2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題三 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第7講 電場(chǎng)和磁場(chǎng)的基本性質(zhì)提升訓(xùn)練
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1、 2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題三 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第7講 電場(chǎng)和磁場(chǎng)的基本性質(zhì)提升訓(xùn)練 一、單項(xiàng)選擇題 1.如圖1所示,是一對(duì)不等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布圖,圖中兩點(diǎn)電荷連線長(zhǎng)度為2r,左側(cè)點(diǎn)電荷帶電荷量為+2q,右側(cè)點(diǎn)電荷帶電荷量為-q,P、Q兩點(diǎn)關(guān)于兩電荷連線對(duì)稱。由圖可知( ) 圖1 A.P、Q兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同 B.M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 C.把同一試探電荷放在N點(diǎn),其所受電場(chǎng)力大于放在M點(diǎn)所受的電場(chǎng)力 D.兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為2k 解析 P、Q兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向不相同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)電場(chǎng)線疏密程度反映電場(chǎng)強(qiáng)度大小可知,M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)
2、度大于N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,選項(xiàng)B正確;把同一試探電荷放在N點(diǎn),其所受電場(chǎng)力小于放在M點(diǎn)所受的電場(chǎng)力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=k+k=3k,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 B 2.(xx·北京昌平區(qū)二模)如圖2所示,兩根通電的長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直于紙面平行放置,電流分別為I1和I2,且I1=I2,電流的方向如圖所示,O點(diǎn)位于兩導(dǎo)線連線的中點(diǎn)。則( ) 圖2 A.O點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為零 B.O點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不為零 C.I1和I2之間為引力 D.I1和I2之間無作用力 解析 根據(jù)安培定則可知,兩導(dǎo)線在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相同,都豎直向上,所以選項(xiàng)B正確;I1和I2電
3、流方向相反,兩電流之間相互排斥,所以選項(xiàng)C、D均錯(cuò)誤。 答案 B 3.(xx·泰州市高三調(diào)研考試)如圖3,真空中的正點(diǎn)電荷放在O點(diǎn),圖中畫出它產(chǎn)生的電場(chǎng)的六條對(duì)稱分布的電場(chǎng)線。以水平電場(chǎng)線上的O′點(diǎn)為圓心畫一個(gè)圓,與電場(chǎng)線分別相交于a、b、c、d、e,下列說法正確的是( ) 圖3 A.b、e兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同 B.a點(diǎn)電勢(shì)高于e點(diǎn)電勢(shì) C.b、c兩點(diǎn)間電勢(shì)差等于e、d兩點(diǎn)間電勢(shì)差 D.電子沿圓周由d運(yùn)動(dòng)到c,電場(chǎng)力做正功 解析 b、e兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相同,方向不同,A錯(cuò)誤;在正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中,離電荷越近,電勢(shì)越高,e點(diǎn)離電荷近,故電勢(shì)高,B錯(cuò)誤;b、e兩點(diǎn)和c、d兩點(diǎn)
4、分別到電荷的距離相同,故電勢(shì)相同,因此b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于e、d兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,C正確;電場(chǎng)力做功與初、末位置的電勢(shì)差有關(guān),c、d兩點(diǎn)的電勢(shì)差為零,故電場(chǎng)力做功為零,D錯(cuò)誤。 答案 C 4.(xx·山東桓臺(tái)市模擬)如圖4甲所示,AB是電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線。質(zhì)子以某一初速度從A點(diǎn)出發(fā),僅在電場(chǎng)力作用下沿直線從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),其v-t圖象如圖乙所示,則下列說法正確的是( ) 圖4 A.質(zhì)子運(yùn)動(dòng)的加速度隨時(shí)間逐漸減小 B.電場(chǎng)線的方向由A指向B C.A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系滿足EA<EB D.A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系滿足φA<φB 解析 由題圖可知,從A→B,速度減小,所以電
5、場(chǎng)力方向向左,電場(chǎng)線方向由B→A,所以φA<φB,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確;運(yùn)動(dòng)過程中加速度不變,所以該電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng),EA=EB,選項(xiàng)A、C均錯(cuò)誤。 答案 D 5.(xx·泰州市高三模擬)空間存在著平行于x軸方向的靜電場(chǎng),其電勢(shì)φ隨x的分布如圖5所示,A、M、O、N、B為x軸上的點(diǎn),|OA|<|OB|,|OM|=|ON|。一帶電粒子在電場(chǎng)中僅在電場(chǎng)力作用下從M點(diǎn)由靜止開始沿x軸向右運(yùn)動(dòng)。則下列判斷中正確的是( ) 圖5 A.粒子一定帶正電 B.粒子從M向O運(yùn)動(dòng)過程中所受電場(chǎng)力均勻增大 C.粒子一定能通過N點(diǎn) D.粒子從M向N運(yùn)動(dòng)過程中電勢(shì)能先增大后減小 解析 沿場(chǎng)強(qiáng)方向電
