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高考物理通用版二輪復(fù)習(xí)專題檢測:十四 抓住“兩類場的本質(zhì)”理解電、磁場的性質(zhì) Word版含解析

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1、 專題檢測(十四) 抓住“兩類場的本質(zhì)”,理解電、磁場的性質(zhì) 1.[多選]如圖所示,勻強(qiáng)電場中的A、B、C、D點(diǎn)構(gòu)成一位于紙面內(nèi)的平行四邊形,電場強(qiáng)度的方向與紙面平行。已知A、B兩點(diǎn)的電勢分別為φA=12 V、φB=6 V,則C、D兩點(diǎn)的電勢可能分別為(  ) A.9 V,15 V       B.9 V,18 V C.0,6 V D.6 V,0 解析:選AC 已知四邊形ABCD為平行四邊形,則AB與CD平行且等長,因?yàn)閯驈?qiáng)電場的電場強(qiáng)度的方向與紙面平行,所以UAB=UDC=6 V,分析各選項(xiàng)中數(shù)據(jù)可知,A、C正確,B、D錯誤。 2.已知長直通電導(dǎo)線在周圍某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)

2、強(qiáng)度大小與電流成正比,與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離成反比。如圖所示,4根電流相等的長直通電導(dǎo)線a、b、c、d平行放置,它們的橫截面的連線構(gòu)成一個(gè)正方形,O為正方形中心,a、b、c中電流方向垂直紙面向里,d中電流方向垂直紙面向外,則長直通電導(dǎo)線a、b、c、d在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B(  ) A.大小為零 B.大小不為零,方向由O指向d C.大小不為零,方向由O指向c D.大小不為零,方向由O指向a 解析:選D a、c中電流方向相同,由安培定則可知,兩導(dǎo)線在O處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反,合矢量為零;b、d中電流方向相反,由安培定則可知,兩導(dǎo)線在O處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向

3、均由O指向a,故D選項(xiàng)正確。 3.(2018·天津高考)如圖所示,實(shí)線表示某電場的電場線(方向未標(biāo)出),虛線是一帶負(fù)電的粒子只在電場力作用下的運(yùn)動軌跡,設(shè)M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢分別為φM、φN,粒子在M和N時(shí)加速度大小分別為aM、aN,速度大小分別為vM、vN,電勢能分別為EpM、EpN。下列判斷正確的是(  ) A.vM<vN,aM<aN B.vM<vN,φM<φN C.φM<φN,EpM<EpN D.a(chǎn)M<aN,EpM<EpN 解析:選D 電場線密的地方場強(qiáng)大,粒子受到的電場力大,所以aM

4、場線密集一側(cè),而沿電場線方向電勢降低,即φM>φN,故B、C錯誤;又由Ep=qφ和能量守恒知,帶負(fù)電的粒子在電勢越低的位置,具有的電勢能越大,而動能越小,即EpMvN,故A錯誤,D正確。 4.[多選]如圖所示,Q1、Q2為兩個(gè)帶等量正電的點(diǎn)電荷,在兩者的電場中有M、N和O三點(diǎn),其中M和O在Q1、Q2的連線上(O為連線的中點(diǎn)),N為過O點(diǎn)的垂線上的一點(diǎn)。則下列說法中正確的是(  ) A.在Q1、Q2連線的中垂線位置可以畫出一條電場線 B.若將一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷分別放在M、N和O三點(diǎn),則該點(diǎn)電荷在M點(diǎn)時(shí)的電勢能最大 C.若將一個(gè)帶電荷量為-q的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)移到O點(diǎn),則電勢能

5、增加 D.若將一個(gè)帶電荷量為-q的點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到O點(diǎn),則電勢能增加 解析:選BC 根據(jù)等量同種正點(diǎn)電荷形成的電場在點(diǎn)電荷連線和中垂線上的電場強(qiáng)度和電勢的特點(diǎn)可知,A錯誤;M、N、O三點(diǎn)電勢大小的關(guān)系為φM>φO>φN,可判定帶正電的點(diǎn)電荷在M點(diǎn)時(shí)的電勢能最大,B正確;從M點(diǎn)到O點(diǎn)電勢降低,故電場力對帶電荷量為-q的點(diǎn)電荷做負(fù)功,則電勢能增加,C正確;從N點(diǎn)到O點(diǎn)電勢升高,故電場力對帶電荷量為-q的點(diǎn)電荷做正功,則電勢能減少,D錯誤。 5.在光滑絕緣的水平地面上放置四個(gè)相同的可視為質(zhì)點(diǎn)的金屬小球,小球A、B、C位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,小球D位于三角形的中心,如圖所示?,F(xiàn)讓小球A、B、

