2023年高考物理二輪復(fù)習(xí)試題（全國通用）電場和磁場的基本性質(zhì) 含解析

專題06電場和磁場的基本性質(zhì)

一、單選題

1.（2022?江蘇南通.模擬預(yù)測）如圖所示，有一個均勻帶正電的絕緣球體，球心為。，球

體內(nèi)有一個球形空腔，球心為02,M、N為兩球心連線上兩點，P、。連線過球心0,且與

M、N連線垂直，且M、N、P、0四點到0/距離相等。貝IJ（）

A.P、。兩點電場強(qiáng)度相同B.尸點電場強(qiáng)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P、。兩點電場強(qiáng)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(fù)電荷，且電荷量密度與球體實心部分相同，則

M、N、P、。四點的電場強(qiáng)度和電勢均可視為完整的均勻帶正電球體。/與均勻帶負(fù)電球體

Q產(chǎn)生的電場強(qiáng)度和電勢的疊加。由于P、N到0/的距離相同，所以完整的均勻帶正電球

體。/在P、N產(chǎn)生的電場強(qiáng)度（分別設(shè)為EP和EM）大小相同，且方向均背離圓心。

而完整的均勻帶負(fù)電球體。2在N點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度一定大于在P點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度

EP2,易知EM和方向相反，而EP/和EP2方向夾角小于180°,根據(jù)電場強(qiáng)度的疊加

法則可知P點電場強(qiáng)度比N點的大，故B錯誤；

CD.規(guī)定無窮遠(yuǎn)處為電勢零點，由于M、N到0,的距離相等，所以完整的均勻帶正電球

體。/在M、N產(chǎn)生的電勢相等；由于M到02的距離大于N到。2的距離，所以完整的均

勻帶負(fù)電球體3在M產(chǎn)生的電勢高于在N產(chǎn)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P點的高，故C錯誤，D正確。

故選D。

2.（2022?山東?煙臺二中模擬預(yù)測）如圖所示，高為2R的絕緣圓柱體，底面半徑為R,

訪加為過兩底面圓心軸線的截面，在。點有一電荷量為+q的點電荷，在a點有一電荷量為

P的點電荷，平面哂"垂直平面”林乩靜電力常量為屋下列說法正確的是（）

A.h點與g點電場強(qiáng)度相同

B.d點電勢高于6點電勢

C.正電荷沿e/?運動，電場力做正功

D./點的電場強(qiáng)度大小為嚅i

【答案】D

【詳解】A.a點與g點電場強(qiáng)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，。點有一電荷量為-q的點電荷，高為2H的絕緣圓柱

體，底面半徑為凡d點電勢等于b點電勢，B錯誤；

C.正電荷沿M運動，電場力做負(fù)功，C錯誤；

D.電荷q在/點受到a、c處電荷的電場力大小分別為

F-kq，

1（即

2

q-

（限f

合力為

6R2

/點的電場強(qiáng)度大小為

E上馬

q6/?2

D正確。

故選D。

3.（2022?河北?高考真題）如圖，真空中電荷量為為和-4（q>0）的兩個點電荷分別位于

M點與N點，形成一個以MN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MN的交點，T為等勢面上的一點，下列

說法正確的是（）

2q-q

A.尸點電勢低于S點電勢B.7點電場強(qiáng)度方向指向。點

C.除無窮遠(yuǎn)處外，直線上還存在兩個電場強(qiáng)度為零的點D.將正試探電荷乳從T

點移到尸點，靜電力做正功

【答案】B

【詳解】A.在直線MN上，左邊正電荷在M右側(cè)電場強(qiáng)度水平向右，右邊負(fù)電荷在直線

MN上電場強(qiáng)度水平向右，根據(jù)電場的疊加可知MN間的電場強(qiáng)度水平向右，沿著電場線

電勢逐漸降低，可知尸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(fù)電荷電荷量，可知在N左側(cè)電場強(qiáng)度不可能為零，則N右

側(cè)，設(shè)MN距離為L.根據(jù)

k2q_kq

(L+d)'=W)7

可知除無窮遠(yuǎn)處外，直線電場強(qiáng)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「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點移到尸點，電勢能增大，靜電力做負(fù)功，故D錯誤；

B.設(shè)等勢圓的半徑為R,AN距離為x,MV距離為L如圖所示

2夕!-q\

???一?~;--，??

