素养提升专题训练17-2021届高三物理三轮冲刺新高考版（含解析）

学而优·教有方PAGEPAGE1电学常考二级结论1.电源、开关、平行板电容器连成如图所示的电路。闭合开关S,电源对电容器充电后,电容器带电荷量为Q,板间电压为U,板间电场强度大小为E,下列说法正确的是()。A.若将A板下移少许,则Q增大,U减小,E不变B.若将A板下移少许,则Q不变,U减小,E减小C.若断开开关,将A板下移少许,则Q增大,U不变,E增大D.若断开开关,将A板下移少许,则Q不变,U减小,E不变2.如图所示,静止的电子在加速电压为U1的电场作用下从O经P板的小孔(位于P板的中点)射出,又垂直进入平行金属板间的电场,在偏转电压为U2的电场作用下偏转一段距离。现使U1加倍,要想使电子的运动轨迹不发生变化,应该()。A.使U2加倍B.使U2变为原来的4倍C.使U2变为原来的2倍D.使U2变为原来的13.如图所示,在直角三角形abc区域内存在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,∠b=90°,∠c=30°,边长bc=32L,一个粒子源在a点将质量为3m、电荷量为q的带正电的粒子以大小和方向不同的速度射入磁场,在磁场中运动时间最长的粒子中,速度的最大值是()A.qBL6m B.qBL3m C.24.如图所示,在有界匀强磁场中水平放置相互平行的金属导轨,导轨电阻不计,导轨上金属杆ab与导线接触良好,磁感线垂直导轨平面向上(俯视图),导轨与处于磁场外的大线圈M相接,欲使置于M内的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流,下列做法可行的是()。A.ab匀速向右运动 B.ab加速向右运动C.ab加速向左运动 D.ab匀速向左运动5.(多选)如图所示,对角线CE将矩形区域CDEF分成两个相同的直角三角形区域Ⅰ和Ⅱ,区域Ⅰ、Ⅱ内分别充满了方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场,已知CD=FE=L、DE=CF=3L,质量为m,带电荷量为q的正电荷从A点DA=33L以一定的速度平行于DC方向垂直进入磁场,并从CF上的Q点(图中未画出)垂直CF离开磁场,电荷重力不计。则A.CQ=233L B.CQ=C.v=3qBL3m D.6.如图所示,电源电动势为E,内阻为r,L1、L2是两个小灯泡,R是滑动变阻器,、可视为理想电压表。闭合开关S,将滑动变阻器R的滑片由最左端向最右端滑动,小灯泡的阻值可视为不变,下列说法正确的是()。A.小灯泡L1变暗 B.小灯泡L2变暗C.表的示数变小 D.表的示数变大7.如图所示,等量异号点电荷M、N固定在真空中,所带电荷量为Q,二者连线的中点为O,A、B、D是MN连线或其延长线上的点,图中的实线是MN连线的中垂线,C是中垂线上的点,其中B、D分别是MO和ON的中点,且AM=MB=BO=OD=L。取无穷远处电势为零,则()。A.A、B两点的电势相等B.B点和C点的电场强度可能相同C.D、O两点电场强度大小之比为20∶9D.同一试探电荷在B、D两点的电势能相等8.(多选)圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,在圆上A点沿半径方向射入粒子a,粒子a经磁场偏转的偏转角为60°,轨迹如图所示,若仍从A点沿半径方向射入粒子b,粒子经磁场偏转,从磁场出射时,出射速度与a粒子的出射速度方向相反。已知a、b粒子的质量相等,电荷量相等,不计粒子的重力,则()。A.a、b粒子均带正电B.a、b粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为3∶1C.a、b粒子在磁场中运动的速度大小之比为3∶1D.a、b粒子在磁场中运动的时间之比为1∶29.(多选)在三角形ABC区域中存在着磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场,三边电阻均为R的三角形导线框abc沿AB方向从A点以速度v匀速穿过磁场区域。如图所示,ab=L,AB=2L,∠abc=∠ABC=90°,∠acb=∠ACB=30°。线框穿过磁场的过程中()。A.