2014年版高考物理專(zhuān)題目四第1講電場(chǎng)和磁場(chǎng)二輪強(qiáng)化訓(xùn)練

【走向高考】2014年高考物理二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí)專(zhuān)題四第1講電場(chǎng)和磁場(chǎng)課后強(qiáng)化作業(yè)1．(2013·山東理綜)如圖所示，在x軸上相距為L(zhǎng)的兩點(diǎn)固定兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷＋Q、－Q，虛線是以＋Q所在點(diǎn)為圓心、eq\f(L,2)為半徑的圓，a、b、c、d是圓上的四個(gè)點(diǎn)，其中a、c兩點(diǎn)在x軸上，b、d兩點(diǎn)關(guān)于x軸對(duì)稱(chēng)。下列判斷正確的是()A．b、d兩點(diǎn)處的電勢(shì)相同B．四個(gè)點(diǎn)中c點(diǎn)處的電勢(shì)最低C．b、d兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度相同D．將一試探電荷＋q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn)，＋q的電勢(shì)能減小[答案]ABD[解析]過(guò)c點(diǎn)的中垂線為一條等勢(shì)線，電勢(shì)為零，其余a、b、d三點(diǎn)的電勢(shì)均大于零，且根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知b、d兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，所以選項(xiàng)A、B正確。b、d兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向不同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。a點(diǎn)的電勢(shì)大于零，則試探電荷＋q在a點(diǎn)處的電勢(shì)能大于零，而在c點(diǎn)的電勢(shì)能等于零，故試探電荷沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn)，電勢(shì)能減小，選項(xiàng)D正確。2.(2013·山東濰坊一模)如圖所示，MN、PQ是圓的兩條相互垂直的直徑，O為圓心。兩個(gè)等量正電荷分別固定在M、N兩點(diǎn)?，F(xiàn)有一帶電的粒子(不計(jì)重力及粒子對(duì)電場(chǎng)的影響)從P點(diǎn)由靜止釋放，粒子恰能在P、Q之間做直線運(yùn)動(dòng)，則以下判斷正確的是()A．O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定為零B．P點(diǎn)的電勢(shì)一定比O點(diǎn)的電勢(shì)高C．粒子一定帶負(fù)電D．粒子在P點(diǎn)的電勢(shì)能一定比Q點(diǎn)的電勢(shì)能小[答案]AC[解析]根據(jù)場(chǎng)的疊加可知，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，A正確；PQ為MN的中垂線，在中垂線上，O點(diǎn)兩側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿中垂線背離O點(diǎn)向外，沿著電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，電勢(shì)降低，故P點(diǎn)的電勢(shì)一定比O點(diǎn)的電勢(shì)低，B錯(cuò)誤；粒子能在P、Q之間做直線運(yùn)動(dòng)，則粒子一定帶負(fù)電，C正確；P、Q兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，根據(jù)電勢(shì)能EP＝qφ可得，粒子在P點(diǎn)的電勢(shì)能與Q點(diǎn)的電勢(shì)能相等，D錯(cuò)誤。3.(2013·遼寧大連測(cè)試)如圖所示是陰極射線示波管的聚焦電場(chǎng)。實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線為等差等勢(shì)線，A、B、C為一個(gè)從左側(cè)進(jìn)入聚焦電場(chǎng)的電子運(yùn)動(dòng)軌跡上的三點(diǎn)。不計(jì)電子的重力，則()A．電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)高于C點(diǎn)的電勢(shì)B．電子在A點(diǎn)處的動(dòng)能大于在C點(diǎn)處的動(dòng)能C．電子在B點(diǎn)的加速度大于在C點(diǎn)的加速度D．電子在B點(diǎn)的電勢(shì)能大于在C點(diǎn)的電勢(shì)能[答案]CD[解析]沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低，則φA<φC，A錯(cuò)誤；由A到C電場(chǎng)力對(duì)電子做正功，由動(dòng)能定理知，EkC>EkA，B錯(cuò)誤；B處的電場(chǎng)線較密，電場(chǎng)強(qiáng)度較大，電場(chǎng)力較大，故加速度較大，C正確；負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能大，φB<φC，故電子在B點(diǎn)的電勢(shì)能大于在C點(diǎn)的電勢(shì)能，D正確。4．(2013·云南昆明質(zhì)檢)A、B為一電場(chǎng)中x軸上的兩點(diǎn)，如圖甲所示。一電子僅在電場(chǎng)力作用下沿x軸運(yùn)動(dòng)，該電子的動(dòng)能Ek隨其坐標(biāo)變化的關(guān)系如圖乙所示，則下列說(shuō)法正確的是()A．該電場(chǎng)不可能是點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)B．A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系為EA<EBC．