2021届高考物理二轮复习专题能力提升练(四)(B卷)电场和磁场

1、专题能力提升练四B卷 电场和磁场一、选择题本大题共7小题，每题8分，共56分第15题只有一项符合题目要 求，第67题有多项符合题目要求.1.图为真空中半径为r的圆，O为圆心，直径ac、bd相互垂直，在a、c处分别固定有电 荷量为+ q、一 q的两个点电荷.以下说法正确的选项是A. 位置b处电场强度大小为B. ac线上各点电场强度方向与bd线上各点电场强度方向垂直C. 0点电势一定等于 b点电势D. 将一负试探电荷从 b点移到c点，电势能减小解析：正、负电荷在b点分别产生的场强为 Ei= &=曙2，根据矢量可知E=22 , A错误；ac线上各点电场强度方向由 a指向c, bd线上各点电场

2、强度方向由 a指向c,故B错误; bOd是一条等势线，故 0点与b点的电势相同，C正确；将一负试探电荷从 b点移到c点， 电场力做负功，电势能增加， D错误.答案：C2.如下图，在两个等量负点电荷形成的电场中，0点是两电荷连线的中点，a、b是该线上的两点，c、d是两电荷连线中垂线上的两点，acbd为一菱形.假设将一负粒子不计重力且不影响原电场分布从c点匀速移动到d点，电场强度用 E电势用0表示.那么以下说法正 确的是A. 0 a 定小于 0 0, 0 0 定大于 0 cB. Ea 一定大于E°, E一定大于EC. 负粒子的电势能一定先增大后减小D. 施加在负粒子上的外力一定先减小后增

3、大解析：由沿着电场线电势降落可知 0 c>0 0>0 a, A项错误，0点合场强为零，故 Ea>E。, E>E, B项错误；负粒子在电势低处电势能大，在电势高处电势能小，可判断出C项正确；粒子沿cd匀速移动，受力乎衡，外力在大小上等于其所受的静电力，而沿 cd方向，电场强 度大小无法判断，因此外力如何变化无法得知，故D项错误.答案：C3.如下图，长为L、倾角为e的光滑绝缘斜面处于电场中，一带电荷量为+q、质量为m的小球以初速度 vo从斜面底端 A点开始沿斜面上滑，当到达斜面顶端B点时，速度仍为Vo,那么(A.+4+B.)小球在B点的电势能一定大于在 A点的电势能A、B两

4、点间的电势差一定等于 mg®n eqC.假设电场是匀强电场，那么该电场的电场强度最大值一定为mgqD.假设该电场是由放置在 C点的点电荷 Q产生，贝U e为45°解析：小球从A运动到B的过程中，重力势能增加，电势能减小，那么小球在B点的电势1 2 1mV = 0,得到：UAb=吨冒e，故B正确；假设电场是匀强电场，电场力恒定，到达B点时小球速度仍为Vo，故小球做匀速直线运动，电场力与重力、支持力的合力为零.小球的重力沿 斜面向下的分力为 m§in e，那么当电场力沿斜面向上，大小为能一定小于小球在 A点的电势能，故 A错误；根据动能定理得： mglsin e +

5、qlABhmvi场强最小，又电场力F= Eq,那么该电场的场强的最小值一定是F= m§in e时，电场力最小， mgLSin e .电场强度的最大值 q不能确定，故 C错误；假设该电场是由放置在 C点的点电荷 Q产生且e = 45°, A B两点的 电势相等，小球从 A运动到B电势能不变，与上面分析矛盾，故D错误.答案：B4.如下图，一圆环上均匀分布着正电荷， 的电场强度和电势的说法中正确的选项是A.B.C.D.x轴垂直于环面且过圆心 O以下关于x轴上电势升高电势降低 根据对称性可知，x轴0点左侧有向左的分量，在 x轴上0点左侧电场强度方向向左, 根据顺着电场线方向电势降低

6、，( )0点的电场强度为零，电势最低0点的电场强度为零，电势最高从0点沿x轴正方向，电场强度减小，从0点沿x轴正方向，电场强度增大，解析：圆环上均匀分布着正电荷， 根据对称性可知，圆环上各电荷在 0点产生的场强抵 消，合场强为零圆环上各电荷产生的电场强度在x轴0点左侧有向左的分量，在 x轴0点右侧有向右的分量，根据电场的叠加原理可知，x轴上0点左侧电场强度方向向左， x轴上0点右侧电场强度方向向右， 根据顺着电场线方向电势降低，可知在x轴上0点的电势最高，故A错误，B正确；0点的场强为零，无穷远处场强也为零，所以从0点沿x轴正方向，场强应先增大后减小从 0点沿x轴正方向的电场强度方向向右，电势

