新高考物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題3第1講電場(chǎng)與磁場(chǎng)的基本性質(zhì)作業(yè)

第一部分專(zhuān)題三第1講A組基礎(chǔ)能力練1．(2020·寧夏六盤(pán)山四模)如圖所示，虛線(xiàn)a、b、c代表電場(chǎng)中的三條電場(chǎng)線(xiàn)，實(shí)線(xiàn)為一帶負(fù)電的粒子僅在電場(chǎng)力作用下通過(guò)該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，P、R、Q是這條軌跡上的三點(diǎn)，由此可知(A)A．P的電勢(shì)高于Q點(diǎn)的電勢(shì)B．帶電粒子在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能比在Q點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能大C．帶電粒子在R點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與電勢(shì)能之和比在Q點(diǎn)時(shí)的小，比在P點(diǎn)時(shí)的大D．帶電粒子在R點(diǎn)時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于在Q點(diǎn)時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度【解析】電荷做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力指向曲線(xiàn)的內(nèi)側(cè)，所以電場(chǎng)力的方向向右，由于粒子帶負(fù)電，所以電場(chǎng)線(xiàn)方向向左，則有P的電勢(shì)高于Q點(diǎn)的電勢(shì)，故A正確；若粒子從P經(jīng)過(guò)R運(yùn)動(dòng)到Q，電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增大，帶電粒子在P點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能比在Q點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能小，故B錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律，帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各點(diǎn)處的動(dòng)能與電勢(shì)能之和保持不變，故C錯(cuò)誤；電場(chǎng)線(xiàn)的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，則由電場(chǎng)線(xiàn)疏密可知帶電粒子在R點(diǎn)時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于在Q點(diǎn)時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度，故D錯(cuò)誤．2．(2020·山東泰安三模)如圖所示，A、B、C是等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，O點(diǎn)是A、B兩點(diǎn)連線(xiàn)的中點(diǎn)．以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以A、B兩點(diǎn)的連線(xiàn)為x軸，以O(shè)、C兩點(diǎn)的連線(xiàn)為y軸，建立坐標(biāo)系．過(guò)A、B、C、O四點(diǎn)各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)垂直穿過(guò)坐標(biāo)平面，各導(dǎo)線(xiàn)中通有大小相等的電流，其中過(guò)A、B兩點(diǎn)的導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向向里，過(guò)C、O兩點(diǎn)的導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向向外．過(guò)O點(diǎn)的導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的方向?yàn)?A)A．沿y軸正方向 B．沿y軸負(fù)方向C．沿x軸正方向 D．沿x軸負(fù)方向【解析】等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)A、B、C處均有一通電導(dǎo)線(xiàn)，且導(dǎo)線(xiàn)中通有大小相等的恒定電流，由安培定則可得，導(dǎo)線(xiàn)A、B的電流在O處的合磁場(chǎng)為零，C處的電流在O處產(chǎn)生磁場(chǎng)水平向右，即O處的磁場(chǎng)方向水平向右，再由左手定則可得，安培力的方向是與AB邊垂直，沿著y軸的正方向，B、C、D錯(cuò)誤A正確．3.(多選)(2020·江蘇省高考真題)如圖所示，絕緣輕桿的兩端固定帶有等量異號(hào)電荷的小球(不計(jì)重力)．開(kāi)始時(shí)，兩小球分別靜止在A、B位置．現(xiàn)外加一勻強(qiáng)電場(chǎng)E，在靜電力作用下，小球繞輕桿中點(diǎn)O轉(zhuǎn)到水平位置．取O點(diǎn)的電勢(shì)為0.下列說(shuō)法正確的有(AB)A．電場(chǎng)E中A點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)B．轉(zhuǎn)動(dòng)中兩小球的電勢(shì)能始終相等C．該過(guò)程靜電力對(duì)兩小球均做負(fù)功D．