6、C都帶電荷量為Q的正電荷,讓小球D帶電荷量為q的負(fù)電荷,若四個(gè)小球均處于靜止?fàn)顟B(tài),則Q與q的比值為(  ) A. B. C.3 D. 解析:選D 設(shè)等邊三角形的邊長為a,由幾何知識可知,BD=acos 30°×=a,以小球B為研究對象,由平衡條件可知,cos 30°×2=,解得= ,D項(xiàng)正確。 6.質(zhì)量為m、長度為l的金屬棒MN兩端由絕緣等長輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛,處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。開始時(shí)細(xì)線豎直,當(dāng)金屬棒中通以恒定電流后,金屬棒從最低點(diǎn)開始向右擺動,若已知細(xì)線與豎直方向的最大夾角為θ=60°,如圖所示,則金屬棒中的電流(  ) A.方向由M向N,大

7、小為 B.方向由N向M,大小為 C.方向由M向N,大小為 D.方向由N向M,大小為 解析:選B 由題意知,金屬棒受到向右的安培力,根據(jù)左手定則,可判斷金屬棒中的電流方向由N向M;金屬棒所受安培力的方向垂直于MN和磁場方向向右,由于金屬棒向上運(yùn)動的過程中重力和安培力做功,細(xì)線的拉力不做功,設(shè)細(xì)線的長度為x,由功能關(guān)系得:BIlxsin θ-mg(x-xcos θ)=0,解得:I=,B正確。 7.如圖所示,a、b、c、d、O五點(diǎn)均在勻強(qiáng)電場中,它們剛好是一個(gè)半徑為R= m的圓的四個(gè)等分點(diǎn)和圓心O,b、c、d三點(diǎn)的電勢如圖所示。已知電場線與圓所在平面平行,關(guān)于電場強(qiáng)度的大小和方向,下列說法

8、正確的是(  ) A.電場強(qiáng)度的方向由O指向b點(diǎn) B.電場強(qiáng)度的方向由O指向d點(diǎn) C.電場強(qiáng)度的大小為10 V/m D.電場強(qiáng)度的大小為10 V/m 解析:選D 由勻強(qiáng)電場中平行線上等間距點(diǎn)間的電勢差相等可得,O點(diǎn)的電勢為6 V,如圖所示,O、d連線的中點(diǎn)e處的電勢為8 V,連接c、e,過O作ce的垂線交ce于f,則ce為等勢線,電場線垂直于ce向下,即電場強(qiáng)度的方向由f指向O點(diǎn),連接c、O,由Oc= m,eO= m,得ec= m,由相似三角形得Of== m,O、f間的電勢差為2 V,則電場強(qiáng)度大小為E==10 V/m,選項(xiàng)D正確。 8.[多選](2018·全國卷Ⅲ)如圖,一平

9、行板電容器連接在直流電源上,電容器的極板水平;兩微粒a、b所帶電荷量大小相等、符號相反,使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近,與極板距離相等?,F(xiàn)同時(shí)釋放a、b,它們由靜止開始運(yùn)動。在隨后的某時(shí)刻t,a、b經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面。a、b間的相互作用和重力可忽略。下列說法正確的是(  ) A.a(chǎn)的質(zhì)量比b的大 B.在t時(shí)刻,a的動能比b的大 C.在t時(shí)刻,a和b的電勢能相等 D.在t時(shí)刻,a和b的動量大小相等 解析:選BD 經(jīng)時(shí)間t,a、b經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面,則xa>xb,根據(jù)x=at2=t2知,ma<mb,故A錯誤;電場力做功Wa>W(wǎng)b,由動能定理

