專題三

電場與磁場第十講

電場命題規(guī)律1.分值占比:電場與磁場相關內容在高考物理中所占分值較高,通常在總分的15%-20%左右,部分年份甚至更高。2.題型分布①選擇題:?？疾殡妶龊痛艌龅幕拘再|,如電場強度、電勢、磁感應強度的概念,電場線和磁感線的特點,以及帶電粒子在電場、磁場中的受力和運動情況等。②計算題:多以綜合題的形式出現,常結合牛頓運動定律、功能關系、圓周運動等知識,考查帶電粒子在電場、磁場或復合場中的運動,具有較高的難度和區(qū)分度。高頻考點考點具體內容考查方式電場的性質電場強度的計算與疊加、電勢高低的判斷、電勢能的變化選擇題、計算題電場力做功電場力做功與電勢能變化的關系、動能定理在電場中的應用選擇題、計算題電容器電容器的電容公式、平行板電容器的動態(tài)分析選擇題考點具體內容考查方式帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在勻強電場中的加速、偏轉(類平拋運動)選擇題、計算題磁場的性質磁感應強度的概念、安培定則、左手定則選擇題安培力與洛倫茲力安培力的計算與方向判斷、洛倫茲力的特點及應用選擇題、計算題帶電粒子在磁場中的運動帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動,如軌道半徑、周期的計算,臨界問題分析計算題復合場問題電場、磁場、重力場的疊加,帶電粒子在復合場中的運動計算題命題趨勢1.綜合考查加強:電場與磁場的知識點將與其他力學、電磁學知識進行更深入的綜合,考查學生的分析綜合能力。2.實際應用增多:會更多地結合科技前沿和生活實際,如質譜儀、回旋加速器、霍爾元件等,考查學生運用物理知識解決實際問題的能力。3.難度保持穩(wěn)定:試題難度將保持相對穩(wěn)定,以中等難度和難題為主,突出對學生思維能力和解題技巧的考查。備考建議1.理解基本概念:深入理解電場強度、電勢、電勢能、磁感應強度、安培力、洛倫茲力等基本概念,明確其物理意義和應用條件。2.掌握規(guī)律應用:熟練掌握電場力做功、動能定理、牛頓運動定律、圓周運動規(guī)律等在電場和磁場問題中的應用。3.強化解題訓練:多做真題和模擬題,特別是帶電粒子在電場、磁場中運動的綜合題,提高解題能力和應試技巧。4.關注實際應用:了解電場和磁場在實際生活和科技中的應用,學會將實際問題轉化為物理模型進行求解。1.理解場強、電勢、電勢能、電場力做功等概念,會分析處理電場的疊加、帶電粒子在勻強電場中的直線及類平拋運動問題。2.熟練掌握利用平行四邊形定則(三角形定則)求解電場的疊加問題,利用運動學公式、牛頓第二定律、類平拋運動規(guī)律解決帶電粒子在勻強電場中的加速與偏轉問題。題型1

場強的理解與疊加【例1】(多選)(2025·湖北卷)如圖所示,在xOy平面內有一以O點為中心的正五邊形,頂點到O點的距離為R。在正五邊形的頂點上順時針方向依次固定電荷量為q、2q、3q、4q、5q的正點電荷,且電荷量為3q的電荷在y軸正半軸上。靜電力常量為k,則O點處的電場強度 (

)考點一

電場的性質

題型2

場強、電勢高低、電勢能的判斷問題【例2】(多選)(2024·廣東卷)污水中的污泥絮體經處理后帶負電,可利用電泳技術對其進行沉淀去污,基本原理如圖所示。涂有絕緣層的金屬圓盤和金屬棒分別接電源正、負極,金屬圓盤置于底部,金屬棒插入污水中,形成如圖所示的電場分布,其中實線為電場線,虛線為等勢面。M點和N點在同一電場線上,M點和P點在同一等勢面上。下列說法正確的有(

