2.1 电场与磁场的性质 自查薄弱的环节(Word教师用书)-【新高考方案】2025年高考物理二轮复习专题增分方略(江苏、北京专版)

大专题统整(二)　电场与磁场的性质 |融|通|关|联|知|识| 一、基础考法——查必备知能的落实 1.[电荷与电场的性质] (2024·湖北高考改编)关于电荷和静电场,下列说法正确的是 (　　) A.一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变 B.电场线与等势面垂直,且由电势低的等势面指向电势高的等势面 C.点电荷仅在电场力作用下从静止释放,该点电荷的电势能将增大 D.点电荷仅在电场力作用下从静止释放,将从高电势的地方向低电势的地方运动 解析:选A　根据电荷守恒定律可知,一个与外界没有电荷交换的系统,这个系统的电荷总量是不变的,故A正确;根据电场线和等势面的关系可知,电场线与等势面垂直,且由电势高的等势面指向电势低的等势面,故B错误;点电荷仅在电场力作用下从静止释放,电场力做正功,电势能减小,根据φ=,可知正电荷将从电势高的地方向电势低的地方运动,负电荷将从电势低的地方向电势高的地方运动,故C、D错误。 2.[电场强度大小的计算] (2024·江苏高考)在静电场中有a、b两点,试探电荷在两点的静电力F与电荷量q满足如图所示的关系,请问a、b两点的场强大小等于 (　　) A.1∶1 　　　　　B.2∶1 C.3∶1 　　　　　D.4∶1 解析:选D　设F⁃q图像的横坐标单位长度电荷量为q0,纵坐标单位长度力的大小为F0,根据E=,可知F⁃q图像斜率表示电场强度,由题图可知Ea=,Eb==,可得=4∶1。故选D。 3.[电场力大小与方向的判断] (2024·江西高考)蜡烛火焰是一种含有电子、正离子、中性粒子的气体状物质,将其置于电压恒定的两平行金属板间,板间电场视为匀强电场,如图所示。若两金属板间距减小,关于火焰中电子所受的电场力,下列说法正确的是 (　　) A.电场力增大,方向向左 B.电场力增大,方向向右 C.电场力减小,方向向左 D.电场力减小,方向向右 解析:选B　由题干可知,电压U不变,两金属板间距d减小,根据E=可知,两板间电场强度增大,则电子所受电场力大小F=eE增大;由题图可知,两板间电场强度方向向左,因电子带负电,则电子所受电场力方向向右。B正确。 4.[安培力大小的计算] (2023·江苏高考)如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B。L形导线通以恒定电流I,放置在磁场中。已知ab边长为2l,与磁场方向垂直,bc边长为l,与磁场方向平行。该导线受到的安培力为 (　　) A.0 B.BIl C.2BIl D.BIl 解析:选C　bc段与磁场方向平行,不受安培力;ab段与磁场方向垂直,所受安培力为Fab=BI·2l=2BIl,则该导线受到的安培力为2BIl。故选C。 二、综合考法——查关联知识的融通 5.[电容变化+充放电] (2024·黑吉辽高考)某种不导电溶液的相对介电常数εr与浓度cm的关系曲线如图(a)所示。将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中,并与恒压电源、电流表等构成如图(b)所示的电路。闭合开关S后,若降低溶液浓度,则 (　　) A.电容器的电容减小 B.电容器所带的电荷量增大 C.电容器两极板之间的电势差增大 D.溶液浓度降低过程中电流方向为M→N 解析:选B　根据题图(a)可知,降低溶液的浓度时,该不导电溶液的相对介电常数εr增大,结合电容的决定式C=可知,电容器的电容增大,A错误;电容器一直与恒压电源相连,则电容器两极板之间的电势差不变,C错误;根据电容的定义式C=并结合电容增大可知,电容器所带的电荷量Q增大,则溶液浓度降低过程中,电容器充电,电路中的电流方向为N→M,B正确,D错误。 6.[点电荷电势的叠加+φ⁃x图像] (2024·湖南高考)真空中有电荷量为+4q和-q的两个点电荷,分别固定在x轴上-1和0处。设无限远处电势为0,x正半轴上各点电势φ随x变化的图像正确的是 (　　) 解析:选D　真空中点电荷周围的电势φ=k,设x'处的电势为0,则k+k=0,解得x'=,故可知当0<x<时,电势φ<0;当x>时,电势φ>0。