年高考物理二轮 考前三个月 第5题 电场与磁场学案

第5题电场与磁场1.(2013·上海·10)两异种点电荷电场中的部分等势面如图1所示，已知A点电势高于B点电势．若位于a、b处点电荷的电荷量大小分别为qa和qb，则 ()图1A．a处为正电荷，qa＜qbB．a处为正电荷，qa＞qbC．a处为负电荷，qa＜qbD．a处为负电荷，qa＞qb答案B解析根据A点电势高于B点电势可知，a处为正电荷，qa＞qb，选项B正确．2．负点电荷Q固定在正方形的一个顶点上，带电粒子P仅在该电荷的电场力作用下运动时，恰好能经过正方形的另外三个顶点a、b、c，如图2所示，则下列说法不正确的是()图2A．粒子P带负电B．a、b、c三点的电势高低关系是φa＝φc<φbC．粒子P由a到b电势能增加，由b到c电势能减小D．粒子P在a、b、c三点时的加速度大小之比是2∶1∶2答案A解析粒子P仅受电场力作用，轨迹弯曲方向跟电场力方向一致，故粒子P带正电，A错误．沿电场线方向电势降低，故φa＝φc<φb，B正确．粒子P由a到b，电场力做负功，电势能增加；由b到c，电场力做正功，电势能减小，C正确．电场力F＝keq\f(Qq,r2)＝ma，故粒子P在a、b、c三点时的加速度大小之比是2∶1∶2，D正确．3．(2013·江苏·6改编)将一电荷量为＋Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图3所示，金属球表面的电势处处相等．a、b为电场中的两点，则下列说法不正确的是 ()图3A．a点的电场强度比b点的大B．a点的电势比b点的高C．检验电荷－q在a点的电势能比在b点的大D．将检验电荷－q从a点移到b点的过程中，电场力做负功答案C解析根据题图中电场线的疏密可知a点场强比b点的大，A项正确；由电场线的方向可知a点电势比b点的高，则B项正确；由电场力做功和电势能变化关系可判断C项错，D项正确．4．(2013·广东·15)喷墨打印机的简化模型如图4所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中()图4A．向负极板偏转B．电势能逐渐增大C．运动轨迹是抛物线D．运动轨迹与带电量无关答案C解析不计重力的微滴带负电，所受电场力方向指向带正电荷的极板，故向正极板偏转，A错．在电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动，故粒子动能增加，电场力做正功，电势能逐渐减小，B错．不计重力的带负电微滴的初速度和所受恒定电场力垂直，故运动轨迹为抛物线，C对．由F＝ma，F＝Eq，U＝Ed，得：a＝eq\f(Uq,md)，可知粒子加速度和带电量有关，加速度直接影响电场力方向上的加速运动，也会影响运动轨迹，D错．5．空间中有一个正方体，在正方体的d和g两顶点处分别固定着等量异种点电荷，如图5所示．现在各顶点间移动一正试探电荷，关于该试探电荷所受的电场力大小和具有的电势能，以下判断正确的是 ()图5A．在e点和b点所受电场力大小相同、电势能相等B．在e点和b点所受电场力大小不相同、电势能相等C．在a点和f点所受电场力大小相同、电势能相等D．在a点和f点所受电场力大小不相同、电势能相等答案A解析根据等量异种电荷的电场分布可知：e、b两点处电场强度大小相等，电势相等．a、f两点处电场强度大小相等，a点电势高于f点电势．故电荷在e、b两点电势能相等，在a、f两点电势能不等．选项A正确．6．带有等量异种电荷的两平行金属板水平放置，a、b、c三个α粒子(重力忽略不计)先后从同一点O垂直电场方向进入电场，其运动轨迹如图6所示，其中b恰好沿下极板的边缘飞出电场．下列说法正确的是 ()图6A．b在电场中运动的时间大于a在电场中运动的时间B．b在电场中运动的时间等于c在电场中运动的时间C．进入电场时c的速度最大，a的速度最小D．a打在负极板上时的速度与b飞离电场时的速度大小相等答案C解析a、b两个粒子在电场中沿电场的方向上的位移相同，由h＝eq\f(1,2)at2可知运动时间也相同，选项A错误．b和c在电场中沿电场的方向的位移不同，所以在电场中飞行的时间也就不同，由h＝eq\f(1,2)at2可知，c粒子在电场中飞行的时间最短，而在水平方向飞行的距离最大，所以c的速度最大，a、b两粒子飞行时间相等，a的水平位移最小，所以a的速度最小，选项B错误，C正确．由能量的转化和守恒可知，三个粒子的动能的增加即为电场力对粒子所做的功，三个粒子受到的电场力相同，在电场力的方向上，谁的位移大，电场力对谁做的功就大，所以电场力对a、b两粒子做的功相等，由于a、b两粒子的初动能不同，故飞离电场时a、b两粒子的速度大小不相等，选项D错误．7．美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，比较准确地测定了电子的电荷量．如图7所示，平行板电容器两极板M、N相距d，两极板分别与电压为U的恒定电源两极连接，极板M带正电．现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k，则 ()图7A．油滴带正电B．油滴带电荷量为eq\f(mg,Ud)C．电容器的电容为eq\f(kmgd,U2)D．将极板N向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动答案C解析由题意知油滴受到的电场力竖直向上，又上极板带正电，故油滴带负电，设油滴带电荷量为q，则极板带电荷量为Q＝kq，由于qE＝mg，E＝eq\f(U,d)，C＝eq\f(Q,U)，解得q＝eq\f(mgd,U)，C＝eq\f(kmgd,U2)，将极板N向下缓慢移动一小段距离，U不变，d增大，则场强E减小，重力将大于电场力，油滴将向下运动，只有选项C正确．