7、降低，故C、D错误.答案：B5.AOXXXAX B XXcXXX如下图，在直角坐标系xOy的第三象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B质量为m电荷量为q的带电液滴从x轴上的A点在重力作用下由静止进入第三象限， 液滴最后垂直y轴从C点穿出，重力加速度为 g，那么OC长度为()A 2mgm mg 2mgmgA. B2q2一直向右移动 速度随时间周期性变化B2q2受到的安培力随时间周期性变化 受到的安培力在一个周期内做正功解析：由左手定那么可知，金属棒一开始向右做匀加速运动，当电流反向以后，金属棒开 始做匀减速运动，经过一个周期速度变为0，然后重复上述运动，所以选项A、B正确；安培力F=

8、BIL,由题中图象可知前半个周期安培力水平向右，后半个周期安培力水平向左， 不断重复，选项C正确；一个周期内，金属棒初、末速度相同，由动能定理可知安培力在一 个周期内不做功，选项 D错误.答案：ABC7.B2q2D.2B2q2解析：由液滴能到达y轴可知，液滴带正电.液滴在A点速度为零，不妨设液滴在qvB= mg液滴在磁场中的运动为沿 v的匀速圆周运动的合运动其中丨'滚轮线运动.液滴垂直y R为液滴的匀速圆周分运动的点有两个方向分别沿 x轴正、负方向，大小均为v的分速度，且沿x轴正方向的分速度产生 的洛伦兹力与液滴受到的重力平衡，即qvB= mg液滴在磁场中的运动为沿 x轴正方向、速度大

9、小为v的匀速直线运动与速率为 轴穿出磁场，那么液滴在 C点的速度大小为2v，OG 2R22一、一,mv 2mg 、丄十心轨迹半径，由qvB= r，解得OC= b2，选项A正确.答案：A其间有竖直向下的匀强磁场，t = 0时刻起，棒上有如图 2 所示方向为电流正方向那么金属L,6如图1所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为 磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒. 所示的持续交变电流I，周期为最大值为I m,图1中I 棒抚L/1A.B.C.D.如下图，一质量为 m电荷量为q的小球用长为L的细线悬挂在水平向右的匀强电场中，小球静止于 A点，此时悬线与竖直方向夹角为0 = 30

10、6; .现用力将小球拉到最低点C处不计空气阻力，重力加速度并由静止释放，释放的同时加上一个垂直纸面向里的匀强磁场,为g，小球运动过程中细线始终伸直，那么A.匀强电场的电场强度大小为,'3mg3qB. 小球将在A C间往复摆动C. 小球回到C点时，细线张力将大于 mg1D.小球从C点向右摆到最高点的过程，电势能减少量为2mgL解析：小球在A点受重力、水平向右的电场力及线的拉力作用而处于平衡状态，那么有 tan 0 =需 所以已二勺黑，A对；小球向右摆动过 A点时速度最大，小球将以 A为中间位 置，以C为最大振幅位置往复摆动，B错；小球回到C点时速度为0,细线中张力等于小球重力，C错；洛伦

11、兹力不做功，由动能定理知Wt- mgL1 cos2 0 = 0,解得小球从 C点向1右摆到最咼点的过程，电势能减少量AE = W4= 2mgL D对.答案：AD二、计算题本大题共3小题，共44分.需写出标准的解题步骤 &如图甲所示，电荷量为q= 1X 10 4C的带正电的小物块置于粗糙绝缘水平面上，所在空间存在方向沿水平向右的电场，电场强度E的大小与时间的关系如图乙所示，物块运动1前2 s内电场力做的功;物块的质量.速度与时间1解析：(1)01 s内的位移X1= ?vt1= 1 m12 s内的位移X2= vt 2= 2 mW= qEX1 = 3 JW= qEx2= 4 JW W+ W=

