2020届高考物理山东版二轮习题：专题三第7讲　电场与磁场的基本性质 WORD版含解析.docx

1、第7讲电场与磁场的基本性质一、单项选择题 1.(2019山东淄博模拟)如图所示,空间有一正三棱锥P-ABC,D点是BC边上的中点,O点是底面ABC的中心,现在顶点P点固定一正的点电荷,则下列说法正确的是()A.ABC三点的电场强度相同B.底面ABC为等势面C.将一正的试探电荷从B点沿直线BC经过D点移到C点,静电力对该试探电荷先做负功后做正功D.若B、C、D三点的电势为B、C、D,则有B-D=D-C答案CA、B、C三点到P点的距离相等,根据点电荷的场强公式E=kQr2分析可知,A、B、C三点的电场强度大小相等,但方向不同;A、B、C的三个点到场源电荷的距离相等,在同一等势面上,但底面ABC上其

2、他点到场源电荷的距离与A、B、C三点到场源电荷的距离不等,故底面ABC所在平面不是等势面,故A、B错误。将一正的试探电荷从B点沿直线BC经过D点移到C点,电势先升高后降低,电势能先增大后减小,则静电力对该试探电荷先做负功后做正功,故C正确。由于B、C的两个点到场源电荷的距离相等,在同一等势面,即B=C,而D点又是BC的中点,则有B-D=C-D,故D错误。2.(2019河北承德模拟)利用如图所示的实验装置可以测量磁感应强度B的大小。用绝缘轻质丝线把底部长为L、电阻为R、质量为m的U形线框固定在力敏传感器的挂钩上,并用轻质导线连接线框与电源,导线的电阻忽略不计。当有拉力F作用于力敏传感器的挂钩上时

3、,拉力显示器可以直接显示力敏传感器所受的拉力。当线框接入恒定电压为E1时,拉力显示器的示数为F1;接入恒定电压为E2时(电流方向与电压为E1时相反),拉力显示器的示数为F2。已知F1F2,则磁感应强度B的大小为()A.B=R(F1-F2)L(E1-E2)B.B=R(F1-F2)L(E1+E2)C.B=R(F1+F2)L(E1-E2)D.B=R(F1+F2)L(E1+E2)答案B当线框接入恒定电压为E1时,拉力显示器的示数为F1,则F1=mg+BE1RL;接入恒定电压为E2时(电流方向与电压为E1时相反),拉力显示器的示数为F2,则F2=mg-BE2RL;联立解得B=R(F1-F2)L(E1+E

4、2),选项B正确。3.(2019河南安阳模拟)如图甲所示,x轴上固定两个点电荷Q1、Q2(Q2位于坐标原点O),其上有M、N、P三点,间距MN=NP。Q1、Q2在x轴上产生的电势随x变化的关系如图乙。则()A.M点场强大小为零B.N点场强大小为零C.M、N之间电场方向沿x轴负方向D.一正试探电荷从P移到M过程中,电场力做功|WPN|=|WNM|答案B-x图线的切线斜率表示电场强度的大小,则N点场强为零,M点场强不为零,故A错误,B正确;M点电势为零,N点电势小于零,因沿电场线方向电势降低,故在MN间电场方向沿x轴正方向,故C错误;设正电荷电荷量为q,由题图可知,UMNUNP,故电场力做功|WP

5、N|=|qUPN|=|q(P-N)|q(N-M)|=|WNM|,选项D错误。4.(2019江西八校模拟)如图所示,一均匀带正电的无限长绝缘细杆水平放置,细杆正上方有A、B、C三点,三点均与细杆在同一竖直平面内,且三点到细杆的距离满足rA=rBrC,则()A.A、B、C三点电势A=BC,A、B、C三点电场强度方向相同,故A、C错误;将一正电荷从A点移到C点,电场力做正功,电势能减小,故B错误;在A点,若电子(不计重力)以一垂直于纸面向外的速度飞出,当速度大小满足eEA=mv2rA时,电子做匀速圆周运动,故D正确。5.(2019陕西宝鸡模拟)A、B为两等量异种点电荷,图中水平虚线为A、B连线的中垂

