【高三物理寒假〈二輪專題復習〉】第8講：電場和磁場的基本性質練習版

PAGE7/15電場磁場基本性質1．(多選)如圖，三根相互平行的固定長直導線L1、L2和L3兩兩等距，均通有電流I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反．下列說法正確的是()A．L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面垂直B．L3所受磁場作用力的方向與L1、L2所在平面垂直C．L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為1∶1∶eq\r(3)D．L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為eq\r(3)∶eq\r(3)∶12．(多選)某同學自制的簡易電動機示意圖如圖所示．矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出，并作為線圈的轉軸．將線圈架在兩個金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內，永磁鐵置于線圈下方．為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉動起來，該同學應將()A．左、右轉軸下側的絕緣漆都刮掉B．左、右轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉C．左轉軸上側的絕緣漆刮掉，右轉軸下側的絕緣漆刮掉D．左轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉，右轉軸下側的絕緣漆刮掉3．如圖，在磁感應強度大小為B0的勻強磁場中，兩長直導線P和Q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為l.在兩導線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時，紙面內與兩導線距離均為l的a點處的磁感應強度為零．如果讓P中的電流反向、其他條件不變，則a點處磁感應強度的大小為()A．0 B.eq\f(\r(3),3)B0C.eq\f(2\r(3),3)B0 D．2B04．如圖，空間存在方向垂直于紙面(xOy平面)向里的磁場．在x≥0區(qū)域，磁感應強度的大小為B0；x＜0區(qū)域，磁感應強度的大小為λB0(常數(shù)λ＞1)．一質量為m、電荷量為q(q＞0)的帶電粒子以速度v0從坐標原點O沿x軸正向射入磁場，此時開始計時，當粒子的速度方向再次沿x軸正向時，求：(不計重力)(1)粒子運動的時間；(2)粒子與O點間的距離．涉及的知識點：一、平行板電容器及其動態(tài)分析二、電場基本性質三、磁場的性質及磁場力作用下的運動問題平行板電容器及其動態(tài)分析問題[解題方略]解電容器問題的常用技巧(1)在電荷量保持不變的情況下，極板間電場強度與板間的距離無關．(2)對平行板電容器的有關物理量Q、E、U、C進行討論時，關鍵在于弄清哪些是變量，哪些是不變量，在變量中哪些是自變量，哪些是因變量，抓住C＝eq\f(εrS,4πkd)、Q＝CU和E＝eq\f(U,d)進行判定即可．[題組預測]1．如圖所示，固定在絕緣支架上的平行板電容器充電后與電源斷開，B極板接地，A極板與一個靜電計相連．將B極板向左水平移動一小段距離后，電容器的電容C、靜電計指針偏角θ和極板間電場強度E的變化情況分別是()A．C變小，θ變大，E不變B．C不變，θ不變，E變小C．C變小，θ不變，E不變 D．C變小，θ變大，E變小2.(多選)如圖所示，平行板電容器與直流電源連接，上極板接地．一帶負電的油滴位于電容器的P點且處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)將下極板豎直向下緩慢地移動一小段距離．則()A．帶電油滴將豎直向下運動B．帶電油滴的機械能將增加C．