物理二轮复习章节限时训练五（静电场恒定电流）（解析版）

26届高三物理二轮复习章节限时训练五（静电场恒定电流）一．选择题1.(多选)(2025·湖北卷,10)如图所示,在xOy平面内有一以O点为中心的正五边形,顶点到O点的距离为R,在正五边形的顶点上顺时针方向依次固定电荷量为q、2q、3q、4q、5q的正点电荷,且电荷量为3q的电荷在y轴正半轴上。静电力常量为k,则O点处的电场强度()A.方向沿x轴负方向B.方向与x轴负方向成18°夹角斜向下C.大小为2kqR2(cos54°+cos18°)D.大小为2kqR答案AD解析由题意可知,把这五个点电荷的电荷量分别等效拆分如图甲所示将五个点电荷等效成图乙所示，作出等效电荷在O点产生的电场强度,设点电荷q在O点产生的电场强度为E0,则E0=kqR2,由对称性可知,5个点电荷在O点产生的电场强度沿y轴方向的分量为0,则O点的电场强度大小为E=2×2E0cos54°+2E0cos18°,代入可得E=2kqR2(2cos54°+cos18°),方向沿故选AD。2.x轴上O、P两点分别固定点电荷甲、乙,电荷量的绝对值分别为q1、q2。一个带负电的试探电荷沿着x轴运动时,在O、P之间的电势能Ep随x变化关系如图所示,在P点右侧,运动到B点时电势能最大。已知OP=PB,A点为O、P之间的中点,C点为P、B之间的中点,试探电荷运动到A点时加速度大小为a。若试探电荷仅受静电力的作用,下列判断正确的是()A.点电荷甲带正电,点电荷乙带负电B.两个点电荷的电荷量满足q1=2q2C.P、B之间的电场方向沿着x轴负方向D.试探电荷运动到C点时加速度大小为a答案D解析根据Ep=qφ,因为试探电荷带负电,所以甲、乙两电荷间的电势沿着x轴的负方向降低,即电场线沿x轴的负方向,则甲带负电,乙带正电,故A错误;试探电荷运动到B点时电势能最大,即B点的电场强度为零,即kq1rOB2=kq2rPB2,解得q1=4q2,故B错误;由于负试探电荷运动到B点时电势能最大,则电势最低,根据沿电场线方向电势降低,可知P、B之间的电场方向沿着x轴正方向,故C错误;设试探电荷的质量为m,电荷量为q,根据牛顿第二定律,试探电荷在A点时,有kq1qrOA2+kq2qrPA2=ma,在C故选D。3.(多选)(2025·湖南卷,8)一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内A点和B点的位置如图所示。电荷量为+q、-q和+2q的三个试探电荷先后分别置于O点、A点和B点时,电势能均为Ep(Ep>0)。下列说法正确的是()A.OA中点的电势为零B.电场的方向与x轴正方向成60°角C.电场强度的大小为2Epqd答案AD解析根据题意结合电势能公式有Ep=qφO=-qφA=2qφB,解得φO=Epq、φA=-Epq、φB=Ep2q,则OA中点的电势为φO+φA2=0,A正确;在OA线段上找出一与B点等势的点M,可知xOM=14d,BM连线为等势线,与BM连线垂直的线为电场线,如图所示,则根据几何关系可知,电场线与x轴正方向夹角θ=45°,根据电场强度与电势差的关系故选AD。4.(多选)(2025·河北石家庄模拟)如图所示电路中,电源内阻不能忽略不计,L1、L2为小灯泡,M为电动机,电流表A、电压表V均视为理想电表,电表的示数分别用I、U表示,电表示数变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU表示。闭合开关,电动机正常工作,某时刻电动机突然被卡住了,灯泡始终处于发光状态,下列说法中正确的是()A.电流表的示数增大,电压表的示数减小B.有电流从a流向bC.灯泡L1变亮,L2变暗D.UI变大,Δ答案AC解析电动机被卡住后,电路变为纯电阻电路,总电流增大,内电压增大,路端电压减小,即电流表的示数增大,电压表的示数减小,故A正确;由于路端电压减小,则电容器两端电压减小,电荷量减小,电容器放电,则有电流从b流向a,故B错误;由于路端电压减小,则L2两端电压减小,流过L2的电流减小,则L2变暗,流过L1的电流变大,则L1变亮,故C正确;根据闭合电路欧姆定律可得U=E-Ir,所以ΔUΔI=r,电流增大,路端电压减小,则UI减小,ΔUΔ故选AC。5.(2025·海南中学模拟)如图甲所示的电路中。