2020届高考物理二轮专题突破专题六电场和磁场1电场与磁场的理解检测题
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2020届高考物理题:磁场(二轮)练习及答案**磁场**一、选择题1、(创新预测)如图所示,由均匀的电阻丝组成的正六边形导体框,垂直磁场放置,将ab两点接入电源两端,若电阻丝ab段受到的安培力大小为F,则此时正六边形受到的安培力的合力大小为( )A.0.5FB.FC.1.2FD.3F2、(一题多法)一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,如图所示。
当两线圈中通以图示方向的电流时,从左向右看,线圈L1将()A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.在纸面内平动3、如图所示,两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E,导轨平面与水平面间的夹角θ=30°,金属杆ab垂直导轨放置,导轨与金属杆接触良好.整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中.当磁场方向垂直导轨平面向上时,金属杆ab刚好处于静止状态,要使金属杆能沿导轨向上运动,可以采取的措施是()A.增大磁感应强度BB.调节滑动变阻器使电流增大C.增大导轨平面与水平面间的夹角θD.将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变4、如图所示,两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上,导轨间距为L,劲度系数为k的轻质弹簧上端固定,下端与水平直导体棒ab相连,弹簧与导轨平面平行并与ab垂直,直导体棒垂直跨接在两导轨上,空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场。
闭合开关S后导体棒中的电流为I,导体棒平衡时,弹簧伸长量为x1;调换图中电源极性,使导体棒中电流反向,导体棒中电流仍为I,导体棒平衡时弹簧伸长量为x2。
忽略回路中电流产生的磁场,则匀强磁场的磁感应强度B的大小为()A.kIL(x1+x2) B.kIL(x2-x1) C.k2IL(x2+x1) D.k2IL(x2-x1)5、如图所示,正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场。
一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域,当速度大小为v b时,从b点离开磁场,在磁场中运动的时间为t b,当速度大小为v c时,从c点离开磁场,在磁场中运动的时间为t c,不计粒子重力。
电场与磁场(附参考答案)1.如图3-1-11所示,Q是带负电的点电荷,P1和P2是电场中的两点,若E1、E2分别为P1、P2两点的电场强度大小,φ1、φ2分别为P1、P2两点的电势,则()图3-1-11A.E1>E2,φ1>φ2B.E1<E2,φ1<φ2C.E1>E2,φ1<φ2D.E1<E2,φ1>φ22.(双选)如图3-1-12所示的是点电荷a、b所形成的电场线分布,以下说法正确的是()图3-1-12A.a、b为异种电荷B.a、b为同种电荷C.A点的场强大于B点的场强D.A点的电势高于B点的电势3.通有电流的导线L1、L2处于同一平面(纸面)内,L1是固定的,L2可绕垂直纸面的固定转轴O转动(O为L2的中心),各自的电流方向如图3-1-13所示.下列哪种情况将会发生()A.因L2不受磁场力的作用,故L2不动B.因L2上、下两部分所受的磁场力平衡,故L2不动C.L2绕O轴按顺时针方向转动D.L2绕O轴按逆时针方向转动图3-1-13图3-1-144.(2011年佛山一模)在图3-1-14中,实线和虚线分别表示等量异种点电荷的电场线和等势线,则下列有关P、Q两点的说法中,正确的是()A.两点的场强等大、反向B.P点的电场更强C.两点的电势一样高D.Q点的电势较低5.(2012年广东四校联考)如图3-1-15所示,虚线是等量异种点电荷所形成的电场中的等势线,其中B和C关于两电荷的连线对称.现用外力将一个正试探电荷沿着图中实线所示的轨迹,按照箭头所指的方向从A缓慢移动到F.在此过程中该外力所做正功最多的区间是()图3-1-15A .A →B B .C →D C .D →E D .E →F6.(2012年深圳高级中学期末)下列关于导体在磁场中受力的说法,正确的是( )A .通电导体在磁场中一定受到力的作用B .通电导体在磁场中有时不会受到力的作用C .通电导体中的电流方向与磁场方向不平行也不垂直时,不会受到力的作用D .只要导体放入磁场中,无论是否通电都会受到力的作用7.(2012年河源模拟)一平行板电容器两极板的间距为d 、极板面积为S ,电容为ε0S d,其中ε0是常量.对此电容器充电后断开电源.当增加两极板的间距时,电容器极板间( )A .电场强度不变,电势差变大B .电场强度不变,电势差不变C .电场强度减小,电势差不变D .电场强度减小,电势差减小8.(双选,2011年深圳一模)如图3-1-16所示,平行板电容器与直流电源连接,下极板接地.一带电油滴位于容器中的P 点且处于静止状态.现将上极板竖直向上移动一小段距离,则( )A .带电油滴将沿竖直方向向上运动B .P 点的电势将降低C .电容器的电容减小,极板带电量减少D .带电油滴的电势能保持不变图3-1-16图3-1-179.(双选)图3-1-17中的虚线为静电场中的等势面1、2、3、4,相邻的等势面之间的电势差相等,其中等势面3的电势为0,一带正电的点电荷在静电力的作用下运动,经过a 、b 点时的动能分别为26 eV 和5 eV .