【创新设计】（山东专用）2022届高考物理二轮专题复习 专讲训练 第7讲 电场和磁场的基本性质（含解析）.docx

1、第7讲电场和磁场的基本性质一、选择题(共9小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确)1如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子运动的轨迹，带电粒子只受电场力的作用，运动过程中电势能逐渐减少，它运动到b处时的运动方向与受力方向可能的是()解析由于带电粒子只受电场力的作用，而且运动过程中电势能逐渐减小，可判断电场力做正功，即电场力与粒子速度方向夹角为锐角，且两者在轨迹两侧，综上所述，可判断只有D项正确答案D2.航母舰载机的起飞一般有两种方式：滑跃式(辽宁舰)和弹射式弹射起飞需要在航母上安装弹射器，我国国产航母将安装电磁弹射器，其工作原理与电磁炮类似用强迫储能器代替常

2、规电源，它能在极短时间内释放所储存的电能，由弹射器转换为飞机的动能而将其弹射出去如图3720所示是电磁弹射器简化原理图，平行金属导轨与强迫储能器连接，相当于导体棒的推进器ab跨放在平行导轨PQ、MN上，匀强磁场垂直于导轨平面，闭合开关S，强迫储能器储存的电能通过推进器释放，使推进器受到磁场的作用力平行导轨向前滑动，推动飞机使飞机获得比滑跃起飞时大得多的加速度，从而实现短距离起飞的目标对于电磁弹射器，下列说法正确的是(不计一切摩擦和电阻消耗的能量)()图3720A强迫储能器上端为正极B导轨宽度越大，飞机能获得的加速度越大C强迫储能器储存的能量越多，飞机被加速的时间越长D飞机的质量越大，离开弹射器

3、时的动能越大解析由左手定则可判断，通过ab的电流方向为由b到a，所以强迫储能器上端为负极，A错误；ab所受安培力FBIL与其有效长度成正比，故导轨宽度越大，推进器ab受到的安培力越大，飞机能获得的加速度越大，B正确；强迫储能器储存的能量越多，飞机能获得的动能越大，但加速时间受滑轨长度、飞机获得的加速度等影响，若滑轨长度一定，加速度越大，加速时间越短，C错误；由能量的转化和守恒定律可知，飞机离开弹射器时的动能取决于强迫储能器储存的能量，D错误答案B3. (2022武汉市调研考试)将等量的正、负电荷分别放在正方形的四个顶点上(如图3721所示)O点为该正方形对角线的交点，直线段AB通过O点且垂直于

4、该正方形，OAOB，以下对A、B两点的电势和场强的判断，正确的是()图3721AA点场强小于B点场强 BA点场强大于B点场强CA点电势等于B点电势 DA点电势高于B点电势解析由电荷的对称分布关系可知AB直线上的电场强度为0，所以选项AB错误；同理将一电荷从A移动到B电场力做功为0，AB电势差为0，因此A点电势等于B点电势，选项C正确，D错误；因此答案选C.答案C4. (2022山东烟台模拟)如图3722所示，O点固定一带正电的点电荷，实线表示某高速粒子的运动轨迹，a、b和c为轨迹上的三个点，b点离O点最近，a点比c点离O点更远则()图3722A三个点中，高速粒子在b点的电势能最大B高速粒子带负

5、电C在O点电荷产生的电场中，c点的电势比a点电势高D高速粒子在a、b、c三点的加速度大小abacaa解析根据粒子轨迹弯曲的方向，可以判定出该粒子受力的方向大体向左下方，则粒子从a运动到c的过程中，电场力先做负功后做正功，其电势能先增大后减小，所以粒子在b点的电势能最大，故A正确；根据轨迹看出粒子与点电荷间存在斥力，是同种电荷，所以高速粒子带正电，故B错误；根据正点电荷电场线的分布情况：电场线从正点电荷出发到无穷远处终止，顺着电场线电势降低，越靠近点电荷电势越高，所以b点的电势最高，a点电势最低，c点的电势比a点电势高，故C正确；根据库仑定律Fk可知，粒子越靠近点电荷，所受的库仑力越大，产生的加

