高中物理二轮复习专题限时训练：8 电场与磁场的基本性质 Word版含解析

专题限时训练专题限时训练 8电场与磁场的基本性质电场与磁场的基本性质时间：时间：45 分钟分钟一、单项选择题一、单项选择题1(2018石家庄模拟石家庄模拟)如图甲所示如图甲所示，一个条形磁铁一个条形磁铁 P 固定在水平固定在水平桌面上，以桌面上，以 P 的右端点为原点，中轴线为的右端点为原点，中轴线为 x 轴建立一维坐标系一轴建立一维坐标系一个灵敏的小磁针个灵敏的小磁针 Q 放置在放置在 x 轴上不同位置，设轴上不同位置，设 Q 与与 x 轴之间的夹角轴之间的夹角为为.实验测得实验测得 sin与与 x 之间的关系如图乙所示之间的关系如图乙所示已知该处地磁场方向已知该处地磁场方向水平，磁感应强度大小为水平，磁感应强度大小为 B0.下列说法正确的是下列说法正确的是(B)AP 的右端为的右端为 S 极极BP 的中轴线与地磁场方向垂直的中轴线与地磁场方向垂直CP 在在 x0处产生的磁场的磁感应强度大小为处产生的磁场的磁感应强度大小为2B0Dx0处合磁场的磁感应强度大小为处合磁场的磁感应强度大小为 2B0解析解析：x 趋向无穷大时趋向无穷大时， 小磁针小磁针 N 极所指的方向为地球的磁场的极所指的方向为地球的磁场的方向方向， 所以根据题图可知所以根据题图可知， x 趋向无穷大时趋向无穷大时， sin趋向趋向 1， 则则趋向趋向 90，即小磁针的方向与即小磁针的方向与 x 轴垂直，所以轴垂直，所以 P 的中轴线沿东西方向，与地磁的中轴线沿东西方向，与地磁场方向垂直，故场方向垂直，故 B 正确；当正确；当 x 非常小时，小磁针的非常小时，小磁针的 N 极指向极指向 x 轴正轴正方向方向， 由图可知由图可知， 开始时开始时 N 极背离极背离 O 点点， 所以所以 O 点处的磁极是点处的磁极是 N 极极，故故 A 错误错误；由乙图可知由乙图可知，x0处处 sin22，则则45，设设 P 在在 x0处产处产生的磁场的磁感应强度大小为生的磁场的磁感应强度大小为 BP，则有，则有 tan45B0BP，所以，所以 BPB0，故故 C 错误；错误；x0处合磁场的磁感应强度大小为处合磁场的磁感应强度大小为 BB0sin 2B0，故，故 D错误错误2.有两根长直导线有两根长直导线 a、b 互相平行放置，如图所示为垂直于导线互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图在图中所示的平面内，的截面图在图中所示的平面内，O 点为两根导线连线的中点，点为两根导线连线的中点，M、N 为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与 O点的距离相等若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流点的距离相等若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流 I，则关于线段则关于线段 MN 上各点的磁感应强度的说法中正确的是上各点的磁感应强度的说法中正确的是(D)AM 点和点和 N 点的磁感应强度大小相等，方向相同点的磁感应强度大小相等，方向相同B导线导线 a、b 互相排斥互相排斥C在线段在线段 MN 上各点的磁感应强度都不可能为零上各点的磁感应强度都不可能为零D在线段在线段 MN 上只有一点的磁感应强度为零上只有一点的磁感应强度为零解析解析： 根据安培定则判断得知根据安培定则判断得知， 两根通电导线产生的磁场方向均两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时针方向沿逆时针方向，由于对称由于对称，两根导线分别在两根导线分别在 M 点和点和 N 点产生的磁感点产生的磁感应强度大小相等，方向如图所示，分析得应强度大小相等，方向如图所示，分析得1234，矢量相加，矢量相加可知可知 M、N 点的磁感应强度大小相等，方向相反，选项点的磁感应强度大小相等，方向相反，选项 A 错误；依错误；依据左手定则可知据左手定则可知， 同向电流的导体出现相互吸引同向电流的导体出现相互吸引， 异向电流的导体出异向电流的导体出现相互排斥，因此现相互排斥，因此 B 错误；线段错误；线段 MN 中点中点 O 的磁感应强度为零，选的磁感应强度为零，选项项 C 错误，错误，D 正确正确3.