6、勢(shì)降落,可知帶電粒子所受電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反,粒子帶負(fù)電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于MO間的場(chǎng)強(qiáng)是均勻的,粒子從M向O運(yùn)動(dòng)過程中所受電場(chǎng)力保持不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于MO間的電勢(shì)差大于NO間的電勢(shì)差,所以粒子一定能通過N點(diǎn)選項(xiàng)C正確;粒子從M向N運(yùn)動(dòng)過程中,電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功,電勢(shì)能先減小后增大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 C 6.(xx·江西名校月考)如圖6甲所示,直線AB是某孤立點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,一個(gè)電子僅在電場(chǎng)力作用下沿該電場(chǎng)線從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),其電勢(shì)能隨位置變化的關(guān)系如圖乙所示。設(shè)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA、φB電子在A、B兩點(diǎn)的動(dòng)能分別為EkA、EkB。則關(guān)于該孤立點(diǎn)電荷的位置及電勢(shì)
7、、電子動(dòng)能大小的說法正確的是( ) 圖6 A.孤立點(diǎn)電荷帶負(fù)電,位于B點(diǎn)的右側(cè),φA>φB,EkA>EkB B.孤立點(diǎn)電荷帶正電,位于A點(diǎn)的左側(cè),φA>φB,EkA<EkB C.孤立點(diǎn)電荷帶正電,位于B點(diǎn)的右側(cè),φA<φB,EkA>EkB D.孤立點(diǎn)電荷帶負(fù)電,位于A點(diǎn)的左側(cè),φA<φB,EkA<EkB 解析 電勢(shì)能Ep=qφ,由于電子為負(fù)電荷,q<0,根據(jù)EpA<EpB可判斷φA>φB,電場(chǎng)線從高電勢(shì)指向低電勢(shì),所以電場(chǎng)線從A到B,電子從A到B沿電場(chǎng)線移動(dòng),電場(chǎng)力做負(fù)功,動(dòng)能減小,所以EkA>EkB。由于電荷量不變,所以電勢(shì)φ隨x變化的趨勢(shì)與Ep隨x變化趨勢(shì)相同,而φ-x的
8、斜率即==E,由圖象可判斷斜率逐漸增大,即從A到B電場(chǎng)線逐漸變密集,孤立點(diǎn)電荷在B點(diǎn)右側(cè)且為負(fù)電荷,選項(xiàng)A對(duì)。 答案 A 7.如圖7所示,垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)足夠大,兩個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子同時(shí)從A點(diǎn)在紙面內(nèi)沿相反方向垂直虛線MN運(yùn)動(dòng),經(jīng)相同時(shí)間兩粒子又同時(shí)穿過MN,則下列說法正確的是( ) 圖7 A.兩粒子的電荷量一定相等,電性可能不同 B.兩粒子的比荷一定相等,電性可能不同 C.兩粒子的動(dòng)能一定相等,電性也一定相同 D.兩粒子的速率、電荷量、比荷均不等,電性相同 解析 因兩粒子是從垂直MN開始運(yùn)動(dòng)的,當(dāng)再次穿過MN時(shí)速度方向一定垂直MN,兩粒子均運(yùn)動(dòng)了半個(gè)周期,即兩粒
9、子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期相等,由T=知兩粒子的比荷一定相等,但質(zhì)量、電荷量不一定相等,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤;因不知粒子的偏轉(zhuǎn)方向,所以粒子電性無法確定,選項(xiàng)B正確;因粒子運(yùn)動(dòng)的周期與速度無關(guān),所以粒子的動(dòng)能也不能確定,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 答案 B 二、多項(xiàng)選擇題 8.均勻帶電的薄圓盤的右側(cè),用拉力傳感器A、B水平懸掛一根通電直導(dǎo)線ab,電流方向由a到b,導(dǎo)線平行于圓盤平面。圓盤繞過圓心的水平軸沿如圖8所示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),與圓盤靜止時(shí)相比,拉力傳感器的示數(shù)增大了,懸線仍然豎直,則下列說法正確的是( ) 圖8 A.圓盤帶正電荷 B.圓盤帶負(fù)電荷 C.若增大圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,則傳感器示數(shù)減小 D.若
10、改變圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向,則傳感器示數(shù)減小 解析 與圓盤靜止時(shí)相比,拉力傳感器的示數(shù)增大,懸線豎直,說明導(dǎo)線所受安培力豎直向下,由左手定則可判斷,導(dǎo)線所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向右;由安培定則可以判斷,圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)形成的等效電流與其轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同,故圓盤帶正電荷,A正確,B錯(cuò)誤;若增大圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,則等效電流增大,方向不變,產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大,所以導(dǎo)線所受安培力增大,傳感器示數(shù)增大,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;若改變圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向,則導(dǎo)線所在位置的磁場(chǎng)方向水平向左,導(dǎo)線所受安培力方向向上,傳感器示數(shù)減小,D選項(xiàng)正確。 答案 AD 9.如圖9所示,真空中兩等量異種點(diǎn)電荷Q1、Q2固定在x軸上,其中Q1帶正電。三角形