6、速度越大，所以有abacaa，故D正确答案ACD5(2022湖南十三校3月联考)如图3723甲所示，A、B是一条电场线上的两点，若在某点释放一初速度为零的电子，电子仅受电场力作用，并沿电场线从A运动到B，其速度随时间变化的规律如图乙所示则()图3723A电场力FAFB B电场强度EA EBC电势AEpB解析电子仅在电场力的作用由静止从A向B沿电场线运动，知电场线的方向从B到A，则AB，由Epq知，EpAEpB，C、D项正确；由vt图象知电子运动的加速度随时间逐渐增大，由牛顿第二定律知，FAFB，EAEB，故A、B项错误答案CD6(2022河北省衡水中学调研)如图3724甲所示，真空中有一半径为

7、R、电荷量为Q的均匀带电球体，以球心为坐标原点，沿半径方向建立x轴理论分析表明，x轴上各点的场强随x变化关系如图乙所示，则()图3724Ax2处场强大小为B球内部的电场为匀强电场Cx1、x2两点处的电势相同D假设将试探电荷沿x轴移动，则从x1移到R处和从R移到x1处电场力做功相同解析引入带正电的试探电荷q，所受的库仑力Fk，根据场强定义式E，求得x2处的场强为E，选项A正确；由图乙知球内部随着x的增加场强逐渐增大，选项B错误；引入带正电的试探电荷q，由图乙知在x1处受到的电场力沿着x轴正方向，在向x2运动过程中，电场力做正功，电势能减小，选项C错误；将试探电荷沿x轴移动，则从x1移到R处电场力

8、做正功，而从R移到x1处电场力做负功，选项D错误答案A7如图3725所示，甲图中电容器的两个极板和电源的两极相连，乙图中电容器充电后断开电源在电容器的两个极板间用相同的悬线分别吊起完全相同的小球，小球静止时悬线和竖直方向的夹角均为，将两图中的右极板向右平移时，下列说法正确的是()图3725A甲图中夹角减小，乙图中夹角增大B甲图中夹角减小，乙图中夹角不变C甲图中夹角不变，乙图中夹角不变D甲图中夹角减小，乙图中夹角减小解析甲图中的电容器和电源相连，所以电容器两极板间的电压不变，当极板间的距离增大时，根据公式E可知，板间的电场强度减小，电场力减小，所以悬线和竖直方向的夹角将减小当电容器充电后断开电源

9、，电容器的极板所带的电荷量不变根据平行板电容器的电容公式C，极板间的电压U，极板间的电场强度E，当两个极板电荷量不变、距离改变时，场强与两板间距离无关，故乙图中夹角不变，B正确答案B8.如图3726所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，两个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b，以不同的速率沿着AO方向对准圆心O射入磁场，其运动轨迹如图，若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是()图3726Aa粒子速率较大Bb粒子速率较大Cb粒子在磁场中运动时间较长Da、b粒子在磁场中运动时间一样长解析由轨迹图知半径rarb，根据qvBm得r，知粒子b的速率较大，故A项错误，B项正确；根据T知，两个粒子的周

10、期相同，运动时间为tT，由图可知a粒子的圆心角较大，则a粒子的运动时间较长，故C、D都错误答案B9.如图3727所示，在直线MN下方存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.放置在直线MN上P点的离子源，可以向磁场区域纸面内的各个方向发射出质量为m、电荷量为q的负离子，速率都为v.对于那些在纸面内运动的离子，下列说法正确的是()图3727A离子射出磁场的点Q(图中未画出)到P的最大距离为B离子距离MN的最远距离为C离子在磁场中的运动时间与射入方向有关D对于沿同一方向射入磁场的离子，射入速率越大，运动时间越短解析如图所示，垂直于MN射入的离子，在射出磁场时其射出点Q离P点最远，且最远距离等

