2023年高考物理二轮复习第一部分二轮专题突破专题三电场和磁场课时作业8电场和磁场的基本性质

课时作业8电场和磁场的根本性质一、选择题(1～7题为单项选择题，8～14题为多项选择题)1．如下图，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)，以下说法正确的选项是()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．如下图，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．那么在开始运动的一小段时间内(粒子在图示区域内)，以下说法正确的选项是()A．M处电场强度大于N处电场强度B．a粒子的速度将逐渐减小，b粒子的速度将逐渐增大C．假设a粒子为正电荷、b粒子必为负电荷D．a、b两个粒子的电势能均增大，但无法比拟M、N处的电势上下解析：由于电场是点电荷产生的，所以场源电荷必在图中虚线圆的圆心处，M点离场源电荷更远，所以M处电场强度小于N处电场强度，A错误；a、b两粒子的受力方向都沿虚线圆的半径方向且指向轨迹凹侧，速度方向与受力方向的夹角均为锐角，所以电场力都做正功，速度大小都在变大，B错误，两电荷在P点的速度方向相同，之后偏转方向不同，所以受力方向相反，故一定为异种电荷，C正确；电场力对两个电荷都做正功，所以电势能都减小，由于两电荷的电性不确定，所以电势上下无法判断，故D错误．答案：C3.如下图，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，方向如下图，那么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，由安培定那么知对角导体棒电流产生磁场正好相互叠加，如下图，由矢量的合成法那么，得磁场方向竖直向下，根据左手定那么可知，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．(2023·四川省重点中学第二次检测)由某种导线构成的正方形导线框abcd竖直放置，长度为l的该导线的电阻为lr，现将正方形导线框置于如下图的匀强磁场中，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．那么关于导线框所受安培力的大小和方向，以下说法正确的选项是()A．安培力的大小为eq\f(2EB,r)，方向竖直向上B．安培力的大小为eq\f(4EB,3r)，方向竖直向下C．安培力的大小为eq\f(EB,r)，方向竖直向下D．安培力的大小为eq\f(EB,r)，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＝eq\f(E,xr)，流过bc边的电流为I2＝eq\f(E,3xr)，又由左手定那么可知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，那么导线框所受的安培力的大小为F＝B(I1＋I2)x＝eq\f(4EB,3r)，方向竖直向下，B正确．答案：B5.(2023·天津和平质量调查)如下图，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O′a水平，Oa悬线与竖直方向的夹角为θ，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)()A．b球所受的库仑力大小为2mgB．b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，那么有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝mgR，由牛顿第二定律有F库－mg＝meq\f(v\o\al(2,B),R)，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，那么对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上下如图中曲线所示，从图中可看出以下说法中正确的选项是()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C．Q1＝Q2D．a和b一定是同种电荷，且一定是正电荷解析：在φ－x图象中，图线的斜率表示电场强度的大小．由于P点的场强为零，故两电荷为同种电荷，再从图中可知从a点到P点、从b点到P点的电势都在降低，故两电荷都为正电荷，应选项D正确；两电荷在P点的合场强为零，P点距离Q1较远，根据点电荷的场强公式可知，Q1的电荷量要大，应选项C错误；由图可知P点的左侧电场方向向右，P点的右侧电场方向向左，故正电荷所受的电场力先向右后向左，电场力先做正功再做负功，即电荷的电势能先减小后增加，应选项A、B都错误．答案：D7.如下图，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．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E>eq\f(mg,q)C．小球在M点的电势能比在N点的大D．