（课标版）2020届高考物理二轮复习 专题三 第6讲 电场和磁场的基本性质练习.docx

第6讲电场和磁场的基本性质一、单项选择题1.如图是静电喷漆的工作原理图。工作时,喷枪部分接高压电源负极,工件接正极,喷枪的端部与工件之间就形成静电场,从喷枪喷出的涂料微粒在电场中运动到工件,并被吸附在工件表面。图中画出了部分微粒的运动轨迹,设微粒被喷出后只受静电力作用,则()a.微粒的运动轨迹显示的是电场线的分布情况b.微粒向工件运动的过程中所受电场力先减小后增大c.在向工件运动的过程中,微粒的动能逐渐减小d.在向工件运动的过程中,微粒的电势能逐渐增大答案b微粒的运动轨迹是曲线时与电场线一定不重合,a错误。由场强叠加原理可知,距离两个电极越近的位置,电场强度越大,所以微粒在向工件运动的过程中所受电场力先减小后增大,b正确。在微粒向工件运动的过程中,电场力做正功,电势能减少;只有电场力做功,即合力做正功,微粒的动能增加,c、d错误。2.(2019河北承德模拟)利用如图所示的实验装置可以测量磁感应强度b的大小。用绝缘轻质丝线把底部长为l、电阻为r、质量为m的u形线框固定在力敏传感器的挂钩上,并用轻质导线连接线框与电源,导线的电阻忽略不计。当有拉力f作用于力敏传感器的挂钩上时,拉力显示器可以直接显示力敏传感器所受的拉力。当线框接入恒定电压为e1时,拉力显示器的示数为f1;接入恒定电压为e2时(电流方向与电压为e1时相反),拉力显示器的示数为f2。已知f1f2,则磁感应强度b的大小为() a.b=r(f1-f2)l(e1-e2) b.b=r(f1-f2)l(e1+e2)c.b=r(f1+f2)l(e1-e2) d.b=r(f1+f2)l(e1+e2)答案b当线框接入恒定电压为e1时,拉力显示器的示数为f1,则f1=mg+be1rl;接入恒定电压为e2时(电流方向与电压为e1时相反),拉力显示器的示数为f2,则f2=mg-be2rl;联立解得b=r(f1-f2)l(e1+e2),选项b正确。3.如图所示,三根长为l通有电流的直导线在空间构成等边三角形,电流的方向均垂直纸面向里。电流大小均为i,其中a、b电流在c处产生的磁感应强度的大小均为b0,导线c位于水平面,处于静止状态,则导线c受到的静摩擦力为()a.3b0il,水平向左 b.3b0il,水平向右c.32b0il,水平向左 d.32b0il,水平向右答案b根据安培定则,a电流在c处产生的磁场方向垂直于ac,b电流在c处产生的磁场方向垂直于bc,如图所示。根据平行四边形定则及几何知识可知,合磁场的方向竖直向下,与ab边平行,合磁感应强度的大小b=2b0 cos 30=3b0,由公式f=bil得,导线c所受安培力大小f=3b0il,根据左手定则,导线c所受安培力方向水平向左,因导线c位于水平面处于静止状态,由平衡条件知,导线c受到的静摩擦力方向为水平向右,故b正确。4.(2019河南安阳模拟)如图甲所示,x轴上固定两个点电荷q1、q2(q2位于坐标原点o),其上有m、n、p三点,间距mn=np。q1、q2在x轴上产生的电势随x变化的关系如图乙。则()a.m点场强大小为零b.n点场强大小为零c.m、n之间电场方向沿x轴负方向d.一正试探电荷从p移到m过程中,电场力做功|wpn|=|wnm|答案b-x图线的切线斜率表示电场强度的大小,则n点场强为零,m点场强不为零,故a错误,b正确;m点电势为零,n点电势小于零,因沿电场线方向电势降低,故在mn间电场方向沿x轴正方向,故c错误;设正电荷电荷量为q,由题图可知,umnunp,故电场力做功|wpn|=|qupn|=|q(p-n)|q(n-m)|=|wnm|,选项d错误。5.(2019江西八校模拟)如图所示,一均匀带正电的无限长绝缘细杆水平放置,细杆正上方有a、b、c三点,三点均与细杆在同一竖直平面内,且三点到细杆的距离满足ra=rbrc,则()a.a、b、c三点电势a=bc,a、b、c三点电场强度方向相同,故a、c错误;将一正电荷从a点移到c点,电场力做正功,电势能减小,故b错误;在a点,若电子(不计重力)以一垂直于纸面向外的速度飞出,当速度大小满足eea=mv2ra时,电子做匀速圆周运动,故d正确。6.如图所示,三角形abc为正三角形,在a、b两点分别放有异种点电荷,结果在c点产生的合场强大小为e,方向与cb边夹角=30,cd是ab边的垂线,d为垂足,则下列说法正确的是()a.a处电荷带负电,b处电荷带正电b.a处电荷的电荷量是b处电荷的2倍c.撤去b处的电荷,c处的电场强度大小为32ed.