当这一点电荷运动到某一位置,其电势能变为-8 eV 时,它的动能应为( )A .0 eVB .20 eVC .3.2×10-18 JD .1.6×10-18 J10.(2012年华师附中期末)如图3-1-18所示,甲带正电,乙是不带电的绝缘物块,甲、乙叠放在一起,置于粗糙的水平地板上,地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场,现用一水平恒力F 拉乙物块,使甲、乙无相对滑动地一起向左加速运动,在加速运动阶段( )图3-1-18A .甲、乙两物块间的摩擦力不断增大B .甲、乙两物块间的摩擦力不断减小C .甲、乙两物块间的摩擦力保持不变D .乙物块与地面之间的摩擦力不断减小1.D 2.AD 3.D 4.C5.B 解析:由等量异种电荷的电场分布特点可知,A 和D 是等势点,B 和C 也是等势点,正试探电荷从A 到B 的过程,电场力做正功,所以外力F 做负功;从C →D 时电场力做负功,则外力F 做正功;D →E 的过程中,电场力做正功,所以外力F 做负功;E →F 的过程中,电场力做负功,则外力F 做正功,从图中可以看出,C →D 之间的电势差要大于E →F 的电势差,所以外力所做正功最多的区间是C →D .6.B 解析:通电导体放入磁场中,也不一定会受到磁场力的作用,当导体方向与磁场方向平行时,导体不受磁场力的作用,当导体与磁场垂直时,导体受到的力最大,其他情况下,受到的力介于0与最大值之间,由此可见,A 、C 、D 错误,B 正确.7.A 解析:由题可知,电容器充电后断开电源,故电容器的带电量保持不变,当增大两极板间的距离时,由C =ε0S d 可知,电容器的电容变小,由U =Q C可知极板间的电势差变大,又E =U d =Q Cd =Q ε0S,所以电场强度不变,A 正确. 8.BC 解析:根据题意得,两极板间的距离d 增大、电势差不变.由F =qE =q U d得,电场力F 减小,则带电油滴向下运动,A 错;由于正极板向上移动,P 点离正极板的距离增大,沿着电场线的方向,电势逐渐减小,故P 点的电势将降低,B 对;由C =εS 4πkd得C 减小,由Q =CU 得Q 减小,C 对;电场力对油滴做功,因此电势能会发生变化,D 错.9.BC 解析:设相邻等势面之间的电势差大小为U ,正电荷从a 运动到b 时动能减少,可知b 点的电势高于a 点,则U a =-2U ,U b =U ,设正电荷的电量为q ,则正电荷在a 点、b 点的电势能分别为E p a =-2qU 、E p b =qU ,根据能量守恒定律有E k a +E p a =E k b +E p b ,代入数据得qU =7 eV.设点电荷运动到c 点时,其动能、电势能分别为E k c 、E p c ,根据能量守恒定律有E k a +E p a =E k c +E p c .即26 eV +(-14 eV)=E k c +(-8 eV)可得E k c =20 eV =20×1.6×10-19 J =3.2×10-18 J.10.B 解析:甲、乙无相对滑动一起向左加速运动,并且甲带正电,由左手定则可判断出甲所受的洛伦兹力竖直向下,在加速运动阶段,乙对地面的压力逐渐增大,乙与地面的摩擦力不断增大,D 错误;整体的加速度逐渐减小,隔离甲,由牛顿第二定律f =ma 可知,甲、乙两物块间的摩擦力f 不断减小,B 正确,A 、C 错误.。
第9讲磁场及其对电流的作用带电粒子在磁场中的运动构建网络·重温真题1.(2018·全国卷Ⅱ)(多选) 如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2,L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1的正上方有a、b两点,它们相对于L2对称。
整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外。
已知a、b两点的磁感应强度大小分别为13B0和12B0,方向也垂直于纸面向外。
则()A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为7 12B0B .流经L 1的电流在a 点产生的磁感应强度大小为112B 0C .流经L 2的电流在b 点产生的磁感应强度大小为112B 0D .流经L 2的电流在a 点产生的磁感应强度大小为712B 0答案 AC解析 L 1在a 、b 两点产生的磁场磁感应强度大小相等,设为B 1,方向都垂直于纸面向里,而L 2在a 点产生的磁场磁感应强度大小设为B 2,方向垂直纸面向里,在b 点产生的磁场磁感应强度大小也为B 2,方向垂直纸面向外,规定向外为正方向,根据矢量叠加原理可知B 0-B 1-B 2=13B 0,B 2+B 0-B 1=12B 0,联立这两式可解得:B 1=712B 0,B 2=112B 0,故A 、C 正确。
2.(2019·全国卷Ⅰ) 如图,等边三角形线框LMN 由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M 、N 与直流电源两端相接。
已知导体棒MN 受到的安培力大小为F ,则线框LMN 受到的安培力的大小为( )A .2FB .1.5FC .0.5FD .0答案 B解析 设每根导体棒的电阻为R ,长度为L ,则电路中,上下两支路电阻之比为R 1∶R 2=2R ∶R =2∶1,上下两支路电流之比为I 1∶I 2=1∶2。
如图所示,由于上边支路通电的导体受安培力的有效长度也为L ,根据安培力计算公式F =ILB ,可知F ′∶F =I 1∶I 2=1∶2,得F ′=0.5F ,根据左手定则可知,两力方向相同,故线框LMN 所受的安培力大小为F +F ′=1.5F ,B 正确。
《电场电流磁场》测试题时量:90分钟总分:100分一、选择题(共12小题,每小题4分,共48分。