M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，如下图，那么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>eq\f(mg,q)，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.(2023·江西景德镇三检)(多项选择)如下图为点电荷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，以下说法正确的选项是()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点大解析：根据电场线从正电荷出发，到负电荷终止，可知a带正电，b带负电，B正确；由粒子的轨迹向左上方弯曲，可知该粒子所受的电场力向左上方，因此该粒子带负电，A错误；A处电场线密，那么A处电场强度大，粒子所受的电场力大，那么粒子在A点加速度较大，故C正确；根据顺着电场线方向电势降低，可知A点的电势较高，由推论：负电荷在电势高处电势能小，那么知粒子在A点电势能较B点小，D错误．答案：BC9．(2023·山西省重点中学高三5月联合考试)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，假设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()A．0B.eq\f(BIL,2)，竖直向下C．BIL，向西D.eq\f(BIL,3)，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.(2023·河北省保定市高三调研考试)如下图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．那么以下说法正确的选项是()A．E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U＝Ed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.电子束焊接机中的电子枪如下图，K为阴极，A为阳极，两极之间的电势差为U.A、K之间的电场线分布如下图．阴极发出的电子在电场作用下由静止状态从K加速运动到A，设电子的质量为m，那么以下说法正确的选项是()A．阴阳两极的电场为匀强电场B．电子在运动过程中的加速度变大C．电子的电势能不断增加D．电子到达阳极时的速度为v＝eq\r(\f(2eU,m))解析：由图中的电场线分布特点可知A项错误；从电场线的分布特点可看出，电子在加速过程中所受到的电场力逐渐变大，因此电子的加速度在变大，B项正确；由于电子带负电，当它从K极向A极运动时，电场力做正功，电势能减小，C项错误；由动能定理可得eU＝eq\f(1,2)mv2，解得电子的速度为v＝eq\r(\f(2eU,m))，D项正确．答案：BD12.两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势线如图中虚线所示，一带电粒子以某一速度从图中f点进入电场，其运动轨迹如图中实线所示，假设粒子只受静电力作用，那么以下说法中正确的选项是()A．f、b、c、d、e五点中，c点电场强度最大B．带电粒子的加速度逐渐变大C．带电粒子的速度先增大后减小D．粒子经过b点和d点时的速度大小相同解析：电场强度的大小由电场线或等差等势面的疏密判断，越密的地方电场强度越大，A项正确；由a＝eq\f(F,m)＝eq\f(Eq,m)可判断带电粒子的加速度先增大后变小，B项错误；粒子从f到e的过程中电场力先做负功后做正功，速度先减小后增大，电势能先增大后减小，选项C错误；因为b、d两点在同一等势面上，所以粒子在b、d两点的电势能相同，所以粒子经过b点和d点时的速度大小相同，选项D正确．答案：AD13.直角三角形abc是圆O的内接三角形，∠a＝30°、∠b＝90°、∠c＝60°.匀强电场电场线与圆所在平面平行，a、b、c三点电势为φa＝－U、φb＝0、φc＝U.下面说法正确的选项是()A．圆上最高点的电势等于eq\f(\r(3),3)UB．圆上最高点的电势等于eq\f(2\r(3),3)UC．匀强电场的场强等于eq\f(\r(3)U,3R)D．匀强电场的场强等于eq\f(2\r(3)U,3R)解析：ac中点O的电势φO＝eq\f(－U＋U,2)＝0，所以O、b两点是等势点，那么直线bO是匀强电场的等势线，与直线bO垂直的直线就是电场线，圆周上M点电势最高．过c点作等势线，与电场线交与d点，那么φd＝φc＝U，设圆的半径为R，根据几何关系知，O、d间的距离为Od＝Rcos30°＝eq\f(\r(3),2)R，所以电场强度E＝eq\f(U,\f(\r(3),2)R)＝eq\f(2\r(3),3)eq\f(U,R)，B正确，M点的电势φM＝ER＝eq\f(2\r(3),3)U.答案：BD14．(2023·河北石家庄二模)如下图，一带电小球自固定斜面顶端A点以某速度水平抛出，落在斜面上B点．现加上竖直向下的匀强电场，仍将小球自A点以相同速度水平抛出，落在斜面上C点．不计空气阻力，以下说法正确的选项是()A．小球带正电B．小球所受电场力可能大于重力C．小球两次落在斜面上所用的时间不相等D．小球两次落在斜面上的速度大小相等解析：设斜面倾角为θ，落点与抛出点距离为l，小球在水平方向上以速度v0匀速运动：lcosθ＝v0t，竖直方向上从静止开始做匀加速直线