感应电流先沿逆时针方向,后沿顺时针方向B.感应电流先增大,后减小C.通过线框的电荷量为3D.c、b两点的最大电势差为3BLv10.(多选)图1是法拉第圆盘发电机的照片,图2是圆盘发电机的侧视图,图3是发电机的示意图。设CO=r,匀强磁场的磁感应强度为B,电阻为R,圆盘顺时针转动的角速度为ω,则()。A.感应电流方向由D端经电阻R流向C端B.铜盘产生的感应电动势E=12Br2C.假设将此圆盘中心挖去半径为r2的同心圆,其他条件不变,则感应电动势变为38BrD.假设将此圆盘中心挖去半径为r2的同心圆,其他条件不变,则感应电动势变为18Br11.(多选)多用电表原理示意图如图所示,所用电流表的表盘刻度共100格,满偏电流Ig=100mA,满偏电压Ug=1V,电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,直流电压挡的量程为0~50V,则下列判断正确的是()。A.黑表笔应该接a,红表笔接bB.定值电阻R0的阻值为500ΩC.选择开关接2,刻度盘正中间的刻度值为15ΩD.选择开关接3,若指针与电流表第25格刻度线重合,则通过R0的电流为50mA12.(多选)如图所示,水平放置的粗糙U形固定金属框架上接一个阻值为R0的电阻,放在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,一个半径为l、质量为m的半圆形硬导体AC在水平恒力F作用下,由静止开始运动距离d后速度达到v,半圆形导体AC的电阻为r,其余电阻不计,下列说法正确的是()。A.UAC=2BlvB.UAC=2C.电路中产生的电热Q=Fd-12mvD.通过R0的电荷量q=2

【解析版】电学常考二级结论1.电源、开关、平行板电容器连成如图所示的电路。闭合开关S,电源对电容器充电后,电容器带电荷量为Q,板间电压为U,板间电场强度大小为E,下列说法正确的是()。A.若将A板下移少许,则Q增大,U减小,E不变B.若将A板下移少许,则Q不变,U减小,E减小C.若断开开关,将A板下移少许,则Q增大,U不变,E增大D.若断开开关,将A板下移少许,则Q不变,U减小,E不变【二级结论】电容器所带电荷量或电场强度不变的条件:电容器接在电源上,电压不变;断开电源时,电容器所带电荷量不变;改变两板间的距离,E=4πkQε【答案】D【解析】闭合开关S,由于电源电压不变,所以电容器两端的电压U不变,若将A板下移少许,据C=εrS4πkd知,电容器电容将增大,电容器两端的电压U不变,Q增大,据E=Ud,可得E增大,A、B两项错误。若断开开关,电路断路,Q不变;若将A板下移少许,据C=εrS4πkd知,电容器将增大,由C=QU可知,U减小,由于E=Ud=QCd2.如图所示,静止的电子在加速电压为U1的电场作用下从O经P板的小孔(位于P板的中点)射出,又垂直进入平行金属板间的电场,在偏转电压为U2的电场作用下偏转一段距离。现使U1加倍,要想使电子的运动轨迹不发生变化,应该()。A.使U2加倍B.使U2变为原来的4倍C.使U2变为原来的2倍D.使U2变为原来的1【二级结论】粒子在电场中的偏转位移与粒子所带电荷量q、粒子的质量m无关。【答案】A【解析】设电子的电荷量为e,质量为m,偏转电场的长度为L,板间距离为d,电子先经过加速电场加速,根据动能定理有eU1=12mv02,电子随后经过偏转电场偏转,偏转位移y=12at2=12·eU2mdLv02=U2L24U3.如图所示,在直角三角形abc区域内存在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,∠b=90°,∠c=30°,边长bc=32L,一个粒子源在a点将质量为3m、电荷量为q的带正电的粒子以大小和方向不同的速度射入磁场,在磁场中运动时间最长的粒子中,速度的最大值是()A.qBL6mC.2qBL6m 【二级结论】粒子垂直进入磁场做匀速圆周运动,半径垂直速度方向,由此可找到圆心,半径大小可由几何关系来求。【答案】A【解析】若粒子在磁场中运动的时间最长,则要求圆心角最大;若速度最大,则运动半径最大。所以粒子沿ab边进入磁场时满足条件,轨迹如图。根据几何关系可知四边形abdO为正方形,所以粒子的运动半径r=3L2tan60°=12L,洛伦兹力提供向心力,有qvB=3mv2r4.