P點的電勢將升高D．電容器的電容增大，極板帶電荷量增加電場基本性質的理解[解題方略]1．由電場中的“點、線、面、跡”判斷相關問題(1)由軌跡向合外力的方向彎曲，確定粒子所受電場力方向；(2)根據(jù)粒子電性判斷電場線方向；(3)根據(jù)“沿電場線方向電勢降低”判斷電勢高低；(4)根據(jù)公式Ep＝qφ(代入正負號)判斷電勢能大??；(5)根據(jù)電場力做功的正負判斷電勢能的變化或動能的變化；(6)根據(jù)電場線或等差等勢面疏密判斷加速度大?。?．電場強度大小、方向的判斷技巧(1)電場強度大小的判斷①用電場線的疏密程度進行判斷．電場線越密集，場強越大，電場線越稀疏，場強越??；②根據(jù)等差等勢面的疏密判定場強大?。炔畹葎菝婷芗巿鰪姶?，稀疏處場強?。?2)電場強度方向的判斷①某點正電荷所受電場力的方向，即該點的電場強度方向；②電場強度的方向與電場線的切線在同一條直線上并指向電勢降低的方向；③電場強度的方向垂直等勢面并指向電勢降低的方向．3．電勢高低的比較(1)根據(jù)電場線方向，沿著電場線方向，電勢越來越低；(2)根據(jù)電勢的定義式φ＝eq\f(W,q)，即將＋q從電場中的某點移至無窮遠處電場力做功越多，則該點的電勢越高；(3)根據(jù)電勢差UAB＝φA－φB，若UAB>0，則φA>φB，反之φA<φB.4．電勢能變化的判斷(1)根據(jù)電場力做功判斷．若電場力對電荷做正功，電勢能減少；反之則增加，即WAB＝－ΔEp.(2)根據(jù)能量守恒定律判斷．電場力做功的過程是電勢能和其他形式的能相互轉化的過程，若只有電場力做功，電荷的電勢能與動能相互轉化，而總和應保持不變，即當動能增加時，電勢能減少．[題組預測]1．兩個不規(guī)則帶電導體間的電場線分布如圖所示，已知導體附近的電場線均與導體表面垂直，a、b、c、d為電場中幾個點，并且a、d為緊靠導體表面的兩點，選無窮遠為電勢零點，則()A．場強大小關系有Eb>EcB．電勢大小關系有φb<φdC．將一負電荷放在d點時其電勢能為負值D．將一正電荷由a點移到d點的過程中電場力做正功2．(多選)如圖所示，一帶電粒子在勻強電場中從A點拋出，運動到B點時速度方向豎直向下，且在B點時粒子的速度為粒子在電場中運動的最小速度，已知電場方向和粒子運動軌跡在同一豎直平面內，粒子的重力和空氣阻力與電場力相比可忽略不計，則()A．電場方向一定水平向右B．電場中A點的電勢一定高于B點的電勢C．從A到B的過程中，粒子的電勢能一定增加D．從A到B的過程中，粒子的電勢能與動能之和一定不變3．如圖所示，兩個帶等量正電的點電荷分別固定于P、Q兩點，它們連線的中點是O，A、B是P、Q連線的中垂線上的兩點，OA<OB，則下列說法正確的是()A．A點場強大小一定大于B點的場強大小B．A、B所在直線是一條等勢線，等勢線左右對稱點電勢相等C．將一正試探電荷分別置于A和B點，該試探電荷在A點的電勢能等于在B點的電勢能D．將一負試探電荷分別置于A和B點，該試探電荷在A點的電勢能小于在B點的電勢能eq\a\vs4\al(磁場的性質及磁場力作用下的運動問題)[解題方略]1．掌握“兩個磁場力”(1)安培力：F＝BIL(I⊥B)(2)洛倫茲力：F＝qvB(v⊥B)2．用準“兩個定則”(1)對電流的磁場用安培定則．(2)對通電導線在磁場中所受的安培力和帶電粒子在磁場中所受的洛倫茲力用左手定則．3．畫好“兩個圖形”(1)對安培力作用下的平衡、運動問題畫好受力分析圖．(2)對帶電粒子的勻速圓周運動問題畫好與圓有關的幾何圖形．4．記住“兩個注意”(1)洛倫茲力永不做功．(2)安培力可做正功，也可做負功.[題組預測]1．中國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也．”進一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖．結合上述材料，下列說法不正確的是()A．地理南、北極與地磁場的南、北極不重合B．地球內部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近C．