該過(guò)程兩小球的總電勢(shì)能增加【解析】沿著電場(chǎng)線(xiàn)方向，電勢(shì)降低，A正確；由于O點(diǎn)的電勢(shì)為0，根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的對(duì)稱(chēng)性φ1＝－φB又qA＝－qB，Ep＝qφ，所以EPA＝EPB，B正確；A、B位置的小球受到的靜電力分別水平向右、水平向左，絕緣輕桿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，兩小球靜電力對(duì)兩小球均做正功，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，C、D錯(cuò)誤；故選A、B．4．(多選)(2020·全國(guó)調(diào)研卷)兩個(gè)固定的等量異種點(diǎn)電荷所形成電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中虛線(xiàn)所示，一帶電粒子以某一速度從圖中a點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡為圖中實(shí)線(xiàn)所示，若粒子只受靜電力作用，則下列關(guān)于帶電粒子的判斷正確的是(CD)A．帶正電B．速度先變大后變小C．電勢(shì)能先變大后變小D．經(jīng)過(guò)b點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)的速度大小相同【解析】根據(jù)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡及電場(chǎng)線(xiàn)分布可知，粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；粒子從a到c到e的過(guò)程中電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功，速度先減后增，電勢(shì)能先增大后減小；選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；因?yàn)閎、d兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，所以在b、d兩點(diǎn)的電勢(shì)能相同，所以經(jīng)過(guò)b點(diǎn)和d點(diǎn)時(shí)的速度大小相同，選項(xiàng)D正確．6．(多選)(2020·天津和平區(qū)三模)質(zhì)量為m、電量為q的帶電粒子以速率v垂直磁感線(xiàn)射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，帶電粒子在圓周軌道上運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于一個(gè)環(huán)形電流，則下列說(shuō)法中正確的是(CD)A．環(huán)形電流的電流強(qiáng)度跟q成正比B．環(huán)形電流的電流強(qiáng)度跟v成正比C．環(huán)形電流的電流強(qiáng)度跟B成正比D．環(huán)形電流的電流強(qiáng)度跟m成反比【解析】設(shè)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)，半徑為r，則由qvB＝meq\f(v2,r)，得T＝eq\f(2πr,v)＝eq\f(2πm,qB)，環(huán)形電流：I＝eq\f(q,T)＝eq\f(q2B,2πm)，可見(jiàn)，I與q的平方成正比，與v無(wú)關(guān)，與B成正比，與m成反比，故A、B錯(cuò)誤，C、D正確．7．(2020·湖北武漢調(diào)研)如圖所示，由粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線(xiàn)圍成的一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形閉合線(xiàn)框abcd，其四個(gè)頂點(diǎn)均位于一個(gè)圓形區(qū)域的邊界上，ac為圓形區(qū)域的一條直徑，ac上方和下方分別存在大小均為B、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)給線(xiàn)框接入從a點(diǎn)流入、d點(diǎn)流出的大小為I的恒定電流，則線(xiàn)框受到的安培力的大小為(D)A．0 B．eq\f(1,2)BILC．eq\r(2)BIL D．eq\f(\r(2),2)BIL【解析】電流I經(jīng)過(guò)A點(diǎn)后分成兩條支路，其大小分別為Iabcd＝eq\f(1,4)I，Iad＝eq\f(3,4)I，如圖判斷線(xiàn)圈四邊受安培力大小和方向分別為Fab＝eq\f(1,4)BIL，向右；Fbc＝eq\f(1,4)BIL，向下；Fcd＝eq\f(1,4)BIL，向右；Fad＝eq\f(3,4)BIL，向上，則線(xiàn)框受到的安培力的大小為F＝eq\f(\r(2),2)BIL，A、B、C錯(cuò)誤，D正確．B組素養(yǎng)提升練8．(2020·湘贛皖十五校聯(lián)考)一電流表的原理如圖所示．質(zhì)量為m＝20g的均質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點(diǎn)處通過(guò)一絕緣掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，彈簧勁度系數(shù)為k＝2.0N/m.在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.20T，方向垂直紙面向外．