每小题有一个或多个正确选项,全部答对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不选得0分。
)1.如图所示是有三个输入端的复合门电路,当C端输入0时, Y输出0.那么A、B端的输入分别是( )A. 1、1B. 0、1C. 1、0D. 0、02.如图,A、B、C、D、E、F、G、H分别为圆的直径与圆的交点,且直径AB、CD、EF、GH 把圆周等分成八份。
现在A、B两点分别放等量异种点电荷。
对于圆周上的各点,其中电场强度相同的两点是()A. C和DB. E和HC. G和HD. E和G3.图中的实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹,粒子先经过M点,再经过N点,可以判定 ( )A. M点的电势大于N点电势B. M点的电势小于N点的电势C. 粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力D. 粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力4.匀强电场中的三点A、B、C是三角形的三个顶点,AB的长度为1m, D为AB的中点,如图所示。
已知电场线平行于ΔABC所在平面,A、B、C三点的电势分别为14V、6V和2V。
设场强大小为E,一电荷量为1×10-6C的正电荷从D点移到C点电场力所做的功为W,则( )A. W =8×10-6J,E ≤6 V/mB. W =6×10-6J,E >6 V/mC. W =6×10-6J,E ≤8 V/mD. W =8×10-6J,E >8 V/m5.某居民家中的电路如图所示,开始时各部分工作正常,将电饭煲的插头插入三孔插座后,正在烧水的电热壶突然不能工作,但电灯仍正常发光,拔出电饭煲的插头,把试电笔分别插入插座的左、右插孔,氖管均能发光,则 ( )A.仅电热壶所在的C、D两点间发生了断路故障B.仅电热壶所在的C、D两点间发生了短路故障C.仅导线AB间断路D.因为插座用导线接地,所以发生了上述故障6.在如图所示的电路中,电源电动势为3.0V,内阻不计, L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。
电场与磁场的理解一、选择题1.某平面区域内一静电场的等势线分布如图中虚线所示,相邻的等势线电势差相等,一负电荷仅在静电力作用下由a 运动至b ,设粒子在a 、b 两点的加速度分别为a a 、b a ,电势分别为a ϕ、b ϕ,该电荷在a 、b 两点的速度分别为a v 、b v ,电势能分别为p a E 、p b E ,则( )A .a b a a >B .b a v v >C .p p a b E E >D .a b ϕϕ>2.某静电场方向平行于x 轴,x 轴上各点电场强度随位置的变化关系如图所示,规定x 轴正方向为电场强度正方向。
若取x 0处为电势零点,则x 轴上各点电势随位置的变化关系可能为( )A .B .C .D .3.一匀强电场的方向平行于xOy 平面,平面内a 、b 、c 三点的位置如图所示,三点的电势分别为10V 、17V 、26V 。
下列说法正确的是( ) A .电场强度的大小为2.5V/cmB .坐标原点处的电势为2VC .电子在a 点的电势能比在b 点的小7eVD .电子从b 点运动到O 点,电场力做功为16eV4.如图,空间中存在着水平向右的匀强电场,现将一个质量为m ,带电量为q +的小球在A 点以一定的初动能k E 竖直向上抛出,小球运动到竖直方向最高点C 时的沿场强方向位移是0x ,动能变为原来的一半(重力加速度为g ),下列说法正确的是( )A .场强大小为22mgqB .A 、C 竖直方向的距离为0x 的2倍C .小球从C 点再次落回到与A 点等高的B 点时,水平位移是02xD .小球从C 点落回到与A 点等高的B 点时,电场力做功大小为2k E5.如图,圆心为O 的圆处于匀强电场中,电场方向与圆平面平行,ab 和cd 为圆的两条直径,60aOc ∠=︒。
将一电荷量为q 的正点电荷从a 点移到b 点,电场力做功为W (0W >);若将该电荷从d 点移到c 点,电场力做功也为W 。
第6 道选择题涉及的命题点6-1 电场及带电粒子在电场中的运动6-2 磁场及其对电流的作用6-3 带电粒子在匀强磁场中的运动6-4 带电粒子在组合场、叠加场中的运动6-1 电场及带电粒子在电场中的运动备考精要1.描述电场的物理量间的关系2.对称法求解电场强度3.电势高低的三种判断方法4.电荷电势能大小判断的“四法”5.电容器的有关问题(1)两类动态问题①在直流电路中,电容器相当于断路,其两端电压等于与之并联的支路两端电压。
②电容器所带的电荷量恒定不变时,极板间的电场强度与极板间距离无关。
6. 带电粒子在匀强电场中运动问题 (1)直线运动:用动能定理和运动学公式综合分析。
(2)偏转运动:利用类平抛运动或等效场的思想分析。
能量守恒法在电场中,若只有电场力做功时,电荷的动能和电势能相互转化,两种能 量之和不变,所以电荷动能增加时,其电势能减小;反之,其电势能增大三级练·四翼展一练固双基——基础性考法1.[多选]如图所示,匀强电场中的A、B、C、D 点构成一位于纸面内的平行四边形,电场强度的方向与纸面平行。
已知A、B 两点的电势分别为φA=12 V、φB=6 V,则C、D 两点的电势可能分别为( )A.9 V、15 V B.9 V、18 VC.0、6 V D.6 V、0解析:选AC 已知ABCD 为平行四边形,则AB 与CD 平行且等长,因为匀强电场的电场强度的方向与纸面平行,所以U AB=U DC=6 V,分析各选项中数据可知,A、C 正确,B、D 错误。
