2023年高考物理二輪復習：電場和磁場的基本性質（含解析）

專題06電場和磁場的基本性質

一、單選題

1.（2022?江蘇南通?模擬預測）如圖所示，有一個均勻帶正電的絕緣球體，球心為。，球體內有一個球形

空腔，球心為M、N為兩球心連線上兩點，P、。連線過球心。且與M、N連線垂直，且M、N、P、

0四點到。/距離相等。則（）

A.P、。兩點電場強度相同B.尸點電場強度比N點的小

C.M點電勢比N點的低D.M點電勢比P點的高

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)對稱性可知產、。兩點電場強度大小相同但方向不同，故A錯誤；

B.將球形空腔視看作填滿了等量正、負電荷，且電荷量密度與球體實心部分相同，則”、N、P,。四點

的電場強度和電勢均可視為完整的均勻帶正電球體O/與均勻帶負電球體。產生的電場強度和電勢的疊加。

由于P、N到。的距離相同，所以完整的均勻帶正電球體。/在P、N產生的電場強度（分別設為EP和

ENi）大小相同，且方向均背離圓心而完整的均勻帶負電球體O?在N點產生的電場強度EM一定大

于在尸點產生的電場強度EP,易知EM和EN?方向相反，而EP和EP?方向夾角小于180。，根據(jù)電場強

度的疊加法則可知尸點電場強度比N點的大，故B錯誤；

CD.規(guī)定無窮遠處為電勢零點，由于M、N到。/的距離相等，所以完整的均勻帶正電球體。在M、N產

生的電勢相等；由于〃到。的距離大于N到的距離，所以完整的均勻帶負電球體O?在M產生的電勢

高于在N產生的電勢，根據(jù)電勢的疊加可知M點電勢比N點的高，同理分析可知M點電勢比尸點的高，

故C錯誤，D正確。

故選D。

2.（2022?山東?煙臺二中模擬預測）如圖所示，高為2R的絕緣圓柱體，底面半徑為尼成力為過兩底面圓

心軸線的截面，在c點有一電荷量為+q的點電荷，在a點有一電荷量為-q的點電荷，平面哂力垂直平面

abed、靜電力常量為鼠下列說法正確的是（）

A.h點與g點電場強度相同

B.d點電勢高于6點電勢

C.正電荷沿eh運動，電場力做正功

DJ點的電場強度大小為?；?/p>

【答案】D

【詳解】A點與g點電場強度大小相同，方向不同，A錯誤；

B.在c點有一電荷量為+q的點電荷，a點有一電荷量為p的點電荷，高為2R的絕緣圓柱體，底面半徑

為R,，點電勢等于6點電勢，B錯誤；

C.正電荷沿e力運動，電場力做負功，C錯誤；

D.電荷q在7點受到a、c處電荷的電場力大小分別為

￡=kq

(V67?)2

F=k

2（同了

合力為

F=

/點的電場強度大小為

E—F_屈kq

q6R2

D正確。

故選Do

3.（2022?河北?高考真題）如圖，真空中電荷量為％和-q（q>0）的兩個點電荷分別位于〃點與N點，形

成一個以延長線上。點為球心，電勢為零的等勢面（取無窮處電勢為零），尸為連線上的一點，S

為等勢面與直線"N的交點，T為等勢面上的一點，下列說法正確的是（）

21/-q\

-----?--------!?~~?--------r-

MP\NO；S

J」「

A.P點電勢低于S點電勢B.7點電場強度方向指向。點

C.除無窮遠處外，兒W直線上還存在兩個電場強度為零的點D.將正試探電荷%從7點移到尸點，靜

電力做正功

【答案】B

【詳解】A.在直線上，左邊正電荷在W右側電場強度水平向右，右邊負電荷在直線九W上電場強度

水平向右，根據(jù)電場的疊加可知"N間的電場強度水平向右，沿著電場線電勢逐漸降低，可知P點電勢高

于等勢面與交點處電勢，則P點電勢高于S點電勢，故A錯誤；

C.由于正電荷的電荷量大于負電荷電荷量，可知在N左側電場強度不可能為零，則N右側，設距離

為"根據(jù)

