新高考物理二輪復(fù)習(xí)專題3第1講電場與磁場的基本性質(zhì)作業(yè)

第一部分專題三第1講A組基礎(chǔ)能力練1．(2020·寧夏六盤山四模)如圖所示，虛線a、b、c代表電場中的三條電場線，實線為一帶負(fù)電的粒子僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡，P、R、Q是這條軌跡上的三點，由此可知(A)A．P的電勢高于Q點的電勢B．帶電粒子在P點時的電勢能比在Q點時的電勢能大C．帶電粒子在R點時的動能與電勢能之和比在Q點時的小，比在P點時的大D．帶電粒子在R點時的電場強度小于在Q點時的電場強度【解析】電荷做曲線運動，電場力指向曲線的內(nèi)側(cè)，所以電場力的方向向右，由于粒子帶負(fù)電，所以電場線方向向左，則有P的電勢高于Q點的電勢，故A正確；若粒子從P經(jīng)過R運動到Q，電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增大，帶電粒子在P點時的電勢能比在Q點時的電勢能小，故B錯誤；根據(jù)能量守恒定律，帶電粒子在運動過程中各點處的動能與電勢能之和保持不變，故C錯誤；電場線的疏密表示電場的強弱，則由電場線疏密可知帶電粒子在R點時的電場強度大于在Q點時的電場強度，故D錯誤．2．(2020·山東泰安三模)如圖所示，A、B、C是等邊三角形的三個頂點，O點是A、B兩點連線的中點．以O(shè)點為坐標(biāo)原點，以A、B兩點的連線為x軸，以O(shè)、C兩點的連線為y軸，建立坐標(biāo)系．過A、B、C、O四點各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過坐標(biāo)平面，各導(dǎo)線中通有大小相等的電流，其中過A、B兩點的導(dǎo)線中的電流方向向里，過C、O兩點的導(dǎo)線中的電流方向向外．過O點的導(dǎo)線所受安培力的方向為(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】等邊三角形的三個頂點A、B、C處均有一通電導(dǎo)線，且導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，由安培定則可得，導(dǎo)線A、B的電流在O處的合磁場為零，C處的電流在O處產(chǎn)生磁場水平向右，即O處的磁場方向水平向右，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電荷的小球(不計重力)．開始時，兩小球分別靜止在A、B位置．現(xiàn)外加一勻強電場E，在靜電力作用下，小球繞輕桿中點O轉(zhuǎn)到水平位置．取O點的電勢為0.下列說法正確的有(AB)A．電場E中A點電勢低于B點B．轉(zhuǎn)動中兩小球的電勢能始終相等C．該過程靜電力對兩小球均做負(fù)功D．該過程兩小球的總電勢能增加【解析】沿著電場線方向，電勢降低，A正確；由于O點的電勢為0，根據(jù)勻強電場的對稱性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，絕緣輕桿逆時針旋轉(zhuǎn)，兩小球靜電力對兩小球均做正功，電場力做正功，電勢能減少，C、D錯誤；故選A、B．4．(多選)(2020·全國調(diào)研卷)兩個固定的等量異種點電荷所形成電場的等勢面如圖中虛線所示，一帶電粒子以某一速度從圖中a點進(jìn)入電場，其運動軌跡為圖中實線所示，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．電勢能先變大后變小D．經(jīng)過b點和d點時的速度大小相同【解析】根據(jù)粒子的運動軌跡及電場線分布可知，粒子帶負(fù)電，選項A錯誤；粒子從a到c到e的過程中電場力先做負(fù)功后做正功，速度先減后增，電勢能先增大后減?。贿x項B錯誤，C正確；因為b、d兩點在同一等勢面上，所以在b、d兩點的電勢能相同，所以經(jīng)過b點和d點時的速度大小相同，選項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垂直磁感線射入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，帶電粒子在圓周軌道上運動相當(dāng)于一個環(huán)形電流，則下列說法中正確的是(CD)A．環(huán)形電流的電流強度跟q成正比B．環(huán)形電流的電流強度跟v成正比C．環(huán)形電流的電流強度跟B成正比D．環(huán)形電流的電流強度跟m成反比【解析】設(shè)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期為T，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，I與q的平方成正比，與v無關(guān)，與B成正比，與m成反比，故A、B錯誤，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)線圍成的一個邊長為L的正方形閉合線框abcd，其四個頂點均位于一個圓形區(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、方向相反的勻強磁場．現(xiàn)給線框接入從a點流入、d點流出的大小為I的恒定電流，則線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A點后分成兩條支路，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，則線框受到的安培力的大小為F＝eq\f(\r(2),2)BIL，A、B、C錯誤，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的中點處通過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)有勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小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的長度大于ab，ab的長度為l＝0.20m，bc的長度為L＝0.05m，當(dāng)MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合，當(dāng)MN中有電流通過時，指針示數(shù)可表示電流強度，不計通電時電流產(chǎn)生的磁場的作用(g＝10m/s2)(D)A．