2025屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測試專題強(qiáng)化練八電場和磁場的基本規(guī)律

專題強(qiáng)化練（八）電場和磁場的基本規(guī)律1．(2024·佛山市二模)2023年8月15日，游客在新疆吐魯番的沙漠上游玩時(shí)，頭發(fā)突然豎了起來。當(dāng)時(shí)無風(fēng)，但頭頂烏云密布。下列相關(guān)說法正確的是(B)A．這是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．這是一種靜電感應(yīng)現(xiàn)象C．此時(shí)人的頭與腳帶異種電荷D．此時(shí)人應(yīng)躺下或蹲下，并向高處撤離解析：游客在沙漠上游玩時(shí)，頭頂烏云密布，頭發(fā)突然豎了起來。這是由于烏云帶了電，對人體產(chǎn)生了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，頭與云帶異種電荷，由于腳與大地接觸，腳不帶電，此時(shí)人應(yīng)躺下或蹲下，并向低洼處撤離，避免發(fā)生尖端放電現(xiàn)象。2．(多選)(2024·湛江市一模)如圖所示，是閃電擊中廣州塔的畫面，廣州塔的尖頂是一避雷針，雷雨天氣時(shí)，低端帶負(fù)電的云層經(jīng)過避雷針上方時(shí)，避雷針尖端放電形成瞬間強(qiáng)電流，云層所帶的負(fù)電荷經(jīng)避雷針導(dǎo)入大地，在此過程中，下列說法正確的是(ACD)A．云層靠近避雷針時(shí)，針尖感應(yīng)出正電荷B．向塔尖端運(yùn)動(dòng)的負(fù)電荷受到的電場力越來越小C．越靠近避雷針尖端，電場強(qiáng)度越大D．向塔尖端運(yùn)動(dòng)的負(fù)電荷電勢能減小解析：根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，可知云層靠近避雷針時(shí)，針尖感應(yīng)出正電荷，故A正確；根據(jù)電場線的疏密可知，塔尖的電場強(qiáng)度較大，所以向塔尖端運(yùn)動(dòng)的電荷受到的電場力越來越大，故B錯(cuò)誤；由于電荷更容易集中到尖端，越靠近避雷針尖端電場強(qiáng)度越大，故C正確；負(fù)電荷在電場力的作用下向塔尖端運(yùn)動(dòng)，電場力做正功，電勢能減小，故D正確。3．(2024·深圳市一模)兩塊平行金屬板安裝在絕緣基座上，A板連接感應(yīng)起電機(jī)的正極，B板連接負(fù)極，一個(gè)由錫紙包裹的乒乓球用絕緣細(xì)線懸掛于A、B兩板之間，搖動(dòng)起電機(jī)，乒乓球在電場力作用下與A、B兩板往返運(yùn)動(dòng)碰撞，下列說法正確是(D)A．A板的電勢低于B板的電勢B．乒乓球往返運(yùn)動(dòng)過程中始終帶正電C．A→B的運(yùn)動(dòng)過程中電場力對乒乓球做負(fù)功D．A→B的運(yùn)動(dòng)過程中乒乓球電勢能減小解析：根據(jù)題意，A板連接感應(yīng)起電機(jī)的正極，B板連接負(fù)極，則可知A板的電勢高于B板的電勢，故A錯(cuò)誤；當(dāng)乒乓球在電場力的作用下從A板向B板運(yùn)動(dòng)，則乒乓球一定帶正電，而當(dāng)乒乓球與B板發(fā)生碰撞，在接觸的過程中乒乓球上的正電荷將與B板所帶負(fù)電荷中和后并使乒乓球帶上負(fù)電，之后電場力繼續(xù)對乒乓球做正功，使乒乓球運(yùn)動(dòng)到A板，如此反復(fù)，因此乒乓球往返運(yùn)動(dòng)過程中與A板碰撞后帶正電，與B板碰撞后帶負(fù)電，故B錯(cuò)誤；根據(jù)題意，乒乓球在電場力作用下與A、B兩板往返運(yùn)動(dòng)碰撞，則可知A→B的運(yùn)動(dòng)過程中電場力對乒乓球做正功，乒乓球的電勢能減小，故C錯(cuò)誤，D正確。4．(多選)如圖所示，長方體的ABCO面為正方形，整個(gè)空間存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場，現(xiàn)在AB、BC、CD、DA上分別放置四根導(dǎo)體棒，且構(gòu)成一閉合回路。當(dāng)回路中通有沿ABCDA方向的電流時(shí)，下列說法不正確的是(ABC)A．CD棒所受的安培力方向垂直于紙面向外B．四根導(dǎo)體棒均受安培力的作用C．CD棒與DA棒所受的安培力大小相等D．DA棒所受的安培力最大解析：根據(jù)左手定則，CD棒所受的安培力方向垂直于紙面向里，A錯(cuò)誤，符合題意；AB棒與磁場方向平行，不受安培力的作用，B錯(cuò)誤，符合題意；CD棒的有效長度等于DO，CD棒所受的安培力的大小比DA棒所受的安培力的大小小，C錯(cuò)誤，符合題意；DA棒的有效長度最大，所受的安培力最大，D正確，不符合題意。5．