R1为热敏电阻,定值电阻R2=60Ω,图乙中图线a为电源的伏安特性曲线,图线b为热敏电阻的伏安特性曲线,开关S1闭合,开关S2断开。下列说法正确的是()A.保持开关S2断开,电源的效率为60%B.开关S2闭合后,电源内阻消耗的功率增大C.开关S2闭合后,热敏电阻消耗的电功率增大D.开关S2闭合后,电源的输出功率增大答案B解析由题图乙可知,电源的电动势为E=5V,工作电流为I=0.3A,路端电压U=2V,故电源的效率η=UE×100%=40%,A错误;开关S2闭合后,R2与热敏电阻并联接入电路,外电路的总阻值减小,干路电流I增大,电源内阻消耗的功率Pr=I2r增大,B正确;开关S2闭合后,通过热敏电阻的电流减小,故热敏电阻消耗的电功率减小,C错误;电源的输出功率P输=I2R=E2R(R+r)2=E(R−r)2R+4r,当外电路的电阻等于电源内阻时,电源的输出功率最大,开关S2断开时,外电路的电阻R=R1=203Ω,开关S2闭合时,若热敏电阻大小不变,外电路的电阻R并=R1R2R1+R2=203×60203+60Ω=6Ω故选B。6.如图所示,理想变压器原线圈与输出电压有效值U=4V的正弦交流电源相连,原、副线圈的匝数比为1∶2,电表均为理想交流电表,电阻R1=1Ω,R2=4Ω,滑动变阻器R3的最大阻值为8Ω。在滑片从最上端滑向最下端的过程中,下列说法正确的是()A.电压表示数的最大值为4VB.电流表示数的最大值为1AC.副线圈输出功率的最大值为4D.副线圈的输出功率先增大后减小答案C解析设变压器的输入电压为U1,输出电压为U2,原、副线圈的匝数分别为n1、n2,有U1U2=n1n2,I2I1=n1n2,变压器及其右侧电路的等效电路如图所示,其等效电阻R等=U1I1=U1U2×I2I1×U2I2=n12n22(R2+R3),当R3=8Ω时等效电阻取最大值为3Ω,则原线圈两端的电压最大为3V,由变压器原理可知,电压表示数的最大值为6V,A错误;当R3=0时,等效电阻取最小值,为1Ω,此时电流表示数最大,为2A,B错误;因1Ω≤R等≤3Ω,将R1看成电源内阻,则等效电阻消耗的电功率P=UR等+R12R等故选C。7.(多选)(2025·山西太原高三模拟)如图所示,理想变压器左侧输入电压为U的交变电流,原线圈匝数为n1,副线圈匝数为n2,n1∶n2=2∶1。当闭合开关S1、S2,额定电压相同的两个白炽灯泡L1、L2均能正常发光,下列选项正确的是()A.灯泡的额定电压为B.灯泡L1、L2的功率之比为P1∶P2=1∶2C.闭合S1、S2,电路稳定后,若仅断开S1,L2会马上熄灭D.若两个灯泡L1、L2位置互换,二者还能正常发光答案AB解析设小灯泡额定电压为UL,则变压器的输出电压U2=UL,由U1U2=n1n2可知变压器的输入电压为U1=2UL,故U=U1+UL=3UL,解得UL=U3,A正确;灯泡L1、L2的电流之比为I1I2=n2n1=12,由P=UI可得,灯泡L1、L2的功率之比为P1∶P2=1∶2,B正确;闭合S1、S2,电路稳定后,若仅断开S1,变压器右侧线圈因为自感现象,使L2逐渐熄灭,C错误;由上述分析可知,两灯泡两端电压相同,电流不同,故两灯泡电阻不同,若副线圈的灯泡电压仍为额定电压UL,则流过两灯的电流均与没有互换之前不同故选AB。二．计算题8.(2025·河南卷,13)流式细胞仪可对不同类型的细胞进行分类收集,其原理如图所示。仅含有一个A细胞或B细胞的小液滴从喷嘴喷出(另有一些液滴不含细胞),液滴质量均为m=2.0×10-10kg。当液滴穿过激光束、充电环时被分类充电,使含A、B细胞的液滴分别带上正、负电荷,电荷量均为q=1.0×10-13C。随后,液滴以v=2.0m/s的速度竖直进入长度为l=2.0×10-2m的电极板间,板间电场均匀、方向水平向右,电场强度大小为E=2.0×105N/C。含细胞的液滴最终被分别收集在极板下方h=0.1m处的A、B收集管中。不计重力、空气阻力以及带电液滴间的作用。求:(1)含A细胞的液滴离开电场时偏转的距离;(2)A、B细胞收集管的间距。答案(1)5×10-3m(2)0.11m解析(1)含A、B细胞的液滴在电极板间做类平抛运动,对含A细胞的液滴垂直电场方向有l=vt1平行电场方向有x1=12at12由牛顿第二定律可知联立解得含A细胞的液滴离开电场时偏转的距离为x1=5.0×10-3m。(2)由(1)问分析可知含A细胞的液滴离开电场时的速度方向与电场方向夹角的正切值为ta