专题3.1 电场与磁场的基本性质（Word讲义）-【金版新学案】2024高考物理大二轮专题复习与测试（老教材）

第一讲　电场与磁场的基本性质 命题角度　高考对本讲知识常考查对场强、电势、电势能、电场力做功、磁感应强度、安培力等基本概念的理解，还有电场的叠加、磁场的叠加、安培定则等规律的理解及应用问题等。 命题形式　高考中本部分内容常联系生产、生活、科技等实际情景命题，常以选择题的形式呈现。 学生用书↓第46页 考点一　电场的性质 角度1　场强的计算与叠加问题 求解非点电荷带电体的场强问题的四种“巧法” 补偿法 将有缺口的带电圆环补全为完整圆环，或将半球面补全为完整球面 微元法 将带电圆环、带电平面等分成许多微元电荷，每个微元电荷可看成点电荷，再利用公式和电场强度叠加原理求出合电场强度 对称法 利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，可以使复杂电场的叠加计算大为简化 等效法 在保证效果相同的条件下，将复杂的电场情景等效变换为简单的或熟悉的电场情景 (2023·湖南高考)如图，真空中有三个点电荷固定在同一直线上，电荷量分别为Q1、Q2和Q3，P点和三个点电荷的连线与点电荷所在直线的夹角分别为90°、60°和30°。若P点处的电场强度为零，q>0，则三个点电荷的电荷量可能为(　　) A．Q1＝q，Q2＝q，Q3＝q B．Q1＝－q，Q2＝－q，Q3＝－4q C．Q1＝－q，Q2＝q，Q3＝－q D．Q1＝q，Q2＝－q，Q3＝4q 答案：D 解析：若三个点电荷都带正电或负电，则三个点电荷在P点产生的场强叠加后一定不为零，A、B错误；几何关系如图1所示，若Q1＝Q3＝－q，则根据E＝k分析可知E1＝4E3，Q1和Q3在P点产生的电场强度叠加后为E13，如图2所示， 与Q2在P点产生的电场强度不可能在一条直线上，即P点处的电场强度不可能叠加为零，C错误；若4Q1＝Q3＝4q，Q2＝－q，则根据E＝k分析可知E1＝E3＝k，叠加后E13＝k，如图3所示，与Q2在P点产生的电场强度等大反向，叠加为零，D正确。 角度2　场强大小、电势高低、电势能大小的判断问题 场强大小、电势高低、电势能大小的判断方法 判断场强大小 (1)根据电场线的疏密判断； (2)根据公式E＝k和场强叠加原理判断 判断电势高低 (1)根据电场线的方向判断； (2)由UAB＝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 (多选)(2020·全国卷Ⅲ)如图，∠M是锐角三角形PMN最大的内角，电荷量为q(q>0)的点电荷固定在P点。下列说法正确的是(　　) A．沿MN边，从M点到N点，电场强度的大小逐渐增大 B．沿MN边，从M点到N点，电势先增大后减小 C．正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大 D．将正电荷从M点移动到N点，电场力所做的总功为负 【审题指导】　(1)根据“∠M是锐角三角形PMN最大的内角”可以判断出“沿MN边，从M点到N点到P点的距离先减小后增大”。 (2)根据点电荷的场强、电势分布特点判断“沿MN边，从M点到N点的场强、电势的变化特点”。 答案：BC 解析： 由题意可知在三角形PMN中，∠M>∠N，则PN>PM，以P点为圆心、PM为半径作一圆周交MN于Q点，如图所示。在 P点固定正点电荷，则该圆周为正点电荷产生电场中的一条等势线，即电势φM＝φQ>φN 场强大小EM＝EQ>EN。沿MN边，从M点到N点，根据场强分布特点可知，电场强度的大小先增大后减小(最大值在MQ中点)，A错误；沿MN边，从M点到N点，电势先增大后减小(最大值在MQ中点)，B正确；正电荷所在位置的电势越大，其电势能越大，反之就越小，因φM>φN ，故C正确；电场力所做的功W＝EpM－EpN>0，故D错误。 学生用书↓第47页 角度3　电场中“电场线、等势线与轨迹线”的综合问题 分析电场中“三线”综合问题的方法 三个带电粒子从同一点O，以相同的初速度v射入一电场中，在某段时间内的运动轨迹如图中虚线所示，其中a粒子刚好做圆周运动。图中实线为电场线，不计粒子重力，则下列有关粒子在该段时间内的运动以及相关说法正确的是(　　) A．粒子a带负电，c带正电 B．c粒子运动过程中电势能增加 C．运动过程中，b、c两粒子的速度均增大 D．运动过程中，a粒子的加速度和动能均不变 答案：C 解析：根据曲线运动的特点，可知a粒子的电场力方向与电场方向一致，c粒子的电场力方向与电场方向相反，因此a粒子带正电，c粒子带负电，故A错误；由题图可知，电场力对c粒子做正功，电势能减少，故B错误；由题图可知，电场力对b、c粒子做正功，由于只受电场力，则速度增加，故C正确；由于a粒子刚好做圆周运动，加速度的方向发生变化，加速度发生变化，故D错误。 方法技巧 判断电场中“三线”综合问题的思维程序