2019届高考物理二轮复习第一部分专题三电场与磁场第一讲电场与磁场的基本性质课前自测诊断卷.doc

1、1专题三第一讲 电场与磁场的基本性质课前自测诊断卷考点一 电场力的性质1.考查点电荷电场中场强的求解与比较直角坐标系 xOy中， M、 N两点位于 x轴上， G、 H两点坐标如图所示。 M、 N两点各固定一负点电荷，将一电荷量为 Q的正点电荷置于 O点时， G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用 k表示。若将该正点电荷移动到 G点，则 H点处场强的大小和方向分别为( )A. ，沿 y轴正向 B. ，沿 y轴负向3kQ4a2 3kQ4a2C. ，沿 y轴正向 D. ，沿 y轴负向5kQ4a2 5kQ4a2解析：选 B 正点电荷在 O点时， G点的场强为零，则两负点电荷在 G点的合场强大小为 E1

2、 ，方向沿 y轴正方向。由对称性知，两负点电荷在 H点的合场强大小为 E2 E1kQa2，方向沿 y轴负方向。当把正点电荷放在 G点时，在 H点产生的场强的大小为kQa2E3 ，方向沿 y轴正方向。所以 H点的合场强大小 E E2 E3 ，方向沿 y轴负方向，kQ4a2 3kQ4a2选项 B正确。2考查匀强电场中场强的计算如图所示，梯形 abdc位于某匀强电场所在平面内，两底角分别为 60、30， cd2 ab4 cm。已知 a、 b两点的电势分别为 4 V、0，将电荷量 q1.610 3 C的正电荷由 a点移动到 c点，克服电场力做功 6.4103 J。下列关于电场强度的说法正确的是( )A

3、垂直 ab向上，大小为 400 V/mB垂直 bd斜向上，大小为 400 V/mC平行 ca斜向上，大小为 200 V/mD平行 bd斜向上，大小为 200 V/m解析：选 B 由 W qU知 Uac V4 V，Wq 6.410 31.610 3而 a4 V，所以 c8 V，过 b点作 be ac交 cd于 e点，因在匀强电场中，任意两条平行线上距离相等的两点间电势差相等，所以 Uab Uce，即 e4 V，又因 cd2 ab，所以Ucd2 Uab，即 d0，所以 bd为一条等势线，又由几何关系知 eb bd，由电场线与等势线的关系知电场强度必垂直 bd斜向上，大小为 E V/m400 Ue

4、bedsin 30 4110 2V/m，B 项正确。23考查特殊电场中场强的分析与求解均匀带电的球壳在球壳外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示，在半球面 AB上均匀分布正电荷，总电荷量为 q，球面半径为 R， CD为通过半球面顶点与球心 O的轴线，在轴线上有 M、 N两点， OM ON2 R，已知 M点的场强大小为 E，则 N点的场强大小为( )A. E B.kq2R2 kq4R2C. E D. Ekq4R2 kq2R2解析：选 A 若将半球面 AB补充成一个完整的均匀带电球壳，完整球壳所带电荷量为2q，在 M点产生电场的场强为 k ，设右半球壳在 M点产生的场强大小为

5、E 右 ，2q 2R 2 kq2R2根据电场叠加原理有 E E 右 ，解得右半球壳在 M点产生的场强大小为 E 右 E，kq2R2 kq2R2根据对称性，左半球壳在 N点产生的场强大小为 E，选项 A正确。kq2R24考查带电体在等效场中的运动问题如图所示，一条长为 L的细线上端固定，下端拴一个质量为 m、电荷量为 q的小球，将它置于方向水平向右的匀强电场中，使细线竖直拉直时将小球从 A点静止释放，当细线离开竖直位置偏角 60时，小球速度为零。(1)求小球的带电性质和匀强电场强度的大小 E；(2)若小球恰好能在竖直平面内完成圆周运动，求从 A点水平释放小球时应具有的初速度 vA的大小(可含根式

6、)。解析：(1)根据电场方向和小球受力分析可知小球带正电。小球从 A点静止释放到速度等于零，由动能定理得EqLsin mgL(1cos )0，解得 E 。3mg3q(2)将小球的重力和电场力的合力作为小球的等效重力 G，则 G mg，方向与竖233直方向成 30角偏向右下方。若小球恰好能在竖直平面内做完整的圆周运动，在等效最高点由牛顿第二定律得m mg，v2L 233小球从 A点到等效最高点，由动能定理得3 mgL(1cos 30) mv2 mvA2，233 12 12联立解得 vA )。2gL 3 1答案：(1)带正电 (2) )3mg3q 2gL 3 1考点二 电场能的性质5.考查电势高低