如图所示,在有界匀强磁场中水平放置相互平行的金属导轨,导轨电阻不计,导轨上金属杆ab与导线接触良好,磁感线垂直导轨平面向上(俯视图),导轨与处于磁场外的大线圈M相接,欲使置于M内的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流,下列做法可行的是()。A.ab匀速向右运动 B.ab加速向右运动C.ab加速向左运动 D.ab匀速向左运动【二级结论】楞次定律的反用与执果索因:加速向左可等效为减速向右。【答案】C【解析】ab匀速向右运动,切割磁感线产生的感应电动势E=BLv,可知感应电动势不变,则产生的感应电流不变,由感应电流产生的磁场也不变,穿过线圈N的磁通量不变,线圈N中不产生感应电流,A项错误。ab加速向右运动,ab切割磁感线产生的感应电动势E=BLv,可知感应电动势增大,产生的感应电流增大,故由感应电流产生的磁场也增大,穿过线圈N的磁通量增大;由右手定则可知,ab产生的感应电流由a流向b,由安培定则可知,穿过线圈N的磁场方向垂直于纸面向里;由楞次定律可知,线圈N中产生逆时针方向的感应电流,B项错误。ab加速向左运动时,产生的感应电动势E=BLv,可知感应电动势增大,故感应电流增大,由感应电流产生的磁场也增大,则穿过线圈N的磁通量增大;由右手定则与楞次定律可知,线圈N中产生顺时针方向的感应电流,C项正确。ab匀速向左运动,切割磁感线产生的感应电动势E=BLv,可知感应电动势不变,则产生的感应电流不变,由感应电流产生的磁场也不变,穿过线圈N中的磁通量不变,故线圈N不产生感应电流,D项错误。5.(多选)如图所示,对角线CE将矩形区域CDEF分成两个相同的直角三角形区域Ⅰ和Ⅱ,区域Ⅰ、Ⅱ内分别充满了方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场,已知CD=FE=L、DE=CF=3L,质量为m,带电荷量为q的正电荷从A点DA=33L以一定的速度平行于DC方向垂直进入磁场,并从CF上的Q点(图中未画出)垂直CF离开磁场,电荷重力不计。则A.CQ=233L B.CQ=C.v=3qBL3m D.【二级结论】在有界匀强磁场中,粒子运动轨迹圆心的确定方法:粒子通过一段圆弧,则圆心一定在这段弧两端点连线的中垂线上。【答案】AC【解析】粒子在磁场中的运动轨迹如图,因DE=CF=3L,DA=33L,由对称性可知,CQ=233L,A项正确,B项错误;粒子运动的轨迹半径r=33L,则由qvB=mv2r,解得6.如图所示,电源电动势为E,内阻为r,L1、L2是两个小灯泡,R是滑动变阻器,、可视为理想电压表。闭合开关S,将滑动变阻器R的滑片由最左端向最右端滑动,小灯泡的阻值可视为不变,下列说法正确的是()。A.小灯泡L1变暗 B.小灯泡L2变暗C.表的示数变小 D.表的示数变大【二级结论】外电路任一处的一个电阻增大,总电阻增大,总电流减小,路端电压增大。外电路任一处的一个电阻减小,总电阻减小,总电流增大,路端电压减小。【答案】A【解析】将滑动变阻器的滑片由最左端向最右端滑动时,变阻器接入电路的电阻变大,变阻器与灯泡L2并联的电阻变大,外电路总电阻增大,则路端电压随之增大,即表的示数变大。由闭合电路的欧姆定律可知,流过电源的电流减小,灯泡L1变暗,电压表的示数变小。灯泡L2的电压U2=E-I(r+RL1),I减小,则U2增大,灯泡L2变亮。A项正确。7.如图所示,等量异号点电荷M、N固定在真空中,所带电荷量为Q,二者连线的中点为O,A、B、D是MN连线或其延长线上的点,图中的实线是MN连线的中垂线,C是中垂线上的点,其中B、D分别是MO和ON的中点,且AM=MB=BO=OD=L。取无穷远处电势为零,则()。A.A、B两点的电势相等B.B点和C点的电场强度可能相同C.D、O两点电场强度大小之比为20∶9D.同一试探电荷在B、D两点的电势能相等【二级结论】等量异号点电荷的连线上,从正电荷到负电荷电势越来越低,中垂面是一等势面。【答案】C【解析】如果只有正点电荷存在,则A点和B点的电势相等,由于负点电荷的存在且B点离负点电荷更近,由电势叠加可知,A点的电势比B点的电势高,A项错误。由等量异号电荷连线和中垂线上的电场线分布可知,B、C两点的电场强度方向都平行于MN连线向右,但B点和C点电场强度大小不相同,B项错误。