與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù)，MN的長(zhǎng)度大于ab，ab的長(zhǎng)度為l＝0.20m，bc的長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝0.05m，當(dāng)MN中沒(méi)有電流通過(guò)且處于平衡狀態(tài)時(shí)，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合，當(dāng)MN中有電流通過(guò)時(shí)，指針示數(shù)可表示電流強(qiáng)度，不計(jì)通電時(shí)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用(g＝10m/s2)(D)A．若要電流表正常工作，N端應(yīng)接電源正極B．若將量程擴(kuò)大2倍，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)變?yōu)锽′＝0.40TC．此電流表可以測(cè)量的最大電流為2.0AD．當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)10cm【解析】為使電流表正常工作，作用于通有電流的金屬棒MN的安培力必須向下，由左手定則可知金屬棒中電流從M端流向N端，因此M端應(yīng)接正極，故A錯(cuò)誤；設(shè)彈簧的伸長(zhǎng)量為Δx，則有mg＝kΔx，解得Δx＝10cm，設(shè)滿(mǎn)量程時(shí)通過(guò)MN的電流強(qiáng)度為Im，則有BIml＋mg＝k(L＋Δx)，代入解得Im＝2.5A，設(shè)擴(kuò)大量程后，磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)锽′，則有2B′Iml＋mg＝k(L＋Δx)，解得B′＝0.10T，故B、C錯(cuò)誤，D正確．9．(多選)(2018·全國(guó)卷Ⅱ)如圖，同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點(diǎn)處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與此平面平行，M為a、c連線(xiàn)的中點(diǎn)，N為b、d連線(xiàn)的中點(diǎn)．一電荷量為q(q＞0)的粒子從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，其電勢(shì)能減小W1；若該粒子從c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)，其電勢(shì)能減小W2.下列說(shuō)法正確的是(BD)A．此勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向一定與a、b兩點(diǎn)連線(xiàn)平行B．若該粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，則電場(chǎng)力做功一定為eq\f(W1＋W2,2)C．若c、d之間的距離為L(zhǎng)，則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小一定為eq\f(W2,qL)D．若W1＝W2，則a、M兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差一定等于b、N兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差【解析】結(jié)合題意，只能判定φa＞φb，φc＞φd，但電場(chǎng)方向不能得出，故A錯(cuò)誤．電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿c→d時(shí)，才有場(chǎng)強(qiáng)E＝eq\f(W2,qL)，故C錯(cuò)誤．由于M、N分別為ac和bd的中點(diǎn)，對(duì)于勻強(qiáng)電場(chǎng)，φM＝eq\f(φa＋φc,2)，φN＝eq\f(φb＋φd,2)，則UMN＝eq\f(Uab＋Ucd,2)，可知該粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做功W＝eq\f(W1＋W2,2)，故B正確．若W1＝W2，則φa－φb＝φc－φd，變形得φa－φc＝φb－φd，即Uac＝Ubd，而UaM＝eq\f(Uac,2)，UbN＝eq\f(Ubd,2)，可知UaM＝UbN，故D正確．10．(2020·江西南昌模擬)如圖所示，電荷q均勻分布在半球面上，球面的半徑為R，CD為通過(guò)半球頂點(diǎn)C與球心O的軸線(xiàn)．P、Q為CD軸上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)．如果帶電量為Q的均勻帶電球殼，其內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，電勢(shì)都相等．則下列判斷正確的是(D)A．P點(diǎn)的電勢(shì)與Q點(diǎn)的電勢(shì)相等B．帶正電的微粒在O點(diǎn)的電勢(shì)能為零C．在P點(diǎn)靜止釋放帶正電的微粒(重力不計(jì))，微粒將做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D．P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與Q點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等【解析】由電場(chǎng)的疊加原理可知半球面右邊的電場(chǎng)線(xiàn)是水平向右的，沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)逐漸降低，所以P點(diǎn)的電勢(shì)高于Q點(diǎn)的電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；本題沒(méi)有選取零勢(shì)點(diǎn)，所以帶正電的微粒在O點(diǎn)的電勢(shì)能不一定為零，故B錯(cuò)誤；電場(chǎng)線(xiàn)方向水平向右，所以在P點(diǎn)釋放靜止帶正電的微粒(重力不計(jì))，微粒將作加速運(yùn)動(dòng)，距離遠(yuǎn)后電場(chǎng