将一正点电荷从c点沿虚线移到d点,电势能一直减小答案d由于c处的场强是由a、b两处的点电荷产生的场强叠加而成的,可以判断a处电荷带正电,b处电荷带负电,a项错误;设正三角形的边长为l,由几何关系可知,a、b处电荷在c处产生的场强大小分别为kqal2=33e,kqbl2=233e,可知qa=12qb,b项错误;由以上分析可知,撤去b处的电荷,c处的场强由a处的电荷产生,大小为33e,c项错误;由题可知,d处的场强方向水平向右,因此带正电的点电荷从c点沿题图中虚线向d处移动的过程中,电场力与运动方向的夹角小于90,电场力一直做正功,电势能一直减小,d项正确。7.(2019陕西宝鸡模拟)a、b为两等量异种点电荷,图中水平虚线为a、b连线的中垂线。现将另两个等量异种的试探电荷a、b,用绝缘细杆连接后从无穷远处沿中垂线平移到a、b的连线,平移过程中两试探电荷位置始终关于中垂线对称,若规定离a、b无穷远处电势为零,则下列说法中正确的是()a.在a、b的连线上a所处的位置电势a0c.整个移动过程中,静电力对a做正功d.整个移动过程中,静电力对a、b整体做正功答案ba、b连线的中点o电势为零,ao间的电场线方向由a到o,由沿着电场线方向电势逐渐降低可知,a所处的位置电势a0,选项a错误;由等量异种点电荷的电场特点可知,a、b连线的中点o的电势为零,a所处的位置电势a0,b所处的位置电势b0,选项b正确;在平移过程中,a所受的静电力与其位移方向的夹角为钝角,静电力对a做负功,同理静电力对b也做负功,所以整个移动过程中,静电力对a、b整体做功为负,选项c、d错误。8.(2019广东珠海模拟)图中虚线pq上方有一磁感应强度大小为b的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外。o是pq上一点,在纸面内从o点向磁场区域的任意方向连续发射速率为v0的粒子,粒子电荷量为q、质量为m。现有两个粒子先后射入磁场中并恰好在m点相遇,mo与pq间夹角为60,不计粒子重力及粒子间的相互作用,则下列说法正确的是()a.两个粒子从o点射入磁场的时间间隔可能为2m3qbb.两个粒子射入磁场的方向分别与pq成30和60c.在磁场中运动的粒子离边界的最大距离为mv0qbd.垂直pq射入磁场中的粒子在磁场中的运行时间最长答案a以粒子带正电为例分析,两个粒子先后由o点射入磁场,并在m点相遇的情况下,轨迹恰好组成一个完整的圆,从o点沿op方向入射并通过m点的粒子轨迹所对圆心角为240,根据带电粒子在磁场中运动周期t=2mbq可知,该粒子在磁场中运动的时间t1=2403602mqb=4m3qb,则另一个粒子轨迹所对圆心角为120,该粒子运动时间t2=2m3qb,可知,两粒子在磁场中运动的时间差可能为t=2m3qb,故a正确;射入磁场方向分别与pq成30和60的两粒子轨迹所对圆心角之和不是360,不可能在m点相遇,故b错误;在磁场中运动的粒子离边界的最大距离为轨迹圆周的直径d=2mv0qb,故c错误;沿op方向入射的粒子在磁场中运动的轨迹所对圆心角最大,运动时间最长,故d错误。二、多项选择题9.(2019江西赣州模拟)如图所示,在正方形区域abcd内有沿水平方向的、垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电荷量为q的离子垂直于ef自o点沿箭头方向进入磁场。当离子运动到f点时,突然吸收了若干个电子,接着沿另一圆轨道运动到与of在一条直线上的e点。已知of的长度为ef长度的一半,电子电荷量为e(离子吸收电子时不影响离子的速度,电子重力不计),下列说法中正确的是()a.此离子带正电b.离子吸收电子的个数为q2ec.当离子吸收电子后所带电荷量增多d.离子从o到f的时间与从f到e的时间相等答案ab根据左手定则可知离子带正电,选项a正确;正离子在吸收电子之前的半径r=mvqb,正离子吸收若干电子后轨道半径由r变为2r,可得2r=mv(q-ne)b,解得n=q2e,选项b正确;离子原来带正电,当离子吸收电子后所带电荷量减少,选项c错误;由于离子电荷量改变,根据周期公式t=2mbq可得,周期改变,因此离子从o到f的时间与从f到e的时间不相等,选项d错误。10.如图所示,等量的异种点电荷+q、-q在x轴上并关于o点对称放置,虚线是其在空间中产生的电场的等势线,空间中的点a、b、c连线与x轴平行,b点在y轴上,并且ab=bc,则下列说法正确的是()a.a、c两点的电势关系为a=cb.a、c两点的电场强度的大小关系为ea=ecc.若在a点由静止释放一个质子,则质子经过y轴后一定不能通过c点d.