年高考物理二輪 考前三個(gè)月 第5題 電場(chǎng)與磁場(chǎng)學(xué)案

第5題電場(chǎng)與磁場(chǎng)1.(2013·上?！?0)兩異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的部分等勢(shì)面如圖1所示，已知A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)．若位于a、b處點(diǎn)電荷的電荷量大小分別為qa和qb，則 ()圖1A．a(chǎn)處為正電荷，qa＜qbB．a(chǎn)處為正電荷，qa＞qbC．a(chǎn)處為負(fù)電荷，qa＜qbD．a(chǎn)處為負(fù)電荷，qa＞qb答案B解析根據(jù)A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)可知，a處為正電荷，qa＞qb，選項(xiàng)B正確．2．負(fù)點(diǎn)電荷Q固定在正方形的一個(gè)頂點(diǎn)上，帶電粒子P僅在該電荷的電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，恰好能經(jīng)過正方形的另外三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c，如圖2所示，則下列說法不正確的是()圖2A．粒子P帶負(fù)電B．a(chǎn)、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)高低關(guān)系是φa＝φc<φbC．粒子P由a到b電勢(shì)能增加，由b到c電勢(shì)能減小D．粒子P在a、b、c三點(diǎn)時(shí)的加速度大小之比是2∶1∶2答案A解析粒子P僅受電場(chǎng)力作用，軌跡彎曲方向跟電場(chǎng)力方向一致，故粒子P帶正電，A錯(cuò)誤．沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，故φa＝φc<φb，B正確．粒子P由a到b，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加；由b到c，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，C正確．電場(chǎng)力F＝keq\f(Qq,r2)＝ma，故粒子P在a、b、c三點(diǎn)時(shí)的加速度大小之比是2∶1∶2，D正確．3．(2013·江蘇·6改編)將一電荷量為＋Q的小球放在不帶電的金屬球附近，所形成的電場(chǎng)線分布如圖3所示，金屬球表面的電勢(shì)處處相等．a(chǎn)、b為電場(chǎng)中的兩點(diǎn)，則下列說法不正確的是 ()圖3A．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大B．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的高C．檢驗(yàn)電荷－q在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的大D．將檢驗(yàn)電荷－q從a點(diǎn)移到b點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力做負(fù)功答案C解析根據(jù)題圖中電場(chǎng)線的疏密可知a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)比b點(diǎn)的大，A項(xiàng)正確；由電場(chǎng)線的方向可知a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)的高，則B項(xiàng)正確；由電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能變化關(guān)系可判斷C項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)正確．4．(2013·廣東·15)噴墨打印機(jī)的簡(jiǎn)化模型如圖4所示，重力可忽略的墨汁微滴，經(jīng)帶電室?guī)ж?fù)電后，以速度v垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)飛入極板間，最終打在紙上，則微滴在極板間電場(chǎng)中()圖4A．向負(fù)極板偏轉(zhuǎn)B．電勢(shì)能逐漸增大C．運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線D．運(yùn)動(dòng)軌跡與帶電量無(wú)關(guān)答案C解析不計(jì)重力的微滴帶負(fù)電，所受電場(chǎng)力方向指向帶正電荷的極板，故向正極板偏轉(zhuǎn)，A錯(cuò)．在電場(chǎng)力方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故粒子動(dòng)能增加，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能逐漸減小，B錯(cuò)．不計(jì)重力的帶負(fù)電微滴的初速度和所受恒定電場(chǎng)力垂直，故運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線，C對(duì)．由F＝ma，F(xiàn)＝Eq，U＝Ed，得：a＝eq\f(Uq,md)，可知粒子加速度和帶電量有關(guān)，加速度直接影響電場(chǎng)力方向上的加速運(yùn)動(dòng)，也會(huì)影響運(yùn)動(dòng)軌跡，D錯(cuò)．5．空間中有一個(gè)正方體，在正方體的d和g兩頂點(diǎn)處分別固定著等量異種點(diǎn)電荷，如圖5所示．現(xiàn)在各頂點(diǎn)間移動(dòng)一正試探電荷，關(guān)于該試探電荷所受的電場(chǎng)力大小和具有的電勢(shì)能，以下判斷正確的是 ()圖5A．在e點(diǎn)和b點(diǎn)所受電場(chǎng)力大小相同、電勢(shì)能相等B．在e點(diǎn)和b點(diǎn)所受電場(chǎng)力大小不相同、電勢(shì)能相等C．在a點(diǎn)和f點(diǎn)所受電場(chǎng)力大小相同、電勢(shì)能相等D．在a點(diǎn)和f點(diǎn)所受電場(chǎng)力大小不相同、電勢(shì)能相等答案A解析根據(jù)等量異種電荷的電場(chǎng)分布可知：e、b兩點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，電勢(shì)相等．