MpA\N0!S

根據(jù)

X

結(jié)合電勢的疊加原理A、S滿足

k_kq

L-xx

k-2qkg

L+2R—x2R—x

解得

L

x=-

3

由于電場強(qiáng)度方向垂直等勢面，可知T點的場強(qiáng)方向必過等勢面的圓心，。點電勢

4qM噌

-2+T

-L

--

L3-3

可知

VT><PO

可知7點電場方向指向。點，故B正確。

故選B。

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(dá)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(wǎng)球拍的網(wǎng)狀拍外形，一般具有

三層金屬導(dǎo)線網(wǎng)，其中構(gòu)成上、下拍面的兩層較疏的金屬網(wǎng)彼此相通，構(gòu)成同一電極，處

于電路的低電勢；夾在中間的一層金屬網(wǎng)則是電路中電勢較高的另一電極。已知在標(biāo)準(zhǔn)大

氣壓下，當(dāng)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(wǎng)，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(wǎng)電勢高達(dá)上千伏特，若人體碰觸金屬網(wǎng)，會因電擊而產(chǎn)生嚴(yán)

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(qiáng)電流，雖然電蚊拍中間夾層的

金屬網(wǎng)電勢高達(dá)上千伏特，若人體碰觸金屬網(wǎng)，不會因電擊而產(chǎn)生嚴(yán)重傷害。一方面是因

為人體電阻大，另一方面是不會產(chǎn)生持續(xù)長時間的一個強(qiáng)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(jìn)行放電，與原子能級躍遷沒有關(guān)系，故B正確、C錯誤；

D.依題意，設(shè)該電蚊拍兩電極間的電壓可升高至U,”，根據(jù)

E「=—U

d

代入數(shù)據(jù)可得

4m=15kV

故D錯誤。

故選Bo

5.（2022廣東?模擬預(yù)測）如圖所示，A、8是半徑為，?的圓上兩點，空間存在平行于圓面

的勻強(qiáng)電場，將質(zhì)量為機(jī)、電荷量為q的帶正電的粒子從圓心處以大小均為物的初速度向

各個方向射出，結(jié)果粒子到達(dá)A、8兩點時動能均減少了已知乙AOB=120。，不計

粒子的重力，則勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為（）

A遺B扇片C晶片D晶片

2qr2qrqr3qr

【答案】A

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

于4、8連線，由于粒子在A、B的動能小于在。點的動能，因此粒子在A、8的電勢能比

在。點電勢能大，由于粒子帶正電，因此A、8電勢比。點電勢高，粒子從。點到4、B

兩點，由動能定理可得

-qU=0-■-mv^

。到A8連線的距離為

J=/sin30°

由勻強(qiáng)電場的電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系可知，勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為

E=U_=m^

d2qr

A正確，BCD錯誤。

故選A。

6.（2022?重慶?高考真題）如圖為某同學(xué)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（）

A.材料豎直方向尺度減小B.極板間電場強(qiáng)度不變

C.極板間電場強(qiáng)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U不變，極板上所帶電荷量。變少，根據(jù)電容定

義式C=5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(qiáng)電場，根據(jù)

471kd

E=g可知極板間電場強(qiáng)度E減小，BC錯誤；

a

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E為電

源，R為定值電阻，C為電容器，A為電流表，V為電壓表。下列說法正確的是（）

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(jié)束后，電流表示數(shù)為零，A錯誤；

B.充電過程中，隨著電容器C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(jié)束后，最后趨于穩(wěn)定，B正確；

CD.電容器放電的/T圖像如圖所示

八//mA

2

一,「葉>

0.12468t/s

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(yīng)強(qiáng)度的方向

C.正弦交流發(fā)電機(jī)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(yīng)強(qiáng)度的方向，B正確；

C.正弦交流發(fā)電機(jī)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B。

9.（2022?北京?高考真題）如圖所示平面內(nèi)，在通有圖示方向電流/的長直導(dǎo)線右側(cè)，固定

一矩形金屬線框用〃，4邊與導(dǎo)線平行。調(diào)節(jié)電流/使得空間各點的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間

