2018年高考物理专题06电场、磁场的基本性质热点难点突破.docx

专题06 电场、磁场的基本性质一、选择题(17题为单项选择题，814题为多项选择题)1如图所示，均匀绕制的螺线管水平固定在可转动的圆盘上，在其正中心的上方有一固定的环形电流A，A与螺线管垂直A中电流方向为顺时针方向，开关S闭合瞬间关于圆盘的运动情况(从上向下观察)，下列说法正确的是( ) A静止不动 B顺时针转动C逆时针转动 D无法确定解析：环形电流可等效为里面的N极、外面为S极的小磁针，通电螺线管可等效为右边为N极，左边为S极的条形磁铁，根据磁极间的相互作用，圆盘将顺时针转动，选项B正确答案：B2如图所示，虚线所示的圆是某点电荷电场中某等势面的截面a、b两个带电粒子以相同的速度，从电场中P点沿等势面的切线方向飞出，粒子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示，M、N是轨迹上的点，且M、N的连线经过虚线圆的圆心则在开始运动的一小段时间内(粒子在图示区域内)，下列说法正确的是( ) AM处电场强度大于N处电场强度Ba粒子的速度将逐渐减小，b粒子的速度将逐渐增大C若a粒子为正电荷、b粒子必为负电荷Da、b两个粒子的电势能均增大，但无法比较M、N处的电势高低 答案：C3.如图所示，五根平行的长直导体棒分别过竖直平面内的正方形的四个顶点和中心，并和该正方形平面垂直，各导体棒中均通有大小相等的电流，方向如图所示，则中心处的导体棒受到其余四根导体棒的磁场力的合力方向是( ) A竖直向上 B竖直向下C水平向左 D水平向右解析： 根据题意，由安培定则知对角导体棒电流产生磁场正好相互叠加，如图所示，由矢量的合成法则，得磁场方向竖直向下，根据左手定则可知，中心处的导体棒受到其余四根导体棒的磁场力的合力方向是水平向左答案：C4由某种导线构成的正方形导线框abcd竖直放置，已知长度为l的该导线的电阻为lr，现将正方形导线框置于如图所示的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度的大小为B，用电阻不计的导线将导线框连接在电动势为E，内阻不计的电源两端则关于导线框所受安培力的大小和方向，下列说法正确的是( ) A安培力的大小为，方向竖直向上B安培力的大小为，方向竖直向下C安培力的大小为，方向竖直向下D安培力的大小为，方向竖直向上解析：由题图可知，电路接通后流过导线框的电流沿ad及abcd方向，设导线框的边长为x，由欧姆定律可得，流过ab边的电流为I1，流过bc边的电流为I2，又由左手定则可知ad、bc两边所受的安培力方向均竖直向下，ab、cd两边所受到的安培力大小相等，方向相反，则导线框所受的安培力的大小为FB(I1I2)x，方向竖直向下，B正确答案：B5.如图所示，一绝缘细线Oa下端系一轻质带正电的小球a(重力不计)，地面上固定一光滑的绝缘1/4圆弧管道AB，圆心与a球位置重合，一质量为m、带负电的小球b从A点由静止释放，小球a由于受到绝缘细线的拉力而静止，其中细线Oa水平，Oa悬线与竖直方向的夹角为，当小球b沿圆弧管道运动到a球正下方B点时对管道壁恰好无压力，在此过程中(a、b两球均可视为点电荷)( ) Ab球所受的库仑力大小为2mgBb球的机械能逐渐减小C悬线Oa的拉力先增大后减小D水平线的拉力先增大后减小解析： b球从A到B过程中，只有重力对b球做功，b球机械能守恒，则有mvmgR，由牛顿第二定律有F库mgmB，得F库3mg，A、B项错误由库仑定律可知小球b从A运动到B的过程中，b球对a球的库仑力大小不变，方向由a指向b，则对a球受力分析可知两段细线拉力的合力始终与b球对a球库仑力等大反向，将库仑力沿两线方向分解，由图可知悬线Oa的拉力一直增大，水平细线的拉力先增大后减小，C项错误，D项正确答案：D6.a、b是x轴上的两个点电荷，电荷量分别为Q1和Q2，沿x轴a、b之间各点对应的电势高低如图中曲线所示，从图中可看出以下说法中正确的是( ) A把正试探电荷沿x轴由a移到b的过程中，电荷的电势能先增加后减少B电荷在a、P间和P、b间所受电场力的方向相同CQ1Q2Da和b一定是同种电荷，且一定是正电荷答案：D7.