10、知,a的動能比b的動能大,故B正確;a、b處在同一等勢面上,根據(jù)Ep=qφ,a、b的電勢能絕對值相等,符號相反,故C錯誤;根據(jù)動量定理知a、b的動量大小相等,故D正確。 9.在空間中水平面MN的下方存在豎直向下的勻強(qiáng)電場,質(zhì)量為m的帶電小球由MN上方的A點(diǎn)以大小為v的初速度水平拋出,從B點(diǎn)進(jìn)入電場,到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度方向恰好水平,A、B、C三點(diǎn)在同一直線上,且AB=2BC,如圖所示,由此可知(  ) A.小球帶正電 B.電場力大小為2mg C.小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)與從B點(diǎn)到C點(diǎn)的運(yùn)動時(shí)間相等 D.小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)與從B點(diǎn)到C點(diǎn)的速度變化不同 解析:選D 根據(jù)小球從B點(diǎn)進(jìn)入電場的軌跡可以看出

11、,小球所受的電場力豎直向上,即小球帶負(fù)電,選項(xiàng)A錯誤;因?yàn)榈竭_(dá)C點(diǎn)時(shí)速度水平,所以小球在C點(diǎn)時(shí)的速度等于在A點(diǎn)時(shí)的速度,因?yàn)锳B=2BC,設(shè)B、C間豎直距離為h,則A、B間豎直距離為2h,小球由A點(diǎn)到C點(diǎn)根據(jù)動能定理有mg×3h-Eqh=0,即Eq=3mg,選項(xiàng)B錯誤;小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中,在豎直方向上的加速度大小為g,方向豎直向下,所用時(shí)間為t1==2,從B點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中,在豎直方向上的加速度大小為a2==2g,方向豎直向上,故所用時(shí)間t2= =,故t1=2t2,選項(xiàng)C錯誤;小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)與從B點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中速度變化大小都等于2,但方向相反,選項(xiàng)D正確。 10.(2019屆高三·

12、九江模擬)如圖所示,A是帶電量為+Q、半徑為R的絕緣球體,且電荷均勻分布(均勻分布電荷的絕緣球體在空間產(chǎn)生對稱的電場,場強(qiáng)大小只和到球心的距離有關(guān))。B為帶電量為+q的帶電體,可視為點(diǎn)電荷,已檢測到c點(diǎn)的場強(qiáng)為零,d點(diǎn)與c點(diǎn)到球心O的距離都為r,B到c點(diǎn)的距離也為r,若只把B移到e點(diǎn),則d點(diǎn)場強(qiáng)大小為(  ) A.k B.k C.k D.k 解析:選A A在c點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為EA=k,方向水平向右;B在c點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為EB=k,方向水平向左;因?yàn)閏點(diǎn)的場強(qiáng)為零,所以有EA=EB,即Q=q。A在d點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為EA′=k=k,方向豎直向上;把B移到e點(diǎn),B在d點(diǎn)產(chǎn)生的

13、場強(qiáng)大小為EB′=k,方向水平向左;根據(jù)電場的疊加原理,將A、B在d點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)進(jìn)行矢量疊加,可得d點(diǎn)場強(qiáng)大小為k,故A正確,B、C、D錯誤。 11.[多選](2018·全國卷Ⅰ)圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場內(nèi)間距相等的一組等勢面,已知平面b上的電勢為2 V。一電子經(jīng)過a時(shí)的動能為10 eV,從a到d的過程中克服電場力所做的功為6 eV。下列說法正確的是(  ) A.平面c上的電勢為零 B.該電子可能到達(dá)不了平面f C.該電子經(jīng)過平面d時(shí),其電勢能為4 eV D.該電子經(jīng)過平面b時(shí)的速率是經(jīng)過d時(shí)的2倍 解析:選AB 因等勢面間距相等,由U=Ed得相鄰虛線之間電勢差相等,