)力減小，所以是變加速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；均勻帶電半球相當(dāng)于一個(gè)均勻帶正電的球和半個(gè)均勻帶負(fù)電的球，這個(gè)半球放在圖的另一邊，然后看PQ兩點(diǎn)，可以看到，PQ兩點(diǎn)在上述涉及到的正電半球和負(fù)電半球中的相同的位置上，而由題目給出的條件，正電球在P、Q兩點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)為零，所以，正電半球在Q點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度相當(dāng)于負(fù)電半球在Q點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度，而與P點(diǎn)的環(huán)境比較，唯一的區(qū)別是電荷符號(hào)相反，從而電場(chǎng)大小相同，只有可能有方向的區(qū)別，而分析可知，方向是相同的，故電場(chǎng)強(qiáng)度相等，故D正確．11．(2020·浙江溫州三模)示波管的結(jié)構(gòu)如圖(a)所示，偏轉(zhuǎn)電極YY′如右圖(b)所示，兩板間的距離為d、板長(zhǎng)為L(zhǎng)，在YY′間加上電壓U，讓電荷量為e、質(zhì)量為m的電子以速度v垂直電場(chǎng)進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電極，不計(jì)電子的重力．則電子穿過(guò)偏轉(zhuǎn)電極YY′的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(B)A．電子向Y′極板偏轉(zhuǎn)飛出B．電子射出電場(chǎng)時(shí)的偏移量ΔY＝eq\f(eUL2,2mdv2)C．射出電子的動(dòng)能增加了eUD．U越大，電子通過(guò)YY′極板的時(shí)間就越短【解析】由(b)圖可知，Y為正極，則電場(chǎng)強(qiáng)度方向向下，故電子通過(guò)YY′的過(guò)程中，受到的電場(chǎng)力向上，即電子向Y極偏轉(zhuǎn)飛出電場(chǎng)，故A錯(cuò)誤；電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，則有L＝vt，ΔY＝eq\f(1,2)at2，a＝eq\f(eU,md)，聯(lián)立解得ΔY＝eq\f(eUL2,2mdv2)，故B正確；根據(jù)動(dòng)能定理可知，電子動(dòng)能的增加量為ΔEk＝eEΔY，因ΔY<d，故EΔY<Ed＝U，所以ΔEk<eU，故C錯(cuò)誤；根據(jù)電子的方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，有L＝vt，解得t＝eq\f(L,v)，即電子通過(guò)YY′極板的時(shí)間與U無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤．12．(2020·山東煙臺(tái)模擬)在平行于紙面內(nèi)的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一電荷量為q的帶正電粒子，僅在電場(chǎng)力作用下，粒子從電場(chǎng)中A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，速度大小由2v0變?yōu)関0，粒子的初、末速度與AB連線(xiàn)的夾角均為30°，如圖所示，已知A、B兩點(diǎn)間的距離為d，則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為(D)A．eq\f(\r(3)mv\o\al(2,0),qd)，方向豎直向上 B．eq\f(\r(3)mv\o\al(2,0),qd)，方向斜向左下方C．eq\f(3mv\o\al(2,0),qd)，方向豎直向上 D．eq\f(\r(21)mv\o\al(2,0),2qd)，方向斜向左下方【解析】以向右為x軸正方向，向下為y軸正方向建立直角坐標(biāo)系，x軸方向的速度由2v0減為v0cos60°，故Ex向左，y軸方向的速度由0增加到v0sin60°，故Ey向下，故電場(chǎng)強(qiáng)度方向斜向左下方．利用v2－veq\o\al(2,0)＝2ax以及牛頓第二定律，有(v0cos60°)2－(2v0)2＝－2eq\f(qEx,m)dcos30°，(v0sin60°)2＝2eq\f(qEy,m)dsin30°，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\r(E\o\al(2,x)＋E\o\al(2,y))，解得E＝eq\f(\r(21)mv\o\al(2,0),2qd)，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確．13．(2020·新疆三模)“電磁炮”是利用電磁力對(duì)彈體加速的新型武器，具有速度快、效率高等優(yōu)點(diǎn)．如圖是“電磁炮”的原理結(jié)構(gòu)示意圖．光滑水平加速導(dǎo)軌電阻不計(jì)，軌道寬為L(zhǎng)＝0.2m；在導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1×102T；“電磁炮”彈體總質(zhì)量m＝0.2kg，其中彈體在軌道間的電阻R＝0.4Ω；可控電源的內(nèi)阻r＝0.6Ω，電源的電壓能自行調(diào)節(jié)，以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射；在某次試驗(yàn)發(fā)射時(shí)，電源為加速?gòu)楏w提供的電流是I＝4×103A，不計(jì)空氣阻力．求：(1)彈體所受安培力大小；(2)彈體從靜止加速到4km/s，軌道至少要多長(zhǎng)；(3)彈體從靜止加速到4km/s過(guò)程中，該系統(tǒng)消耗的總能量．【答案】(1)8×104N(2)20m(3)1.76×106J【解析】