（課標版）高考物理二輪復習 專題限時訓練8 電場與磁場的基本性質(zhì)（含解析）-人教版高三全冊物理試題

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1、專題限時訓練8　電場與磁場的基本性質(zhì) 時間：45分鐘 一、單項選擇題 1．直角坐標系xOy中，M、N兩點位于x軸上，G、H兩點坐標如圖所示．M、N兩點各固定一負點電荷，將一電荷量為Q的正點電荷置于O點時，G點處的電場強度恰好為零．靜電力常量用k表示．若將該正點電荷移動到G點，則H點處場強的大小和方向分別為(　B　) A.，沿y軸正向 B.，沿y軸負向 C.，沿y軸正向 D.，沿y軸負向 解析：正點電荷在O點時，G點的場強為零，則兩負點電荷在G點的合場強大小為E1＝，方向沿y軸正方向．由對稱性知，兩負點電荷在H點的合場強大小為E2＝E1＝，方向沿y軸負方向．當把正點電荷放在G

2、點時，在H點產(chǎn)生的場強的大小為E3＝，方向沿y軸正方向．所以H點的合場強大小E＝E2－E3＝，方向沿y軸負方向，選項B正確． 2．(2019·浙江卷)當今醫(yī)學上對某些腫瘤采用質(zhì)子療法進行治療，該療法用一定能量的質(zhì)子束照射腫瘤殺死癌細胞．現(xiàn)用一直線加速器來加速質(zhì)子，使其從靜止開始被加速到1.0×107 m/s.已知加速電場的場強為1.3×105 N/C，質(zhì)子的質(zhì)量為1.67×10－27 kg，電荷量為1.6×10－19 C，則下列說法正確的是(　D　) A．加速過程中質(zhì)子電勢能增加 B．質(zhì)子所受到的電場力約為2×10－15 N C．質(zhì)子加速需要的時間約為8×10－6 s D．加速器

3、加速的直線長度約為4 m 解析：電場力對質(zhì)子做正功，質(zhì)子的電勢能減少，A錯誤；質(zhì)子受到的電場力大小F＝qE≈2×10－14 N，B錯誤；質(zhì)子的加速度a＝≈1.2×1013 m/s2，加速時間t＝≈8×10－7 s，C錯誤；加速器加速的直線長度x＝≈4 m，故D正確． 3．如圖所示，MON是固定的光滑絕緣直角桿，MO沿水平方向，NO沿豎直方向，A、B為兩個套在此桿上的帶有同種電荷的小球，用一指向豎直桿的水平力F作用在A球上，使兩球均處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)將A球向豎直桿方向緩慢拉動一小段距離后，A、B兩小球可以重新平衡．后一平衡狀態(tài)與前一平衡狀態(tài)相比較，下列說法正確的是(　B　) A．A、B兩

4、小球間的庫侖力變大 B．A、B兩小球間的庫侖力變小 C．A球?qū)O桿的壓力變大 D．A球?qū)O桿的壓力變小 解析： 對A球受力分析，受重力mg、拉力F、支持力N1、靜電力F1，如圖所示，根據(jù)平衡條件，x方向上有F＝F1sinθ，y方向上有N1＝mg＋F1cosθ，對B球受力分析，受重力Mg、靜電力F2、桿對其向左的支持力N2，如圖所示，根據(jù)平衡條件，x方向上有F2sinθ＝N2，y方向上有F2cosθ＝Mg，且F1＝F2，聯(lián)立得F1＝，N1＝mg＋Mg，由于重新平衡時兩球連線與豎直方向的夾角θ變小，故靜電力F1變小，水平桿對A球的支持力等于兩個球的重力之和，N1不變，由牛頓第三定

5、律可知，A球?qū)λ綏U的壓力不變，B正確，A、C、D錯誤． 4．如圖所示，質(zhì)量m＝0.5 kg的通電導體棒在安培力作用下靜止在傾角為37°、寬度L＝1 m的光滑絕緣框架上，磁場方向垂直于框架平面向下(磁場僅存在于絕緣框架內(nèi))．右側(cè)回路中，電源的電動勢E＝8 V、內(nèi)阻r＝1 Ω，額定功率為8 W、額定電壓為4 V的電動機M正常工作．取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度大小g＝10 m/s2，則磁場的磁感應強度大小為(　C　) A．2 T B．1.73 T C．1.5 T D．1 T 解析：電動機M正常工作時的電流I1＝＝2 A，電源內(nèi)阻上的電壓U′＝E－U＝

6、8 V－4 V＝4 V，根據(jù)閉合電路歐姆定律得干路中的電流I＝＝4 A，則通過導體棒的電流I2＝I－I1＝2 A，導體棒受力平衡，有BI2L＝mgsin37°，得B＝1.5 T，故選項C正確． 5．如圖甲所示，PQ和MN為水平、平行放置的兩光滑金屬導軌，兩導軌相距L＝1 m，導體棒ab垂直于導軌放在導軌上，導體棒的中點用細繩經(jīng)滑輪與物體相連，細繩一部分與導軌共面且平行，另一部分與導軌所在平面垂直，物體放在水平面上，勻強磁場的磁感應強度為B＝1 T，方向豎直向下，開始時繩子剛好要繃緊，現(xiàn)給導體棒中通入電流，使導體棒向左做加速運動，物體運動的加速度大小與導體棒中通入的電流大小關系如圖乙所示，重力