)A.M點的電勢比N點的低B.N點的電場強度比P點的大C.污泥絮體從M點移到N點,電場力對其做正功D.污泥絮體在N點的電勢能比其在P點的大【答案】AC【解析】根據沿著電場線方向電勢降低可知,M點的電勢比N點的低,污泥絮體帶負電,根據Ep=qφ可知,污泥絮體在M點的電勢能比在N點的電勢能大,污泥絮體從M點移到N點,電勢能減小,電場力對其做正功,故A、C正確;根據電場線的疏密程度可知,N點的電場強度比P點的小,故B錯誤;M點和P點在同一等勢面上,則污泥絮體在M點的電勢能與在P點的電勢能相等,結合A、C選項分析可知,污泥絮體在P點的電勢能比其在N點的電勢能大,故D錯誤。故選AC。場強大小、電勢高低、電勢能大小的判斷方法判斷場強大小判斷電勢高低判斷電勢能大小1.根據Ep=qφ判斷2.根據ΔEp=-W電,由電場力做功判斷題型3

“電場線、等勢線與軌跡線”的綜合問題【例3】(多選)(2024·湖南長沙一模)靜電透鏡被廣泛應用于電子器件中,如圖所示是陰極射線示波管的聚焦電場,其中虛線為等勢線,任意兩條相鄰等勢線間電勢差相等,z軸為該電場的中心軸線。一電子從其左側進入聚焦電場,實線為電子運動的軌跡,P、Q、R為其軌跡上的三點,電子僅在電場力作用下從P點運動到R點,在此過程中,下列說法正確的是 (

)A.P點的電勢低于Q點的電勢B.電子在P點的加速度小于在R點的加速度C.從P至R的運動過程中,電子的電勢能增加D.從P至R的運動過程中,電子的動能一直增大【答案】AD【解析】電子僅在電場力作用下從P點運動到R點,由于合力方向指向軌跡的內側,電子帶負電,所受電場力方向與電場強度方向相反,由電場力方向與等勢線垂直,可知電場線方向整體從右指向左,又由于沿電場線方向電勢降低,可知P點的電勢低于Q點的電勢,故A正確;由于任意兩條相鄰等勢線間電勢差相等,則等勢線分布的密集程度能夠表示電場的強弱,P點的等勢線分布比R點的密集,則在P點的電場強度大于在R點的電場強度,可知電子在P點的加速度大于在R點的加速度,故B錯誤;結合上述可知,從P至R的運動過程中,電子所受電場力做正功,電子的電勢能減小,電子的動能增大,故C錯誤,D正確。故選AD。

判斷電場中“三線”綜合問題的思維程序1.(2024·新課標卷)如圖所示,兩根不可伸長的等長絕緣細繩的上端均系在天花板的O點上,下端分別系有均帶正電荷的小球P、Q;小球處在某一方向水平向右的勻強電場中,平衡時兩細繩與豎直方向的夾角大小相等。則(

)A.兩繩中的張力大小一定相等B.P的質量一定大于Q的質量C.P的電荷量一定小于Q的電荷量D.P的電荷量一定大于Q的電荷量B

2.(2025·四川卷)如圖所示,由長為R的直管ab和半徑為R的半圓形彎管bcd、def組成的絕緣光滑管道固定于水平面內,管道間平滑連接。bcd圓心O點處固定一電荷量為Q(Q>0)的帶電小球。另一個電荷量為q(q>0且q?Q)的帶電小球以一定初速度從a點進入管道,沿管道運動后從f點離開。忽略空氣阻力。則 (

)A.小球在e點所受的庫侖力大于在b點所受的庫侖力B.小球從c點到e點電勢能先不變后減小C.小球過f點的動能等于過d點的動能D.小球過b點的速度大于過a點的速度B