若要電流表正常工作，N端應(yīng)接電源正極B．若將量程擴大2倍，磁感應(yīng)強度應(yīng)變?yōu)锽′＝0.40TC．此電流表可以測量的最大電流為2.0AD．當(dāng)電流表示數(shù)為零時，彈簧伸長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錯誤；設(shè)彈簧的伸長量為Δx，則有mg＝kΔx，解得Δx＝10cm，設(shè)滿量程時通過MN的電流強度為Im，則有BIml＋mg＝k(L＋Δx)，代入解得Im＝2.5A，設(shè)擴大量程后，磁感應(yīng)強度變?yōu)锽′，則有2B′Iml＋mg＝k(L＋Δx)，解得B′＝0.10T，故B、C錯誤，D正確．9．(多選)(2018·全國卷Ⅱ)如圖，同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點處于勻強電場中，電場方向與此平面平行，M為a、c連線的中點，N為b、d連線的中點．一電荷量為q(q＞0)的粒子從a點移動到b點，其電勢能減小W1；若該粒子從c點移動到d點，其電勢能減小W2.下列說法正確的是(BD)A．此勻強電場的場強方向一定與a、b兩點連線平行B．若該粒子從M點移動到N點，則電場力做功一定為eq\f(W1＋W2,2)C．若c、d之間的距離為L，則該電場的場強大小一定為eq\f(W2,qL)D．若W1＝W2，則a、M兩點之間的電勢差一定等于b、N兩點之間的電勢差【解析】結(jié)合題意，只能判定φa＞φb，φc＞φd，但電場方向不能得出，故A錯誤．電場強度的方向沿c→d時，才有場強E＝eq\f(W2,qL)，故C錯誤．由于M、N分別為ac和bd的中點，對于勻強電場，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點移動到N點的過程中，電場力做功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為通過半球頂點C與球心O的軸線．P、Q為CD軸上關(guān)于O點對稱的兩點．如果帶電量為Q的均勻帶電球殼，其內(nèi)部電場強度處處為零，電勢都相等．則下列判斷正確的是(D)A．P點的電勢與Q點的電勢相等B．帶正電的微粒在O點的電勢能為零C．在P點靜止釋放帶正電的微粒(重力不計)，微粒將做勻加速直線運動D．P點的電場強度與Q點的電場強度相等【解析】由電場的疊加原理可知半球面右邊的電場線是水平向右的，沿電場線方向電勢逐漸降低，所以P點的電勢高于Q點的電勢，故A錯誤；本題沒有選取零勢點，所以帶正電的微粒在O點的電勢能不一定為零，故B錯誤；電場線方向水平向右，所以在P點釋放靜止帶正電的微粒(重力不計)，微粒將作加速運動，距離遠(yuǎn)后電場力減小，所以是變加速運動，故C錯誤；均勻帶電半球相當(dāng)于一個均勻帶正電的球和半個均勻帶負(fù)電的球，這個半球放在圖的另一邊，然后看PQ兩點，可以看到，PQ兩點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兩點產(chǎn)生的電場為零，所以，正電半球在Q點產(chǎn)生的電場強度相當(dāng)于負(fù)電半球在Q點產(chǎn)生的電場強度，而與P點的環(huán)境比較，唯一的區(qū)別是電荷符號相反，從而電場大小相同，只有可能有方向的區(qū)別，而分析可知，方向是相同的，故電場強度相等，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、板長為L，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垂直電場進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電極，不計電子的重力．則電子穿過偏轉(zhuǎn)電極YY′的過程中，下列說法正確的是(B)A．電子向Y′極板偏轉(zhuǎn)飛出B．電子射出電場時的偏移量ΔY＝eq\f(eUL2,2mdv2)C．射出電子的動能增加了eUD．U越大，電子通過YY′極板的時間就越短【解析】由(b)圖可知，Y為正極，則電場強度方向向下，故電子通過YY′的過程中，受到的電場力向上，即電子向Y極偏轉(zhuǎn)飛出電場，故A錯誤；電子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運動，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)動能定理可知，電子動能的增加量為ΔEk＝eEΔY，因ΔY<d，故EΔY<Ed＝U，所以ΔEk<eU，故C錯誤；根據(jù)電子的方向做勻速直線運動，有L＝vt，解得t＝eq\f(L,v)，即電子通過YY′極板的時間與U無關(guān)，故D錯誤．12．(2020·山東煙臺模擬)在平行于紙面內(nèi)的勻強電場中，有一電荷量為q的帶正電粒子，僅在電場力作用下，粒子從電場中A點運動到B點，速度大小由2v0變?yōu)関0，粒子的初、末速度與AB連線的夾角均為30°，如圖所示，已知A、B兩點間的距離為d，則該勻強電場的電場強度為(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，故電場強度方向斜向左下方．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°，電場強度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錯誤，D正確．13．(2020·新疆三模)“電磁炮”是利用電磁力對彈體加速的新型武器，具有速度快、效率高等優(yōu)點．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，軌道寬為L＝0.2m；在導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度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；在某次試驗發(fā)射時，電源為加速彈體提供的電流是I＝4×103A，不計空氣阻力．求：(1)彈體所受安培力大?。?2)彈體從靜止加速到4km/s，軌道至少要多長；(3)彈體從靜止加速到4km/s過程中，該系統(tǒng)消耗的總能量．【答案】(1)8×104N(2)20m(3)1.76×106J【解析】