地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行D．地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用2．(多選)如圖所示，半徑為R的光滑半圓弧絕緣軌道固定在豎直面內，磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直于軌道平面向里．一可視為質點、質量為m、電荷量為q(q>0)的小球由軌道左端A點無初速滑下，當小球滑至軌道最低點C時，給小球再施加一始終水平向右的外力F，使小球能保持不變的速率滑過軌道右側的D點．若軌道的兩端等高，小球始終與軌道接觸，重力加速度為g，則下列判斷正確的是()A．小球在C點對軌道的壓力大小為qBeq\r(2gR)B．小球在C點對軌道的壓力大小為3mg－qBeq\r(2gR)C．小球從C到D的過程中，外力F的大小保持不變D．小球從C到D的過程中，外力F的功率逐漸增大3．(多選)如圖所示，在正方形區(qū)域abcd內有沿水平方向的、垂直于紙面向里的勻強磁場，一個帶電荷量為q的離子垂直于EF自O點沿箭頭方向進入磁場．當離子運動到F點時，突然吸收了若干個電子，接著沿另一圓軌道運動到與OF在一條直線上的E點．已知OF的長度為EF長度的一半，電子電荷量為e(離子吸收電子時不影響離子的速度，電子重力不計)，下列說法中正確的是()A．此離子帶正電B．離子吸收電子的個數(shù)為eq\f(q,2e)C．當離子吸收電子后所帶電荷量增多D．離子從O到F的時間與從F到E的時間相等1．如圖所示，傾斜放置的平行板電容器兩極板與水平面的夾角為θ，極板間距為d，帶負電的微粒質量為m、帶電荷量為q，微粒從極板M的左邊緣A處以初速度v0水平射入極板間，沿直線運動并從極板N的右邊緣B處射出，則()A．微粒到達B點時動能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)B．微粒的加速度大小等于gsinθC．兩極板間的電勢差UMN＝eq\f(mgd,qcosθ)D．微粒從A點到B點的過程中電勢能減少eq\f(mgd,cosθ)2．(多選)兩個固定的等量異種點電荷所形成電場的等勢線如圖中虛線所示，一帶電粒子以某一速度從圖中f點進入電場，其運動軌跡如圖中實線所示，若粒子只受靜電力作用，則下列說法中正確的是()A．f、b、c、d、e五點中，c點電場強度最大B．帶電粒子的加速度逐漸變大C．帶電粒子的速度先增大后減小D．粒子經(jīng)過b點和d點時的速度大小相同3．電磁炮有很多優(yōu)點，備受各國軍事家的重視，如圖是導軌式電磁炮實驗裝置的示意圖．兩根平行長直金屬導軌沿水平方向固定，其間安放金屬滑塊(即實驗用彈丸)．滑塊可沿導軌無摩擦滑行，且始終與導軌保持良好接觸．電源提供的強大電流從一根導軌流入，經(jīng)過滑塊，再從另一導軌流回電源．滑塊被導軌中的電流形成的磁場推動而發(fā)射．在發(fā)射過程中，滑塊所在位置始終可以簡化為勻強磁場，方向垂直于紙面，磁感應強度與電流的關系為B＝kI，如果兩導軌內側間距為l，滑塊的質量為m，滑塊沿導軌滑行距離s后，獲得的發(fā)射速度為v.以下說法中正確的是()A．若使電流的方向反向，滑塊的發(fā)射方向也將隨之反向B．若將電源提供的電流加倍，則滑塊沿導軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為2vC．若將電源提供的電流加倍，則滑塊沿導軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為4vD．若使滑塊的質量加倍，則滑塊沿導軌滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為0.5v【查缺補漏】1．(多選)如圖所示，勻強電場中的A、B、C、D點構成一位于紙面內的平行四邊形，電場強度的方向與紙面平行．已知A、B兩點的電勢分別為φA＝12V、φB＝6V，則C、D兩點的電勢可能分別為()A．9V、15V B．