速度和加速度解解析析：钢铁制制成成的的高高塔塔有有避避雷雷作作用用，高高塔塔的的功功能能是是预防防雷雷电击中中待待发射射的火箭，故的火箭，故C正确正确。答案：答案：C2(2020浙浙江江7月月选选考考)空空间间P、Q两两点点处处固固定定电电荷荷量量绝绝对对值值相相等等的的点点电电荷荷，其其中中Q点点处处为为正正电电荷荷，P、Q两两点点附附近近电电场场的的等等势势线线分分布布如如图图所所示示，a、b、c、d、e为电场中的为电场中的5个点，设无穷远处电势为个
21、点，设无穷远处电势为0，则则()Ae点的电势大于点的电势大于0Ba点和点和b点的电场强度相同点的电场强度相同Cb点的电势低于点的电势低于d点的电势点的电势D负电荷从负电荷从a点移动到点移动到c点时电势能增点时电势能增加加解解析析：由由等等势线分分布布图可可以以确确定定P、Q处固固定定等等量量异异种种点点电荷荷，两两点点电荷荷连线垂垂直直平平分分线为等等势线且且电势为0，A项错误；电场线与与等等势线垂垂直直，故故a、b两两点点的的电场强度度方方向向不不同同，B项错误；Q点点处为正正电荷荷，则P处固固定定电荷荷为负电荷荷，所所以以b0，dACBA、B、C三点的场强大小关系为三点的场强大小关系为EC
22、EBEAC粒子从粒子从A点经点经B点运动到点运动到C点，电势能先增加后减少点，电势能先增加后减少D粒子从粒子从A点经点经B点运动到点运动到C点，电场力先做正功后做负点，电场力先做正功后做负功功解解析析：带电粒粒子子的的带电性性不不确确定定，无无法法判判断断电势的的高高低低，A错误。由由题图可可知知，带电粒粒子子从从A点点到到B点点过程程中中加加速速度度越越来来越越大大，故故电场强度度EAEB，从从B点点到到C点点过程程中中，加加速速度度越越来来越越小小，可可知知ECI2。a、b、c三三点点连连线线与与两两根根导导线线等等高高并并垂垂直直，b点点位位于于两两根根导导线线间间的的中中点点，a、c两
23、两点点与与b点点距距离离相相等等，d点点位位于于b点点正正下下方方。不不考考虑虑地地磁磁场场的的影响，影响，则则()Ab点处的磁感应强度大小为点处的磁感应强度大小为0Bd点处的磁感应强度大小为点处的磁感应强度大小为0Ca点处的磁感应强度方向竖直向下点处的磁感应强度方向竖直向下Dc点处的磁感应强度方向竖直向点处的磁感应强度方向竖直向下下解析解析：电流周流周围的磁的磁场截面截面图如如图所示，因所示，因I1I2，则离离导线相同距离相同距离处B1B2。由磁感。由磁感应强度的叠加可以度的叠加可以看看出出，a处的磁感的磁感应强度方向度方向竖直向下；直向下；b处的磁感的磁感应强度度大小大小为Bb1Bb2，方向，方向竖直向上；直向上；c处磁感磁感应强度度方方向向为竖直向上；直向上；d处磁感磁感应强度不度不为0。故答案。故答案为C。答案：答案：C“专题跟踪检测专题跟踪检测”见见“专题跟踪检专题跟踪检测测(十十)”(单击进入电子文档单击进入电子文档)