考點二

電場中的圖像問題電場中的三類圖像及其特點φ-x圖像1.在φ-x圖像中可以直接判斷各點電勢的高低,并且可根據電勢高低關系確定電場強度的方向2.φ-x圖像中圖線切線的斜率大小等于電場強度的大小,電場強度為零處,φ-x圖像存在極值,其切線的斜率為零3.在φ-x圖像中分析電荷移動時電勢能的變化,可利用WAB=qUAB分析WAB的正負,然后做出判斷E-x圖像1.反映了電場強度隨位移變化的規(guī)律2.E>0表示電場強度的方向與規(guī)定的正方向相同;E<0表示電場強度的方向與規(guī)定的正方向相反3.圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢差,“面積”的大小表示電勢差的大小,兩點的電勢高低根據電場強度的方向判定Ep-x圖像1.反映了電勢能隨位移變化的規(guī)律2.圖線切線的斜率大小等于靜電力大小3.進一步判斷電場強度、動能、加速度等隨位移的變化情況【例4】(2025·高三下遼寧期中)如圖所示,正點電荷置于x軸上的O點,現將一正的試探電荷由x軸上O點右側的M點靜止釋放,試探電荷只在電場力作用下運動,則電勢φ隨位置x變化的φ-x圖像、電場強度E隨位置x變化的E-x圖像,電荷運動速度v隨時間t變化的v-t圖像、電勢能Ep隨位移x變化的Ep-x圖像可能正確的是 (

)

AD

2.(2025·遼寧朝陽模擬預測)某靜電場中,一帶負電的粒子僅在電場力的作用下沿x軸正方向運動,其電勢能Ep隨位置x變化如圖所示。下列說法正確的是(

)A.x1處電場強度最大B.x2處電勢最高C.粒子在x1處動能最大D.粒子從x1到x2電場力做正功C

【詳解】根據ΔEp=-W電=-qEΔx可知,Ep-x圖像的切線斜率表示電場力大小,則x1處粒子受到的電場力為0,場強為0,故A錯誤;根據Ep=qφ,由于粒子帶負電,所以電勢越高,電勢能越小,則x1處電勢最高,故B錯誤;由于粒子只受電場力作用,所以動能與電勢能之和保持不變,由于x1處電勢能最小,所以粒子在x1處動能最大,故C正確;由題圖可知,粒子從x1到x2電勢能增大,所以電場力做負功,故D錯誤。故選C?？键c三

帶電粒子在電場中的運動1.帶電粒子(帶電體)在電場中運動時重力的處理基本粒子一般不考慮重力,帶電體(如液滴、油滴、塵埃等)一般不能忽略重力,除有說明或明確的暗示外。2.帶電粒子(帶電體)在電場中的常見運動及分析方法常見運動受力特點分析方法靜止或勻速直線運動合外力F合=0共點力平衡帶電粒子在勻強電場中的偏轉進入電場時v0⊥E,粒子做類平拋運動粒子斜射入電場,粒子做類斜拋運動帶電粒子在非勻強電場中的運動靜電力在變化動能定理,能量守恒定律3.帶電體在電場和重力場的疊加場中運動的分析方法(1)對帶電體的受力情況和運動情況進行分析,綜合運用牛頓運動定律和勻變速直線運動的規(guī)律解決問題。(2)根據功能關系或能量守恒的觀點,分析帶電體的運動時,往往涉及重力勢能、電勢能以及動能的相互轉化,總的能量保持不變。

1.(2024·浙江6月選考)如圖所示,空間原有大小為E、方向豎直向上的勻強電場,在此空間同一水平面的M、N點固定兩個等量異種點電荷,絕緣光滑圓環(huán)ABCD垂直MN放置,其圓心O在MN的中點,半徑為R、AC和BD分別為豎直和水平的直徑。質量為m、電荷量為+q的小球套在圓環(huán)上,從A點沿圓環(huán)以初速度v0做完整的圓周運動,則 (