9V、18VC．0V、6V D．6V、0V2．如圖所示，Q1、Q2為兩個等量同種帶正電的點電荷，在兩者的電場中有M、N和O三點，其中M和O在Q1、Q2的連線上(O為連線的中點)，N為過O點的垂線上的一點．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．若將一個帶正電的點電荷分別放在M、N和O三點，則該點電荷在M點時的電勢能最大C．若將一個帶電荷量為－q的點電荷從M點移到O點，則電勢能減少D．若將一個帶電荷量為－q的點電荷從N點移到O點，則電勢能增加3．(多選)如圖所示的虛線為電場中的三條等勢線，三條虛線平行且等間距，電勢分別為10V、19V、28V，實線是僅受電場力的帶電粒子的運動軌跡，a、b、c是軌跡上的三個點，a到中間虛線的距離大于c到中間虛線的距離，下列說法正確的是()A．粒子在a、b、c三點受到的電場力方向相同B．粒子帶負電C．粒子在a、b、c三點的電勢能大小關系為Epc>Epb>EpaD．粒子從a運動到b與從b運動到c，電場力做的功可能相等1．在真空中某區(qū)域有一電場，電場中有一點O，經(jīng)過O點的一條直線上有P、M、N三點，到O點的距離分別為r0、r1、r2，直線上各點的電勢φ分布如圖所示，r表示該直線上某點到O點的距離，下列說法中正確的是()A．O、P兩點間電勢不變，O、P間場強不一定為零B．M點的電勢低于N點的電勢C．M點的電場強度大小小于N點的電場強度大小D．在將正電荷沿該直線從M移到N的過程中，電場力做負功2．如圖所示，a、b、c、d、O五點均在勻強電場中，它們剛好是一個半徑為R＝0.2m的圓的四個等分點和圓心O，b、c、d三點的電勢如圖所示．已知電場線與圓所在平面平行，關于電場強度的大小和方向，下列說法正確的是()A．電場強度的方向由O指向b點B．電場強度的方向由O指向d點C．電場強度的大小為10V/mD．電場強度的大小為10eq\r(5)V/m3．(多選)一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，在兩極板間有一帶正電小球(電荷量很小)固定在P點，如圖所示．以U表示兩極板間的電壓，E表示兩極板間的場強，Ep表示該小球在P點的電勢能，若保持負極板不動，而將正極板移至圖中虛線所示位置，則()A．U變小B．U不變C．E變大D．Ep不變4．(多選)如圖所示，直線MN與水平方向成60°角，MN的右上方存在垂直紙面向外的勻強磁場，左下方存在垂直紙面向里的勻強磁場，兩磁場的磁感應強度大小均為B.一粒子源位于MN上的a點，能水平向右發(fā)射不同速率、質量為m(重力不計)、電荷量為q(q>0)的同種粒子，所有粒子均能通過MN上的b點，已知ab＝L，則粒子的速度可能是()A.eq\f(\r(3)BqL,6m) B.eq\f(\r(3)BqL,3m)C.eq\f(\r(3)BqL,2m) D.eq\f(\r(3)BqL,m)1．我國位處北半球，某地區(qū)存在勻強電場E和可看作勻強磁場的地磁場B，電場與地磁場的方向相同，地磁場的豎直分量和水平分量分別豎直向下和水平指北，一帶電小球以速度v在此區(qū)域內沿垂直場強方向在水平面內做直線運動，忽略空氣阻力，此地區(qū)的重力加速度為g，則下列說法正確的是()A．小球運動方向為自南向北B．小球可能帶正電C．小球速度v的大小為eq\f(E,B)D．小球的比荷為eq\f(g,\r(E2＋vB2))2．如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域里有磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場，M、N是磁場邊界上兩點且M、N連線過圓心，在M點有一粒子源，可以在紙面內沿各個方向向磁場里發(fā)射質量為m、電荷量為q、速度大小均為v＝eq\f(qBR,2m)的帶正電粒子，不計粒子的重力，若某一個粒子在磁場中運動的時間為t＝eq\f(πR,2v)，則該粒子從M點射入磁場時，入射速度方向與MN間夾角的正弦值為()A.eq\f(1,2) B.eq\f