k-2qk-q

(L+d)2"(^7

可知除無窮遠處外，直線腦V電場強度為零的點只有一個，故c錯誤；

D.由A選項分析可知：T點電勢低于P電勢，則正電荷在T點的電勢能低于在P電勢的電勢能，將正試

探電荷外從7點移到P點，電勢能增大，靜電力做負功，故D錯誤；

B.設等勢圓的半徑為R,/N距離為x,"N距離為如圖所示

--2?q-?:：-q\，

MpA\N0;S

根據(jù)

kq

夕=——

x

結合電勢的疊加原理A、S滿足

L-xx

k'lqkq

L+2R-x2R-x

解得

L

x=—

3

3

由于電場強度方向垂直等勢面，可知T點的場強方向必過等勢面的圓心，。點電勢

k-2qkq3kq

（De----------------------

L+--2L

33

可知

<PT>（PO

可知r點電場方向指向。點，故B正確。

故選Bo

4.（2022?北京?清華附中三模）電蚊拍利用電子電路讓兩電極間的直流電壓可升高達上千伏特，且兩電極

間串聯(lián)著一個電阻值很大的電阻。它酷似網球拍的網狀拍外形，一般具有三層金屬導線網，其中構成上、

下拍面的兩層較疏的金屬網彼此相通，構成同一電極，處于電路的低電勢；夾在中間的一層金屬網則是電

路中電勢較高的另一電極。已知在標準大氣壓下，當電場超過30kV/cm時，空氣通常會被電離而放電。以

下僅考慮兩電極的間距為5mm之金屬網，且兩電極間的電壓不足以使空氣電離的電蚊拍。依據(jù)上述信息,

下列說法正確的是（）

A.電蚊拍中間夾層的金屬網電勢高達上千伏特，若人體碰觸金屬網，會因電擊而產生嚴重傷害

B.閃電生成的基本原理與電蚊拍電離空氣放電的原理是一樣的

C.電蚊拍拍面上的電子由較高的原子能級躍遷回低能級時釋放的能量可使空氣電離

D.該電蚊拍兩電極間的電壓可升高至30kV

【答案】B

【詳解】A.電擊對人類的危害是較長時間通過人體一個強電流，雖然電蚊拍中間夾層的金屬網電勢高達

上千伏特，若人體碰觸金屬網，不會因電擊而產生嚴重傷害。一方面是因為人體電阻大，另一方面是不會

產生持續(xù)長時間的一個強電流，故A錯誤；

BC.閃電生成的基本原理與電蚊拍電離空氣放電的原理是一樣的，均屬于兩極間電壓積累到一定程度，擊

穿空氣，進行放電，與原子能級躍遷沒有關系，故B正確、C錯誤；

D.依題意，設該電蚊拍兩電極間的電壓可升高至根據(jù)

E工

d

代入數(shù)據(jù)可得

Ue=15kV

故D錯誤。

故選Bo

5.（2022?廣東，模擬預測）如圖所示，人8是半徑為:?的圓上兩點，空間存在平行于圓面的勻強電場，將

質量為加、電荷量為q的帶正電的粒子從圓心處以大小均為V。的初速度向各個方向射出，結果粒子到達4

3兩點時動能均減少了;〃比，已知乙495=120。，不計粒子的重力，則勻強電場的電場強度大小為（）

B6〃球c垂）總D

【答案】A

【詳解】根據(jù)題意可知，4、3兩點等電勢，電場線垂直于/、3連線，則有電場強度垂直于/、8連線，

由于粒子在/、8的動能小于在。點的動能，因此粒子在/、8的電勢能比在。點電勢能大，由于粒子帶

正電，因此/、3電勢比。點電勢高，粒子從。點到/、8兩點，由動能定理可得

12

-qU=0-—m^

。到45連線的距離為

J=rsin30°

由勻強電場的電勢差與電場強度的關系可知，勻強電場的電場強度大小為

巳=遺

A正確，BCD錯誤。

故選Ao

6.（2022?重慶,高考真題）如圖為某同學采用平行板電容器測量材料豎直方向尺度隨溫度變化的裝置示意

圖，電容器上極板固定，下極板可隨材料尺度的變化上下移動，兩極板間電壓不變。若材料溫度降低時，

極板上所帶電荷量變少，則（）

接外電路

---被測材料

加熱器

A.材料豎直方向尺度減小B.極板間電場強度不變

C.極板間電場強度變大D.電容器電容變大

【答案】A

【詳解】D.根據(jù)題意可知極板之間電壓。不變，極板上所帶電荷量。變少，根據(jù)電容定義式。=若可知

電容器得電容C減小，D錯誤；

BC.根據(jù)電容的決定式C=,可知極板間距d增大，極板之間形成勻強電場，根據(jù)后==可知極板間電

Ajikaa

場強度E減小，BC錯誤；

A.極板間距d增大，材料豎直方向尺度減小，A正確。

故選Ao

7.（2022?北京?高考真題）利用如圖所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，其中￡為電源，R為定值電阻,