如圖所示，在勻強(qiáng)電場中的O點(diǎn)固定一點(diǎn)電荷＋Q，a、b、c、d、e、f為以O(shè)點(diǎn)為球心的同一球面上的點(diǎn)，aecf平面與電場線平行，bedf平面與電場線垂直。下列判斷正確的是(C)A．a(chǎn)、c兩點(diǎn)電勢相等B．b、d兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同C．將點(diǎn)電荷＋q從球面上b點(diǎn)移到e點(diǎn)，電場力做功為零D．將點(diǎn)電荷＋q從球面上a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場力做功為零解析：根據(jù)點(diǎn)電荷形成的電場可知，a、c兩點(diǎn)與點(diǎn)電荷的距離相等，則可知a、c兩點(diǎn)在點(diǎn)電荷的等勢面上，但a、c兩點(diǎn)又同時(shí)處在勻強(qiáng)電場中，而沿著電場線的方向電勢降低，根據(jù)電勢疊加原理可知，a點(diǎn)的電勢高于c點(diǎn)的電勢，因此將點(diǎn)電荷＋q從球面上a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場力做正功，故A、D錯(cuò)誤；根據(jù)場強(qiáng)的疊加原理可知，b、d兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，方向不同，故B錯(cuò)誤；bedf平面與電場線垂直，若只有勻強(qiáng)電場，則可知平面bedf為等勢面，而b、e兩點(diǎn)又位于點(diǎn)電荷所在的球面上，若只有該點(diǎn)電荷，則可知b、e兩點(diǎn)所在的球面為等勢面，根據(jù)電勢疊加原理可知，在該復(fù)合電場中，b、e兩點(diǎn)電勢仍然相等，因此將點(diǎn)電荷＋q從球面上b點(diǎn)移到e點(diǎn)，電場力做功為零，故C正確。6．(多選)如圖所示，實(shí)線為電場線，且AB＝BC，電場中的A、B、C三點(diǎn)的場強(qiáng)分別為EA、EB、EC，電勢分別為φA、φB、φC，AB、BC間的電勢差分別為UAB、UBC。下列關(guān)系正確的有(ABC)A．EA＞EB＞EC B．φA＞φB＞φCC．UAB＞UBC D．UAB＝UBC解析：電場線的疏密程度表示電場強(qiáng)度大小，電場線越密電場強(qiáng)度越大，故EA>EB>EC，A正確；沿電場線方向電勢降低，故φA>φB>φC，B正確；因?yàn)閁＝Ed，相同距離時(shí)，電場強(qiáng)度越大，電勢降落越快，而A、B間的平均電場強(qiáng)度大于B、C間的平均電場強(qiáng)度，故UAB>UBC，C正確，D錯(cuò)誤。7.如圖所示，空間有一圓錐OBB′，點(diǎn)A、A′分別是兩母線的中點(diǎn)。現(xiàn)在頂點(diǎn)O處固定一帶正電的點(diǎn)電荷，下列說法正確的是(B)A．A、A′兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同B．將一帶負(fù)電的試探電荷從B點(diǎn)沿直徑移到B′點(diǎn)，其電勢能先減小后增大C．平行于底面且圓心為O1的截面為等勢面D．若B′點(diǎn)的電勢為φB′，A′點(diǎn)的電勢為φA′，則BA連線中點(diǎn)C處的電勢φC等于eq\f(φB′＋φA′,2)解析：A、A′兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，方向不同，A錯(cuò)誤；將帶負(fù)電的試探電荷從B點(diǎn)沿直徑移到B′點(diǎn)過程中，電場力先做正功后做負(fù)功，電勢能先減小后增大，B正確；O處固定的帶正電的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的等勢面是以O(shè)為圓心的球面，不是以圓心為O1的截面，C錯(cuò)誤；由于C、B間的場強(qiáng)小于A、C間的場強(qiáng)，由U＝eq\x\to(E)d得C、B間的電勢差小于A、C間的電勢差，又因?yàn)锳、A′到O點(diǎn)的距離相等，所以φA＝φA′，同理可得φB＝φB′，C為AB中點(diǎn)，則有φC<eq\f(φB′＋φA′,2)，D錯(cuò)誤。8．(多選)如圖所示的是帶電荷量不同的正、負(fù)點(diǎn)電荷的電場線，A、M、N是電場中的三點(diǎn)，A是兩電荷連線的中點(diǎn)，M、N在兩電荷連線的垂直平分線上。一個(gè)帶負(fù)電的點(diǎn)電荷在M、N兩點(diǎn)受到的電場力分別為FM、FN。無窮遠(yuǎn)處電勢為零，則(ACD)A．FM>FNB．A點(diǎn)電勢為零C．M點(diǎn)電勢高于N點(diǎn)電勢D．