2020高考物理二轮复习 课时巩固练6 电场和磁场的基本性质课件

课时巩固练(6)电场和磁场的基本性质一、选择题1．(2019·福州市期末质检)下列说法正确的是()A．电势有正负，所以是矢量B．电流的方向规定为正电荷定向移动的方向，所以电流强度是矢量C．比较磁通量时，需要考虑磁感线从面的哪一侧穿过，因为磁通量是矢量D．某处磁感应强度的方向规定为该处小磁针静止时N极所指的方向，所以磁感应强度是矢量解析电势是标量，A项错误；电流的方向是人为规定的，但是标量，B项错误；磁通量是标量，C项错误；磁感应强度是矢量，其方向为小磁针静止时N极所指的方向，D项正确。答案D2．(2019·全国卷Ⅱ)(多选)静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动，N为粒子运动轨迹上的另外一点，则()A．运动过程中，粒子的速度大小可能先增大后减小B．在M、N两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合C．粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D．粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行解析在两个同种点电荷的电场中，一带同种电荷的粒子在两电荷的连线上自M点由静止开始运动，粒子的速度先增大后减小，A项正确；若静电场的电场线不是直线，带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹不会与电场线重合，B项错误；带电粒子仅在电场力作用下运动，若运动到N点的动能为零，则带电粒子在N、M两点的电势能相等；仅在电场力作用下运动，带电粒子的动能和电势能之和保持不变，可知若粒子运动到N点时动能不为零，则粒子在N点的电势能小于在M点的电势能，即粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能，C项正确；若粒子运动轨迹为曲线，根据粒子做曲线运动的条件，可知粒子在N点所受电场力的方向一定不与粒子轨迹在该点的切线平行，D项错误。答案AC3.如图所示，电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的震动膜a构成一个电容器，a、b通过导线与恒定电源两极相接。若声源S不停地振动，使a板也左右振动，则()A．a振动过程中，a、b板间的电场强度不变B．a振动过程中，电流计中始终有方向不变的电流C．a振动过程中，电容器的电容不变D．a向右的位移最大时，a、b板所构成的电容器电容最大解析金属板a在声波驱动下沿水平方向振动，两极板间的距离发生变化，两极板与电源相连，电势差恒定，两板间的场强发生变化，A项错误；电容器的电容随两板间距离改变而改变，两板带电量随电容改变而改变，电容器不断地充、放电，电流计指针偏转方向也随充、放电而变化，B、C两项错误；由C＝εrS4Ekd知，当a、b两板距离最近时，电容最大，D项正确。答案D4．(多选)电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示。两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ，线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零。下列说法正确的是()A．当天平示数为负时，两线圈电流方向相同B．当天平示数为正时，两线圈电流方向相同C．线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力等于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力D．线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力解析两线圈中电流方向相同时，两线圈相互吸引，天平示数为负；电流方向相反时，两线圈相互排斥，天平示数为正，A项正确，B项错误；线圈Ⅰ与线圈Ⅱ之间的磁场力是相互作用力，大小相等，方向相反，C项正确；线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力作用在同一物体上，不是相互作用力，D项错误。