故选D。 7.[电场线+等势面+静电力做功+电势能] (2024·广东高考改编)污水中的污泥絮体经处理后带负电,可利用电泳技术对其进行沉淀去污,基本原理如图所示。涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极,金属圆盘置于底部,金属棒插入污水中,形成如图所示的电场分布,其中实线为电场线,虚线为等势面。M点和N点在同一电场线上,M点和P点在同一等势面上。下列说法正确的有 (　　) A.M点的电势比N点的低 B.N点的电场强度比P点的大 C.污泥絮体从M点移到N点,电场力对其做负功 D.污泥絮体在N点的电势能比其在P点的大 解析:选A　根据沿着电场线方向电势降低可知,M点的电势比N点的低,污泥絮体带负电,根据Ep=qφ可知,污泥絮体在M点的电势能比其在N点的电势能大,污泥絮体从M点移到N点,电势能减小,电场力对其做正功,故A正确,C错误;根据电场线的疏密程度反映电场强度大小可知,N点的电场强度比P点的小,故B错误;M点和P点在同一等势面上,则污泥絮体在M点的电势能与其在P点的电势能相等,综上分析可知,污泥絮体在P点的电势能比其在N点的大,故D错误。 8.[电场强度+电场叠加+电势+电势差] (2024·北京高考)如图所示,两个等量异种点电荷分别位于M、N两点,P、Q是MN连线上的两点,且MP=QN。下列说法正确的是 (　　) A.P点电场强度比Q点电场强度大 B.P点电势与Q点电势相等 C.若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍,P点电场强度大小也变为原来的2倍 D.若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍,P、Q两点间电势差不变 解析:选C　由等量异种点电荷周围的电场分布特点知,P、Q两点电场强度大小相等,A错误;由沿电场线方向电势越来越低知,P点电势高于Q点电势,B错误;由场强叠加原理得P点电场强度大小为E=k+k,若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍,则P点电场强度大小也变为原来的2倍,同理Q点电场强度大小也变为原来的2倍,而P、Q间距不变,根据U=Ed定性分析可知,P、Q两点间电势差变大,C正确,D错误。 三、能力考法——查高阶思维的延伸 9.[运动分析+受力分析+电场力做功⇨带电小球在电场中动能和电势能的变化] 　(2024·黑吉辽高考)在水平方向的匀强电场中,一带电小球仅在重力和电场力作用下于竖直面(纸面)内运动。如图,若小球的初速度方向沿虚线,则其运动轨迹为直线;若小球的初速度方向垂直于虚线,则其从O点出发运动到与O点等高处的过程中 (　　) A.动能减小,电势能增大 B.动能增大,电势能增大 C.动能减小,电势能减小 D.动能增大,电势能减小 解析:选D　根据题意可知,小球所受合力方向沿虚线向下,则其所受电场力方向水平向右,小球从O点运动到与O点等高处的过程做类平抛运动,小球的速度增大,动能增大,由于小球所受电场力与小球速度的夹角一直为锐角,则电场力做正功,小球的电势能减小,A、B、C错误,D正确。 10.[左手定则+共点力的平衡⇨磁流体发电机原理] (2024·湖北高考改编)磁流体发电机的原理如图所示,MN和PQ是两平行金属极板,匀强磁场垂直于纸面向里。等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)从左侧以某一速度平行于极板喷入磁场,极板间便产生电压。下列说法正确的是 (　　) A.极板MN是发电机的负极 B.仅增大两极板间的距离,极板间的电压减小 C.仅增大等离子体的喷入速率,极板间的电压增大 D.仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数密度,极板间的电压增大 解析:选C　带正电的粒子受到向上的洛伦兹力向上偏转,极板MN带正电为发电机正极,A错误;粒子受到的洛伦兹力和电场力相互平衡时,此时设极板间距为d,极板间的电压为U,则qvB=q,可得U=Bdv,因此增大极板间距、增大等离子体的喷入速率,极板间的电压U变大,其大小和等离子体的正、负带电粒子数密度无关,B、D错误,C正确。 