將負(fù)點(diǎn)電荷從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)的過程中，電勢能增加解析：因?yàn)殡妶鼍€的疏密表示電場強(qiáng)度，電場線越密的地方電場強(qiáng)度越大，由題圖可知，M點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小大于N點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小，則由F＝qE可得FM>FN，故A正確；由等勢線與電場線垂直可得，過A點(diǎn)的等勢線如圖所示，因?yàn)闊o窮遠(yuǎn)處電勢為零，且沿著電場線電勢降低，所以A點(diǎn)電勢大于零，故B錯(cuò)誤；因?yàn)檠刂妶鼍€電勢降低，則M點(diǎn)電勢高于N點(diǎn)電勢，故C正確；因?yàn)樨?fù)電荷在電勢高的地方電勢能小，所以將負(fù)點(diǎn)電荷從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)的過程中，電勢能增加，故D正確。9.(2024·韶關(guān)市綜合測試)水平架設(shè)的三根絕緣直流輸電線纜彼此平行，某時(shí)刻電流方向如圖所示，電纜線M在最上方，兩根電纜線P、Q在下方，且位于同一水平高度處，PQM為等腰三角形，MQ＝MP，O點(diǎn)是P、Q連線的中點(diǎn)，電纜線上的M點(diǎn)、P點(diǎn)、Q點(diǎn)在同一豎直平面內(nèi)，忽略地磁場，下列說法正確的是(D)A．輸電線纜M、P相互吸引B．輸電線纜M所受安培力的方向豎直向下C．輸電線纜M在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場方向豎直向下D．O點(diǎn)處的磁場方向沿水平方向由Q指向P解析：輸電線纜M、P電流方向相反，相互排斥，故A錯(cuò)誤；由右手螺旋定則及磁場的疊加可知P、Q兩條線纜在M點(diǎn)所產(chǎn)生的合場強(qiáng)水平向右，根據(jù)左手定則知M線纜受到的安培力方向豎直向上，故B錯(cuò)誤；由右手螺旋定則可知M線纜在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場方向由O點(diǎn)指向P點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；由右手螺旋定則及題意可知P、Q線纜在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場方向等大、反向，M線纜在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場方向由O點(diǎn)指向P點(diǎn)，故合場強(qiáng)的方向由Q點(diǎn)指向P點(diǎn)，故D正確。10．用電流傳感器研究電容器充放電現(xiàn)象，電路如圖所示。電容器不帶電，閉合開關(guān)S1，待電流穩(wěn)定后再閉合開關(guān)S2，通過傳感器的電流隨時(shí)間變化的圖像是(A)解析：閉合開關(guān)S1后，電容器充電，電容器電壓與電源電壓差值越來越小，則通過傳感器的電流越來越小，充電完成后，電容器電壓等于電源電壓，此時(shí)電路中電流為零；再閉合開關(guān)S2，因?yàn)殡娙萜麟妷捍笥赗2電壓，則電容器放電，電容器電壓與R2電壓差值越來越小，則通過傳感器的電流越來越小，且電流方向與開始充電時(shí)的方向相反，當(dāng)電容器電壓等于R2電壓時(shí)電路中電流為零。11．(多選)(2024·廣東省普通高中一模)如圖為晶圓摻雜機(jī)的簡圖，O是晶圓面(設(shè)其半徑足夠大)的圓心，上、下豎直放置的圓柱形電磁線圈可在中間圓柱形區(qū)域形成勻強(qiáng)磁場；圓柱形磁場區(qū)域的橫截面半徑為L、圓心為O1，OO1水平且垂直于晶圓面；若線圈中通入如圖所示的電流，比荷為k的正離子以速度v、沿OO1射入，且全部摻雜在晶圓上，則(BC)A．離子摻雜在x軸的負(fù)半軸上B．離子摻雜在x軸的正半軸上C．圓柱形磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度必須小于eq\f(v,kL)D．圓柱形磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度必須小于eq\f(v,2kL)解析：根據(jù)安培定則可得，兩圓柱形電磁線圈中間的勻強(qiáng)磁場方向豎直向上，剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)左手定則，正離子受到的洛倫茲力方向沿x軸正方向，故A錯(cuò)誤，B正確；若所有的離子都在晶圓上，則離子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的最小半徑r＝L，根據(jù)牛頓第二定律qvB＝meq\f(v2,r)，解得最小的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(mv,qL)＝eq\f(v,kL)，故C正確，D錯(cuò)誤。