11、于轨道半径的2倍，即，A错；平行MN且向N侧射入的离子在磁场中运动时距离MN有最远距离PP，且为轨道半径的2倍，B对；离子在磁场中的运动的周期相同，运动时间由圆弧对应的圆心角决定，而圆心角由离子射入磁场的方向决定，因此运动时间与射入方向有关，C对；对于沿同一方向射入的离子，运动时间由射入方向和运动周期决定，而运动周期与速率无关，故运动时间与速率无关，D错答案BC二、非选择题10. (2022福建卷，20)如图3728所示，真空中xOy平面直角坐标系上的ABC三点构成等边三角形，边长L2.0 m若将电荷量均为q2.0106 C的两点电荷分别固定在A、B点，已知静电力常量k9.0109 Nm2/C

12、2，求：图3728(1)两点电荷间的库仑力大小；(2)C点的电场强度的大小和方向解析(1)根据库仑定律，A、B两点间的库仑力大小为：Fk代入数据得：F9.0103 N(2)A、B点电荷在C点产生的场强大小相等，均为：E1kA、B两点电荷形成的电场在C点的合场强大小为：E2E1cos 30代入数据得E7.8103 N/C方向沿y轴正方向答案(1)9.0103 N(2)7.8103 N/C方向沿y轴正方向11(2022山西四校第二次联考) 如图3729所示，三角形区域磁场的三个顶点a、b、c在直角坐标系内的坐标分别为(0,2 cm)、(2 cm,0)、(2 cm,0)，磁感应强度B4104 T，大

13、量比荷2.5105 C/kg不计重力的正离子，从O点以相同的速率v2 m/s沿不同方向垂直磁场射入该磁场区域求：图3729(1)离子运动的半径；(2)从ac边离开磁场的离子，离开磁场时距c点最近的位置坐标；(3)从磁场区域射出的离子中，在磁场中运动的最长时间解析(1)由qvBm 得，R，代入数据解得：R2 cm(2)设从ac边离开磁场的离子距c最近的点的坐标为M(x，y)，M点为以a为圆心，以aO为半径的圆周与ac的交点，则xRsin 30 cmyRRcos 30(23) cm离c最近的点的坐标为M cm，(23) cm(3)依题意知，所有离子的轨道半径相同，则可知弦越长，对应的圆心角越大易知

14、从a点离开磁场的离子在磁场中运动时间最长，其轨迹所对的圆心角为60，轨迹与ac相切T s，t s答案(1)2 cm(2) cm，(23) cm(3) s12如图3730甲所示，比荷k的带正电的粒子(可视为质点)，以速度v0从A点沿AB方向射入长方形磁场区域，长方形的长ABL，宽ADL.取粒子刚进入长方形区域的时刻为0时刻，垂直于长方形平面的磁感应强度按图乙所示规律变化(以垂直纸面向外的磁场方向为正方向)，粒子仅在洛伦兹力的作用下运动图3730(1)若带电粒子在通过A点后的运动过程中不再越过AD边，要使其恰能沿DC方向通过C点，求磁感应强度B0及其磁场的变化周期T0为多少？(2)要使带电粒子通过

15、A点后的运动过程中不再越过AD边，求交变磁场磁感应强度B0和变化周期T0的乘积B0T0应满足什么关系？解析(1)带电粒子在长方形区域内做匀速圆周运动，设粒子运动轨迹半径为R，周期为T，则可得R，T每经过一个磁场的变化周期，粒子的末速度方向和初速度方向相同，如图所示，要使粒子恰能沿DC方向通过C点，则经历的时间必须是磁场周期的整数倍，有：AB方向，Ln2Rsin DC方向，Ln2R(1cos )解得cos 1(舍去)，cos 所以60，R即B0，T0(n1、2、3)(2)当交变磁场周期取最大值而粒子不再越过AD边时运动情形如图所示由图可知粒子在第一个T0时间内转过的圆心角则T0T，即T0 所以B0T0.