如图所示，一质量为m、电荷量为q的带正电小球在匀强电场中运动，其运动轨迹在竖直平面(纸面)内，且关于过轨迹最右侧N点的水平直线对称已知重力加速度大小为g，忽略空气阻力，小球可视为质点由此可知( ) A匀强电场的方向水平左B电场强度E满足EC小球在M点的电势能比在N点的大DM点的电势比N点的高解析： 由小球在匀强电场中的运动轨迹在竖直平面(纸面)内，且关于过轨迹最右侧N点的水平直线对称，可以判断小球所受合力的方向水平向左，而重力方向竖直向下，如图所示，则知电场力的方向一定斜向左上方，因小球带正电荷，故匀强电场的方向斜向左上方，且电场强度E满足E，故B正确、A错误；由沿着电场线方向电势逐渐降低可知M点的电势比N点的低，D错误；小球从M点运动到N点的过程中电场力做负功，电势能增加，故小球在M点的电势能比在N点的小，C错误答案：B8. (多选)如图所示为点电荷a、b所形成的电场线分布，有一粒子(不计重力)由A进入电场，A、B是轨迹上的两点，以下说法正确的是( ) A该粒子带正电B. a、b为异种电荷C该粒子在A点加速度较B点大D该粒子在A点电势能较B点大9在赤道附近水平放置一根长L的直导线，导线中通有恒定电流I，地磁场在赤道的磁感应强度为B，若不考虑磁偏角的影响，那么地磁场对该导线的作用力大小及方向可能是( )A0 B.，竖直向下CBIL，向西 D.，向东解析：当水平通电直导线与磁场方向平行时，地磁场对通电导线的作用力为零，A正确；当水平通电直导线与磁场方向垂直时，地磁场对通电导线的作用力大小为BIL，且为最大值；当水平通电直导线与磁场方向成一夹角时，地磁场对通电导线的作用力大小应介于0和BIL之间，方向均沿竖直方向，B正确，C、D错误答案：AB10.如图所示为一带正电的点电荷和两个带负电的点电荷附近的电场线分布，三个点电荷所带电荷量均相等，M是两负点电荷连线的中点，M、N两点及正点电荷在同一水平线上且M、N两点到正点电荷的距离相等则下列说法正确的是( ) AE点的电场强度比F点的大B. E点的电势比F点的高C同一正点电荷在M点受到的电场力比在N点的大D同一正点电荷在M点时的电势能比在N点时的小解析：由题图可知，E点处电场线比F点处电场线密，且由电场线的疏密程度表示电场强度的大小知，E点的电场强度大于F点的电场强度，选项A正确；电场线从正点电荷到负点电荷，沿着电场线方向电势降低，所以F点的电势比E点的高，选项B错误；两负点电荷在M点的合电场强度为零，M点只有正点电荷产生的电场强度，在N点正点电荷产生的电场强度水平向右，两个负点电荷产生的合电场强度水平向左，所以M点的电场强度比N点的大，同一正点电荷在M点受到的电场力比在N点的大，选项C正确；设M、N的中点为O，在直线MN上，O点到M点的平均电场强度大于O点到N点的平均电场强度，根据UEd可知，O点到M点的电势降低得多，所以M点的电势比N点的低，一正点电荷在M点时的电势能比在N点时的小，选项D正确答案：ACD11.如图1所示，沿直线通过速度选择器的正离子从狭缝S射入磁感应强度为B2的匀强磁场中，偏转后出现的轨迹半径之比为R1R212，则下列说法正确的是( ) 图1A离子的速度之比为12B离子的电荷量之比为12C离子的质量之比为12D离子的比荷之比为21解析 因为两粒子能沿直线通过速度选择器，则qvB1qE，即v，所以两离子的速度之比为11，选项A错误；根据R，则21，选项B、C错误，D正确。答案 D12.如图2所示，空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，图中虚线为匀强电场的等势线，一不计重力的带电粒子在M点以某一初速度垂直等势线进入正交电磁场中，运动轨迹如图所示(粒子在N点的速度比在M点的速度大)。则下列说法正确的是( ) 图2A粒子一定带正电B粒子的运动轨迹一定是抛物线C电场线方向一定垂直等势面向左D粒子从M点运动到N点的过程中电势能增大13. 质谱仪的构造原理如图3所示。从粒子源S出来时的粒子速度很小，可以看作初速度为零，粒子经过电场加速后进入有界的垂直纸面向里的匀强磁场区域，并沿着半圆周运动而达到照相底片上的P点，测得P点到入口的距离为x，则以下说法正确的是( ) 图3A粒子一定带正电B粒子一定带负电Cx越大，则粒子的质量与电量之比一定越大Dx越大，则粒子的质量与电量之比一定越小解析 根据左手定则，A正确，B错误；根据qUmv2，qvB，rx可知，可见x越大，越大，故C正确，D错误。答案 AC14.太阳风含有大量高速运动的质子和电子，可用于发电。如图4所示，太阳风进入两平行极板之间的区域，速度为v，方向与极板平行，该区域中有磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直纸面，两极板间的距离为L，则( ) 图4A在开关K未闭合的情况下，两极板间稳定的电势差为BLvB闭合开关K后，若回路中有稳定的电流I，则极板间电场恒定C闭合开关K后，若回路中有稳定的电流I，则电阻消耗的热功率为2BILvD闭合开关K后，若回路中有稳定的电流I，则电路消耗的能量等于洛伦兹力所做的功答案 AB15.