7、加速度大小為g＝10 m/s2.則物體和導體棒的質(zhì)量分別為(　A　) A．0.1 kg　0.9 kg B．0.9 kg　0.1 kg C．0.1 kg　1.0 kg D．1.0 kg　0.1 kg 解析：設物體的質(zhì)量為M，導體棒質(zhì)量為m，細繩的拉力為T，根據(jù)題意由牛頓第二定律可知，T－Mg＝Ma，BIL－T＝ma，解得a＝I－，結(jié)合題圖乙可知，當a1＝3 m·s－2，I1＝4 A，I0＝1 A時，a＝0，則有BI0L－Mg＝0，得M＝＝0.1 kg，m＝0.9 kg，選項A正確． 6．一無限大接地導體板MN前面放有一點電荷＋Q，它們在周圍產(chǎn)生的電場可看作是在沒有導體板MN存在的

8、情況下，由點電荷＋Q與其像電荷－Q共同激發(fā)產(chǎn)生的．像電荷－Q的位置就是把導體板當作平面鏡時，電荷＋Q在此鏡中的像點位置．如圖所示，已知＋Q所在位置P點到金屬板MN的距離為L，a為OP的中點，abcd是邊長為L的正方形，其中ab邊平行于MN，則(　B　) A．a(chǎn)點的電場強度大小為E＝4k B．a(chǎn)點的電場強度大小大于b點的電場強度大小，a點的電勢高于b點的電勢 C．b點的電場強度和c點的電場強度相同 D．一正點電荷從a點經(jīng)b、c運動到d點的過程中電勢能的變化量為零 解析： 由題意可知，周圍空間電場與等量異種點電荷產(chǎn)生的電場等效，所以a點的電場強度E＝k＋k＝，A錯誤；等量異種點

9、電荷周圍的電場線和等勢面分布如圖所示 由圖可知Ea>Eb，φa>φb，B正確；圖中b、c兩點的場強不同，C錯誤；由于a點的電勢高于d點的電勢，所以一正點電荷從a點經(jīng)b、c運動到d點的過程中電場力做正功，電荷的電勢能減小，D錯誤． 二、多項選擇題 7．(2019·全國卷Ⅱ)靜電場中，一帶電粒子僅在電場力的作用下自M點由靜止開始運動，N為粒子運動軌跡上的另外一點，則(　AC　) A．運動過程中，粒子的速度大小可能先增大后減小 B．在M、N兩點間，粒子的軌跡一定與某條電場線重合 C．粒子在M點的電勢能不低于其在N點的電勢能 D．粒子在N點所受電場力的方向一定與粒子軌跡在該點的切線平行

10、 解析：在兩個同種點電荷的電場中，一帶同種電荷的粒子在兩電荷的連線上自M點由靜止開始運動，粒子的速度先增大后減小，選項A正確；帶電粒子僅在電場力作用下運動，若運動到N點的動能為零，則帶電粒子在N、M兩點的電勢能相等；僅在電場力作用下運動，帶電粒子的動能和電勢能之和保持不變，可知若粒子運動到N點時動能不為零，則粒子在N點的電勢能小于在M點的電勢能，即粒子在M點的電勢能不低于其在N點的電勢能，選項C正確． 8．如圖所示，一軌道由兩等長的光滑斜面AB和BC組成，兩斜面在B處用一光滑小圓弧相連接，P是BC的中點，豎直線BD右側(cè)存在垂直紙面向里的勻強磁場，B處可認為處在磁場中，一帶電小球從A點由靜止釋

11、放后能沿軌道來回運動，C點為小球在BD右側(cè)運動的最高點，則下列說法正確的是(　AD　) A．C點與A點在同一水平線上 B．小球向右或向左滑過B點時，對軌道壓力相等 C．小球向上或向下滑過P點時，其所受洛倫茲力相同 D．小球從A到B的時間是從C到P時間的倍 解析：小球在磁場運動過程中受重力、洛倫茲力和軌道支持力作用，因洛倫茲力永不做功，支持力始終與小球運動方向垂直，也不做功，即只有重力做功，滿足機械能守恒，因此C點與A點等高，在同一水平線上，選項A正確；小球向右或向左滑過B點時速度等大反向，即洛倫茲力等大反向，小球?qū)壍赖膲毫Σ坏?，選項B錯誤；同理小球向上或向下滑過P點時，洛倫茲力