12、 7 JAv2a= 2 m/st 101 s内的加速度前2 s内电场力做的功qE Ff = ma12 s内物体匀速运动，有 Ff = qE2得 m= 0.5 kg.答案：17 J 20.5 kg9. 如下图，ABCD为固定在竖直平面内的轨道，AB段平直倾斜且粗糙，BC段是光滑圆弧，对应的圆心角0 = 53°，半径为r, CD段平直粗糙，各段轨道均平滑连接，在D点1右侧固定了一个4圆弧挡板MN圆弧半径为 R,圆弧的圆心也在 D点.倾斜轨道所在区域有场强大小为E= _5覃方向垂直于斜轨向下的匀强电场. 一个质量为 m电荷量为q的带正电 小物块视为质点在倾斜轨道上的 A点由静止释放，最终从

13、D点水平抛出并击中挡板. 1A B之间的距离为2r，斜轨与小物块之间的动摩擦因数为口= 4,设小物块的电荷量保持不变，重力加速度为 g, sin53 ° = 0.8 , cos53° = 0.6.求：(1) 小物块运动至圆轨道的 C点时对轨道的压力大小；(2) 改变AB之间的距离和场强 E的大小，使小物块每次都能从 D点以不同的速度水平抛 出并击中挡板的不同位置，求击中挡板时小物块动能的最小值.解析： 小物块由A到B过程由动能定理，得：mi n 02r 口 ( mgcos 9 + q日2r1 2=mv2解得：Vb=4gr小物块由B到C过程由机械能守恒定律，得:1 2 1 2

14、mgr(1 cos 0 ) = gmv ?mv解得：vc=在C点由牛顿第二定律，得:2VCFn mg= mr由牛顿第三定律可得，在 C点小物块对圆轨道的压力大小为F'13N= 5吨解得：13Fn= 5 mg(2)小物块离开D点后做平抛运动，得： 水平方向：x = Vot1 2竖直方向：y = ?gt而：x2+y2= R21 2小物块平抛过程机械能守恒，得：mgy= H ?mv由以上四式解得H =呼 + 3mgyE<>2由数学中的均值不等式可知： 宇=伽mgR故小物块动能的最小值为 Ekmin = ¥答案：(1) -mg10. 如下图，在xOy平面内，以0(0, R

15、)为圆心、R为半径的圆形区域内有垂直平面 向里的匀强磁场 B, x轴下方有一直线 ab, ab与x轴相距为d, x轴与直线ab间区域有平 行于y轴的匀强电场 E,在ab的下方有一平行于 x轴的感光板 MN ab与MN间区域有垂直 于纸平面向外的匀强磁场在0w y<2 R的区域内，质量为m的电子从圆形区域左侧的任何位置沿x轴正方向以速度 vo射入圆形区域，经过磁场B1偏转后都经过 O点，然后进入x轴mvB2= ed.(1) 求圆形区域内磁场磁感应强度Bi的大小？(2) 假设要求从所有不同位置出发的电子都不能打在感光板 离hi是多大？(3) 假设要求从所有不同位置出发的电子都能打在感光板 h

16、2是多大？当MN与ab板间的距离最大时，电子从 0点到MN上, MN与 ab板间的最小距MN上, MN与 ab板间的最大距离MN板，运动时间最长是多少？r，当从位解析：(1)所有电子射入圆形区域后做圆周运动，轨道半径大小相等，设为 置y= R处射入的电子经过 0点进入x轴下方，那么：r = R2 vo 口mvevoBi = m，解得 B = reR(2)设电子经电场加速后到达ab时速度大小为v,电子在ab与MN间磁场做匀速圆周运动轨道半径为ri,沿x轴负方向射入电场的电子离开电场进入磁场时速度方向与水平方向成 B角，那么1 2 12 mv1 =mveR，vocos 0 =veEc= 2mv 2如果电子在 O点以速度vo沿x轴负方向射入电场，经电场偏转和磁场偏转后，不能打 在感光板上，那么所有电子都不能打在感光板上.恰好不能打在感光板上的电子在磁场中的圆轨道圆心为Q,如图甲所示.-庄I民一 严r那么感光板与ab间的最小距离h1=1+ rcos 0v= 2vo, r 1 = 2d, 0 = 60°解得h1 = 3d(3) 如果电子在 O点沿x轴正方向射入电场，经电场偏转和磁场偏转后，能打在感光板 上，那么所有电子都能打在感光板上恰好能打在感光板上