a(chǎn)、f兩點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，a點(diǎn)電勢(shì)高于f點(diǎn)電勢(shì)．故電荷在e、b兩點(diǎn)電勢(shì)能相等，在a、f兩點(diǎn)電勢(shì)能不等．選項(xiàng)A正確．6．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6所示，其中b恰好沿下極板的邊緣飛出電場(chǎng)．下列說法正確的是 ()圖6A．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)極板上時(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兩個(gè)粒子在電場(chǎng)中沿電場(chǎng)的方向上的位移相同，由h＝eq\f(1,2)at2可知運(yùn)動(dòng)時(shí)間也相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．b和c在電場(chǎng)中沿電場(chǎng)的方向的位移不同，所以在電場(chǎng)中飛行的時(shí)間也就不同，由h＝eq\f(1,2)at2可知，c粒子在電場(chǎng)中飛行的時(shí)間最短，而在水平方向飛行的距離最大，所以c的速度最大，a、b兩粒子飛行時(shí)間相等，a的水平位移最小，所以a的速度最小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確．由能量的轉(zhuǎn)化和守恒可知，三個(gè)粒子的動(dòng)能的增加即為電場(chǎng)力對(duì)粒子所做的功，三個(gè)粒子受到的電場(chǎng)力相同，在電場(chǎng)力的方向上，誰(shuí)的位移大，電場(chǎng)力對(duì)誰(shuí)做的功就大，所以電場(chǎng)力對(duì)a、b兩粒子做的功相等，由于a、b兩粒子的初動(dòng)能不同，故飛離電場(chǎng)時(shí)a、b兩粒子的速度大小不相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．7．美國(guó)物理學(xué)家密立根通過研究平行板間懸浮不動(dòng)的帶電油滴，比較準(zhǔn)確地測(cè)定了電子的電荷量．如圖7所示，平行板電容器兩極板M、N相距d，兩極板分別與電壓為U的恒定電源兩極連接，極板M帶正電．現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板中央處于靜止?fàn)顟B(tài)，且此時(shí)極板帶電荷量與油滴帶電荷量的比值為k，則 ()圖7A．油滴帶正電B．油滴帶電荷量為eq\f(mg,Ud)C．電容器的電容為eq\f(kmgd,U2)D．將極板N向下緩慢移動(dòng)一小段距離，油滴將向上運(yùn)動(dòng)答案C解析由題意知油滴受到的電場(chǎng)力豎直向上，又上極板帶正電，故油滴帶負(fù)電，設(shè)油滴帶電荷量為q，則極板帶電荷量為Q＝kq，由于qE＝mg，E＝eq\f(U,d)，C＝eq\f(Q,U)，解得q＝eq\f(mgd,U)，C＝eq\f(kmgd,U2)，將極板N向下緩慢移動(dòng)一小段距離，U不變，d增大，則場(chǎng)強(qiáng)E減小，重力將大于電場(chǎng)力，油滴將向下運(yùn)動(dòng)，只有選項(xiàng)C正確．8．如圖8所示，三個(gè)速度大小不同的同種帶電粒子，沿同一方向從圖中長(zhǎng)方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上邊緣射入，當(dāng)它們從下邊緣飛出時(shí)相對(duì)入射方向的偏角分別為90°、60°、30°，則它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為 ()圖8A．1∶1∶1 B．1∶2∶3C．3∶2∶1 D．1∶eq\r(2)∶eq\r(3)答案C解析由于粒子運(yùn)動(dòng)的偏向角等于圓弧軌跡所對(duì)的圓心角，由t＝eq\f(T,360°)α可知，它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為90°∶60°∶30°＝3∶2∶1，選項(xiàng)C正確．9．如圖9所示，一束電子以大小不同的速率沿圖示方向垂直飛入橫截面是一正方形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，下列判斷正確的是 ()圖9A．電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，其軌跡線越長(zhǎng)B．電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，其軌跡線所對(duì)應(yīng)的圓心角越大C．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的電子，其軌跡線一定重合D．電子的速率不同，它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定不相同答案B解析電子以大小不同的速率沿圖示方向垂直飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，根據(jù)周期公式，電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，其軌跡線所對(duì)應(yīng)的圓心角越大，選項(xiàng)B正確，A、C錯(cuò)誤；電子的速率不同，它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡不相同，3、4、5的圓心角相同，則在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．10．如圖10所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.在xOy平面內(nèi)，從原點(diǎn)O處沿與x軸正方向成θ角(0<θ<π)以速率v發(fā)射一個(gè)帶正電的粒子(重力不計(jì))．則下列說法正確的是 ()圖10A．若v一定，θ越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短B．若v一定，θ越大，則粒子在離開磁場(chǎng)的位置距O點(diǎn)越遠(yuǎn)C．