(2018益阳模拟益阳模拟)如图所示如图所示，两个质量分别为两个质量分别为 0.1 g 和和 0.2 g 的带的带电小球电小球 A 和和 B，带电量分别为，带电量分别为 q1和和 q2，两球用绝缘细线悬于同一水，两球用绝缘细线悬于同一水平天花板上平天花板上， 静止后它们恰好位于同一水平高度上静止后它们恰好位于同一水平高度上， 两细线与竖直方两细线与竖直方向的夹角分别为向的夹角分别为、，两带电小球均可视为点电荷关于两球的电，两带电小球均可视为点电荷关于两球的电性及夹角的大小，下列说法中正确的是性及夹角的大小，下列说法中正确的是(D)A两球带同种电荷，若两球带同种电荷，若 q1q2，则，则q2，则，则C两球带异种电荷，若两球带异种电荷，若 q1q2，则，则解析解析：两个球相互吸引两个球相互吸引，一定是带异种电荷一定是带异种电荷；对两个球分别受力对两个球分别受力分析，如图所示：分析，如图所示：mAFgtanmBFgtan由于由于 mA.4.(2018衡水模拟衡水模拟)如图所示，一均匀带正电绝缘细圆环水平固如图所示，一均匀带正电绝缘细圆环水平固定，环心为定，环心为 O 点带正电的小球从点带正电的小球从 O 点正上方的点正上方的 A 点由静止释放点由静止释放，穿过圆环中心穿过圆环中心 O，并通过关于，并通过关于 O 与与 A 点对称的点对称的 A点取点取 O 点为重点为重力势能零点关于小球从力势能零点关于小球从 A 点运动到点运动到 A点的过程中，小球的加速点的过程中，小球的加速度度 a、重力势能、重力势能 EpG、机械能、机械能 E、电势能、电势能 Ep电电随位置变化的情况，下随位置变化的情况，下列说法中正确的是列说法中正确的是(D)A从从 A 到到 O 的过程中的过程中 a 一定先增大后减小，从一定先增大后减小，从 O 到到 A的过的过程中程中 a 一定先减小后增大一定先减小后增大B从从 A 到到 O 的过程中的过程中 EpG小于零，从小于零，从 O 到到 A的过程中的过程中 EpG大于零大于零C从从 A 到到 O 的过程中的过程中 E 随位移增大均匀减小，从随位移增大均匀减小，从 O 到到 A的的过程中过程中 E 随位移增大均匀增大随位移增大均匀增大D 从从 A 到到 O 的过程中的过程中 Ep电电随位移增大非均匀增大随位移增大非均匀增大， 从从 O 到到 A的过程中的过程中 Ep电电随位移增大非均匀减小随位移增大非均匀减小解析解析：圆环中心的场强为零圆环中心的场强为零，无穷远处场强也为零无穷远处场强也为零，则小球从则小球从 A到圆环中心的过程中到圆环中心的过程中，场强可能先增大后减小场强可能先增大后减小，也可能一直减小也可能一直减小，则则小球所受的电场力可能先增大后减小小球所受的电场力可能先增大后减小， 方向竖直向上方向竖直向上； 也可能一直减也可能一直减小小，方向向上方向向上，由牛顿第二定律可知由牛顿第二定律可知，重力不变重力不变，则加速度可能先减则加速度可能先减小后增大，也可能一直增大，故选项小后增大，也可能一直增大，故选项 A 错误；小球从错误；小球从 A 到圆环中心到圆环中心的过程中的过程中， 重力势能重力势能 EpGmgh， 小球穿过圆环中心到小球穿过圆环中心到 A的过程中的过程中，EpGmgh，故选项故选项 B 错误错误；小球从小球从 A 到圆环中心的过程中到圆环中心的过程中，电场电场为非匀强电场为非匀强电场，电场力做负功电场力做负功，但不是均匀变化的但不是均匀变化的，机械能减小机械能减小，但但不是均匀减小不是均匀减小，小球穿过圆环中心到小球穿过圆环中心到 A的过程中的过程中，同理同理，故选项故选项 C错误错误；由于圆环所产生的是非匀强电场由于圆环所产生的是非匀强电场，小球下落的过程中小球下落的过程中，电场力电场力做功与下落的高度之间是非线性关系做功与下落的高度之间是非线性关系， 电势能变化与下落高度之间也电势能变化与下落高度之间也是非线性关系，故选项是非线性关系，故选项 D 正确正确5.(2018湖北武汉调研湖北武汉调研)已知均匀带电球体在球的外部产生的电已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的场与一个位于球心的、 电荷量相等的点电荷产生的电场相同电荷量相等的点电荷产生的电场相同 如图所如图所示，半径为示，半径为 R 的球体上均匀分布着电荷量为的球体上均匀分布着电荷量为 Q 的电荷，在过球心的电荷，在过球心 O的直线上有的直线上有 A、B 两个点两个点，O 和和 B、B 和和 A 间的距离均为间的距离均为 R.