2.[多选](2019·全国卷Ⅱ)静电场中,一带电粒子仅在电场力的作用下自M 点由静止开始运动,N 为粒子运动轨迹上的另外一点,则( )A.运动过程中,粒子的速度大小可能先增大后减小B.在M、N 两点间,粒子的轨迹一定与某条电场线重合C.粒子在M 点的电势能不低于其在N 点的电势能D.粒子在N 点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行解析:选AC 如图所示,在两正电荷形成的电场中,一带正电的粒子在两电荷的连线上运动时,粒子有可能经过先加速再减速的过程, A 正确;粒子运动轨迹与电场线重合需具备初速度为0、电场线为直线、只受电场力三个条件,B 错误;带电粒子仅受电场力在电场中运动时,其动能与电势能的总量不变,E k M=0,而E k N≥0,故E p M≥E p N,C 正确;粒子运动轨迹的切线方向为速度方向,由于粒子运动轨迹不一定是直线,故在N 点所受电场力的方向与轨迹在该点的切线方向不一定平行,D 错误。
带电粒子的在电场和磁场中的偏转1、如图所示,a 、b 、c 为匀强电场中的三点,b 为a 、c 连线的中点.一个电荷量为q 的负电荷,在a 点受到的电场力为F ,从a 点移动到b 点过程中电势能减小W ,下列说法正确的是( )A . 匀强电场的电场强度大小为F qB . a 、b 、c 三点中,a 点的电势最高C . 该电荷从a 点移动到b 点过程中电场力做负功D . 该电荷从c 点移动到b 点过程中电势能增加W2、如图所示,竖直放置 的两平行金属板间有匀强电场,在两极板间同一等高线上有两质量相等的带电小球a 、b (可以看作质点). 将小球a 、b 分别从紧靠左极板和两极板正中央的位置由静止释放,它们沿图中虚线运动,都能打在右极板上的同一点.则从释放小球到刚要打到右极板的运动过程中,下列说法正确的是( )A.它们的运动时间ab t t =B.它们的电荷量之比:1:2a bq q =C.它们的电势能减少量之比:4:1a b E E ∆∆=D.它们的动能增加量之比:4:1ab E E ∆∆=3、如图所示,两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强磁场和匀强电场中,轨道两端在同一高度,轨道光滑而且绝缘,两个相同的带正电小球同时从两轨道左端由静止释放,a 、b 为两轨道的最低点,则下列说法正确的是( )A.两小球第一次到达轨道最低点的速度大小满足ab v v =B.两小球第一次到达轨道最低点时轨道对小球的支持力大小满足a b F F >C. 两小球第一次到达最低点的时间满足ab t t <D.在磁场中的小球和在电场中的小球都能到达轨道的另-端4、如图是磁流体发电机的装置,a 、b 组成一对平行电极,两板间距为d ,板平面的面积为S ,内有磁感应强度为B 的匀强磁场.现持续将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的微粒,而整体呈中性),垂直喷入磁场,每个离子的速度为v ,负载电阻阻值为R ,当发电机稳定发电时,负载中电流为I ,则( )A.a 板电势比b 板电势低B.磁流体发电机的电动势E Bdv =C.负载电阻两端的电压大小为BdvD.两板间等离子体的电阻率()Bdv IR SIdρ-=5、如图,一平行板电容器连接在直流电源上,电容器的极板水平,两微粒a 、b 所带电荷量大小相等、符号相反,使它们分别静止于电容器的上、下极板附近,与极板距离相等。
第10讲带电粒子在组合场、复合场中的运动构建网络·重温真题1.(2019·全国卷Ⅲ)如图,在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为12B 和B 、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场。
一质量为m 、电荷量为q (q >0)的粒子垂直于x 轴射入第二象限,随后垂直于y 轴进入第一象限,最后经过x 轴离开第一象限。
粒子在磁场中运动的时间为( )A.5πm6qB B.7πm 6qB C.11πm 6qB D.13πm 6qB答案 B解析 带电粒子在不同磁场中做圆周运动,其速度大小不变,由r =m vqB 知,第一象限内的轨迹圆半径是第二象限内的轨迹圆半径的2倍,如图所示,由几何知识可知,粒子在第二象限内轨迹所对圆心角为90°,在第一象限内轨迹所对圆心角为60°。
粒子在第二象限内运动的时间t 1=T 14=2πm 4qB =πm2qB ,粒子在第一象限内运动的时间t 2=T 26=2πm ×26qB =2πm 3qB ,则粒子在磁场中运动的时间t =t 1+t 2=7πm6qB ,B 正确。
2.(2017·全国卷Ⅰ)如图,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面平行),磁场方向垂直于纸面向里。
三个带正电的微粒a 、b 、c 电荷量相等,质量分别为m a 、m b 、m c 。
已知在该区域内,a 在纸面内做匀速圆周运动,b 在纸面内向右做匀速直线运动,c 在纸面内向左做匀速直线运动。
下列选项正确的是( )A.m a>m b>m c B.m b>m a>m cC.m c>m a>m b D.m c>m b>m a答案 B解析设三个微粒的电荷量均为q,a在纸面内做匀速圆周运动,说明洛伦兹力提供向心力,重力与电场力平衡,即m a g=qE①b在纸面内向右做匀速直线运动,三力平衡,则m b g=qE+q v b B②c在纸面内向左做匀速直线运动,三力平衡,则m c g+q v c B=qE③比较①②③式得:m b>m a>m c,B正确。