由电场叠加原理可知,D点的电场强度ED=kQL2+kQ9L2=10kQ9L2;同理,O点电场强度EO=kQ4L2+kQ4L2=kQ2L2,则EDEO=209,C项正确。假设试探电荷为负电荷,8.(多选)圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,在圆上A点沿半径方向射入粒子a,粒子a经磁场偏转的偏转角为60°,轨迹如图所示,若仍从A点沿半径方向射入粒子b,粒子经磁场偏转,从磁场出射时,出射速度与a粒子的出射速度方向相反。已知a、b粒子的质量相等,电荷量相等,不计粒子的重力,则()。A.a、b粒子均带正电B.a、b粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为3∶1C.a、b粒子在磁场中运动的速度大小之比为3∶1D.a、b粒子在磁场中运动的时间之比为1∶2【二级结论】带电粒子在有界匀强磁场中运动时常利用对称性,带电粒子在圆形磁场中做匀速圆周运动,沿着半径进入的一定沿着半径方向离开;直线边界入射角度和出射角度相等。【答案】CD【解析】两粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹如图所示,根据左手定则可以判断,a粒子带正电,b粒子带负电,A项错误;设圆形有界磁场圆的半径为R,根据几何关系可知r1=Rtan60°=3R,r2=Rtan30°=33R,因此r1r2=31,B项错误;根据牛顿第二定律有qvB=mv2r,得v=qBrm,则v1v2=31,C项正确;由T=2πmqB可知,两粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期相同,由几何关系可知,a、b9.(多选)在三角形ABC区域中存在着磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场,三边电阻均为R的三角形导线框abc沿AB方向从A点以速度v匀速穿过磁场区域。如图所示,ab=L,AB=2L,∠abc=∠ABC=90°,∠acb=∠ACB=30°。线框穿过磁场的过程中()。A.感应电流先沿逆时针方向,后沿顺时针方向B.感应电流先增大,后减小C.通过线框的电荷量为3D.c、b两点的最大电势差为3BLv【二级结论】感应电流通过导线横截面的电荷量计算方法:感应电流通过导线横截面的电荷量Q=nΔΦR【答案】AD【解析】线圈穿越磁场的过程中,磁通量先增大后减小,则根据楞次定律可知,感应电流先沿逆时针方向,后沿顺时针方向,A项正确;线框穿过磁场的过程中,切割磁感线的有效长度先增大,后减小,再增大,则感应电流先增大,后减小,再增大,B项错误;根据q=ΔΦR总,因进入和离开磁场时,线圈中磁通量变化相同,且感应电流先沿逆时针方向,后沿顺时针方向,可知通过线框的电荷量为零,C项错误;当线圈完全进入磁场时,c、b两点的电势差最大,最大为Ucb=E=B·3Lv=310.(多选)图1是法拉第圆盘发电机的照片,图2是圆盘发电机的侧视图,图3是发电机的示意图。设CO=r,匀强磁场的磁感应强度为B,电阻为R,圆盘顺时针转动的角速度为ω,则()。A.感应电流方向由D端经电阻R流向C端B.铜盘产生的感应电动势E=12Br2C.假设将此圆盘中心挖去半径为r2的同心圆,其他条件不变,则感应电动势变为38BrD.假设将此圆盘中心挖去半径为r2的同心圆,其他条件不变,则感应电动势变为18Br【二级结论】长为L的导体棒,在磁感应强度为B的磁场中以其中一端为圆心转动切割磁感线时,产生的感应电动势E=12BL2ω,ω【答案】BC【解析】根据图3,由右手定则可知感应电流由C端经电阻R流向D端,A项错误;铜盘产生的感应电动势E=BLv-=Brv2=Br·ωr2=12Br2ω,B项正确;由B项分析可知,铜盘产生的感应电动势E=12Br2ω,同理可求得,挖去半径为r2的同心圆产生的电动势E'=12Bωr22=18Br2ω,故此圆盘挖去半径为r2的同心圆后,产生的电动势E″=E-E'=12Br2ω-111.(多选)多用电表原理示意图如图所示,所用电流表的表盘刻度共100格,满偏电流Ig=100mA,满偏电压Ug=1V,电源的电动势E=1.5