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2020年高考物理二轮复****练****专题三第一讲电场与磁场的基本性质——课前自测诊断
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2020年高考物理二轮复****练****专题三第一
讲电场与磁场的基本性质——课前自测诊断卷
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2020年高考物理二轮复****练****专题三第一讲电场与磁场的基本性质——课前自测诊断
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专题三第一讲电场与磁场的基本性质—-课前自测
诊断卷
考点一电场力的性质
1。[考查点电荷的场强叠加与计算]
如图所示,四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q,分别固
定在正方形的四个顶点上,正方形边长为a,则正方形两条对角
线交点O处的电场强度()
!,方向竖直向上
!,方向竖直向上
!,方向竖直向下
!,方向竖直向下
解析:选C一个点电荷在两条对角线交点O产生的场强大小为E=错误!
=错误!,对角线上的两异种点电荷在O处的合场强为E=2E=错误!,故两
合
等大的场强互相垂直,合场强为E=错误!=错误!,方向竖直向下,故选C。
O
2.[考查匀强电场中场强的计算]
如图所示,梯形abdc位于某匀强电场所在平面内,
两底角分别为60°、30°,cd=2ab=4cm。已知a、b
两点的电势分别为4V、0,将电荷量q=1。6×10-3C的正电荷由a点移动到
c点,×10-3J。下列关于电场强度的说法正确的是()
,大小为400V/m
,大小为400V/m
,大小为200V/m
,大小为200V/m
W
解析:选B由W=qU知U==错误!V=-4V,而
acq
φ=4V,所以φ=8V,过b点作be∥ac交cd于e点,因在匀强电场中,
ac
任意两条平行线上距离相等的两点间电势差相等,所以U=U,即φ=4V,
abcee:.
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又因cd=2ab,所以U=2U,即φ=0,所以bd为一条等势线,又由几何关
cdabd
系知eb⊥bd,由电场线与等势线的关系知电场强度必垂直bd斜向上,大小
为E=错误!=错误!V/m=400V/m,B项正确。
3.[考查非点电荷带电体场强的计算]
均匀带电的球壳在球壳外空间产生的电场等效于电
荷集中于球心处产生的电场。如图所示,在半球面AB上
均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,CD为
通过半球面顶点与球心O的轴线,在轴线上有M、N两点,OM=ON=2R,已知
M点的场强大小为E,则N点的场强大小为()
A。错误!-EB。错误!
!-ED。错误!+E
解析:选A若将半球面AB补充成一个完整的均匀带电球壳,完整球壳
所带电荷量为2q,在M点产生电场的场强为k错误!=错误!,设右半球壳在M
点产生的场强大小为E,根据电场叠加原理有E=错误!-E,解得右半球壳
右右
在M点产生的场强大小为E=错误!-E,根据对称性,左半球壳在N点产生
右
的场强大小为错误!-E,选项A正确.
4.[考查带电体在等效场中的运动问题]
(2019·西安名校联考)如图,空间中存在大小为E=
×104N/C、方向水平向右的匀强电场,匀强电场中有一半径
为r=,圆心为O,轨道平面竖直且
、b为轨道直径的两端,该直径与电场方向平行。一电荷
量为q=+4。0×10-5C、质量m=(可视为质点)沿轨道内侧
从a点以某一初速度v向下运动,恰好能通过最高点c。取重力加速度g=10
a
m/s2,求:
(1)小球从a运动到b过程中电势能的变化量;
(2)小球在a点对轨道的压力N;
(3)找出小球在轨道上运动过程中速度最大的位置。
解析:(1)从a到b电势能变化量ΔE=-Eq×2r=-0。2J,即电势能
p
减少了0。2J。:.
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(2)小球从a运动到c过程中,根据动能定理有Eqr-mgr=错误!mv2-
c
1
mv2
2a
v2
小球恰好过c点,有mg=mc
r
综上得v=v=1m/s
ca
在a点N+Eq=m错误!