均勻增加，則（）

ab

"□

dc

A.線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為afbfcfdfa

B.線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流逐漸增大

C,線框以/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(dǎo)線右側(cè)的磁場方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)

度隨時間均勻增加，根據(jù)楞次定律可知線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為

ci->d-c->b-a,A辛音1天,

B.線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為

,E△①S

I=—=n---=n------

RRZR加

空間各點的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻增加，故線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變，B錯誤；

C.線框依/邊感應(yīng)電流保持不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻增加，根據(jù)安培力表達(dá)式

7=BIL,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(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為

afdfcfb?i,根據(jù)左手定則可知，線框a"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(dǎo)線的磁場分部特點可知?！ㄟ吽幍拇艌鲚^大，根據(jù)安培力

表達(dá)式七=8〃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Q、。'的電場等勢面分布示意圖，Q、。'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，P為某等

勢面上一點，則（）

A.N點的電場強(qiáng)度大小比M點的大

B.。為正電荷

C.M點的電場方向沿x軸負(fù)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(qiáng)的大小，由圖可知N點的等差等勢線比M點更

密，則N點的電場強(qiáng)度大小比M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(fù)電荷，故B錯誤；

C.沿著電場線電勢逐漸降低，結(jié)合各等勢線的電勢高低關(guān)系可知M點的電場方向沿x軸

正方向，故C錯誤；

D.M點與N點等勢均為OV,P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AD0

11.（2022?青海西寧二模）如圖所示，在勻強(qiáng)電場中，有邊長為5cm的等邊三角形

ABC,三角形所在平面與勻強(qiáng)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(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為80V/m,方向由A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A點，電子的電勢能增加了4eV

【答案】AD

【詳解】A.因為%=1V、穌.=5V,則AC中點（設(shè)為。點）的電勢為外=3V,則8。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(qiáng)電場的場強(qiáng)方向由C指向A,大小為

E=%=-1-v/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

〃_”。八005、」4瓦,

U（）F-（PO~CPF=￡r=80x------

2x——

2

則

/=（3-竽）Va0.69V

在三角形ABC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A電勢降低4V,則將電子由C點移到A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(dǎo)軌在同一水平面內(nèi)。一導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)

軌上，棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)恒定。整個裝置置于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)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(diào)。導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右運動，現(xiàn)給導(dǎo)體棒

通以圖示方向的恒定電流，適當(dāng)調(diào)整磁場方向，可以使導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌做勻加速運動或勻減

速運動。已知導(dǎo)體棒加速時，加速度的最大值為日g；減速時，加速度的最大值為6g,

其中g(shù)為重力加速度大小。下列說法正確的是（）

A.棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為立

6

B.棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為更

3

C.加速階段加速度大小最大時，磁場方向斜向下，。=60°

D.減速階段加速度大小最大時，磁場方向斜向上，0=150。

【答案】BC

【詳解】設(shè)磁場方向與水平方向夾角為，/,為＜90。;當(dāng)導(dǎo)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(yīng)該斜向右上方，磁場方向斜向右下方，此

時有

Fsin-Fcos^)=maA

及

sina=

根據(jù)數(shù)學(xué)知識可得

則有

jumg+ma

sin(q+a)=x<1

尸(7^

同理磁場方向與水平方向夾角為。2,仇＜90。，當(dāng)導(dǎo)體棒減速，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(yīng)該斜向左下方，磁場方向斜向左上方，此時

有

Fsin02+//(mg+Fcos^)=wa2

有

產(chǎn)儲卜

(Jl+in(2+a)=ma?-，"ng

所以有

ma2-/jmg

sin(02+ar)=<1

當(dāng)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

百

帶入

1

cosa=—j=

歷

可得a=30°,此時

。1=%=6。

加速階段加速度大小最大時，磁場方向斜向右下方，有

<9=4=60

減速階段加速度大小最大時，磁場方向斜向左上方，有

。=%-。2=120

故BC正確，AD錯誤。

故選BC。

三、解答題

13.(2022?貴州貴陽模擬預(yù)測)如圖所示，一質(zhì)量為機(jī)、帶電量為<7的粒子以初速度％沿

x軸正方向從坐標(biāo)原點。射入，并經(jīng)過圖中用點，"點的坐標(biāo)為=百/,%=/,不計粒

子重力。

(1)若上述過程僅由方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場實現(xiàn)，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；

