2024高考物理大二輪復(fù)習(xí)專題三電場(chǎng)和磁場(chǎng)3.1精練含解析

PAGEPAGE8電場(chǎng)和磁場(chǎng)(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書(shū)中以獨(dú)立形式分冊(cè)裝訂！)一、選擇題(1～5題為單項(xiàng)選擇題，6～11題為多項(xiàng)選擇題)1.如圖所示為某一點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，A、B為該電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，在電子以某一速度沿電場(chǎng)線由A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，其動(dòng)能增加，則可以推斷()A．場(chǎng)強(qiáng)大小EA>EBB．電勢(shì)φA>φBC．電場(chǎng)線方向由B指向AD．若Q為負(fù)電荷，則Q在B點(diǎn)的右側(cè)解析：由于電子以某一速度沿電場(chǎng)線由A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，其動(dòng)能增加，故電子所受的電場(chǎng)力方向與速度方向一樣，由A指向B，因電子帶負(fù)電，所以電子所受電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，故場(chǎng)強(qiáng)方向由B指向A，即電場(chǎng)線方向由B指向A，依據(jù)沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)漸漸降低可知，φA<φB，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；結(jié)合點(diǎn)電荷四周電場(chǎng)線的分布特點(diǎn)可知，該點(diǎn)電荷可以是正點(diǎn)電荷且處在B點(diǎn)的右側(cè)，也可以是負(fù)點(diǎn)電荷且處在A點(diǎn)的左側(cè)，若點(diǎn)電荷為負(fù)點(diǎn)電荷，則有EA>EB，若點(diǎn)電荷為正點(diǎn)電荷，則有EA<EB，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤。答案：C2．(2024·天津卷·3)如圖所示，實(shí)線表示某電場(chǎng)的電場(chǎng)線(方向未標(biāo)出)，虛線是一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，設(shè)M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢(shì)分別為φM、φN，粒子在M和N時(shí)加速度大小分別為aM、aN，速度大小分別為vM、vN，電勢(shì)能分別為EpM、EpN。下列推斷正確的是()A．vM<vN，aM<aNB．vM<vN，φM<φNC．φM<φN，EpM<EpND．a(chǎn)M<aN，EpM<EpN解析：因?yàn)镹點(diǎn)的電場(chǎng)線密，所以場(chǎng)強(qiáng)大，受到的電場(chǎng)力大，加速度大，即aM<aN。由虛線彎曲方向知，帶負(fù)電粒子受力指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè)，電場(chǎng)方向由電場(chǎng)線稀疏一側(cè)指向電場(chǎng)線密集一側(cè)，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，即φM>φN。又由Ep＝qφ知，帶負(fù)電粒子在電勢(shì)越低的位置，具有的電勢(shì)能越大，即EpM<EpN。若帶負(fù)電粒子由M向N運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功，則動(dòng)能減小，所以vM>vN。若帶負(fù)電粒子由N向M。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力做正功，則動(dòng)能增大，也可得vM>vN，故選D。答案：D3．(2024·岳陽(yáng)一模)如圖所示，一帶電小球懸掛在平行板電容器內(nèi)部，閉合開(kāi)關(guān)S，電容器充電后，細(xì)線與豎直方向夾角為φ，則下列說(shuō)法中正確的是()A．保持開(kāi)關(guān)S閉合，使兩極板靠近一些，φ將減小B．保持開(kāi)關(guān)S閉合，將滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)，φ將減小C．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S，使兩極板靠近一些，φ將不變D．