A、B兩點(diǎn)電勢(shì)的關(guān)系為φA<φBD．電子在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能大小關(guān)系為EPA<EPB[答案]AC[解析]由動(dòng)能定理得Fx＝Ek，則F＝eq\f(Ek,x)，可知電子所受的電場(chǎng)力不變，電場(chǎng)強(qiáng)度不變，故B錯(cuò)誤，A正確；電子由A到B電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，D錯(cuò)誤，電場(chǎng)線的方向由B指向A，沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低，故φA<φB，C正確。5.(2013·上海崇明一模)如圖所示，a、b、c、d是某勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)，ab＝cd＝10cm，ad＝bc＝20cm，電場(chǎng)線與矩形所在平面平行。已知a點(diǎn)電勢(shì)為20V，b點(diǎn)電勢(shì)為24V，則()A．電場(chǎng)強(qiáng)度大小一定為E＝40V/mB．cd間電勢(shì)差一定為4VC．電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一定由b指向aD．c點(diǎn)電勢(shì)可能比d點(diǎn)低[答案]B[解析]線段ab與cd平行且相等，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一定有Uba＝Ucd，Uba＝φb－φa＝4V，則Ucd＝4V，即φC－φd＝4V，φc>φd，故B正確，D錯(cuò)誤；由于只知電場(chǎng)線與矩形所在平面平行，無(wú)法確定兩點(diǎn)沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向上的距離，故電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向無(wú)法判斷，A、C錯(cuò)誤。6．(2013·課標(biāo)全國(guó)Ⅰ)如圖，一半徑為R的圓盤(pán)上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤(pán)且過(guò)圓心c的軸線上有a、b、d三個(gè)點(diǎn)，a和b、b和c、c和d間的距離均為R，在a點(diǎn)處有一電荷量為q(q>0)的固定點(diǎn)電荷。已知b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零，則d點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小為(k為靜電力常量)()A．keq\f(3q,R2)B．keq\f(10q,9R2)C．keq\f(Q＋q,R2)D．keq\f(9Q＋q,9R2)[答案]B[解析]b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為0，說(shuō)明a處的電荷在b點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度與圓盤(pán)上的電荷在b點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度等大反向，即二者產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度的大小均為E＝eq\f(kq,R2)，又因?yàn)樵赼點(diǎn)的電荷為正電荷，它在b點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)，方向向右，圓盤(pán)上的電荷在b點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)，方向向左，根據(jù)對(duì)稱(chēng)性，圓盤(pán)上的電荷在d點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1＝eq\f(kq,R2)，方向向右，a處的電荷在d點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E2＝eq\f(kq,3R2)＝eq\f(kq,9R2)，故d點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E＝E1＋E2＝eq\f(10kq,9R2)。7.(2013·安徽黃山第一次聯(lián)考)如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，水平等距離的虛線表示其等勢(shì)面，帶電荷量q＝－0.5×10－10C的粒子在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中，動(dòng)能增加0.5×10－9J，若A點(diǎn)電勢(shì)為－10V，下列關(guān)于粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和B點(diǎn)電勢(shì)的說(shuō)法中正確的是()A．粒子沿軌道1運(yùn)動(dòng)，B點(diǎn)電勢(shì)為零B．粒子沿軌道2運(yùn)動(dòng)，B點(diǎn)電勢(shì)為20VC．粒子沿軌道1運(yùn)動(dòng)，B點(diǎn)電勢(shì)為－20VD．粒子沿軌道2運(yùn)動(dòng)，B點(diǎn)電勢(shì)為－20V[答案]A[解析]負(fù)電荷由A到B動(dòng)能增加，則電場(chǎng)力做正功，所以電場(chǎng)線的方向豎直向下，根據(jù)軌跡向合外力的方向彎曲可知，粒子沿軌道1運(yùn)動(dòng)。由動(dòng)能定理得q(φA－φB)＝ΔEk，即－0.5×10－10×(－10－φB)＝0.5×10－9，解得φB＝0，A正確，BCD錯(cuò)誤。8．(2013·遼寧省一模)如圖所示，真空中有一個(gè)固定的點(diǎn)電荷，電荷量為＋Q。圖中的虛線表示該點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中的四個(gè)等勢(shì)面。