。為電容器，A為電流表，V為電壓表。下列說法正確的是（）

^-0

A.充電過程中，電流表的示數(shù)逐漸增大后趨于穩(wěn)定

B.充電過程中,電壓表的示數(shù)迅速增大后趨于穩(wěn)定

C.放電過程中,電流表的示數(shù)均勻減小至零

D,放電過程中,電壓表的示數(shù)均勻減小至零

【答案】B

【詳解】A.充電過程中，隨著電容器C兩極板電荷量的積累，電路中的電流逐漸減小，電容器充電結束

后，電流表示數(shù)為零，A錯誤；

B.充電過程中，隨著電容器。兩極板電荷量的積累，電壓表測量電容器兩端的電壓，電容器兩端的電壓

迅速增大，電容器充電結束后，最后趨于穩(wěn)定，B正確；

可知電流表和電壓表的示數(shù)不是均勻減小至0的，CD錯誤。

故選Bo

8.（2022?浙江,高考真題）下列說法正確的是（）

A.恒定磁場對靜置于其中的電荷有力的作用

B.小磁針N極在磁場中的受力方向是該點磁感應強度的方向

C.正弦交流發(fā)電機工作時，穿過線圈平面的磁通量最大時，電流最大

D.升壓變壓器中，副線圈的磁通量變化率大于原線圈的磁通量變化率

【答案】B

【詳解】A.恒定磁場對速度不平行于磁感線的運動電荷才有力的作用，A錯誤；

B.小磁針N極在磁場中的受力方向是該點磁感應強度的方向，B正確；

C.正弦交流發(fā)電機工作時，穿過線圈平面的磁通量最大時，電流為0,C錯誤；

D.根據(jù)變壓器的原理可知，副線圈中磁通量的變化率小于或等于原線圈中磁通量的變化率，D錯誤。

故選Bo

9.（2022?北京?高考真題）如圖所示平面內，在通有圖示方向電流/的長直導線右側，固定一矩形金屬線

框而方,以/邊與導線平行。調節(jié)電流/使得空間各點的磁感應強度隨時間均勻增加，則（）

ab

"□

dc

A.線框中產生的感應電流方向為cfdfQ

B.線框中產生的感應電流逐漸增大

C.線框a"邊所受的安培力大小恒定

D.線框整體受到的安培力方向水平向右

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)安培定則可知，通電直導線右側的磁場方向垂直于紙面向里，磁感應強度隨時間均勻增