8．如图8所示，三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时相对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°，则它们在磁场中运动的时间之比为 ()图8A．1∶1∶1 B．1∶2∶3C．3∶2∶1 D．1∶eq\r(2)∶eq\r(3)答案C解析由于粒子运动的偏向角等于圆弧轨迹所对的圆心角，由t＝eq\f(T,360°)α可知，它们在磁场中运动的时间之比为90°∶60°∶30°＝3∶2∶1，选项C正确．9．如图9所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向垂直飞入横截面是一正方形的匀强磁场区域，下列判断正确的是 ()图9A．电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线越长B．电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大C．在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线一定重合D．电子的速率不同，它们在磁场中运动时间一定不相同答案B解析电子以大小不同的速率沿图示方向垂直飞入匀强磁场，根据周期公式，电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大，选项B正确，A、C错误；电子的速率不同，它们在磁场中运动轨迹不相同，3、4、5的圆心角相同，则在磁场中运动时间相同，选项D错误．10．如图10所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)．则下列说法正确的是 ()图10A．若v一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短B．若v一定，θ越大，则粒子在离开磁场的位置距O点越远C．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大D．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短答案A解析由左手定则可知，带正电的粒子向左偏转．若v一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短，选项A正确；若v一定，θ等于90°时，粒子在离开磁场的位置距O点最远，选项B错误；若θ一定，粒子在磁场中运动的周期与v无关，粒子在磁场中运动的角速度与v无关，粒子在磁场中运动的时间与v无关，选项C、D错误．11.如图11所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场和磁场相互垂直．在电磁场区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球．O点为圆环的圆心，a、b、c为圆环上的三个点，a点为最高点，c点为最低点，Ob沿水平方向．已知小球所受电场力与重力大小相等．现将小球从环的顶端a点由静止释放．下列判断正确的是 ()图11A．当小球运动的弧长为圆周长的eq\f(3,8)时，洛伦兹力最大B．当小球运动的弧长为圆周长的eq\f(1,2)时，洛伦兹力最大C．小球从a点到b点，重力势能减小，电势能增大D．小球从b点运动到c点，电势能增大，动能减小答案A解析对A、B项，Eq＝mg，运动了圆周长的eq\f(3,8)时，W总＝WG＋W电＝eq\f(2＋\r(2),2)r·mg＋eq\f(\r(2),2)r·mg＝(1＋eq\r(2))mgr，运动了eq\f(1,4)或eq\f(1,2)周时，W总＝2mgr<(1＋eq\r(2))mgr，由eq\f(1,2)mv2＝W总，所以eq\f(3,8)周处v最大，F洛＝Bqv，所以F洛最大，A对，B错；对C项，a到b点，重力势能和电势能都减小，因为重力和电场力都做正功，C错；对D项，b到c点，电势能增大，动能先增大后减小，D错误．12．如图12所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场．一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O′点(图中未标出)穿出．若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子b ()图12A．穿出位置一定在O′点下方B．穿出位置一定在O′点上方C．运动时，在电场中的电势能一定减小D．在电场中运动时，动能一定减小答案C解析a粒子要在电场、磁场的复合场区内做直线运动，则该粒子一定沿水平方向做匀速直线运动，故对粒子a有：Bqv＝Eq，即只要满足E＝Bv，无论粒子带正电还是负电，粒子都可以沿直线穿出复合场区；当撤去磁场只保留电场时，粒子b由于电性不确定，故无法判断从O′点的上方或下方穿出，故选项A、B错误；粒子b在穿过电场区的过程中必然受到电场力的作用而做类平抛运动，电场力做正功，其电势能减小，动能增大，故选项C正确，选项D错误．13．如图13所示，带异种电荷的粒子a、b以相同的动能同时从O点射入宽度为d的有界匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°，且同时到达P点．a、b两粒子的质量之比为 ()图13A．1∶2 B．2∶1C．3∶4 D．4∶3答案C

解析如图所示a