电场和磁场综合练习学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题1.一匀强电场的方向平行于xOy 平面,平面内a 、b 、c 三点的位置如图所示,三点的电势分别为10 V 、17 V 、26 V . 下列说法不正确的是( ) A .电场强度的大小为2. 5 V/cm B .坐标原点处的电势为1 VC .电子在a 点的电势能比在b 点的低7 eVD .电子从b 点运动到c 点,电场力做功为9 eV2.真空中有一半径为r 0的带电金属球,以球心O 为坐标原点沿某一半径方向为正方向建立x 轴,x 轴上各点的电势φ随x 的分布如图所示,其中x 1、x 2、x 3分别是x 轴上A 、B 、C 三点的位置坐标.根据φ-x 图象,下列说法正确的是 A .该金属球带负电B .A 点的电场强度大于C 点的电场强度 C .B 点的电场强度大小为2332x x φφ--D .电量为q 的负电荷在B 点的电势能比在C 点的电势能低|q (φ2-φ3)|3.一圆筒处于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中,磁场方向与筒的轴平行,筒的横截面如图所示.图中直径MN 的两端分别开有小孔,筒绕其中心轴以角速度ω顺时针转动.在该截面内,一带电粒子从小孔M 射入筒内,射入时的运动与MN 成30°角.当筒转过90°时,该粒子恰好从小孔N 飞出圆筒.不计重力.若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞,则带电粒子的比荷为( )A .3BωB .2BωC .BωD .2Bω4.现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定.质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场.若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍.此离子和质子的质量比约为( )A .11B .12C .121D .1445.如图所示,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面平行),磁场方向垂直于纸面向里,三个带正电的微粒a 、b 、c 电荷量相等,质量分别为m a 、m b 、m c ,已知在该区域内,a 在纸面内做匀速圆周运动,b 在纸面内向右做匀速直线运动,c 在纸面内向左做匀速直线运动,下列选项正确的是( )A .m a >m b >m cB .m b >m a >m cC .m c >m a >m bD .m c >m b >m a二、多选题6.如图所示,在点电荷Q 产生的电场中,实线MN 是一条方向未标出的电场线,虚线AB 是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹.设电子在A 、B 两点的加速度大小分别为A a 、B a ,电势能分别为PA E 、PB E .下列说法正确的是( )A .电子一定从A 向B 运动B .若A a >B a ,则Q 靠近M 端且为正电荷C .无论Q 为正电荷还是负电荷一定有PA E <PB ED .B 点电势可能高于A 点电势7.如图所示,空间存在水平向右、电场强度大小为E 的匀强电场,一个质量为m 、电荷量为+q 的小球,从A 点以初速度v 0竖直向上抛出,经过一段时间落回到与A 点等高的位置B 点(图中未画出),重力加速度为g .下列说法正确的是A .小球运动到最高点时距离A 点的高度为20v gB .小球运动到最高点时速度大小为qEv mgC .小球运动过程中最小动能为()222022mq E v mg qE +D .AB 两点之间的电势差为22022qE v mg三、解答题8.一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场,其在xOy 平面内的截面如图所示:中间是磁场区域,其边界与y 轴垂直,宽度为l ,磁感应强度的大小为B ,方向垂直于xOy 平面;磁场的上、下两侧为电场区域,宽度均为l ´,电场强度的大小均为E ,方向均沿x 轴正方向;M 、N 为条状区域边界上的两点,它们的连线与y 轴平行,一带正电的粒子以某一速度从M 点沿y 轴正方向射入电场,经过一段时间后恰好以从M 点入射的速度从N 点沿y 轴正方向射出,不计重力. (1)定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹; (2)求该粒子从M 点入射时速度的大小;(3)若该粒子进入磁场时的速度方向恰好与x 轴正方向的夹角为6π,求该粒子的比荷及其从M 点运动到N 点的时间.9.如图,在y >0的区域存在方向沿y 轴负方向的匀强电场,场强大小为E ;在y <0的区域存在方向垂直于xOy 平面向外的匀强磁场.一个氕核11H 和一个氘核21H 先后从y 轴上y =h 点以相同的动能射出,速度方向沿x 轴正方向.已知11H 进入磁场时,速度方向与x 轴正方向的夹角为45︒,并从坐标原点O 处第一次射出磁场. 氕核11H 的质量为m ,电荷量为q . 氘核21H 的质量为2m ,电荷量为q ,不计重力.求: (1)11H 第一次进入磁场的位置到原点O 的距离; (2)磁场的磁感应强度大小;(3)21H 第一次进入磁场到第一次离开磁场的运动时间.10.如图,空间存在方向垂直于纸面(xOy 平面)向里的磁场.在0x ≥区域,磁感应强度的大小为0B ;<0x 区域,磁感应强度的大小为0B λ(常数>1λ).一质量为m 、电荷量为q (q >0)的带电粒子以速度0v 从坐标原点O 沿x 轴正向射入磁场,此时开始计时,不计粒子重力,当粒子的速度方向再次沿x 轴正向时,求: (1)粒子运动的时间; (2)粒子与O 点间的距离.参考答案1.C 【解析】 【详解】A .