14、由a到d,eUad=-6 eV,故Uad=6 V,因電場力做負(fù)功,故電場方向向右,沿電場線方向電勢降低,又φb=2 V,則φc=0,各虛線電勢如圖所示,故A正確;因電子的速度方向未知,若不垂直于等勢面,如圖中實(shí)線所示,電子可能到達(dá)不了平面f,故B正確;電子經(jīng)過平面d時(shí),電勢能Ep=eφd=2 eV,故C錯誤;由a到b,Wab=Ekb-Eka=-2 eV,所以Ekb=8 eV,由a到d,Wad=Ekd-Eka=-6 eV,所以Ekd=4 eV,則Ekb=2Ekd,根據(jù)Ek=mv2知vb=vd,故D錯誤。 12.[多選](2018·武漢調(diào)研)如圖所示,等腰直角三角形abc的直角邊長度為L,該區(qū)域

15、內(nèi)存在方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。三個(gè)相同的帶電粒子從b點(diǎn)沿bc方向分別以速度v1、v2、v3射入磁場,在磁場中運(yùn)動的時(shí)間分別為t1、t2、t3,且t1∶t2∶t3=2∶2∶1。不計(jì)粒子的重力,下列說法正確的是(  ) A.三個(gè)粒子速度的大小關(guān)系一定是v1=v2

16、為90°,兩者的速度大小關(guān)系不定,但其半徑一定比速度為v3的粒子半徑小,由半徑公式r=,則v3一定大于v1和v2,A錯誤,B正確;速度為v1的粒子偏轉(zhuǎn)90°,則t1=×,解得:=,C正確;速度為v3的粒子偏轉(zhuǎn)角為45°,由圖中幾何關(guān)系知:r3sin 45°=L,而r3=,解得:=,D錯誤。 13.(2018·河南模擬)如圖所示,空間有一正三棱錐OABC,點(diǎn)A′、B′、C′分別是三條棱的中點(diǎn)。現(xiàn)在頂點(diǎn)O處固定一正點(diǎn)電荷,下列說法中正確的是(  ) A.A′、B′、C′三點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同 B.△ABC所在平面為等勢面 C.將一正試探電荷從 A′點(diǎn)沿直線A′B′移到B′,靜電力對該試探電荷先

17、做正功后做負(fù)功 D.若A′點(diǎn)的電勢為φA′,A點(diǎn)的電勢為φA,則AA′連線中點(diǎn)D處的電勢φD一定小于 解析:選D 因?yàn)锳′、B′、C′三點(diǎn)離頂點(diǎn)O處的正點(diǎn)電荷的距離相等,故三點(diǎn)處的電場強(qiáng)度大小均相等,但其方向不同,故A錯誤;由于△ABC所在平面上各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離不全相等,由等勢面的特點(diǎn)可知,△ABC所在平面不是等勢面,故B錯誤;由電勢的特點(diǎn)可知,沿直線A′B′的電勢變化為先增大后減小,所以當(dāng)正試探電荷沿此直線從A′移動到B′時(shí),電場力對該試探電荷先做負(fù)功后做正功,故C錯誤;因?yàn)閁A′D= A′D·,UDA=DA·,由點(diǎn)電荷的場強(qiáng)關(guān)系可知A′D>DA,又因?yàn)椋剑杂蠻A′D>UDA,即φ

18、A′-φD>φD-φA,整理可得:φD<,故D正確。 14.如圖所示,三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔,小孔分別位于O、M、P點(diǎn)。由O點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動到P點(diǎn)。現(xiàn)將C板向右平移到P′點(diǎn),則由O點(diǎn)靜止釋放的電子(  ) A.運(yùn)動到P點(diǎn)返回 B.運(yùn)動到P和P′點(diǎn)之間返回 C.運(yùn)動到P′點(diǎn)返回 D.穿過P′點(diǎn) 解析:選A 電子在A、B板間的電場中做加速運(yùn)動,在B、C板間的電場中做減速運(yùn)動,設(shè)A、B板間的電壓為U,B、C板間的電場強(qiáng)度為E,M、P兩點(diǎn)間的距離為d,則有eU-eEd=0,若將C板向右平移到P′點(diǎn),B、C兩板所帶電荷量不變,由E===可知,C板向右平移到P′時(shí),B、C兩板間的電場強(qiáng)度不變,由此可以判斷,電子在A、B板間做加速運(yùn)動后,在B、C板間做減速運(yùn)動,到達(dá)P點(diǎn)時(shí)速度為零,然后返回,A項(xiàng)正確,B、C、D項(xiàng)錯誤。

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