专题07 电场和磁场的基本性质-备战2021届高考物理二轮复习题型专练

专题07　电场和磁场的基本性质 【要点提炼】 一、电场的性质 二、磁场对通电导体或运动电荷的作用 1.“两个磁场力” (1)安培力：F＝BIL(I⊥B)。 (2)洛伦兹力：F＝qvB(v⊥B)。 2.“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。 【方法指导】 一、三个物理量的判断方法 判断场强强弱 ①根据电场线或等势面的疏密判断 ②根据公式E＝keq \f(Q,r2)和场强叠加原理判断 判断电势的高低 ①根据电场线的方向判断 ②由UAB＝eq \f(WAB,q)和UAB＝φA－φB判断 ③根据电场力做功(或电势能)判断 判断电势能大小 ①根据Ep＝qφ判断 ②根据ΔEp＝－W电，由电场力做功判断 二、研究电场的思想方法——对称法 三、解决磁场中导体运动问题的一般思路 1.正确地对导体棒进行受力分析，应特别注意通电导体棒受到的安培力的方向，安培力与导体棒和磁感应强度组成的平面垂直。 2.画出辅助图(如导轨、斜面等)，并标明辅助方向(磁感应强度B、电流I的方向)。 3.将立体的受力分析图转化为平面受力分析图，即画出与导体棒垂直的平面内的受力分析图。 命题点一：　电场的基本性质 考向一　库仑定律的应用及库仑力的合成 【典例1】 如图1，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab＝5 cm，bc＝3 cm，ca＝4 cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k，则(　　) A.a、b的电荷同号，k＝eq \f(16,9) B.a、b的电荷异号，k＝eq \f(16,9) C.a、b的电荷同号，k＝eq \f(64,27) D.a、b的电荷异号，k＝eq \f(64,27) （图1） 【解析】　如果a、b带同种电荷，则a、b两小球对c的作用力均为斥力或引力，此时c在垂直于a、b连线的方向上的合力一定不为零，因此a、b不可能带同种电荷，A、C错误；若a、b带异种电荷，假设a对c的作用力为斥力，则b对c的作用力一定为引力，受力分析如图所示，由题意知c所受库仑力的合力方向平行于a、b的连线，则Fa、Fb在垂直于a、b连线的方向上的合力为零，由几何关系可知eq \f(Fa,Fb)＝eq \f(1,tan α)＝eq \f(4,3)，又由库仑定律得eq \f(Fa,Fb)＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(qa,qb)))·2,bc)eq \f(r,req \o\al(2,ac)) ，联立解得k＝|eq \f(qa,qb)|＝eq \f(64,27)，B错误，D正确。 【答案】　D 考向二　根据电场中的“点、线、面、迹”判断相关物理量的变化 【典例2】 如图2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φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为EpM、EpN。下列判断正确的是(　　) A.vM<vN，aM<aN B.vM<vN，φM<φN C.φM<φN，EpM<EpN D.aM<aN，EpM<EpN （图2） 【解析】　由粒子的轨迹知电场力的方向偏向右，因粒子带负电，故电场线方向偏向左，由沿电场线方向电势降低，可知φN<φM，EpM<EpN。N点电场线比M点的密，故场强EM<EN，由加速度a＝eq \f(Eq,m)知aM<aN。粒子若从N点运动到M点，电场力做正功，动能增加，故vM>vN。综上所述，选项D正确。 【答案】　D 考向三　电场线、等势面的应用 【典例3】 (多选)如图3，电荷量分别为q和－q(q>0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点。则(　　) A.a点和b点的电势相等 B.a点和b点的电场强度大小相等 C.a点和b点的电场强度方向相同 D.将负电荷从a点移到b点，电势能增加 （图3） 【解析】　b点距q近，a点距－q近，则b点的电势高于a点的电势，A错误；如图所示， a、b两点的电场强度可视为E3与E4、E1与E2的合场强。其中E1∥E3，E2∥E4，且知E1＝E3，E2＝E4，故合场强Ea与Eb大小相等、方向相同，B、C正确；由于φa＜φb，负电荷从低电势移至高电势过程中，电场力做正功，电势能减少，D错误。 【答案】　BC 考向四　电场中的图象问题 【典例4】 (多选)在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到