輕輕將細(xì)線剪斷，小球?qū)⒆鲂睊佭\(yùn)動(dòng)解析：保持開(kāi)關(guān)S閉合，即電容器兩端電壓不變，使兩極板靠近些，由E＝eq\f(U,d)知，電場(chǎng)強(qiáng)度增大，φ將增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；調(diào)整滑動(dòng)變阻器滑片不影響電容器兩極板間的電壓，B項(xiàng)錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，電容器兩極板所帶電荷量不變，使兩極板靠近一些，由C＝eq\f(εrS,4πkd)、U＝eq\f(Q,C)、E＝eq\f(U,d)知，E不變，即夾角φ不變，C項(xiàng)正確；輕輕將細(xì)線剪斷，小球所受合力方向沿細(xì)線方向向下，所以小球?qū)⒀丶?xì)線方向向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C4.如圖所示，28根通有同向等大電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線(彼此絕緣)正好緊密排列在以O(shè)為圓心的圓周上，直徑BD水平，AC豎直，直導(dǎo)線中電流方向均垂直紙面對(duì)外，現(xiàn)將B處的長(zhǎng)直導(dǎo)線撤走，而將C處的長(zhǎng)直導(dǎo)線平移到圓心O處，則圓心O處的長(zhǎng)直導(dǎo)線所受安培力的方向()A．沿∠COB的角平分線向下B．沿∠AOB的角平分線向上C．沿∠AOD的角平分線向上D．沿∠COD的角平分線向下解析：因通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)是以導(dǎo)線為圓心的一層層的同心圓，由對(duì)稱性可知O處的磁場(chǎng)為A處直導(dǎo)線的電流和D處直導(dǎo)線的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的疊加，由安培定則可知A處直導(dǎo)線的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向水平向右，D處直導(dǎo)線的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向上，且兩處直導(dǎo)線的電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小相等，由矢量的合成法則知O處的磁場(chǎng)方向沿∠AOB的角平分線向上，由左手定則可知圓心O處的長(zhǎng)直導(dǎo)線所受安培力的方向沿∠AOD的角平分線向上，C對(duì)。答案：C5．(2024·北京卷·19)探討與平行板電容器電容有關(guān)因素的試驗(yàn)裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．試驗(yàn)前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電B．試驗(yàn)中，只將電容器b板向上平移，靜電計(jì)指針的張角變小C．試驗(yàn)中，只在極板間插入有機(jī)玻璃板，靜電計(jì)指針的張角變大D．試驗(yàn)中，只增加極板帶電荷量，靜電計(jì)指針的張角變大，表明電容增大解析：A對(duì)：試驗(yàn)前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，由于靜電感應(yīng)，在b板上將感應(yīng)出異種電荷。B錯(cuò)：b板向上平移，正對(duì)面積S變小，由C＝eq\f(εS,4πkd)知，電容C變小，由C＝eq\f(Q,U)知，Q不變，U變大，因此靜電計(jì)指針的張角變大。C錯(cuò)：插入有機(jī)玻璃板，相對(duì)介電常數(shù)ε變大，由C＝eq\f(εS,4πkd)知，電容C變大，由C＝eq\f(Q,U)知，Q不變，U變小，因此靜電計(jì)指針的張角變小。D錯(cuò)：C＝eq\f(Q,U)，試驗(yàn)中，只增加極板帶電量，靜電計(jì)指針的張角變大，是由于C不變導(dǎo)致的。答案：A6.(2024·山東煙臺(tái)二模)如圖所示，ac和bd為正方形abcd的對(duì)角線，O為正方形的中心。現(xiàn)在a、b、c三點(diǎn)分別放上電荷量相等的三個(gè)正電荷，則下列說(shuō)法正確的是()A．O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直于ac由O指向dB．從O到d電勢(shì)漸漸上升C．將b點(diǎn)的電荷移到O點(diǎn)時(shí)，d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度變小D．將帶正電的摸索電荷由O移到d，該電荷的電勢(shì)能漸漸削減解析：a、c兩點(diǎn)在O點(diǎn)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，故O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)就是b點(diǎn)的電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，其方向垂直于ac由O指向d，將b點(diǎn)的電荷移到O點(diǎn)時(shí)，d點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度變大，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；從O到d電勢(shì)漸漸降低，將帶正電的摸索電荷由O移到d，該電荷的電勢(shì)能漸漸削減，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確；故選A、D。答案：AD7.