6、线。现将另两个等量异种的试探电荷a、b,用绝缘细杆连接后从无穷远处沿中垂线平移到A、B的连线,平移过程中两试探电荷位置始终关于中垂线对称,若规定离A、B无穷远处电势为零,则下列说法中正确的是()A.在A、B的连线上a所处的位置电势a0C.整个移动过程中,静电力对a做正功D.整个移动过程中,静电力对a、b整体做正功答案BA、B连线的中点O电势为零,AO间的电场线方向由A到O,由沿着电场线方向电势逐渐降低可知,a所处的位置电势a0,选项A错误;由等量异种点电荷的电场特点可知,A、B连线的中点O的电势为零,a所处的位置电势a0,b所处的位置电势b0,选项B正确;在平移过程中,a所受的静电力与其位移方

7、向的夹角为钝角,静电力对a做负功,同理静电力对b也做负功,所以整个移动过程中,静电力对a、b整体做功为负,选项C、D错误。二、多项选择题6.(2019山东聊城一模)真空中有四个相同的点电荷,所带电荷量均为q,固定在如图所示的四个顶点上,任意两电荷的连线长度都为L,静电力常量为k,下列说法正确的是()A.不相邻的两棱中点连线在同一条电场线上B.每条棱中点的电场强度大小都为86kq9L2C.任意两棱中点间的电势差都为零D.a、b、c三点为侧面棱中点,则a、b、c所在的平面为等势面答案BC由对称性可知任意一条棱中点的电场方向由此点指向或背向不相邻棱的中点,则不相邻两棱中点的电场方向相反,连线不在同一

8、条电场线上,因此A错误;由点电荷的电场的对称性可知a、b、c三点的电场强度大小相同,取b点,由电场的叠加法则可知上、下两个点电荷对b点的合场强为零,左、右两个点电荷对b点的合场强不为零,每个点电荷对b点的场强E=kq32L2=4kq3L2,合场强为E合=2E cos =24kq3L263=86kq9L2,故B正确;由点电荷的电势及对称性可知,任意两棱中点的电势相等,因此任意两棱中点间的电势差为零,故C正确;假设abc平面为等势面,而电场线方向垂直于等势面,说明电场强度的方向都在竖直方向,由电场叠加原理知b点的电场方向不是竖直向下的,因此abc不是等势面,故D错误。7.(2019江西赣州模拟)如

9、图所示,在正方形区域abcd内有沿水平方向的、垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电荷量为q的离子垂直于EF自O点沿箭头方向进入磁场。当离子运动到F点时,突然吸收了若干个电子,接着沿另一圆轨道运动到与OF在一条直线上的E点。已知OF的长度为EF长度的一半,电子电荷量为e(离子吸收电子时不影响离子的速度,电子重力不计),下列说法中正确的是()A.此离子带正电B.离子吸收电子的个数为q2eC.当离子吸收电子后所带电荷量增多D.离子从O到F的时间与从F到E的时间相等答案AB根据左手定则可知离子带正电,选项A正确;正离子在吸收电子之前的半径R=mvqB,正离子吸收若干电子后轨道半径由R变为2R,可得2R=

10、mv(q-ne)B,解得n=q2e,选项B正确;离子原来带正电,当离子吸收电子后所带电荷量减少,选项C错误;由于离子电荷量改变,根据周期公式T=2mBq可得,周期改变,因此离子从O到F的时间与从F到E的时间不相等,选项D错误。8.(2019河北衡水模拟)如图所示,平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零可以视为短路,反向电阻无穷大可以视为断路)连接,电源负极接地。初始电容器不带电,闭合开关稳定后,一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态。下列说法正确的是()A.减小极板间的正对面积,带电油滴会向上移动,且P点的电势会降低B.将上极板下移,则P点的电势不变C.将下极板下移,则P点的电势