7、、电势能大小的判断多选在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形 abcd，对角线的交点为O，顶点 a、 c分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图所示，若将一个带负电的粒子 P置于 b点，静止释放，粒子 P将沿着对角线 bd运动，则在线段 bd上( )A O点的电场强度最大B O点电势最高C粒子 P在 O点时电势能最大D粒子 P在 O点时动能最大解析：选 BD 根据等量同种电荷形成的电场线与等势面分布特点，可知在直线 bd上正中央点的电势最高，电场强度为零，A 错误，B 正确；负电荷由 b到 d先加速后减少，运动到 O点时动能最大，电势能最小，故 C错误，D 正确。6考查电场中的图像问题多选在 x轴上

8、有两个点电荷 q1、 q2，其静电场的电势 在 x轴上分布如图所示。下列说法正确的是( )A q1和 q2带有异种电荷B x1处的电场强度为零C负电荷从 x1移到 x2，电势能减小D负电荷从 x1移到 x2，受到的电场力增大解析：选 AC 由题图可知，空间的电势有正有负，无穷远处电势为零，且只有一个极值，则两个点电荷必定为异种电荷，A 项正确；由 E 可知， x图像的切线的斜率 x的绝对值表示电场强度大小，因此 x1处的电场强度不为零，B 项错误；负电荷从 x1移到 x2的过程中，电势升高，电场强度减小，由 Ep q 、 F qE可知，电势能减小，受到的电场力减小，C 项正确，D 项错误。7考

9、查电场线、等势线、运动轨迹问题多选带电粒子仅在电场力作用下，从电场中 a点以初速度 v0进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到 b点，如图所示。从 a到 b过程中，下列说法正4确的是( )A粒子带负电荷B粒子的速度先增大后减小C粒子的加速度先减小后增大D粒子的机械能先减少后增加解析：选 CD 做曲线运动的物体受到的合力指向轨迹的凹侧，结合场强的方向可知粒子带正电荷，选项 A错误；电场线的疏密程度表示电场强度大小，电场线越密，电场强度越大，粒子所受电场力越大，加速度也越大，所以粒子的加速度先减小后增大，选项 C正确；粒子的速度方向先与电场力方向夹角为钝角，然后与电场力方向夹角为锐角，即电场力先做负功再

10、做正功，所以粒子先减速后加速，机械能先减少后增加，选项 B错误，D 正确。8考查电场力做功、电场中的功能关系如图甲所示，在某电场中建立 x坐标轴， A、 B为 x轴上的两点， xA、 xB分别为 A、 B两点在 x轴上的坐标值。一电子仅在电场力作用下沿 x轴运动，该电子的电势能 Ep随其坐标 x变化的关系如图乙所示， EpA和 EpB分别表示电子在 A、 B两点时的电势能。下列说法中正确的是( )A该电场可能是孤立的点电荷形成的电场B A点的电场强度小于 B点的电场强度C电子由 A点运动到 B点的过程中电场力对其所做的功 W EpA EpBD电子在 A点的动能小于在 B点的动能解析：选 C 由

11、于 A、 B两点的电势能与两个位置间的关系如题图乙所示，是一条过原点的直线，说明电势是均匀增加的，所以一定是匀强电场，而不是孤立点电荷形成的电场，故 A、B 错误；由题图乙可知，电子在 A、 B两点的电势能关系为： EpB EpA，说明电子由A点运动到 B点时电势能增大，电场力做负功，电场力对其所做的功为 W EpA EpB，故 C正确；电场力做负功，动能减小，所以电子在 A点的动能大于在 B点的动能，故 D错误。9考查平行板电容器的动态分析如图所示，平行板电容器两极板带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一固定在 A点的5点电荷，以 E表示两极板间的

12、电场强度， Ep表示点电荷在 A点的电势能， 表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则( )A 增大， E增大 B 增大， Ep不变C 减小， Ep增大 D 减小， E不变解析：选 D 若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，根据 C 可知， rS4 kdC变大；根据 Q CU可知，在 Q一定的情况下，两极板间的电势差减小，则静电计指针偏角 减小；根据 E ， Q CU， C ，联立可得 E ，可知 E不变； A点离下极Ud rS4 kd 4 kQ rS板的距离不变， E不变，则 A点与下极板间的电势差不变， A点的电势不变，故 Ep不变；由以