11、acd為等腰三角形,cd邊與x軸垂直且與x軸相交于b點(diǎn),則下列說法正確的是( ) 圖9 A.a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) B.a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) C.將電子從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn),電勢(shì)能減少 D.將電子從a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn),電場(chǎng)力做正功 解析 根據(jù)等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)的分布特點(diǎn)可知a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng),a、b在同一條電場(chǎng)線上,且電場(chǎng)線沿x軸負(fù)方向,故a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì),選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;將電子從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn),電場(chǎng)力方向向右,電場(chǎng)力對(duì)電子做正功,電子的電勢(shì)能減少,選項(xiàng)C正確;根據(jù)等量異種點(diǎn)電荷等勢(shì)面的分布特點(diǎn)可知,a的電勢(shì)低于c點(diǎn)的電勢(shì),將電子從a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn),電勢(shì)能減少,則電場(chǎng)力做正功,選項(xiàng)
12、D正確。 答案 CD 10.如圖10所示,水平固定的矩形金屬板A帶電荷量為Q,電勢(shì)為零,從金屬板中心O處釋放一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球,由于電場(chǎng)力的作用,小球豎直上升的最大高度可達(dá)到金屬板中心豎直線上的C點(diǎn),已知OC=h,重力加速度為g,又知小球過豎直線上B點(diǎn)時(shí)的速度最大,由此可確定Q所形成的電場(chǎng)中的物理量是( ) 圖10 A.B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) B.C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) C.B點(diǎn)的電勢(shì) D.C點(diǎn)的電勢(shì) 解析 由題意知小球通過B點(diǎn)時(shí)的速度最大,則在B點(diǎn)時(shí)小球所受的電場(chǎng)力與重力平衡,有mg=qEB,解得EB=;小球從O到C的過程中,由動(dòng)能定理得qUOC-mgh=0,解得
13、UOC=,又UOC=φO-φC,φO=0,可得φC=-;由于B到O的距離未知,故不能求出OB間的電勢(shì)差,因此不能求出B點(diǎn)的電勢(shì);小球在C點(diǎn)的加速度無法求出,因此C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)無法求出。選項(xiàng)A、D正確。 答案 AD 11.(xx·廣東理綜,21)如圖11所示的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中,將兩個(gè)帶電小球M和N分別沿圖示路徑移動(dòng)到同一水平線上的不同位置,釋放后,M、N保持靜止,不計(jì)重力,則( ) 圖11 A.M的帶電量比N的大 B.M帶負(fù)電荷,N帶正電荷 C.靜止時(shí)M受到的合力比N的大 D.移動(dòng)過程中勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)M做負(fù)功 解析 帶電小球M、N在不計(jì)重力條件下平衡,說明M、N兩球所受電場(chǎng)力的合力為
14、零,即M、N所在點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)為零,所以M球在N球處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向向左,大小為E,故M球帶負(fù)電;同理,N球在M球處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向向右,大小為E,故N球帶正電,且兩球所帶電荷量相等。M、N兩球在移動(dòng)的過程中勻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)M、N均做負(fù)功,所以B、D正確。 答案 BD 三、計(jì)算題 12.(xx·江蘇常州期末)如圖12所示,在矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,在ad邊中點(diǎn)的粒子源,在t=0時(shí)刻垂直于磁場(chǎng)發(fā)射出大量的同種帶電粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向與Od的夾角分布在0~180°范圍內(nèi)。已知沿Od方向發(fā)射的粒子在t=t0時(shí)刻剛好從磁場(chǎng)邊界cd上的P點(diǎn)離開磁場(chǎng),ab=1
15、.5L,bc=L,粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R=L,不計(jì)粒子的重力和粒子間的相互作用,求: 圖12 (1)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期T和粒子的比荷; (2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間; 解析 (1)初速度沿Od方向發(fā)射的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖甲,其圓心為O1,由幾何關(guān)系有∠OO1P=,T=6t0; 甲 粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供,根據(jù)牛頓第二定律得 qvB=,v=,得=。 (2)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的粒子的軌跡的弦Ob=L,設(shè)此粒子運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為θ,則sin=,θ=,圓心恰在ab邊上,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間tm=T=T=2t0。 答案 (1)6t0 (2)2t0
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