如图11所示的虚线为电场中的三条等势线，三条虚线平行且等间距，电势分别为10 V、19 V、28 V，实线是仅受电场力的带电粒子的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，a到中间虚线的距离大于c到中间虚线的距离，下列说法正确的是( ) 图11A粒子在a、b、c三点受到的电场力方向相同B粒子带负电C粒子在a、b、c三点的电势能大小关系为EpcEpbEpaD粒子从a运动到b与从b运动到c，电场力做的功可能相等解析 带电粒子在匀强电场中运动，受到的电场力方向不变，选项A正确；根据粒子的运动轨迹可知粒子带负电，带负电的粒子在电势高的位置电势能小，所以EpcEpbEpa，选项B、C正确；a、b间的电势差与b、c间的电势差不相等，粒子从a运动到b与从b运动到c，电场力做的功不相等，选项D错误。答案 ABC16如图12，空间有一竖直向下沿x轴方向的静电场，电场的场强大小按Ekx分布(x是轴上某点到O点的距离)，k。x轴上，有一长为L的绝缘细线连接A、B两个小球，两球质量均为m，B球带负电，带电荷量为q，A球距O点的距离为L。两球现处于静止状态，不计两球之间的静电力作用。 图12(1)求A球的带电荷量qA；(2)剪断细线后，求B球的最大速度vm。解析 (1)A、B两球静止时，A球所处位置场强为E1kLB球所处的位置场强为E2k2L对A、B由整体法得：2mgqAE1qE20解得：qA4q(2)当B球下落速度达到最大时，B球距O点距离为x0mgqEqx0 解得：x03L运动过程中，电场力大小线性变化，所以由动能定理得：mgLqLmvmvqmg解得：vm答案 (1)4q (2)17如图5所示，两竖直金属板间电压为U1，两水平金属板的间距为d。竖直金属板a上有一质量为m、电荷量为q的微粒(重力不计)从静止经电场加速后，从另一竖直金属板上的小孔水平进入两水平金属板间并继续沿直线运动。水平金属板内的匀强磁场及其右侧宽度一定、高度足够高的匀强磁场方向都垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B，求： 图5(1)微粒刚进入水平金属板间时的速度大小v0；(2)两水平金属板间的电压；(3)为使微粒不从磁场右边界射出，右侧磁场的最小宽度D。解析 (1)在加速电场中，由动能定理得：qU1mv解得：v0(2)在水平金属板间时，微粒做直线运动，则：Bqv0q解得：UBd(3)若微粒进入磁场偏转后恰与右边界相切，此时对应宽度为D，则：Bqv0m0且rD解得：D答案 (1) (2)Bd (3)18在第象限内紧贴两坐标轴的一边长为L的正方形区域内存在匀强磁场，磁感应强度为B，在第、象限xL区域内存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E；在xL区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的矩形匀强磁场，矩形的其中一条边在直线xL上。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计粒子重力)从第象限的正方形匀强磁场区域的上边界和左边界的交点处以沿y轴负方向的某一速度进入磁场区域，从坐标原点O沿x轴正方向射入匀强电场区域。 图6(1)求带电粒子射入第象限的匀强磁场时的速度大小；(2)求带电粒子从匀强电场区域射出时的坐标；(3)若带电粒子进入xL区域的匀强磁场时速度方向与x轴正方向成45角，要使带电粒子能够回到xL区域，则xL区域中匀强磁场的最小面积为多少？解析 (1)根据题述带电粒子的运动情境，可知带电粒子在第象限的匀强磁场中运动的轨迹半径等于正方形区域的边长L，即RL设带电粒子射入第象限的匀强磁场中时速度大小为v，由qvBm，解得v。 (3)带电粒子以与x轴正方向成45角的方向进入xL区域的匀强磁场，其速度大小vv由qvBm，解得R画出粒子在xL区域磁场中的运动轨迹，如图所示， 由几何关系可知匀强磁场的最小宽度为d(1cos 45 )R所以xL区域中匀强磁场的最小面积为S2Rd。答案 (1) (2)(L，) (3)19如图7所示，在xOy平面内存在均匀、大小随时间周期性变化的磁场和电场，变化规律分别如图乙、丙所示(规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向、y轴方向为电场强度的正方向)。在t0时刻由原点O发射初速度大小为v0，方向沿y轴方向的带负电粒子(不计重力)。其中已知v0、t0、B0、E0，且E0，粒子的比荷，x轴上有一点A，坐标为(，0)。 图7(1)求时带电粒子的位置坐标；(2)粒子运动过程中偏离x轴的最大距离；(3)粒子经多长时间经过A点。解析 (1)由T得T2t0所以，运动了由牛顿第二定律得：qv0B0m0解得：r1所以位置坐标为(，)(2)粒子的运动轨迹如图所示。 由图可知：y1v0t0t，v1v0t0解得：y1，v12v0由r得：r2故