现以现以 OB为直径在球内挖一球形空腔为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为若静电力常量为 k，球的体积公式为球的体积公式为 V43r3，则，则 A 点处场强的大小为点处场强的大小为(B)A.5kQ36R2B.7kQ36R2C.7kQ32R2D.3kQ16R2解析解析： 由题意知由题意知， 半径为半径为 R 的均匀带电体在的均匀带电体在 A 点产生的场强点产生的场强 E整整kQ 2R 2kQ4R2.挖出的小球半径为挖出的小球半径为R2，因为电荷均匀分布，其带电荷，因为电荷均匀分布，其带电荷量量Q43R2343R3QQ8.则其在则其在 A 点产生的场强点产生的场强 E挖挖kQ12RR2kQ894R2kQ18R2.所以剩余空腔部分电荷所以剩余空腔部分电荷在在 A 点产生的场点产生的场强强 EE整整E挖挖kQ4R2kQ18R27kQ36R2，故，故 B 正确正确6.一带电粒子在电场中仅受静电力作用一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运做初速度为零的直线运动取该直线为动取该直线为 x 轴，起始点轴，起始点 O 为坐标原点，其电势能为坐标原点，其电势能 Ep与位移与位移 x的关系如图所示下列图象中合理的是的关系如图所示下列图象中合理的是(D)解析：解析：在粒子运动中的某一小段位移在粒子运动中的某一小段位移x 内电场力做功内电场力做功 qEx.由由功能关系知功能关系知EpqEx，即即EpxqE，Epx 图线斜率的绝对值图线斜率的绝对值表示电场力，故由图线可知表示电场力，故由图线可知 E 逐渐减小，逐渐减小，A 错误；因粒子仅受电场错误；因粒子仅受电场力作用力作用， 由由 qEma 可知可知 a 也逐渐减小也逐渐减小， D 正确正确； 再由动能定理有再由动能定理有EkqEx，即，即EkxqE，Ekx 图线的斜率也表示电场力，则图线的斜率也表示电场力，则 Ekx图线应是一条斜率逐渐减小的曲线图线应是一条斜率逐渐减小的曲线， B 错误错误； 由由 v22ax 有有 v 2ax，可知可知 vx 图线应是一条曲线，故图线应是一条曲线，故 C 错误错误二、多项选择题二、多项选择题7.如图所示，平行板电容器如图所示，平行板电容器 AB 两极板水平放置，两极板水平放置，A 在上方，在上方，B在下方在下方，现将其和二极管串联接在电源上现将其和二极管串联接在电源上，已知已知 A 和电源正极相连和电源正极相连，二极管具有单向导电性二极管具有单向导电性， 一带电小球沿一带电小球沿 AB 中心水平射入中心水平射入， 打在打在 B 极极板上的板上的 N 点，小球的重力不能忽略，现通过上下移动点，小球的重力不能忽略，现通过上下移动 A 板来改变两板来改变两极板极板 AB 间距间距(两极板仍平行两极板仍平行)，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是(BC)A若小球带正电，当若小球带正电，当 AB 间距增大时，小球打在间距增大时，小球打在 N 的右侧的右侧B若小球带正电，当若小球带正电，当 AB 间距减小时，小球打在间距减小时，小球打在 N 的左侧的左侧C若小球带负电若小球带负电，当当 AB 间距减小时间距减小时，小球可能打在小球可能打在 N 的右侧的右侧D若小球带负电若小球带负电，当当 AB 间距增大时间距增大时，小球可能打在小球可能打在 N 的左侧的左侧解析解析：若小球带正电若小球带正电，当当 AB 间距增大时间距增大时，由于二极管的单向导由于二极管的单向导电性电性，平行板电容器带电量不变平行板电容器带电量不变，AB 两极板之间电场强度不变两极板之间电场强度不变，小小球所受向下的电场力不变，向下的加速度不变，小球仍打在球所受向下的电场力不变，向下的加速度不变，小球仍打在 N 点，点，选项选项 A 错误错误；若小球带正电若小球带正电，当当 AB 间距减小时间距减小时，平行板电容器平行板电容器 AB两极板之间电场强度增大两极板之间电场强度增大， 小球所受向下的电场力增大小球所受向下的电场力增大， 向下的加速向下的加速度增大，小球打在度增大，小球打在 N 的左侧，选项的左侧，选项 B 正确；若小球带负电，当正确；若小球带负电，当 AB间距减小时间距减小时，平行板电容器平行板电容器 AB 两极板之间电场强度增大两极板之间电场强度增大，小球所受小球所受向上的电场力增大，向下的加速度减小，小球可能打在向上的电场力增大，向下的加速度减小，小球可能打在 N 的右侧，的右侧，选项选项 C 正确正确；若小球带负电若小球带负电，当当 AB 