若从o点以初速度v0沿y轴正方向射出一电子,则电子将沿y轴运动答案bc在等量异种点电荷的电场中,电场线从正电荷出发沿垂直于等势面方向指向负电荷,所以ac,选项a错误;a、c两点关于y轴对称,所以电场强度的大小相等,选项b正确;质子从a点由静止释放,受到的电场力可以分解为沿x轴正方向的分力fx和沿y轴正方向的分力fy,所以质子沿x轴正方向做初速度为零的加速运动,同时沿y轴正方向也做初速度为零的加速运动,当质子经过y轴后受到的电场力的方向可以分解为沿x轴正方向的分力fx和沿y轴负方向的分力fy,所以质子沿x轴正方向继续做加速运动,沿y轴正方向则做减速运动,由于ab=bc,所以质子一定不会经过c点,选项c正确;若电子从o点以初速度v0沿y轴正方向射出,电子受到的电场力沿x轴负方向,不可能沿y轴运动,选项d错误。11.(2019河北衡水模拟)如图所示,平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零可以视为短路,反向电阻无穷大可以视为断路)连接,电源负极接地。初始电容器不带电,闭合开关稳定后,一带电油滴位于电容器中的p点且处于静止状态。下列说法正确的是()a.减小极板间的正对面积,带电油滴会向上移动,且p点的电势会降低b.将上极板下移,则p点的电势不变c.将下极板下移,则p点的电势升高d.无论哪个极板上移还是下移,带电油滴都不可能向下运动答案cd二极管具有单向导电性,闭合开关后电容器充电,电容器的电容c=qu=s4kd,极板间的电场强度e=ud,则整理得e=4kqs;闭合开关稳定后油滴处于静止状态,则qe=mg;减小极板间的正对面积s,由于二极管具有单向导电性,电容器不能放电,所以电场强度e变大,油滴所受电场力变大,会向上移动,p点与下极板的距离不变,e变大,则p点的电势升高,故a错误;将上极板向下移动,d变小,电容器两极板间的电场强度e=ud变大,p与下极板的距离不变,p的电势升高,故b错误;将下极板向下移动,d变大,由c=s4kd可知,c变小,由于二极管具有单向导电性,电容器不能放电,由e=4kqs可知电容器两极板间的电场强度不变,p与下极板的距离变大,p与下极板间的电势差变大,p的电势升高,故c正确;上极板上移或下极板下移时,d变大,由c项分析知电容器两极板间的电场强度不变,油滴所受电场力不变,油滴静止不动,上极板下移或下极板上移时,d变小,由b项分析知电场力变大,电场力大于重力,油滴所受合力向上,油滴向上运动,故d正确。12.(2019陕西榆林模拟)如图甲所示,倾角=30的光滑绝缘固定斜杆底端固定一电荷量为210-4 c的正点电荷q,将一带正电小球(可视为点电荷)从斜杆的底端(但与q未接触)由静止释放,小球沿斜杆向上滑动过程中能量随位移的变化图像如图乙所示,其中图线1为重力势能随位移变化图像,图线2为动能随位移变化图像(静电力常量k=9109 nm2/c2,g=10 m/s2),则()a.小球向上运动过程中的加速度先增大后减小b.小球向上运动过程中的速度先增大后减小c.由图线1可求得小球的质量m=4 kgd.斜杆底端至小球速度最大处,由底端正点电荷q形成的电场的电势差u=2.35105 v答案bc由题图线2知,小球的速度先增大后减小,根据库仑定律知,小球所受的库仑力逐渐减小,合外力先减小后增大,加速度先减小后增大,则小球沿斜杆向上先做加速度逐渐减小的加速运动,再沿斜杆向上做加速度逐渐增大的减速运动,直至速度为零,故选项a错误,b正确;由题图线1可得ep=mgh=mgs sin ,代入数据可以得到m=epgssin=6010312 kg=4 kg,故选项c正确;由题图线2可得,当带电小球运动至1 m处动能最大为27 j,此时重力沿杆向下的分力与库仑力平衡,mg sin =kqqs12,解得q=10910-5 c,根据动能定理有-mgh+qu=ekm-0,代入数据得u=4.23106 v,故选项d错误。13.反射式速调管是常用的微波器件之一,它利用电子团在电场中的振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似。已知静电场的方向平行于x轴,其电势随x轴的分布如图所示。一个质量m=2.010-20 kg、电荷量q=2.010-9 c的带负电的粒子(粒子重力不计)从(-1,0)点由静止开始,仅在电场力作用下在x轴上往返运动。则()a.x轴左侧电场强度e1和右侧电场强度e2的大小之比e1e2=12b.粒子在00.5 cm区间运动过程中的电势能减小c.该粒子运动过程中电势能变化量的最大值为4.010-8 jd.该粒子运动的周期t=3.010-8 s答案acd