答案AC5．(多选)如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从t＝0时刻起，棒上通以如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向。则金属棒()A．一直向右移动B．速度随时间周期性变化C．受到的安培力随时间周期性变化D．受到的安培力在一个周期内做正功解析在0～T2，金属棒受到向右的安培力，大小恒为BImL，金属棒向右做匀加速直线运动；在T2～T，金属棒受到的安培力向左，大小仍为BImL，而此时速度方向仍然向右，做匀减速直线运动，直至速度减为零，之后不断重复该运动过程，A、B、C三项正确；安培力在一个周期内做功为零，D项错误。答案ABC6.(2019·河南省南阳市质量评估)如图所示，正六边形ABCDEF所在平面内某点，有一电荷量为Q的固定点电荷，A、C两点的电势相等。一电子从A点沿AE方向以某一速度射入该电场，恰好做匀速圆周运动。若正六边形的边长为a，元电荷电量为e，静电力常量为k，不计电子重力，下列说法正确的是()A．该点电荷带正电，处于E点B．电子能从A点运动到C点，电势能先增加后减少C．C点电场强度是D点的2倍D．电子从A点射入的速度大小为keQma解析由几何知识可得AE⊥AB，由A、C两点的电势相等可知点电荷Q应在AC的垂直平分线上，点电荷一定在B点，电子绕点电荷做匀速圆周运动，则点电荷一定带正电，A项错误；电子沿一个等势面运动，电势能不变，B项错误；BD＝3a，由点电荷的场强公式E＝kQr2得，EC＝3ED，C项错误；由库仑力提供向心力得kQea2＝mv2a，速度v＝keQma，D项正确。答案D7．(2019·鄂尔多斯西部四旗期末联考)空间存在着平行于x轴方向的静电场，P、M、O、N、Q为x轴上的点，P、Q之间各点的电势φ随位置坐标x的变化如图所示。一个带电粒子仅在电场力作用下从M点由静止开始沿x轴正方向运动，下列说法正确的是()A．粒子一定带负电B．P点的电势低于M点的电势C．M点的电场强度小于N点的电场强度D．粒子从M点向N点运动的过程中，电势能一直减小解析由图可知，粒子从M到Q，电势渐渐降低，且粒子由静止开始运动，因此电场线方向由P到Q点，那么粒子带正电，A项错误；由于电场线方向由P到Q，则沿着电场线方向，电势降低，那么P点的电势高于M点的电势，B项错误；根据Δφ＝EΔx，可知，图象的斜率的绝对值大小表示电场强度的大小，那么M点的电场强度小于N点的电场强度，C项错误；因带电粒子仅在电场力作用下从M点由静止开始沿x轴向右运动，电场力做正功，则电势能一直减小，D项正确。答案D8.(2019·济南外国语学校模拟)(多选)如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d，电荷量分别为＋Q和－Q，在它们连线的竖直中垂线上固定一根长为L、内壁光滑的绝缘细管，有一带电荷量为＋q的小球以初速度v0从上端管口射入，重力加速度为g，静电力常量为k，则小球()A．下落过程中加速度始终为gB．受到的库仑力先做正功后做负功C．速度先增大后减小，射出时速度仍为v0D．管壁对小球的弹力最大值为8kqQd2解析电荷量为＋q的小球以初速度v0从管口射入的过程，因库仑力与速度方向垂直，竖直方向只受重力作用，加速度始终为g，故A项正确；小球在下落过程中，库仑力与速度方向垂直，则库仑力不做功，故B项错误；电场力不做功，只有重力做功，根据动能定理，速度不断增加，故C项错误；在两个电荷连线的中点，单个电荷产生的电场强度E＝kQd22＝4kQd2；根据矢量的合成法则，则有电场强度最大值为8kQd2，因此电荷量为＋q的小球受到最大库仑力为8kqQd2，结合受力分析可知，弹力与库仑力平衡，则管壁对小球的弹力最大值为8kqQd2，故D项正确。答案AD9.(多选)如图所示，一轨道由两等长的光滑斜面AB和BC组成，两斜面在B处用一光滑小圆弧相连接，P是BC的中点，竖直线BD右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，B处可认为处在磁场中，一带电小球从A点由静止释放后能沿轨道来回运动，C点为小球在BD右侧运动的最高点，则下列说法正确的是()A．C点与A点在同一水平线上B．小球向右或向左滑过B点时，对轨道压力相等C．小球向上或向下滑过P点时，其所受洛伦兹力相同D．