若θ一定，v越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的角速度越大D．若θ一定，v越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短答案A解析由左手定則可知，帶正電的粒子向左偏轉(zhuǎn)．若v一定，θ越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短，選項(xiàng)A正確；若v一定，θ等于90°時(shí)，粒子在離開磁場(chǎng)的位置距O點(diǎn)最遠(yuǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若θ一定，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期與v無(wú)關(guān)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的角速度與v無(wú)關(guān)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與v無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．11.如圖11所示，空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互垂直．在電磁場(chǎng)區(qū)域中，有一個(gè)豎直放置的光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一個(gè)帶正電的小球．O點(diǎn)為圓環(huán)的圓心，a、b、c為圓環(huán)上的三個(gè)點(diǎn)，a點(diǎn)為最高點(diǎn)，c點(diǎn)為最低點(diǎn)，Ob沿水平方向．已知小球所受電場(chǎng)力與重力大小相等．現(xiàn)將小球從環(huán)的頂端a點(diǎn)由靜止釋放．下列判斷正確的是 ()圖11A．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)為圓周長(zhǎng)的eq\f(3,8)時(shí)，洛倫茲力最大B．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)為圓周長(zhǎng)的eq\f(1,2)時(shí)，洛倫茲力最大C．小球從a點(diǎn)到b點(diǎn)，重力勢(shì)能減小，電勢(shì)能增大D．小球從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，電勢(shì)能增大，動(dòng)能減小答案A解析對(duì)A、B項(xiàng)，Eq＝mg，運(yùn)動(dòng)了圓周長(zhǎng)的eq\f(3,8)時(shí)，W總＝WG＋W電＝eq\f(2＋\r(2),2)r·mg＋eq\f(\r(2),2)r·mg＝(1＋eq\r(2))mgr，運(yùn)動(dòng)了eq\f(1,4)或eq\f(1,2)周時(shí)，W總＝2mgr<(1＋eq\r(2))mgr，由eq\f(1,2)mv2＝W總，所以eq\f(3,8)周處v最大，F(xiàn)洛＝Bqv，所以F洛最大，A對(duì)，B錯(cuò)；對(duì)C項(xiàng)，a到b點(diǎn)，重力勢(shì)能和電勢(shì)能都減小，因?yàn)橹亓碗妶?chǎng)力都做正功，C錯(cuò)；對(duì)D項(xiàng)，b到c點(diǎn)，電勢(shì)能增大，動(dòng)能先增大后減小，D錯(cuò)誤．12．如圖12所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)．一帶電粒子a(不計(jì)重力)以一定的初速度由左邊界的O點(diǎn)射入磁場(chǎng)、電場(chǎng)區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O′點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)穿出．若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)而保留電場(chǎng)不變，另一個(gè)同樣的粒子b(不計(jì)重力)仍以相同初速度由O點(diǎn)射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子b ()圖12A．穿出位置一定在O′點(diǎn)下方B．穿出位置一定在O′點(diǎn)上方C．運(yùn)動(dòng)時(shí)，在電場(chǎng)中的電勢(shì)能一定減小D．在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能一定減小答案C解析a粒子要在電場(chǎng)、磁場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)區(qū)內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，則該粒子一定沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故對(duì)粒子a有：Bqv＝Eq，即只要滿足E＝Bv，無(wú)論粒子帶正電還是負(fù)電，粒子都可以沿直線穿出復(fù)合場(chǎng)區(qū)；當(dāng)撤去磁場(chǎng)只保留電場(chǎng)時(shí)，粒子b由于電性不確定，故無(wú)法判斷從O′點(diǎn)的上方或下方穿出，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；粒子b在穿過電場(chǎng)區(qū)的過程中必然受到電場(chǎng)力的作用而做類平拋運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，其電勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．13．如圖13所示，帶異種電荷的粒子a、b以相同的動(dòng)能同時(shí)從O點(diǎn)射入寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩粒子的入射方向與磁場(chǎng)邊界的夾角分別為30°和60°，且同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)．a(chǎn)、b兩粒子的質(zhì)量之比為 ()圖13A．1∶2 B．2∶1C．3∶4 D．4∶3答案C

解析如圖所示a