有兩個(gè)一價(jià)離子M、N(不計(jì)重力，也不計(jì)它們之間的電場(chǎng)力)先后從a點(diǎn)以相同的速率v0射入該電場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)軌跡分別為曲線apb和aqc，其中p、q分別是它們離固定點(diǎn)電荷最近的位置。以下說(shuō)法中正確的是()A．M一定是正離子，N一定是負(fù)離子B．M在P點(diǎn)的速率一定大于N在q點(diǎn)的速率C．M在b點(diǎn)的速率一定大于N在c點(diǎn)的速率D．M從p→b過(guò)程電勢(shì)能的增量一定小于N從a→q電勢(shì)能的增量[答案]BD[解析]根據(jù)軌跡向合外力的方向彎曲可知，M一定是負(fù)離子，N一定是正離子，A錯(cuò)誤；M離子從a到p靜電力做正功，動(dòng)能增加，N離子從a到q靜電力做負(fù)功，動(dòng)能減少，而初速度相等，故M在p點(diǎn)的速率一定大于N在q點(diǎn)的速率，B正確；abc在同一等勢(shì)面上，離子由a到b和由a到c電場(chǎng)力都不做功，故M在b點(diǎn)的速率等于N在c點(diǎn)的速率，C錯(cuò)誤；由等勢(shì)面可知Upb<Uqa，M從p→b過(guò)程電勢(shì)能的增量為qUpb，N從a→q電勢(shì)能的增量為qUqa，故D正確。9.(2013·河南洛陽(yáng)一練)如圖所示，一個(gè)正電荷從x軸的c點(diǎn)分別沿直線被移動(dòng)到y(tǒng)軸上的a點(diǎn)和b點(diǎn)，在這兩個(gè)過(guò)程中，均需克服電場(chǎng)力做功，且做功的數(shù)值相同，有可能滿足這種情況的電場(chǎng)是()A．沿y軸正向的勻強(qiáng)電場(chǎng)B．沿x軸負(fù)向的勻強(qiáng)電場(chǎng)C．處于第Ⅰ象限內(nèi)某位置的負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)D．處于第Ⅳ象限內(nèi)某位置的正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)[答案]BD[解析]正電荷從x軸的c點(diǎn)移動(dòng)到y(tǒng)軸上的a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)，克服電場(chǎng)力做功的數(shù)值相同，根據(jù)W＝qU可知，a點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢(shì)相等，即a點(diǎn)和b點(diǎn)位于同一等勢(shì)面上，滿足這種情況的電場(chǎng)可能是沿x軸負(fù)向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，y軸是一等勢(shì)線，也可能是處于第Ⅳ象限內(nèi)某位置的正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)，a點(diǎn)和b點(diǎn)位于同一圓周上，故BD正確。10．(2013·北京石景山測(cè)試)帶有等量異種電荷的兩平行金屬板水平放置，a、b、c三個(gè)α粒子(重力忽略不計(jì))先后從同一點(diǎn)O垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，其中b恰好沿下極板的邊緣飛出電場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是()A．b在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間大于a在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間B．b在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于c在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間C．進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)c的速度最大，a的速度最小D．a(chǎn)打在負(fù)極上時(shí)的速度與b飛離電場(chǎng)時(shí)的速度大小相等[答案]C[解析]a、b、c三個(gè)α粒子在電場(chǎng)中的加速度a相同，a、b兩個(gè)α粒子的豎直位移相同，根據(jù)h＝eq\f(1,2)at2可知，兩粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，A錯(cuò)誤；同理可知b在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間大于c在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，B錯(cuò)誤；由于tc<tb＝ta，xc＝xb>xa，所以vc>vb>va，C正確；根據(jù)動(dòng)能定理得qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，eq\f(1,2)mv2＝qU＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，由于初速度不同，故D錯(cuò)誤。11．(2013·江蘇南京質(zhì)檢)長(zhǎng)為L(zhǎng)的平行金屬板水平放置，兩極板帶等量的異種電荷，板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，一個(gè)帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的帶電粒子，以初速度v0緊貼上極板垂直于電場(chǎng)線方向進(jìn)入該電場(chǎng)，剛好從下極板邊緣射出，射出時(shí)末速度恰與下極板成30°角，如圖所示，不計(jì)粒子重力，求：(1)粒子末速度的大??；(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)；(3)兩板間的距離。