加，根據(jù)楞次定律可知線框中產生的感應電流方向為afdfc-6—a,A錯誤；

B.線框中產生的感應電流為

E△①SNB

r1=——=n=n—

RR'tR\t

空間各點的磁感應強度隨時間均勻增加，故線框中產生的感應電流不變，B錯誤；

C.線框ad邊感應電流保持不變，磁感應強度隨時間均勻增加，根據(jù)安培力表達式盤=8〃，故所受的安

培力變大，C錯誤；

D.線框所處空間的磁場方向垂直紙面向里，線框中產生的感應電流方向為a6fa,根據(jù)左手

定則可知，線框邊所受的安培力水平向右，線框兒邊所受的安培力水平向左。通電直導線的磁場分部

特點可知ad邊所處的磁場較大，根據(jù)安培力表達式心=5〃可知，線框整體受到的安培力方向水平向右,

D正確。

故選D。

二、多選題

10.（2022?重慶高考真題）如圖為兩點電荷。、0'的電場等勢面分布示意圖，。、0'位于x軸上，相鄰等

勢面的電勢差為3V。若x軸上的M點和N點位于0V等勢面上，尸為某等勢面上一點，則（）

A.N點的電場強度大小比M點的大

B.Q為正電荷

C.〃點的電場方向沿x軸負方向

D.P點與M點的電勢差為12V

【答案】AD

【詳解】A.等差等勢線的密度體現(xiàn)場強的大小，由圖可知N點的等差等勢線比“點更密，則N點的電場

強度大小比”點的大，故A正確；

B.沿著電場線電勢逐漸降低，由圖可知電場線由N指向Q,則Q為負電荷，故B錯誤；

C.沿著電場線電勢逐漸降低，結合各等勢線的電勢高低關系可知M點的電場方向沿x軸正方向，故C錯

誤；

D點與N點等勢均為0V,尸點與N點的等勢線間隔四個，而相鄰等勢面的電勢差為3V,則P點與m

點的電勢差為12V,故D正確。

故選AD。

.（2022,青海西寧二模）如圖所示，在勻強電場中，有邊長為5cm的等邊三角形N3C,三角形所在平

面與勻強電場的電場線平行，。點為該三角形的中心，三角形各頂點的電勢分別為%=1V、%=3V、%=5V,

下列說法正確的是（）

A.。點電勢為3V

B.勻強電場的場強大小為80V/m,方向由N指向C

C.在三角形ABC外接圓的圓周上電勢最低點的電勢為IV

D.將電子由C點移到/點，電子的電勢能增加了4eV

【答案】AD

【詳解】A.因為%=1V、%=5V,則/C中點（設為。點）的電勢為%=3V,則3。連線為等勢面，因

。點在該等勢面上，則。點電勢為3V,選項A正確；

B.電場線與等勢面正交，可知勻強電場的場強方向由C指向4大小為

￡=%=4V/m=80V/m

d0.05

選項B錯誤；

C.沿電場線電勢逐漸降低，若過圓心。做一條電場線，則交圓周與尸點，該點電勢最低，則

Tr_P_en0.05QC、,

U-(P~(PF-Er-S0x------qN-V

OFOc73o

2x——

2

則

4也

9”（3--1-）V?0.69V

在三角形Z5C外接圓的圓周上電勢最低點的電勢為0.69V,選項C錯誤；

D.由C到/電勢降低4V,則將電子由C點移到/點，電子的電勢能增加了4eV,選項D正確。

故選ADO

12.（2022?湖北?高考真題）如圖所示，兩平行導軌在同一水平面內。一導體棒垂直放在導軌上，棒與導軌

間的動摩擦因數(shù)恒定。整個裝置置于勻強磁場中，磁感應強度大小恒定，方向與金屬棒垂直、與水平向右

方向的夾角。可調。導體棒沿導軌向右運動，現(xiàn)給導體棒通以圖示方向的恒定電流，適當調整磁場方向，

可以使導體棒沿導軌做勻加速運動或勻減速運動。已知導體棒加速時，加速度的最大值為gg；減速時，

加速度的最大值為Gg,其中g為重力加速度大小。下列說法正確的是（）

A.棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為近

6

B.棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為"