如图所示,在ac 连线上,确定一b ′点,电势为17V ,将bb ′连线,即为等势线,那么垂直bb ′连线,则为电场线,再依据沿着电场线方向,电势降低,则电场线方向如下图,因为匀强电场,则有:cb U E d =,由比例关系可知:'26178cm 4.5cm 2610b c -=⨯=- 依据几何关系,则有:3.6cm b c bcd bb '⨯==='因此电场强度大小为:2617 2.5V/cm 3.6cb U E d -=== 故A 正确,不符合题意;B .根据φc -φa =φb -φo ,因a 、b 、c 三点电势分别为:φa =10V 、φb =17V 、φc =26V ,解得原点处的电势为φ0=1 V .故B 正确,不符合题意;C .因U ab =φa -φb =10-17=-7V ,电子从a 点到b 点电场力做功为:W =qU ab =-e×(-7V )=7 eV因电场力做正功,则电势能减小,那么电子在a 点的电势能比在b 点的高7eV ,故C 错误,符合题意。
专题六电场和磁场第1讲:电场与磁场的理解一、夯实基础1.如图1所示,虚线为某静电场的等势面,且相邻两等势面间的电势差相等.一带负电的粒子由M点移动到N点的过程中,电场力做正功,M、N两点的电势用φM、φN表示,M、N两点的电场强度用E M、E N 表示.则下列说法正确的是( )图1A.φM=φNB.φM>φNC.E M>E ND.E M<E N2.一金属容器置于绝缘板上,带电小球用绝缘细线悬挂于容器中,容器内的电场线分布如图2所示.容器内表面为等势面,A、B为容器内表面上的两点,下列说法正确的是( )图2A.A点的电场强度比B点的大B.小球表面的电势比容器内表面的低C.B点的电场强度方向与该处内表面垂直D.将检验电荷从A点沿不同路径移到B点,电场力所做的功不同3.(多选)一带正电的粒子仅在电场力作用下从A点经B、C运动到D点,其速度—时间图象如图3所示.分析图象后,下列说法正确的是( )图3A.B、D两点的电场强度和电势一定都为零B.A处的电场强度大于C处的电场强度C.粒子在A 处的电势能小于在C 处的电势能D.A 、C 两点的电势差大于B 、D 两点间的电势差4.(多选)空间存在着平行于x 轴方向的静电场.A 、M 、O 、N 、B 为x 轴上的点,OA <OB ,OM =ON ,AB 间的电势φ随x 的分布如图4所示,一个带电粒子在电场中仅在电场力作用下从M 点由静止开始沿x 轴向右运动,则下列判断中正确的是( )图4A.粒子一定带负电B.粒子从M 向O 运动过程中所受电场力均匀增大C.粒子一定能通过N 点D.AO 间的电场强度大于OB 间的电场强度 二、能力提升5.电子束焊接机中的电场线如图5中虚线所示.K 为阴极,A 为阳极,两极之间的距离为d .在两极之间加上高压U ,有一电子在K 极由静止被加速.不考虑电子重力,元电荷为e ,则下列说法正确的是( )图5A.A 、K 之间的电场强度为UdB.电子到达A 极板时的动能大于eUC.由K 到A 电子的电势能减小了eUD.由K 沿直线到A 电势逐渐减小6.如图6所示,在真空中固定两个等量异号点电荷+Q 和-Q ,图中O 点为两点电荷的连线中点,P 点为连线上靠近-Q 的一点,MN 为过O 点的一条线段,且M 点与N 点关于O 点对称.则下列说法正确的是( )图6A.同一个试探电荷在M、N两点所受的电场力相同B.M、N两点的电势相同C.将带正电的试探电荷从M点沿直线移到N点的过程中,电荷的电势能先增大后减小D.只将-Q移到P点,其它点在空间的位置不变,则O点的电势升高7.(多选)如图7所示,O为半径为R的圆的圆心,ac、bd为圆的两个互相垂直的直径,在圆心O处固定一电荷量为Q的负点电荷,在a点处固定一电荷量为4Q的正点电荷,e为Oc连线上一点,f为Oc延长线上一点ec=cf,则下列说法正确的是( )图7A.b、c、d三点中,b、d两点场强相等,c点场强最小B.b、c、d三点中,b、d两点电势相等,c点电势最低C.将一负的点电荷从e点沿直线移到f点,点电荷的电势能先减小后增大D.e、f两点的场强大小关系为E e>E f8. A、B为两等量异种点电荷,图中水平虚线为A、B连线的中垂线.现将另两个等量异种的检验电荷a、b,如图8所示,用绝缘细杆连接后从离AB无穷远处沿中垂线平移到AB的连线,平移过程中两检验电荷位置始终关于中垂线对称.若规定离AB无穷远处电势为零,则下列说法中正确的是( )图8A.在AB的连线上a所处的位置电势φa<0B.a、b整体在AB连线处具有的电势能E p>0C.整个移动过程中,静电力对a做正功D.整个移动过程中,静电力对a、b整体做正功三、课外拓展9.如图9所示,有一带电量为+q的点电荷与均匀带电圆形薄板相距为2d,+q到带电薄板的垂线通过板的圆心.若图中a点处的电场强度为零,则图中b点处的电场强度大小是( )图9A.k q 9d2+k q d2B.k q 9d2-k q d2C.0D.k q d210.(多选)如图10所示,在一等腰直角三角形ACD 区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B .一质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(不计重力)从AC 边的中点O 垂直于AC 边射入该匀强磁场区域,若该三角形的两直角边长均为2L ,则下列关于粒子运动的说法中正确的是( )图10A.若该粒子的入射速度为v =qBLm ,则粒子一定从CD 边射出磁场,且距点C 的距离为LB.若要使粒子从CD 边射出,则该粒子从O 点入射的最大速度应为v =2qBLmC.若要使粒子从AC 边射出,则该粒子从O 点入射的最大速度应为v =qBl2mD.该粒子以不同的速度入射时,在磁场中运动的最长时间为m πqB11.如图11所示,N 、M 、P 为很长的平行界面,N 、M 与M 、P 间距分别为l 1、l 2,其间分别有磁感应强度为B 1和B 2的匀强磁场区,Ⅰ和Ⅱ磁场方向垂直纸面向里,B 1≠B 2,有一带正电粒子的电量为q ,质量为m ,以某一初速度垂直边界N 及磁场方向射入MN 间的磁场区域.