小球从A到B的时间是从C到P时间的2倍解析小球在磁场运动过程中受重力、洛伦兹力和轨道支持力作用，因洛伦兹力永不做功，支持力始终与小球运动方向垂直，也不做功，即只有重力做功，满足机械能守恒，因此C点与A点等高，在同一水平线上，A项正确；小球向右或向左滑过B点时速度等大反向，即洛伦兹力等大反向，小球对轨道的压力不等，B项错误；同理小球向上或向下滑过P点时，洛伦兹力也等大反向，C项错误；因洛伦兹力始终垂直BC，小球在AB段和BC段(设斜面倾角均为θ)的加速度均由重力沿斜面的分力产生，大小为gsinθ，由x＝12at2得小球从A到B的时间是从C到P的时间的2倍，D项正确。答案AD10．(2019·江西省五校联考)如图所示，绝缘、光滑的水平面上带有正电荷的小球A和B，质量均为0.2kg，当A以4m/s的速度向着静止的B运动时，B由于受到了A的斥力而加速，A受到了B的斥力而减速，那么当A、B两球达到共同速度时，A、B组成的系统储存的电势能为()A．0.2JB．0.4JC．0.6JD．0.8J解析小球A、B组成的系统水平方向动量守恒，mAvA＝(mA＋mB)vAB，所以vAB＝vA2＝2m/s，当A、B两球达到共同速度时，动能的减少量等于储存的电势能为Ep＝12mAv2A－12(mA＋mB)v2AB＝0.8J，D项正确。答案D11．(2019·河南省南阳中学目标考试)如图所示，高为h的光滑水平平台上有一个质量为m的物块，在绝缘水平面有一个质量也为m、电荷量为q的带正电的小球，平台下面有水平向右电场强度为E的匀强电场，小球用跨过定滑轮的绳子向右拉动物块，且小球始终没有离开绝缘水平面，不计一切摩擦。当小球从平台的边缘处由静止向右前进位移h时，物块的速度v是()A．qEhmB．2qEh3mC．4qEh3mD．2qEhm解析设小球从平台的边缘处由静止向右前进位移h时，小球的速度为v′。分解速度如图所示：根据小球沿绳子方向的分速度等于物块的速度，由图可知：v′＝2v，对物块和小球组成的系统，运用功能关系得：qEh＝12mv2＋12mv′2，联立解得：v＝2qEh3m，故B项正确，A、C、D三项错误。答案B二、非选择题12．(2019·河南省洛阳市统考)如图所示，一绝缘光滑的圆锥固定在水平面上，圆锥的顶角为θ。整个空间存在匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度方向竖直向下。一电荷量为q(q0)、质量为m的小球P在圆锥面上逆时针(从上向下看)做水平的匀速圆周运动，圆心为O。已知小球P距圆锥顶点的距离为L，重力加速度为g。为了使小球能够在该圆锥面上运动，求磁感应强度的最小值及小球P相应的速度大小。解析据题意，小球P在圆锥面上做水平的匀速圆周运动，P受到向下的重力mg、圆锥面对它的支持力F和磁场的洛伦兹力，设磁感应强度大小为B，小球运动的速率为v，有。竖直方向：Fsinθ2－mg＝0，①沿PO方向：Bqv－Fcosθ2＝mv2Lsinθ2，②由①②得mv2－BqLsinθ2v＋mgLcosθ2＝0，③所以v＝BqLsinθ2±BqLsinθ22－4m2gLcosθ22m，由于v是实数，必须满足Δ＝BqLsinθ22－4m2gLcosθ2≥0，④由此得B≥2mqsinθ2gcosθ2L，⑤可见，为了使小球能够在该圆周上运动，磁感应强度大小的最小值为Bmin＝2mqsinθ2gcosθ2L，⑥此时，带电小球做匀速圆周运动的速度为v＝BqLsinθ22m，⑦由⑥⑦式得对应Bmin的速度为v＝gLcosθ2。⑧答案2mqsinθ2gcosθ2LgLcosθ213．(2019·内蒙古包头市四中期中考试)如图所示，ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB段是水平的，BD段为半径R＝0.2m的半圆，两段轨道相切于B点，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，场强大小E＝5.0×103V/m。一不带电的绝缘小球甲，以速度v0沿水平轨道向右运动，与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞。已知乙球质量为m＝1.0×10－2kg，乙所带电荷量q＝2.0×10－5C，乙球质量是甲球质量的3倍。g取10m/s2。(水平轨道足够长，甲、乙两球可视为质点，整个运动过程无电荷转移)(1)甲、乙两球碰撞后，乙球通过轨道的最高点D时，对