3

C.加速階段加速度大小最大時，磁場方向斜向下，0=60。

D.減速階段加速度大小最大時，磁場方向斜向上，8=150。

【答案】BC

【詳解】設磁場方向與水平方向夾角為4,仇＜90。;當導體棒加速且加速度最大時，合力向右最大，根據(jù)左

手定則和受力分析可知安培力應該斜向右上方，磁場方向斜向右下方，此時有

Fsin4-〃(mg-Fcos0)=max

令

根據(jù)數(shù)學知識可得

F(J]+)sin(4+a)=jjmg+mat

則有

singa戶縉Rv1

同理磁場方向與水平方向夾角為仇，/<90。，當導體棒戒速，且加速度最大時，合力向左最大，根據(jù)左手

定則和受力分析可知安培力應該斜向左下方，磁場方向斜向左上方，此時有

Fsin2+〃(mg+Fcos仇)=ma2

有

F(J+/in(a+a)=ma2-jumg

所以有

sin(8,+a戶*誓VI

當加速或減速加速度分別最大時，不等式均取等于，聯(lián)立可得

_V3

"=石

帶入

可得a=30°,此時

4=。2=60°

加速階段加速度大小最大時，磁場方向斜向右下方，有

6=4=60°

減速階段加速度大小最大時，磁場方向斜向左上方，有

0=rc一%=120°

故BC正確，AD錯誤。

故選BCo

三、解答題

13.(2022?貴州貴陽?模擬預測)如圖所示，一質量為用、帶電量為4的粒子以初速度％沿x軸正方向從坐

標原點O射入，并經過圖中M點，”點的坐標％=瘋，%=/,不計粒子重力。

(1)若上述過程僅由方向垂直于紙面的勻強磁場實現(xiàn)，求磁感應強度3的大?。?/p>

(2)若上述過程僅由方向平行了軸的勻強電場實現(xiàn)，求粒子經過M點時的動能。

八y

%-------------

I

I

I

I

I

i

L_>x

OX。

【答案】⑴箸；⑵7wvo

2ql6

【詳解】(1)若上述過程僅由方向垂直于紙面的勻強磁場實現(xiàn)，粒子在磁場的軌跡如圖所示

由洛倫茲力提供向心力可得

qvB=m—

0r

由幾何關系可得

r2=(V3Z)2+(r-Z)2

解得粒子的軌道半徑為

r=21

聯(lián)立解得磁感應強度3的大小為

人以

2ql

(2)若上述過程僅由方向平行》軸的勻強電場實現(xiàn)，粒子在勻強電場中做類平拋運動，則有

y/il=VQt

I=—at2

a=%

m

聯(lián)立解得電場強度大小為

E=2

3ql

根據(jù)動能定理可得

qEi=E「；7成

解得粒子經過w點時的動能為

"72

0

14.（2022?山東,模擬預測）如圖甲，空間直角坐標系。刈z中，界面M、熒光屏N均與。砂平面平行，界

面”將空間分為區(qū)域I和區(qū)域II兩部分，界面M與。孫平面間距離為Lz軸與界面M相交于。，與熒

光屏N交于。2,在熒光屏上建立圖示坐標系Ozx'y'。區(qū)域I空間有與y軸平行向上的勻強電場，區(qū)域II空

間先后有沿z軸正方向和x軸正方向的勻強磁場，磁感應強度大小隨時間變化規(guī)律如圖乙（為已知，界面

在磁場中）。兩個電荷量均為外質量均為加的帶正電粒子。、6分別從y軸正半軸上的兩點沿z軸正方向

先后射出，a、。兩粒子射出位置的y坐標之比&=工，經過區(qū)域I,兩粒子同時到達。點，其中“粒子

到達。點時速度大小為"，與z軸正方向間夾角6=60°；在。點有一調速裝置，使經過。點的小b粒

子只保留y軸方向的速度分量；t=0時刻兩粒子從。/點沿y軸負向射出，經過區(qū)域II,0粒子剛好能打到

熒光屏N上，不計粒子重力，不考慮場的邊緣效應，求：

（1）區(qū)域I內電場強度E的大??；

（2）界面”與熒光屏N間的距離d；

（3）6粒子打在熒光屏上的時刻及位置坐標（x',y'）。

T4屈％.)…

【答案】（1）

3qB。'qB0

【詳解】（1）對于粒子。，設經時間〃到達a點，在。點沿），軸方向速度分量為％,有

￡=v0cos6?4

%=3.八卞qE

解得

E二國片

-4qL

21m

(2)對于粒子a,0?一了時間內在區(qū)域II內的民磁場中運動半周，然后垂直x軸再射入反磁場，運動

通

軌跡與熒光屏相切，設在取磁場中做圓周運動半徑為nz,有

v2

qv1VB°=n-

解得

d=X

qB0

(3)設b粒子在在。1點沿歹軸方向速度分量為％,在區(qū)域II內的生磁場和質磁場中運動半徑為*有

2cqE

v

ay=2y

ma

qE

=2為

m

9

ya

-16

yb

2

oVby

qvbvB0=m^~

rb

b粒子在反磁場中運動運動時間，有

加=9_砂=9=二

3qB。qB03qB03

在Bx磁場中運動軌跡如圖所示

由幾何關系得

x'=2%

y=rbcos30°

解得

4V3mv0

一3亞

，=%

祝

15.(2022?上海?模擬預測)如圖，真空中/點固定放置一電量為+0的點電荷A,一質量為加、電量為氣

的檢驗電荷B在距A