11.[库仑定律+力的合成与分解⇨正功与负功的判断] (2024·广西高考)如图,将不计重力、电荷量为q、带负电的小圆环套在半径为R的光滑绝缘半圆弧上,半圆弧直径两端的M点和N点分别固定电荷量为27Q和64Q的负点电荷。将小圆环从靠近N点处静止释放,小圆环先后经过图上P1点和P2点,已知sin θ=,则小圆环从P1点运动到P2点的过程中 (　　) A.静电力做正功 B.静电力做负功 C.静电力先做正功再做负功 D.静电力先做负功再做正功 解析:选A　设小圆环在某点P时所受合力为零,PM与MN的夹角为α,根据平衡条件可得kcos α=ksin α,解得tan α=,根据几何知识可知P位于P2点。在P2点右侧,静电力沿速度方向的分量始终沿圆弧切线方向向左,则小圆环从P1点运动到P2点的过程中静电力始终做正功。故选A。 12.[库仑定律+受力分析+动能定理+电场力做功⇨带电粒子在点电荷电场中的运动] (2024·山东高考改编)如图所示,带电量为+q 的小球被绝缘棒固定在O点,右侧有固定在水平面上、倾角为30°的光滑绝缘斜面。质量为m、带电量为+q的小滑块从斜面上A点由静止释放,滑到与小球等高的B点时加速度为零,滑到C点时速度为零。已知AC间的距离为S,重力加速度大小为g,静电力常量为k,下列说法正确的是 (　　) A.OB的距离l= B.OB的距离l= C.从A到C,静电力对小滑块做功W=-mgS D.AC之间的电势差UAC=- 解析:选D　由题意知小滑块在B点处的加速度为零,则根据受力分析有沿斜面方向mgsin 30°=cos 30°,解得l=,A、B错误;因为小滑块滑到C点时速度为零,则从A到C的过程,静电力对小滑块做的功为W,根据动能定理有W+mgSsin 30°=0,解得W=-,故C错误;根据电势差与静电力做功的关系可知AC之间的电势差UAC==-,故D正确。 13.[电场强度的叠加+极值+运动分析+简谐运动⇨等量同种点电荷的空间电场叠加综合问题] 　(2024·海南高考改编)真空中有两个点电荷,电荷量均为-q(q>0),固定于相距为2r的P1、P2两点,O是P1P2连线的中点,M点在P1P2连线的中垂线上,距离O点为r,N点在P1P2连线上,距离O点为x(x≪r),已知静电力常量为k,则下列说法不正确的是 (　　) A.P1P2中垂线上电场强度最大的点到O点的距离为r B.P1P2中垂线上电场强度的最大值为 C.在M点放入一电子,从静止释放,电子的加速度一直减小 D.在N点放入一电子,从静止释放,电子的运动可视为简谐运动 解析:选A　设P1处的点电荷在P1P2中垂线上某点A处产生的场强与MO方向的夹角为θ,根据场强的叠加原理可知,A点的合场强为E=ksin2 θcos θ,根据均值不等式可知,当cos θ=时E有最大值,且最大值为Em=,再根据几何关系可知电场强度最大的点到O点的距离为y=r,故A错误,B正确;在M点放入一电子,从静止释放,由于r>r,可知电子向上运动的过程中电场力一直减小,则电子的加速度一直减小,故C正确;根据等量同种点电荷周围的电场分布可知,电子在P1P2连线上运动过程中,O点为平衡位置,可知当发生位移x时,粒子受到的电场力为F=keq·,由于x≪r,整理后有F=-·x,在N点放入一电子,从静止释放,电子将以O点为平衡位置做简谐运动,故D正确。 四、创新考法——查创新发展的潜力 14.(2024·河北高考)如图,真空中有两个电荷量均为q(q>0)的点电荷,分别固定在正三角形ABC的顶点B、C。M为三角形ABC的中心,沿AM的中垂线对称放置一根与三角形共面的均匀带电细杆,电荷量为。已知正三角形ABC的边长为a,M点的电场强度为0,静电力常量为k。顶点A处的电场强度大小为 (　　) A. B. C. D. 解析:选D　B点、C点的电荷在M点产生的合场强大小为E=2cos 60°=,因M点的合场强为零,因此带电细杆在M点产生的场强大小为EM=E,由对称性可知带电细杆在A点产生的场强大小为EA=EM=E,方向竖直向上,因此A点的合场强大小为E合=EA+2cos 30°=,故选D。 价值引领 　　本题以点电荷和均匀带电细杆为素材,试题构思新颖,要求学生利用空间对称性分析思考解决问题,突显了“能力为重、知识为基”的高考考查要求。 学科网（北京）股份有限公司 $$