不计粒子的重力.求:图11(1)要使粒子能穿过Ⅰ磁场进入Ⅱ磁场,粒子的初速度至少应为多少? (2)粒子初速度v 为多少时,才可恰好穿过两个磁场区域.12.真空中存在一中空的柱形圆筒,如图12所示是它的一个截面,a 、b 、c 为此截面上的三个小孔,三个小孔在圆形截面上均匀分布,圆筒半径为R.在圆筒的外部空间存在着匀强磁场,磁感应强度大小为B,其方向与圆筒的轴线平行,在图中垂直于纸面向里.现在a处向圆筒内发射一个带正电的粒子,其质量为m,带电荷量为q,使粒子在如图所示平面内运动,设粒子只受磁场力的作用,若粒子碰到圆筒即会被吸收,则:图12(1)若要粒子发射后在以后的运动中始终不会碰到圆筒,则粒子的初速度的大小和方向有何要求?(2)如果在圆筒内的区域中还存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小也为B,则为使粒子以后都不会碰到圆筒,粒子的初速度大小和方向有何要求?四、高考链接13.(2016·全国卷Ⅰ,14)一平行板电容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上。
若将云母介质移出,则电容器( )A.极板上的电荷量变大,极板间电场强度变大B.极板上的电荷量变小,极板间电场强度变大C.极板上的电荷量变大,极板间电场强度不变D.极板上的电荷量变小,极板间电场强度不变14.(2016·全国卷Ⅲ,15)关于静电场的等势面,下列说法正确的是( )A.两个电势不同的等势面可能相交B.电场线与等势面处处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度一定相等D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做正功15.(2015·全国卷Ⅱ,14)如图13,两平行的带电金属板水平放置。
若在两板中间a点从静止释放一带电微粒,微粒恰好保持静止状态,现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°,再由a点从静止释放一同样的微粒,该微粒将( )图13A.保持静止状态B.向左上方做匀加速运动C .向正下方做匀加速运动D .向左下方做匀加速运动16.(2016·北京理综,17)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。
”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布示意如图14。
结合上述材料,下列说法不正确的是( )图14 A .地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B .地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近C .地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D .地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用参考答案1.答案 D解析 带负电的粒子由M 点移动到N 点的过程中,电场力做正功,电势能减小,电势增加,则φM <φN ;N 处等势面密集,电场线也密集,电场强度大.2.答案 C解析 由电场线的疏密表示场强大小可知,A 点的电场强度比B 点的小,A 项错误;沿电场线的方向电势逐渐降低,B 项错误;容器的内表面为一等势面,内表面处各点场强的方向与等势面垂直,C 项对;容器内表面为等势面,在等势面上移动电荷,电场力不做功,D 项错误.3.答案 BC解析 速度-时间图象的斜率表示加速度,B 、D 两点的斜率为零,说明合力为零,因为一带正电的粒子仅在电场力作用下从A 点经B 、C 运动到D 点,所以B 、D 两点的电场力为零,电场强度为零,但是电势不一定为零,A 错误;A 处的斜率大小大于C 处的斜率大小,因为a =Eqm ,所以A 处的电场强度大于C处的电场强度,B 正确;因为只受电场力,所以运动过程中动能和电势能相互转化,从图中可得A 点的速度大于C 点的速度,所以从A 到C 一部分动能转化为电势能,故粒子在A 处的电势能小于在C 处的电势能,C 正确;从图中可得A 、C 两点的速度变化量小于B 、D 两点的速度变化量,根据公式W =Uq =ΔE k 可得A 、C 两点的电势差小于B 、D 两点间的电势差,D 错误.4.答案 ACD解析 由图可知,AB 两点电势相等,O 点的电势最高,A 到O 是逆电场线,粒子仅在电场力作用下,从M 点由静止开始沿x 轴向右运动即逆电场线方向运动,故粒子一定带负电,故A 正确;A 到O 电势均匀升高,故A 到O 的电场是匀强电场,所以粒子从M 向O 运动过程中所受电场力不变.故B 错误;由图可知,AB 两点电势相等,M 点的电势小于N 点的电势,故M 到O 电场力做的功大于O 到N 电场力做的功,所以粒子能通过N 点.故C 正确;由于OA <OB ,所以OA 之间的电势变化快于OB 之间的电势变化,即AO 间的电场强度大于OB 间的电场强度,故D 正确.5.答案 C解析 A 、K 之间建立的是非匀强电场,公式U =Ed 不适用,因此A 、K 之间的电场强度不等于Ud .故A错误;根据动能定理得:E k -0=eU ,得电子到达A 极板时的动能E k =eU ,故B 错误;由能量守恒定律知,由K 到A 电子的电势能减小了eU ,故C 正确;电场力对电子做正功,则电子受到的电场力向下,电场方向向上,则由K 沿直线到A 电势逐渐升高,故D 错误.6.