11、升高D.无论哪个极板上移还是下移,带电油滴都不可能向下运动答案CD二极管具有单向导电性,闭合开关后电容器充电,电容器的电容C=QU=S4kd,极板间的电场强度E=Ud,则整理得E=4kQS;闭合开关稳定后油滴处于静止状态,则qE=mg;减小极板间的正对面积S,由于二极管具有单向导电性,电容器不能放电,所以电场强度E变大,油滴所受电场力变大,会向上移动,P点与下极板的距离不变,E变大,则P点的电势升高,故A错误;将上极板向下移动,d变小,电容器两极板间的电场强度E=Ud变大,P与下极板的距离不变,P的电势升高,故B错误;将下极板向下移动,d变大,由C=S4kd可知,C变小,由于二极管具有单向导电

12、性,电容器不能放电,由E=4kQS可知电容器两极板间的电场强度不变,P与下极板的距离变大,P与下极板间的电势差变大,P的电势升高,故C正确;上极板上移或下极板下移时,d变大,由C项分析知电容器两极板间的电场强度不变,油滴所受电场力不变,油滴静止不动,上极板下移或下极板上移时,d变小,由B项分析知电场力变大,电场力大于重力,油滴所受合力向上,油滴向上运动,故D正确。9.(2019陕西榆林模拟)如图甲所示,倾角=30的光滑绝缘固定斜杆底端固定一电荷量为210-4 C的正点电荷Q,将一带正电小球(可视为点电荷)从斜杆的底端(但与Q未接触)由静止释放,小球沿斜杆向上滑动过程中能量随位移的变化图像如图乙

13、所示,其中图线1为重力势能随位移变化图像,图线2为动能随位移变化图像(静电力常量k=9109 Nm2/C2,g取10 m/s2),则()A.小球向上运动过程中的加速度先增大后减小B.小球向上运动过程中的速度先增大后减小C.由图线1可求得小球的质量m=4 kgD.斜杆底端至小球速度最大处,由底端正点电荷Q形成的电场的电势差U=2.35105 V答案BC由题图线2知,小球的速度先增大后减小,根据库仑定律知,小球所受的库仑力逐渐减小,合外力先减小后增大,加速度先减小后增大,则小球沿斜杆向上先做加速度逐渐减小的加速运动,再沿斜杆向上做加速度逐渐增大的减速运动,直至速度为零,故选项A错误,B正确;由题图

14、线1可得Ep=mgh=mgs sin ,代入数据可以得到m=Epgssin=6010312 kg=4 kg,故选项C正确;由题图线2可得,当带电小球运动至1 m处动能最大为27 J,此时重力沿杆向下的分力与库仑力平衡,mg sin =kqQs12,解得q=10910-5 C,根据动能定理有-mgh+qU=Ekm-0,代入数据得U=4.23106 V,故选项D错误。命题拓展预测(多选)如图所示,A、B、C、D是与一带正电的点电荷处于同一平面内的四个确定点,现将一带正电的试探电荷分别从A点移至B点和从C点移至B点,两次移动过程中静电力做的功相等;再将这一试探电荷从D点移至C点和从B点移至C点静电力

15、做的功也相等。则()A.通过作图可以确定带正电的点电荷的位置及各点处的电场方向B.A点的电场强度大于C点的电场强度C.A点的电势等于C点的电势D.将试探电荷从A点移至C点的过程中静电力做功为零答案ACD根据W电=q(1-2),又试探电荷从A点移至B点和从C点移至B点静电力做的功相等,可知A、C两点电势相等,即在同一等势面上,选项C正确。同理,由试探电荷从D点移至C点和从B点移至C点静电力做的功也相等,可知B、D两点在同一等势面上,作A、C两点和B、D两点连线的垂直平分线,可确定带正电的点电荷的位置O,如图所示,可确定出A、B、C、D四个点处的电场方向,选项A正确。根据正点电荷的电场分布,由图可知,A点的电场强度大小等于C点的电场强度大小,选项B错误。由于A点的电势等于C点的电势,将试探电荷从点A移至点C的过程中静电力做功为零,选项D正确。