[答案](1)eq\f(2\r(3),3)v0(2)eq\f(\r(3)mv\o\al(2,0),3qL)(3)eq\f(\r(3)L,6)[解析](1)設(shè)帶電粒子的末速度為v，如圖所示，由三角函數(shù)關(guān)系得v＝eq\f(v0,cos30°)＝eq\f(2\r(3),3)v0。(2)由牛頓第二定律得qE＝ma由類(lèi)平拋規(guī)律得L＝v0t；vy＝at；而vy＝v0tan30°＝eq\f(\r(3),3)v0；解得E＝eq\f(\r(3)mv\o\al(2,0),3qL)。(3)由類(lèi)平拋規(guī)律得d＝eq\f(1,2)at2，或tan30°＝eq\f(d,L/2)解得d＝eq\f(\r(3)L,6)。12．(2013·課標(biāo)全國(guó)Ⅱ)如圖，勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一半徑為r的光滑絕緣圓軌道，軌道平面與電場(chǎng)方向平行。a、b為軌道直徑的兩端，該直徑與電場(chǎng)方向平行。一電荷量為q(q>0)的質(zhì)點(diǎn)沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力的大小分別為Na和Nb。不計(jì)重力，求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E、質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能。[答案]E＝eq\f(1,6q)(Nb－Na)Eka＝eq\f(r,12)(Nb＋5Na)Ekb＝eq\f(r,12)(5Nb＋Na)[解析]質(zhì)點(diǎn)所受電場(chǎng)力的大小為f＝qE①設(shè)質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量為m，經(jīng)過(guò)a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)的速度大小分別為va和vb，由牛頓第二定律有f＋Na＝meq\f(v\o\al(2,a),r)②Nb－f＝meq\f(v\o\al(2,b),r)③設(shè)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為Eka和Ekb，有Eka＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,a)④Ekb＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,b)⑤根據(jù)動(dòng)能定理有Ekb－Eka＝2rf⑥聯(lián)立①②③④⑤⑥式得E＝eq\f(1,6q)(Nb－Na)⑦Eka＝eq\f(r,12)(Nb＋5Na)⑧Ekb＝eq\f(r,12)(5Nb＋Na)⑨13.(2013·河南洛陽(yáng)一練)如圖所示，擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的不可伸長(zhǎng)絕緣細(xì)線，一端固定在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m，帶電荷量為＋q小球，整個(gè)裝置處于方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)大小為E＝mg/q，小球的平衡位置在C點(diǎn)，開(kāi)始時(shí)讓小球位于與O點(diǎn)同一水平高度的A點(diǎn)，且擺線拉直，然后無(wú)初速釋放擺球，當(dāng)小球經(jīng)過(guò)O點(diǎn)正下方B點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)的瞬間，因受細(xì)線的拉力作用，速度的豎直分量突變?yōu)?，水平分量不變。求：(1)小球到達(dá)最低時(shí)速度的大小及方向。(2)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)細(xì)線對(duì)小球拉力的大小。(用m、g、L表示計(jì)算結(jié)果)[答案](1)2eq\r(gL)，方向與豎直方向成45°角(2)3eq\r(2)mg[解析](1)小球由A點(diǎn)沿直線做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)到達(dá)O點(diǎn)正下方的B點(diǎn)，由動(dòng)能定理得：EqL＋mgL＝eq\f(1,2)mv2v＝2eq\r(gL)方向與豎直方向成45°角。(2)小球在經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)B的瞬間，因受線的拉力作用，其速度的豎直分量vy突變?yōu)榱?，水平分量vx沒(méi)有變化vx＝vcos45°＝eq\r(2gL)小球在經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)B后做圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)C，OC與豎直方向的夾角為45°qEL·sin45°－mgL(1－cos45°)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,x)F－eq\r(2)mg＝meq\f(v\o\al(2,c),L)F＝3eq\r(2)mg14．(2013·安徽黃山第一次聯(lián)考)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀可通過(guò)測(cè)量離子飛行時(shí)間得到離子的比荷q/m，如圖1。帶正電的離子經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后進(jìn)人長(zhǎng)度為L(zhǎng)的真空管AB，可測(cè)得離子飛越AB所用時(shí)間t1。改進(jìn)以上方法，如圖2，讓離子飛越AB后進(jìn)入電場(chǎng)強(qiáng)度為正(方向如圖)的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域BC，在電場(chǎng)的作用下離子返回B端，此時(shí)，測(cè)得離子從A出發(fā)后返回B端飛行的總時(shí)間為t2(不計(jì)離子重力)。(1)忽略離子源中離