12.(多選)如圖所示，長l＝1m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定，下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球。已知小球的質(zhì)量m＝1×10－4kg，且位于電場強(qiáng)度E＝3.0×103N/C，方向水平向右的勻強(qiáng)電場中。小球靜止時(shí)，繩與豎直方向的夾角θ＝37°，(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s2)，則(AC)A．此帶電小球帶正電B．小球受輕繩拉力F為1.66×10－3NC．小球所帶電荷量q＝2.5×10－7CD．將小球拉至最低點(diǎn)由靜止釋放，小球回到繩與豎直方向的夾角θ＝37°時(shí)速度v的大小為2eq\r(5)m/s解析：對小球的受力分析可知，小球所受電場力的方向與場強(qiáng)的方向相同，故小球帶正電，A正確；小球受輕繩拉力F＝eq\f(mg,cos37°)＝eq\f(1×10－4×10,0.8)N＝1.25×10－3N，B錯(cuò)誤；小球所受的電場力F電＝mgtan37°＝1×10－4×10×eq\f(3,4)N＝7.5×10－4N，小球所帶電荷量q＝eq\f(F電,E)＝eq\f(7.5×10－4,3.0×103)C＝2.5×10－7C，C正確；將小球拉至最低點(diǎn)由靜止釋放，小球回到繩與豎直方向的夾角θ＝37°時(shí)，由動(dòng)能定理可知－mgl(1－cos37°)＋F電lsin37°＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(5)m/s，D錯(cuò)誤。13．如圖所示，一立方體空間平行于x軸方向存在勻強(qiáng)電場，處于yOz平面內(nèi)粒子源P能同時(shí)發(fā)射速率相同的同種粒子，其中沿x軸、z軸正方向的粒子分別從該空間的M、N點(diǎn)離開電場。不計(jì)粒子所受重力和粒子間的相互作用，則(D)A．P點(diǎn)的電勢一定高于M點(diǎn)的電勢B．從M、N點(diǎn)離開電場的粒子速度相同C．從M、N點(diǎn)離開電場的粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等D．從M點(diǎn)離開時(shí)電場力的功率大于從N點(diǎn)離開時(shí)電場力的功率解析：由題意知為同種粒子，但未說明所帶電荷的正負(fù)，所以無法證明平行于x軸方向的勻強(qiáng)電場方向，當(dāng)電場方向水平向右時(shí)，M點(diǎn)的電勢低于P點(diǎn)，當(dāng)電場方向水平向左時(shí)，M點(diǎn)的電勢高于P點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；M點(diǎn)出來的粒子處于加速電場，速度水平向右，沿z軸正方向的粒子能夠從N點(diǎn)出來，則兩粒子受到的電場力做的功相同，又粒子的初動(dòng)能相同，即粒子的速度大小相同，但方向不同，M點(diǎn)速度方向水平向右，N點(diǎn)速度方向斜向右下，故B錯(cuò)誤；兩粒子水平加速度相同，但水平初速度不同，水平位移相同，x＝v0t＋eq\f(1,2)at2，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同，故C錯(cuò)誤；功率P＝Fv，電場力相同，但是水平速度不同，根據(jù)題意從M點(diǎn)離開時(shí)的水平速度大，則從M點(diǎn)離開時(shí)電場力的功率大于從N點(diǎn)離開時(shí)電場力的功率，故D正確。14．某醫(yī)用腫瘤化療裝置的原理如圖所示，利用在O點(diǎn)沿y軸正方向射出的高能質(zhì)子束對腫瘤病灶精準(zhǔn)打擊從而殺死癌細(xì)胞。實(shí)際中，質(zhì)子束的運(yùn)動(dòng)方向并不是嚴(yán)格沿y軸而是與y軸有一個(gè)很小的偏角，呈發(fā)散狀。為此加一個(gè)方向沿y軸正向，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，使得質(zhì)子參與兩種運(yùn)動(dòng)，沿y軸方向的直線運(yùn)動(dòng)和垂直于y軸的平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)。為了研究方便，用垂直于y軸的足夠大的顯示屏表示病人，癌細(xì)胞位于屏上，從O點(diǎn)射出的質(zhì)子速度為v，質(zhì)量為m，電荷量為q，所有質(zhì)子與y軸正方向偏差角均為θ，不考慮質(zhì)子所受重力和空氣阻力。(1)y軸方向的直線運(yùn)動(dòng)速度大小是否變化，請簡述