如圖，光滑半圓槽兩端固定著兩通電直導(dǎo)線A和C，電流方向垂直紙面對(duì)外，電流大小相等，另一通電輕導(dǎo)線B(重力不計(jì))中電流方向垂直紙面對(duì)里，若將導(dǎo)線B從圖中位置釋放，關(guān)于導(dǎo)線B的受力及運(yùn)動(dòng)狀況，下列說(shuō)法正確的是()A．釋放時(shí)，導(dǎo)線B所受合力方向沿圓槽切線方向斜向上B．釋放時(shí)，導(dǎo)線B所受合力方向沿圓槽切線方向斜向下C．導(dǎo)線B將在圓槽中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)D．導(dǎo)線B將沿圓槽向上運(yùn)動(dòng)解析：起先釋放時(shí)，導(dǎo)線B受力如圖甲所示，在半徑方向上合力為零，在切線方向上合力斜向下，所以導(dǎo)線將沿圓槽向下加速運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)之后，受力分析如圖乙所示，在切線方向上合力斜向下，導(dǎo)線將沿圓槽做減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)與初始位置對(duì)稱的位置時(shí)停止，之后做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。綜上所述，選項(xiàng)B、C正確。答案：BC8．在某電場(chǎng)中沿x方向上，電勢(shì)φ與x關(guān)系如圖所示，假設(shè)有一電子在該電場(chǎng)中僅受電場(chǎng)力作用而移動(dòng)，則下列關(guān)于電場(chǎng)和電子能量說(shuō)法正確的是()A．x3到x4區(qū)域內(nèi)沿x軸方向上的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)B．若電子從電勢(shì)為2V的x1位置向右運(yùn)動(dòng)到電勢(shì)為2V的x7位置，因?yàn)殡娮与妱?shì)能不變，電場(chǎng)力不做功，電子初動(dòng)能大于零即可滿意要求C．x6到x7區(qū)域內(nèi)沿x方向的電場(chǎng)強(qiáng)度為零D．若電子從電勢(shì)為2V的x1位置向右運(yùn)動(dòng)到電勢(shì)為2V的x7位置，為了通過(guò)x4處電勢(shì)為3V的位置，電子至少具有的初動(dòng)能為1eV解析：由x3到x4電勢(shì)勻稱增大，則電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，故A正確；由x6到x7電勢(shì)不變，則沿x方向電場(chǎng)強(qiáng)度為零，故C正確；要電子能從x1運(yùn)動(dòng)到x7，對(duì)于x1到x2，電場(chǎng)力阻礙電子運(yùn)動(dòng)，電子的初動(dòng)能要大于電場(chǎng)力做功的值，故B錯(cuò)誤；電子只要能通過(guò)x2處，就可通過(guò)x4，則其具有的初動(dòng)能至少為2eV，故D錯(cuò)誤。答案：AC9.如圖所示，三個(gè)帶電小球A、B、C可視為點(diǎn)電荷，所帶電荷量分別為＋Q、－Q、＋q。A、B固定在絕緣水平桌面上，C帶有小孔，穿在粗糙絕緣桿上且與絕緣桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)到處相同，絕緣桿豎直放置在A、B連線的中點(diǎn)處，將C從桿上某一位置由靜止釋放，下滑至桌面時(shí)速度恰好為零。C沿桿下滑時(shí)帶電荷量保持不變，那么在C下滑的過(guò)程中，以下推斷正確的是()A．C所受摩擦力變大B．電場(chǎng)力做正功C．C的電勢(shì)能不變D．下滑到桿的中點(diǎn)時(shí)C的速度肯定最大解析：由于在兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線上。從連線中點(diǎn)向上，各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度漸漸減小，所以C從桿上某一位置由靜止釋放，在下滑過(guò)程中所受的水平向右的電場(chǎng)力漸漸增大，C與桿間的壓力漸漸增大，所受摩擦力漸漸增大，選項(xiàng)A正確；由于電場(chǎng)力水平向右，C沿豎直桿運(yùn)動(dòng)，故電場(chǎng)力做功為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線是等勢(shì)線，各點(diǎn)電勢(shì)相等，所以C從桿上某一位置由靜止釋放下滑的過(guò)程中，電勢(shì)能不變，選項(xiàng)C正確；C從桿上某一位置由靜止釋放下滑的過(guò)程中，當(dāng)摩擦力大小增大到等于重力大小時(shí)，速度最大，此時(shí)C不肯定是下滑到桿的中點(diǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：AC10.如圖所示，在絕緣水平面上固定著一光滑絕緣的圓形槽，在某一過(guò)直徑的直線上有O、A、B三點(diǎn)，其中O為圓心，A點(diǎn)固定電荷量為Q的正電荷，B點(diǎn)固定一個(gè)未知電荷，且圓周上各點(diǎn)電勢(shì)相等，AB＝L。有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m，電荷量為－q的帶電小球正在槽中運(yùn)動(dòng)，在C點(diǎn)受到的電場(chǎng)力指向圓心，C點(diǎn)所處的位置如圖所示，依據(jù)題干和圖示信息可知()A．