得N=0。
(3)tanα=错误!=1,α=45°
速度最大的位置在轨道上d点右侧且该点与圆心连线与水平方向成45°
角。
答案:(1)电势能减少了0。2J(2)0(3)速度最大的位置在轨道上d
点右侧且该点与圆心连线与水平方向成45°角
考点二电场能的性质
5.[考查电势高低、电势能大小的判断]
(2019·泉州质检)如图所示,b点为等量异种点电荷+Q
和-Q连线的中点,以+Q为圆心且过b点的虚线圆弧上有a、
c两点,a、c两点关于连线对称。下列说法正确的是()
、b、c三点电势相等
、c两处受到的电场力相同
解析:选D根据两等量异种点电荷连线中垂线是等势线,可知a、c两
点电势相等,a、c两点电势高于b点,选项A错误;根据两等量异种点电荷
电场特点,a、c两点的电场强度大小相等,方向不同,所以电子在a、c两处
受到的电场力不相同,选项B错误;电子由a点沿虚线圆弧移到b点的过程
中,需要克服电场力做功,电势能一直增大,选项C错误;电子由a点沿虚线
圆弧移到c点的过程中,先克服电场力做功后电场力做功,电势能先增加后
减小,选项D正确。:.
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6.[考查电场中的图像问题]
[多选]在x轴上有两个点电荷q、q,其静电场的电
12
势φ在x轴上分布如图所示。下列说法正确的是()
12
1
,电势能减小
12
,受到的电场力增大
12
解析:选AC由题图可知,空间的电势有正有负,无穷远处电势为零,
且只有一个极值,则两个点电荷必定为异种电荷,A项正确;由E=错误!可知,
φ­x图像的切线的斜率的绝对值表示电场强度大小,因此x处的电场强度不
1
为零,B项错误;负电荷从x移到x的过程中,电势升高,电场强度减小,由
12
E=qφ、F=qE可知,电势能减小,受到的电场力减小,C项正确,D项错误。
p
7.[考查等势线与粒子运动轨迹的综合问题]
[多选]如图所示,虚线a、b、c为电场中的一簇
等势线,相邻两等势线之间的电势差相等,从等势线a
上一点A处分别射出甲、乙两个粒子,两粒子在电场
中的轨迹分别交等势线c于B、C点,甲粒子从A到B的动能变化量的绝对值
是E,乙粒子从A到C动能变化量的绝对值为错误!,由此可
以判断()
,乙粒子一定带负电
,乙粒子从A到C电场力一定做负
功
解析:选BCD由题中轨迹图可知,两粒子所受的电场力方向相反,则两
粒子一定电性相反,但是不一定是甲粒子一定带正电,乙粒子一定带负电,
选项A错误;从A点到C等势面的电势差相等,根据Uq=ΔE,因ΔE=2ΔE
kk甲k
,可知q=2q,选项B正确;由两粒子的运动轨迹可知,甲粒子从A到B
乙甲乙
电场力一定做正功,乙粒子从A到C电场力一定做负功,选项C正确;B、C:.
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两点的电势相同,根据E=φq可知,甲在B点的电势能的绝对值一定是乙
p
在C点电势能绝对值的2倍,选项D正确。
8.[考查电场力做功、电场中的功能关系]
[多选]一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向
运动,其电势能E随位移x变化的关系如图所示,其中O~
p
x段是对称的曲线,x~x段是直线,则下列说法正确的是
223
()
1
~x段是匀强电场
23
、x、x处电势φ、φ、φ的关系为φ>φ>φ
123123123
~x段做匀变速运动,x~x段做匀速直线运动
223
解析:选BC根据电势能与电势的关系:E=qφ,场强与电势的关系:
p
Δφ
E=,得:E=错误!·错误!,由数学知识可知E。x图像切线的斜率等于错误!
Δxp
=Eq,x处切线斜率为零,则x处电场强度为零,故A错误。x~x段斜率不
1123
变,场强不变,即电场强度大小和方向均不变,是匀强电场,
据电势能与电势的关系:E=qφ,粒子带负电,q<0,则知:电势能越大,粒
p
子所在处的电势越低,所以有:φ>φ>φ,~x
1231
段图像切线的斜率不断减小,由上式知场强减小,粒子所受的电场力减小,
加速度减小,做非匀变速运动,x~x段图像切线的斜率不断增大,场强增大,
12
粒子所受的电场力增大,做非匀变速运动,x~x段斜率不变,场强不变,即电
23
场强度大小和方向均不变,是匀强电场,粒子所受的电场力不变,做匀变速
直线运动,故D错误。
9.[考查平行板电容器的动态分析]
如图所示,平行板电容器两极板带有等量异种电荷,与
静电计相连,
极板间有一固定在A点的点电荷,以E表示两极板间的电场强度,E表示点电
p
荷在A点的电势能,,将上极板
向下移动一小段距离至图中虚线位置,则():.