间距增大时间距增大时，由于二极管的单向由于二极管的单向导电性，平行板电容器带电量不变，导电性，平行板电容器带电量不变，AB 两极板之间电场强度不变两极板之间电场强度不变，小球所受向上的电场力不变，小球仍打在小球所受向上的电场力不变，小球仍打在 N 点，选项点，选项 D 错误错误8如图甲所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信如图甲所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时号通过线圈时，线圈带动纸盆振动线圈带动纸盆振动，发出声音发出声音俯视图乙表示处于辐俯视图乙表示处于辐射状磁场中的线圈射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示磁场方向如图中箭头所示，在在图乙中图乙中(BC)A当电流沿顺时针方向时当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里向里B当电流沿顺时针方向时当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外向外C当电流沿逆时针方向时当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里向里D当电流沿逆时针方向时当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外向外解析解析： 将圆形线圈看作由无数小段直导线组成将圆形线圈看作由无数小段直导线组成， 由左手定则可以由左手定则可以判断判断， 当电流沿顺时针方向时当电流沿顺时针方向时， 线圈所受安培力的方向垂直于纸面向线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，选项外，选项 B 正确、正确、A 错误；当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培错误；当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，选项力的方向垂直于纸面向里，选项 C 正确、正确、D 错误错误9(2018衡水调研衡水调研)美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴不动的带电油滴，准确地测定了电子的电荷量准确地测定了电子的电荷量如图所示如图所示，平行板电平行板电容器两极板容器两极板 M、N 与电压为与电压为 U 的恒定电源两极相连，板的间距为的恒定电源两极相连，板的间距为 d.现有一质量为现有一质量为 m 的带电油滴在极板间匀速下落，则的带电油滴在极板间匀速下落，则(AC)A此时极板间的电场强度此时极板间的电场强度 EUdB油滴带电荷量为油滴带电荷量为mgUdC减小极板间电压，油滴将加速下落减小极板间电压，油滴将加速下落D将极板将极板 N 向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动解析解析：极板间电压为极板间电压为 U，间距为间距为 d，是匀强电场是匀强电场，故场强故场强 EUd，故故 A 正确正确；油滴受重力和电场力油滴受重力和电场力，处于平衡状态处于平衡状态，故故 mgqUd，解解得得qmgdU，故故 B 错误错误；减小极板间电压减小极板间电压，场强减小场强减小，电场力小于重力电场力小于重力，合力向下，故油滴将加速下落，故合力向下，故油滴将加速下落，故 C 正确；将极板正确；将极板 N 向下缓慢移动向下缓慢移动一小段距离一小段距离， 板间距增加板间距增加， 场强减小场强减小， 电场力减小电场力减小， 电场力小于重力电场力小于重力，合力向下，故油滴将加速下落，故合力向下，故油滴将加速下落，故 D 错误错误10(2018秦皇岛模拟秦皇岛模拟)如图所示如图所示，光滑绝缘的水平桌面上光滑绝缘的水平桌面上，固定固定着一个带电量为着一个带电量为Q 的小球的小球 P.