)A.小球從A到C的過程中電勢能減少B.小球不可能沿圓環(huán)做勻速圓周運動C.可求出小球運動到B點時的加速度D.小球在D點受到圓環(huán)的作用力方向平行MNC

2.(多選)(2024·廣東一模)如圖所示是場離子顯微鏡的原理圖,被研究金屬樣品做成的針尖與熒光質涂層之間加有高電壓,從針尖上發(fā)出的離子在強電場作用下加速運動至涂層上相應的位置形成光點,進而得到針尖上原子分布的像,圖中帶箭頭的線是電場線。下列說法正確的是 (

)A.從針尖向涂層加速運動的離子帶正電荷B.針尖與涂層之間的電場是勻強電場C.離子向涂層運動的過程中克服電場力做功D.離子向涂層運動的過程中電勢能減小AD

【詳解】根據題意可知,離子從針尖向涂層做加速運動,說明電場力方向與電場方向相同,則從針尖向涂層加速運動的離子帶正電荷,故A正確;由題圖可知,針尖與涂層之間的電場不是勻強電場,針尖附近場強大,涂層附近場強小,故B錯誤;根據題意可知,離子從針尖向涂層做加速運動,電場力做正功,電勢能減小,故C錯誤,D正確。故選AD。專題集訓(十)

電場1.(2024·江蘇高考)在靜電場中有a、b兩點,試探電荷在兩點的靜電力F與電荷量q滿足如圖所示的關系,請問a、b兩點的場強大小關系是 (

)A.Ea=Eb B.Ea=2EbC.Ea<Eb D.Ea>EbD【解析】根據F=qE可知F-q圖像的斜率表示電場強度,由題圖可知Ea>Eb,但根據題意無法得出Ea和Eb的數量關系。故選D。2.(2024·河北高考)我國古人最早發(fā)現了尖端放電現象,并將其用于生產生活,如許多古塔的頂端采用“傘狀”金屬飾物在雷雨天時保護古塔。雷雨中某時刻,一古塔頂端附近等勢線分布如圖所示,相鄰等勢線電勢差相等,則a、b、c、d四點中電場強度最大的是 (

)A.a點

B.b點C.c點

D.d點C【解析】根據等差等勢線越密集,電場強度越大,結合題圖可知,c點電場強度最大,C正確。3.(多選)(2023·海南高考)如圖所示,正三角形三個頂點固定三個帶等量電荷的點電荷,其中A、B帶正電,C帶負電,O、M、N為AB邊的四等分點,下列說法正確的是 (

)A.M、N兩點的電場強度相同B.M、N兩點的電勢相同C.負電荷在M點的電勢能比在O點時要小D.負電荷在N點的電勢能比在O點時要大BC【解析】分析可知M、N兩點電場強度的大小相等、方向不同,A錯誤;由對稱性可知,M、N兩點在A、B的電場中位于同一等勢面上,比O點電勢高,同時M、N兩點在C的電場中也位于同一等勢面上,比O點電勢高,所以M、N兩點位于同一等勢面上,電勢相同,B正確;由于M、N點電勢高于O點電勢,根據Ep=qφ可知,負電荷在O點的電勢能大于在M、N點的電勢能,C正確,D錯誤。4.(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B

5.(多選)(2025·福建廈門三模)現代農業(yè)通過“空間電場”技術優(yōu)化大氣與地表間形成的自然電場。如圖所示,高壓電源與懸掛電極連接,電極與土壤間形成空間電場,帶負電的病原孢子在空間電場的作用下向懸掛電極移動,從而達到防病害的效果。M、N、P為電場中的三點,則 (

)A.懸掛電極連接電源正極B.M、N處電場強度相同C.M點電勢低于P點電勢D.病原孢子向懸掛電極移動過程中,電勢能降低AD【解析】根據帶負電的病原孢子在空間電場的作用下向懸掛電極移動,可知懸掛電極帶正電,則懸掛電極連接電源正極,故A正確;根據電場線的分布可知M、N處電