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,,E不变
p
,,E不变
p
解析:选D若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离,根据C
=错误!可知,C变大;根据Q=CU可知,在Q一定的情况下,两极板间的电
势差减小,则静电计指针偏角θ减小;根据E=错误!,Q=CU,C=错误!,联立
可得E=错误!,可知E不变;A点离下极板的距离不变,E不变,则A点与下极
板间的电势差不变,A点的电势不变,故E不变;由以上分析可知,选项D正
p
确.
10.[考查带电粒子在电容器中的运动问题]
[多选]如图所示,平行板电容器两极板水平放置,电容
为C,开始开关闭合,电容器与一直流电源相连,极板间电
压为U,两极板间距为d,电容器储存的能量E=错误!CU2。
一电荷量大小为q的带电油滴以初动能E从平行板电容器的两个极板中央水
k0
平射入(极板足够长),带电油滴恰能沿图中所示水平虚线匀速通过电容器,
则()
,将上极板下移错误!,带电油滴仍能沿水平线运动
,将上极板下移错误!,带电油滴将撞击上极板,撞击上极
板时的动能为E+错误!
k0
,将上极板上移错误!,若不考虑电容器极板的重力势能变化,
外力对极板做功至少为错误!CU2
,将上极板上移错误!,若不考虑电容器极板的重力势能变化,
1
外力对极板做功至少为CU2
6
d
解析:选BD保持开关闭合,电压不变,仅将上极板下移的过程中,极
3
U
板距离减小,根据E=知电场强度增大,电场力增大,带电油滴向上偏转,
d:.
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U
故A错误;初始时油滴能匀速通过电容器,说明mg=q,保持开关闭合,仅
d
将上极板下移错误!,两极板间距离变为错误!d,电场强度E=错误!=错误!,电
场力做功W=qE错误!=错误!,根据动能定理得,-mg·错误!+错误!=E-E,
电kk0
解得E=E+错误!-错误!·错误!=E+错误!,所以撞击上极板时的动能是
kk0k0
E+错误!,故B正确;开始时电容器存储的能量为E=错误!CU2,断开开关后,
k01
电容器所带电荷量Q不变,上极板上移错误!,由C=错误!知电容器电容变为
错误!C,由Q=UC知,两极板电势差变为错误!U,此时电容器储存能量E=错误!
2
×错误!×错误!2=错误!CU2,根据能量守恒,不考虑电容器极板重力势能的变
化,外力对极板所做的功W=E-E=错误!CU2,故C错误,D正确。
21
考点三磁场及其对电流的作用
11.[考查磁感应强度的叠加问题]
[多选]在图甲、乙中两点电荷所带电荷量相等,图丙、图丁中通电导
线电流大小相等,竖直线为两点电荷、两通电导线的中垂线,O为连线的中点。
下列说法正确的是()
,在连线和中垂线上,O点的场强和磁感应强度都最小
,在连线和中垂线上,关于O点对称的两点场强和磁感
应强度都相同
,在连线和中垂线上,O点的场强和磁感应强度都最大
,在连线和中垂线上,关于O点对称的两点场强和磁感
应强度都相同
解析:选AD在题图甲中根据场强公式:E=k错误!以及场强的合成可以
知道O点场强为零,在题图丁中根据安培定则以及场强的合成可以知道O点:.