B點(diǎn)的電荷帶正電B．B點(diǎn)的電荷的電荷量為3QC．B點(diǎn)的電荷的電荷量為eq\r(3)QD．小球在槽內(nèi)做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析：如圖，由小球在C點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力指向圓心，對(duì)小球受力分析可知B點(diǎn)的電荷對(duì)小球有排斥力，因小球帶負(fù)電，則B點(diǎn)的電荷帶負(fù)電，由∠ABC＝∠ACB＝30°，知：∠ACO＝30°，AB＝AC＝L，BC＝2ABcos30°＝eq\r(3)L由幾何關(guān)系可得：F1＝eq\r(3)F2即：eq\f(kQq,L2)＝eq\r(3)eq\f(kQBq,\r(3)L2)得QB＝eq\r(3)Q，故A、B錯(cuò)誤，C正確。圓周上各點(diǎn)電勢(shì)相等，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能不變，依據(jù)能量守恒得知，小球的動(dòng)能不變，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故D正確。答案：CD11．光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過(guò)開(kāi)關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源相連，右端與半徑為L(zhǎng)＝20cm的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接，一根質(zhì)量m＝60g、電阻R＝1Ω、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒ab，用長(zhǎng)也為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線懸掛，如圖所示，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后，導(dǎo)體棒沿圓弧導(dǎo)軌搖擺，擺到最大高度時(shí)，細(xì)線與豎直方向成θ＝53°角，搖擺過(guò)程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線處于張緊狀態(tài)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，忽視導(dǎo)體棒產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝10m/s2，則()A．磁場(chǎng)方向肯定豎直向下B．電源電動(dòng)勢(shì)E＝3VC．導(dǎo)體棒在搖擺過(guò)程中所受安培力的大小F＝3ND．導(dǎo)體棒在搖擺過(guò)程中電源供應(yīng)的電能為0.048J解析：導(dǎo)體棒向右沿圓弧導(dǎo)軌搖擺，說(shuō)明其受到方向向右的安培力，由左手定則知該磁場(chǎng)方向豎直向下，選項(xiàng)A正確；導(dǎo)體棒搖擺過(guò)程中只有安培力和重力做功，由動(dòng)能定理知BIL·Lsinθ－mgL(1－cosθ)＝0，代入數(shù)值得導(dǎo)體棒中的電流為I＝3A，由E＝IR得電源電動(dòng)勢(shì)E＝3V，選項(xiàng)B正確(留意最大偏角處并不是處于平衡狀態(tài))；由F＝BIL得導(dǎo)體棒在搖擺過(guò)程中所受安培力的大小F＝0.3N，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由能量守恒定律知電源供應(yīng)的電能W等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q和導(dǎo)體棒重力勢(shì)能的增加量ΔE的和，即W＝Q＋ΔE，而ΔE＝mgL(1－cosθ)＝0.048J，故W>ΔE＝0.048J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：AB二、非選擇題12.如圖所示，在xOy坐標(biāo)平面內(nèi)，x軸上、下方分布有磁感應(yīng)強(qiáng)度不同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直紙面對(duì)里，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從y軸上的P點(diǎn)以肯定的初速度沿y軸正方向射出，粒子經(jīng)過(guò)時(shí)間t第一次從x軸上的Q點(diǎn)進(jìn)入下方磁場(chǎng)，速度方向與x軸正向成45°角，當(dāng)粒子再次回到x軸時(shí)恰好經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O，已知OP＝L，不計(jì)粒子重力，求：(1)帶電粒子的初速度大小v0；(2)x軸上、下方磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度之比eq\f(B1,B2)。解析：(1)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。由幾何