答案 A解析 等量异种点电荷的电场的分布具有一定的对称性,如图:由图可得M 、N 两点的电场强度相同,故A 正确;画出过M 、N 的等势面,如图所示:电场线从电势高的等势面指向电势低的等势面,故M 点的电势大于N 点的电势,故B 错误; 将带正电的试探电荷从M 点沿直线移到N 点的过程中,电场力一直做正功,故电势能一直减小,故C 错误;等量异号点电荷连线的中垂线是一条等势线,故O 点的电势为零;只将-Q 移到P 点,其它点在空间的位置不变,此时两个电荷连线的中点在O 点的左侧,故O 点的电势变为负值,故O 点的电势减小,故D 错误.7.答案 BCD解析 b 、c 、d 三点的场强为a 、O 两点固定点电荷产生的电场的叠加,根据电场叠加的结果,b 、d 两点的场强大小相等,但方向不同,因此场强不等,A 项错误;在O 处点电荷的电场中,b 、c 、d 三点的电势相等,而在a 处点电荷的电场中b 、d 两点电势相等,c 点电势最低,因此电势叠加的结果,b 、d 两点电势相等,c 点电势最低,B 项正确;由于c 点场强为E c =k×4Q-kQR2=0,可以判断Oc 连线上场强方向水平向左,Oc 延长线上的场强方向水平向右,因此一个负的点电荷从e 点沿直线移到f 点,电场力先做正功后做负功,因此电势能先减小后增大,C 项正确;设ec =ef =L ,则E e =kQ --k4Q -=kQ --kQ-L 2,E f =k4Q +-kQ +=kQ +L 2-kQ +,根据E =k Qx2作出E-x 图象,由图象可知,E e 大小等于点电荷Q 电场中距场源(R -L )和(R -L2)处场强大小的差,同样E f 大小等于点电荷Q 电场中距场源(R +L )和(R +L2)处场强大小的差,由图象可知,E e >E f ,D 项正确.8.答案 B解析 设AB 连线的中点为O .由于AB 连线的垂直平分线是一条等势线,且一直延伸到无穷远处,所以O 点的电势为零.AO 间的电场线方向由A →O ,而顺着电场线方向电势逐渐降低,可知,a 所处的位置电势φa >0,故A 错误;a 所处的位置电势φa >0,b 所处的位置电势φb <0,由E p =q φ知,a 、b 在AB 连线处的电势能均大于零,则整体的电势能E p >0.故B 正确;在平移过程中,a 所受的静电力与其位移方向的夹角为钝角,则静电力对a 做负功,故C 错误;a 、b 看成一个整体,总电量为零,所以整个移动过程中,静电力对a 、b 整体做功为零,故D 错误.9.答案 A解析 +q 在a 处产生的场强大小为E =k qd2,方向水平向左.据题,a 点处的电场强度为零,+q 与带电薄板在a 点产生的场强大小相等,方向相反,则带电薄板在a 点产生的场强大小为E =k qd2,方向水平向右.根据对称性可知,带电薄板在b 点产生的场强大小为E =k qd2,方向水平向左.+q 在b 处产生的场强大小为E =kq,方向水平向左,则b 点处的电场强度大小是E b =k q 9d2+k qd2.10.答案 ACD解析 根据洛伦兹力充当向心力可知:Bqv =m v2r ,若v =qBLm ,解得:r =L ;根据几何关系可知,粒子一定从CD 边距C 点为L 的位置离开磁场;故A 正确;根据洛伦兹力充当向心力可知,v =Bqrm ,因此半径越大,速度越大;根据几何关系可知,使粒子与AD 边相切时速度最大,则由几何关系可知,最大半径为一定大于2L ;故B 错误;若要使粒子从AC 边射出,则该粒子从O 点入射的最大半径为L2;因此最大速度应为v =qBL 2m ;故C 正确;粒子运行周期为2πmBq,根据几何关系可知,粒子在磁场中最大圆心角为180°;故最长时间为m πqB;故D 正确.11.答案 (1)B1ql1m (2)qB1l1+qB2l2m解析 (1)粒子的初速度为v 0时恰好能进入Ⅱ磁场,则进入Ⅱ磁场时速度恰好沿M 边界,所以半径为r =l 1则B 1qv 0=m v20r解得:v 0=B1ql1m(2)设粒子速度为v 时,粒子在B 2磁场中的轨迹恰好与P 边界相切,轨迹如图所示, 由Bqv =m v2R 可得:R 1=mv B1q ,R 2=mvB2qsin θ=l1R1=qB1l1mv粒子在B 2中运动有:R 2-R 2sin θ=l 2 解得:v =qB1l1+qB2l2m12.答案 (1)qBR m ,方向从a 指向b (2)3qBRm,方向由a 指向圆筒截面的圆心解析 (1)依题意,粒子进入圆筒后从a 指向b ,从b 进入磁场偏转后只能由c 进入圆筒,且方向指向a .画出粒子运动的轨迹如图甲,粒子的偏转角是240°,由图中的几何关系得:粒子运动的圆心一定在圆筒上,而且粒子的半径r =R .粒子在磁场中运动,洛伦兹力提供向心力,所以:qv 1B =mv21r ,联立得:v 1=qBR m.甲(2)如果在圆筒内的区域中还存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小也为B ,由粒子运动的对称性可知,粒子运动的轨迹只能是从a 到b ,然后在外侧的磁场中到c ,在圆筒内再到a ,然后在外侧的磁场中到b ,在圆筒内再到c ,然后在外侧的磁场中到a .乙粒子运动的初速度方向是从a 指向圆心.做出粒子运动的轨迹,粒子运动轨迹如图乙所示,由图可知,cd ⊥Oc ,bd ⊥Ob ,所以粒子的偏转角:β=300°,所以:∠bOd =60°,粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,设圆弧的圆半径为r ′,粒子的偏转半径:r ′=R tan60°=3R由牛顿第二定律得:qv ′B =mv′2r′所以:v ′=3qBRm. 13.答案 D解析 由C =εrS4πkd可知,当云母介质移出时,εr 变小,电容器的电容C 变小;因为电容器接在恒压直流电源上,故U 不变,根据Q =CU 可知,当C 减小时,Q 减小。