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磁感应强度为零,都是最小的,故选项A正确;题图甲和题图丁中,在连线
和中垂线上,关于O点对称的两点场强和磁感应强度只是大小相等,但是方
向不同,故选项B错误;在题图乙中,在中垂线上O点场强最大,但是在连线
上O点场强最小;在题图丙中,中垂线上,O点的磁感应强度最大,故选项C
错误;根据场强的合成,可以知道在题图乙和题图丙中,在连线和中垂线上关
于O点对称的两点场强和磁感应强度大小相等,方向相同,故选项D正确。
12.[考查安培力作用下导体棒的平衡问题]
如图所示,挂在天平底部的矩形线圈abcd的一部分悬在匀强
磁场中,当给矩形线圈通入如图所示的电流I时,调节两盘中的砝
码,使天平平衡。然后使电流I反向,这时要在天平的左盘上加质
量为2×10-2kg的砝码,才能使天平重新平衡。若已知矩形线圈
共10匝,通入的电流I=,bc边长度为10cm,(g取10m/s2)则磁场对
bc边作用力F的大小和该磁场的磁感应强度B的大小分别是()
=,B==0。2N,B=2T
=,B==0。1N,B=10T
解析:选C当线圈中通入电流后,右盘矩形线圈abcd受到的安培力为
F=nBIL,方向向上;设左盘砝码的质量为M,右盘砝码的质量为m,此时根据
天平处于平衡状态有:Mg=mg-nBIL,当通有反向电流时,右盘矩形线圈abcd
受到的安培力为F=nBIL,方向向下,此时根据天平处于平衡状态有:Mg+
(2×10-2×10)N=mg+nBIL,联立以上两式解得:B=1T,所以F=,
故A、B、D错误,C正确。
考点四磁场对运动电荷的作用
13。[考查半径公式、周期公式的应用]
[多选]
伦兹力演示仪的实物图,图乙是结构示意图。励磁线圈通电后可以产生垂直纸
面的匀强磁场,励磁线圈中的电流越大,产生的磁场越强。图乙中电子经电子
象和分析正确的是():.
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,励磁线圈应通以顺时针方向的电
流
,运动径迹的半径变大
,运动径迹的半径变大
,电子做圆周运动的周期将变大
解析:选AB励磁线圈通以顺时针方向的电流,根据右手螺旋定则可得,
产生的磁场垂直纸面向里,根据左手定则可知,电子受到的洛伦兹力正好指
向运动径迹圆心,故A正确;根据公式r=错误!可得,当升高电子枪加速电
场的电压时,电子的速度增大,所以运动半径增大,B正确;若仅增大励磁
线圈中的电流,则磁感应强度增大,根据公式r=错误!可得运动半径减小,C
错误;根据公式T=错误!可得,电子做匀速圆周运动的周期和速度大小无关,
D错误。
14.[考查粒子在匀强磁场中运动的比较]
[多选]如图是比荷相同的a、b两粒子从O点垂直匀强
磁场进入正方形区域的运动轨迹,则()
,b带负电荷
解析:选CD比荷相同的a、b两粒子,因电荷量无法确定,则质量大小
无法比较,故A错误;初始时刻两粒子所受的洛伦兹力方向都是竖直向下,根
据左手定则知,两粒子都带负电荷,故B错误;根据题图可知,a粒子的运
动半径大于b粒子的运动半径,根据qvB=m错误!得,r=错误!,因它们比荷
相同,即半径越大时,速率越大,故C正确;粒子在磁场中的运动周期T=错误!,:.
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由题图可知,a粒子对应的圆心角小于b粒子对应的圆心角,则知a在磁场
中的运动时间比b的短,故D正确。
15.[考查磁场对带电体的作用]
[多选]如图所示,一个质量为m、带电荷量为+q的
圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆处
于磁感应强度为B的匀强磁场中。现给圆环一个水平向右的初速度v,在以
0
后的运动中下列说法正确的是()
!mv2
0
!mv2-错误!
0
解析:选BC当qvB<mg时,圆环做减速运动到静止,速度在减小,洛
0
伦兹力减小,杆的支持力和摩擦力都发生变化,所以不可能做匀减速运动,故
A错误;当qvB=mg时,圆环不受支持力和摩擦力,做匀速直线运动,故B正确;
0
当qvB<mg时,圆环做减速运动到静止,只有摩擦力做功,根据动能定理得
0
-W=0-错误!mv2,解得W=错误!mv2,故C正确;当qvB>mg时,圆环先做
000
减速运动,当qvB=mg时,圆环不受摩擦力,做匀速直线运动,解得v=错误!,
根据动能定理得,-W=错误!mv2-错误!mv2,代入解得W=错误!mv2-错误!,故
00
D错误。