12、也等大反向，選項C錯誤；因洛倫茲力始終垂直BC，小球在AB段和BC段(設斜面傾角均為θ)的加速度均由重力沿斜面的分力產(chǎn)生，大小為gsinθ，由x＝at2得小球從A到B的時間是從C到P的時間的倍，選項D正確． 9.(2019·全國卷Ⅲ)如圖，電荷量分別為q和－q(q>0)的點電荷固定在正方體的兩個頂點上，a、b是正方體的另外兩個頂點．則(　BC　) A．a(chǎn)點和b點的電勢相等 B．a(chǎn)點和b點的電場強度大小相等 C．a(chǎn)點和b點的電場強度方向相同 D．將負電荷從a點移到b點，電勢能增加 解析：a、b兩點到兩點電荷連線的距離相等，且關于兩點電荷連線中點對稱，可知a、b兩點的電場強度大小相

13、等，方向相同，選項B、C均正確．電荷量分別為q和－q(q>0)的點電荷(等量異種點電荷)固定在正方體的兩個頂點上，正方體的另外兩個頂點a、b在兩點電荷q和－q連線的垂直平分面兩側(cè)，故a點和b點的電勢不相等，選項A錯誤；電勢是標量，將q和－q在a、b兩點產(chǎn)生的電勢分別相加，可得φb>φa，將負電荷從a點移到b點，電場力做正功，電勢能減少，選項D錯誤． 10．如圖，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導線L1、L2，L1中的電流方向向左，L2中的電流方向向上；L1的正上方有a、b兩點，它們相對于L2對稱．整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中，外磁場的磁感應強度大小為B0，方向垂直于紙面向外．已知a、b兩點的磁感應

14、強度大小分別為B0和B0，方向也垂直于紙面向外．則(　AC　) A．流經(jīng)L1的電流在b點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0 B．流經(jīng)L1的電流在a點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0 C．流經(jīng)L2的電流在b點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0 D．流經(jīng)L2的電流在a點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0 解析：由對稱性可知，流經(jīng)L1的電流在a、b兩點產(chǎn)生的磁感應強度大小相等，設為B1，流經(jīng)L2的電流在a、b兩點產(chǎn)生的磁感應強度大小相等但方向相反，設其大小為B2，由磁場疊加原理，在a點：B0－B1－B2＝B0，在b點：B0－B1＋B2＝B0，聯(lián)立解得B1＝B0，B2＝B0，選項A、C正確． 三、計算題 11．如

15、圖所示，光滑絕緣水平面上方存在電場強度大小為E、方向水平向右的勻強電場．某時刻將質(zhì)量為m、帶電荷量為－q的小金屬塊從A點由靜止釋放，經(jīng)時間t到達B點，此時電場突然反向且增強為某恒定值，又經(jīng)過時間t小金屬塊回到A點．小金屬塊在運動過程中電荷量保持不變．求： (1)A、B兩點間的距離； (2)電場反向后勻強電場的電場強度大?。? 答案：(1)t2　(2)3E 解析：(1)設t末和2t末小物塊的速度大小分別為v1和v2，電場反向后勻強電場的電場強度大小為E1，小金屬塊由A點運動到B點過程a1＝，x＝a1t2 聯(lián)立解得x＝t2 (2)v1＝a1t　解得v1＝t 小金屬塊由B點運動到A點

16、過程a2＝－ －x＝v1t＋a2t2 聯(lián)立解得E1＝3E. 12．(2019·天津卷)2018年，人類歷史上第一架由離子引擎推動的飛機誕生，這種引擎不需要燃料，也無污染物排放．引擎獲得推力的原理如圖所示，進入電離室的氣體被電離成正離子，而后飄入電極A、B之間的勻強電場(初速度忽略不計)，A、B間電壓為U，使正離子加速形成離子束，在加速過程中引擎獲得恒定的推力．單位時間內(nèi)飄入的正離子數(shù)目為定值，離子質(zhì)量為m，電荷量為Ze，其中Z是正整數(shù)，e是元電荷． (1)若引擎獲得的推力為F1，求單位時間內(nèi)飄入A、B間的正離子數(shù)目N為多少； (2)加速正離子束所消耗的功率P不同時，引擎獲得的推力

17、F也不同，試推導的表達式； (3)為提高能量的轉(zhuǎn)換效率，要使盡量大，請?zhí)岢鲈龃蟮娜龡l建議． 答案：(1)　(2)＝　(3)見解析 解析：(1)設正離子經(jīng)過電極B時的速度為v，根據(jù)動能定理，有ZeU＝mv2－0?、? 設正離子束所受的電場力為F1′，根據(jù)牛頓第三定律，有 F1′＝F1　② 設在正離子從電極A運動到電極B的Δt時間內(nèi)飄入電極間的正離子個數(shù)為ΔN，由牛頓第二定律，有 F1′＝ΔNm?、? 聯(lián)立①②③式，且N＝得N＝?、? (2)設正離子束所受的電場力為F′，由正離子束在電場中做勻加速直線運動，有P＝F′v?、? 根據(jù)牛頓第三定律，有F′＝F，聯(lián)立①⑤式得 ＝　⑥ (3)為使盡量大，分析⑥式得到 三條建議：用質(zhì)量大的離子；用帶電荷量少的離子；減小加速電壓．