(2)若上述過程僅由方向平行N軸的勻強(qiáng)電場實現(xiàn)，求粒子經(jīng)過M點時的動能。

%------------?M

7

o/22

-加

\(-%

【答案】T/6

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

示

J

0VoxoX

由洛倫茲力提供向心力可得

由幾何關(guān)系可得

r2=(^/)2+(r-/)2

解得粒子的軌道半徑為

r-21

聯(lián)立解得磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為

8=以

2ql

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

有

收=卬

l=—at2

2

a“=——qE

m

聯(lián)立解得電場強(qiáng)度大小為

E=&噴

3ql

根據(jù)動能定理可得

qEl=E「gm*

解得粒子經(jīng)過M點時的動能為

F72

Ek=-7/mo

o

14.（2022?山東?模擬預(yù)測）如圖甲，空間直角坐標(biāo)系Qxyz中，界面M、熒光屏N均與

0冷，平面平行，界面M將空間分為區(qū)域I和區(qū)域II兩部分，界面M與。xy平面間距離為

L,z軸與界面M相交于。八與熒光屏N交于。2,在熒光屏上建立圖示坐標(biāo)系Qxy。區(qū)

域I空間有與y軸平行向上的勻強(qiáng)電場，區(qū)域H空間先后有沿z軸正方向和x軸正方向的勻

強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間變化規(guī)律如圖乙（%已知，界面在磁場中）。兩個電荷量

均為外質(zhì)量均為，〃的帶正電粒子以。分別從y軸正半軸上的兩點沿z軸正方向先后射

出，外b兩粒子射出位置的y坐標(biāo)之比］=巳，經(jīng)過區(qū)域I,兩粒子同時到達(dá)0/點，其

中“粒子到達(dá)。/點時速度大小為期與z軸正方向間夾角6=60°；在0/點有一調(diào)速裝

置，使經(jīng)過0,點的外人粒子只保留y軸方向的速度分量；廣0時刻兩粒子從0/點沿），軸

負(fù)向射出，經(jīng)過區(qū)域II,。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(yīng)，求：

（1）區(qū)域I內(nèi)電場強(qiáng)度E的大小；

(2)界面M與熒光屏N間的距離d；

(3)b粒子打在熒光屏上的時刻及位置坐標(biāo)(X',，)。

b、

y

【答案】(1)鬻；⑵〃與'⑶7〃韋；,'嘴

【詳解】(1)對于粒子。，設(shè)經(jīng)時間。到達(dá)。點，在。點沿＞軸方向速度分量為％,有

L=v0cos0?%

6優(yōu)片

4qL

7im

(2)對于粒子a,。~一二時間內(nèi)在區(qū)域II內(nèi)的慶磁場中運動半周，然后垂直x軸再射入

Bx磁場,運動軌跡與熒光屏相切，設(shè)在以磁場中做圓周運動半徑為犯有

v2

4匕

r?

qB。

(3)設(shè)人粒子在在01點沿y軸方向速度分量為七,在區(qū)域II內(nèi)的反磁場和以磁場中運

動半徑為5,有

vl=2—y

ntb

&=2

為16

qVi*B(>=m-

ri,

〃粒子在BA磁場中運動運動時間，有

A*——5_7_v__m_____7_1__m____2_7_t__m___T

3qB°qB°3qB。3

在以磁場中運動軌跡如圖所示

熒

光

屏

由幾何關(guān)系得

x'=2rb

y-rhcos30°

解得

.二4屁-

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15.(2022?上海模擬預(yù)測)如圖，真空中A點固定放置一電量為+。的點電荷A,一質(zhì)量

為機(jī)、電量為飛的檢驗電荷B在距A為4處，僅在電場力作用下以大小為匕的速度正對A

運動，AB連線上有間距相等的“、氏c三點。已知：取無窮遠(yuǎn)處電勢為零，真空中靜止正

點電荷電場中某點電勢夕可表示為：夕