带电量分别为带电量分别为q 和和2q 的小球的小球 M 和和N，由绝缘细杆相连由绝缘细杆相连，静止在桌面上静止在桌面上P 与与 M 相距相距 L，P、M 和和 N 视视为点电荷，下列说法正确的是为点电荷，下列说法正确的是(BD)AM 与与 N 的距离大于的距离大于 LBP、M 和和 N 在同一直线上在同一直线上C在在 P 产生的电场中，产生的电场中，M、N 处的电势相同处的电势相同DM、N 及细杆组成的系统所受合外力为零及细杆组成的系统所受合外力为零解析解析：M、N 处于静止状态处于静止状态，M、N 及细杆组成的系统所受合外及细杆组成的系统所受合外力为零力为零，选项选项 D 正确正确；P、M 和和 N 若不在同一直线上若不在同一直线上，M、N 整体受整体受到的不是共点力到的不是共点力，就会发生转动而不能静止就会发生转动而不能静止，选项选项 B 正确正确；P、M 和和N 在同一直线上，在同一直线上，M、N 所受合力为零，由库仑定律所受合力为零，由库仑定律 FPMFPN得：得：kQqL2k2Qq Lx 2，解得解得 x( 21)L0.4L，选项选项 A 错误错误；沿电场线的沿电场线的方向电势降低，在方向电势降低，在 P 产生的电场中，产生的电场中，M 处的电势高于处的电势高于 N 处的电势，处的电势，选项选项 C 错误错误三、计算题三、计算题11.音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机如音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机如图是某音圈电机的原理示意图图是某音圈电机的原理示意图， 它由一对正对的磁极和一个正方形刚它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成性线圈构成，线圈边长为线圈边长为 L，匝数为匝数为 n，磁极正对区域内的磁感应强磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为 B，区域外的磁场忽略不，区域外的磁场忽略不计计线圈左边始终在磁场外线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内右边始终在磁场内，前后两边在磁场内前后两边在磁场内的长度始终相等某时刻线圈中电流从的长度始终相等某时刻线圈中电流从 P 流向流向 Q，大小为，大小为 I.(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向求此时线圈所受安培力的大小和方向(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为若此时线圈水平向右运动的速度大小为 v，求安培力的功率，求安培力的功率解析：解析：(1)由左手定则可以判断出线圈所受安培力的方向水平向由左手定则可以判断出线圈所受安培力的方向水平向右右由于线圈与磁场垂直，故线圈所受安培力的大小：由于线圈与磁场垂直，故线圈所受安培力的大小：F安安nIBL.(2)此时安培力的功率：此时安培力的功率：PF安安vnIBLv.答案：答案：(1)nIBL水平向右水平向右(2)nIBLv12(2018汕头模拟汕头模拟)在绝缘水平面上在绝缘水平面上，存在着一电场存在着一电场，电场强度电场强度方向平行于水平面方向平行于水平面，其电势其电势随位置随位置 x 变化如图所示变化如图所示，xAOxOBx0，一质量为一质量为 m，带电量为，带电量为q 的小滑块的小滑块(可视为质点可视为质点)以某一初速度从以某一初速度从 A点出发，沿点出发，沿 AB 直线向直线向 B 运动，其中小滑块第一次经过运动，其中小滑块第一次经过 O 点时的动点时的动能为初动能的能为初动能的 n 倍倍(n1)，到达，到达 B 点时动能恰好为零，小滑块最终停点时动能恰好为零，小滑块最终停在在 O 点，小滑块与水平面间的摩擦力大小为点，小滑块与水平面间的摩擦力大小为 f，求：，求：(1)小滑块在小滑块在 A 点时的初速度点时的初速度(2)OB 两点间的电势差两点间的电势差 UOB.(3)小滑块运动的总路程小滑块运动的总路程 s.解析：解析：(1)小滑块从小滑块从 A 滑到滑到 B，因电场力不做功，由动能定理得，因电场力不做功，由动能定理得2fx0012mv2A因此小滑块在因此小滑块在 A 点时的初速度点时的初速度 vA2fx0m.(2)小滑块第一次从小滑块第一次从 A 滑到滑到 O，由动能定理得，由动能定理得fx0qUOAn12mv2A12mv2A因此因此 UOBUOA n1 mv2A2fx02q 2n1 fx0q.(3)小滑块最终停在小滑块最终停在 O 点，由动能定理得点，由动能定理得应有应有fsqUOA012mv2A小滑块运动的总路程：小滑块运动的总路程：smv2A2qUOA2f(2n1)x0.答案：答案：(1)2fx0m(2) 2n1 fx0q(3)(2n1)x0