13、上分析可知，选项 D正确。10考查带电粒子在电容器中的运动问题多选如图所示，平行板电容器两极板水平放置，电容为 C，开始开关闭合，电容器与一直流电源相连，极板间电压为 U，两极板间距为 d，电容器储存的能量 E CU 2。一电荷量大小为 q的带电油滴12以初动能 Ek0从平行板电容器的两个极板中央水平射入(极板足够长)，带电油滴恰能沿图中所示水平虚线匀速通过电容器，则( )A保持开关闭合，将上极板下移 ，带电油滴仍能沿水平线运动d3B保持开关闭合，将上极板下移 ，带电油滴将撞击上极板，撞击上极板时的动能为d3Ek0qU12C断开开关，将上极板上移 ，若不考虑电容器极板的重力势能变化，外力对极板

14、做d3功至少为 CU223D断开开关，将上极板上移 ，若不考虑电容器极板的重力势能变化，外力对极板做d3功至少为 CU216解析：选 BD 保持开关闭合，电压不变，仅将上极板下移 的过程中，极板距离减小，d36根据 E 知电场强度增大，电场力增大，带电油滴向上偏转，故 A错误；初始时油滴能匀Ud速通过电容器，说明 mg q ，保持开关闭合，仅将上极板下移 ，两极板间距离变为 d，Ud d3 23电场强度 E ，电场力做功 W 电 qE ，根据动能定理得， mg U2d3 3U2d (d2 d3) qU4 (d2 d3) Ek Ek0，解得 Ek Ek0 Ek0 ，所以撞击上极板时的动能是 Ek

15、0 ，故qU4 qU4 qUd d6 qU12 qU12B正确；开始时电容器存储的能量为 E1 CU2，断开开关后，电容器所带电荷量 Q不变，12上极板上移 ，由 C 知电容器电容变为 C，由 Q UC知，两极板电势差变为 U，此d3 rS4 kd 34 43时电容器储存能量 E2 2 CU2，根据能量守恒，不考虑电容器极板重力势能12 (34C) (43U) 23的变化，外力对极板所做的功 W E2 E1 CU2，故 C错误，D 正确。16考点三 磁场及其对电流的作用11.考查磁感应强度的叠加问题如图所示，在磁感应强度大小为 B0的匀强磁场中，两长直导线 P和 Q垂直于纸面固定放置，两者之间

16、的距离为 l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流 I时，纸面内与两导线距离均为 l的 a点处的磁感应强度为零。如果让 P中的电流反向、其他条件不变，则 a点处磁感应强度的大小为( )A0 B. B033C. B0 D2 B0233解析：选 C 导线 P和 Q中电流 I均向里时，设其在 a点产生的磁感应强度大小 BP BQ B1，如图所示，则其夹角为 60，它们在 a点的合磁场的磁感应强度平行于 PQ向右、大小为 B1。又根据题意3Ba0，则 B0 B1，且 B0平行于 PQ向左。若 P中电流反向，则 BP3反向、大小不变， BQ和 BP大小不变，夹角为 120，合磁场的磁感应强度大小为B

17、1 B1(方向垂直 PQ向上、与 B0垂直)， a点合磁场的磁感应强度B B0，则 A、B、D 项均错误，C 项正确。B02 B1 223312考查安培力作用下导体棒的平衡问题7如图所示，挂在天平底部的矩形线圈 abcd的一部分悬在匀强磁场中，当给矩形线圈通入如图所示的电流 I时，调节两盘中的砝码，使天平平衡。然后使电流 I反向，这时要在天平的左盘上加质量为 2102 kg的砝码，才能使天平重新平衡。若已知矩形线圈共 10匝，通入的电流 I0.1 A， bc边长度为 10 cm，( g取 10 m/s2)则磁场对 bc边作用力 F的大小和该磁场的磁感应强度 B的大小分别是( )A F0.2 N

18、， B20 T B F0.2 N， B2 TC F0.1 N， B1 T D F0.1 N， B10 T解析：选 C 当线圈中通入电流后，右盘矩形线圈 abcd受到的安培力为 F nBIL，方向向上；设左盘砝码的质量为 M，右盘砝码的质量为 m，此时根据天平处于平衡状态有：Mg mg nBIL，当通有反向电流时，右盘矩形线圈 abcd受到的安培力为 F nBIL，方向向下，此时根据天平处于平衡状态有： Mg(210 2 10)N mg nBIL，联立以上两式解得：B1 T，所以 F0.1 N，故 A、B、D 错误，C 正确。考点四 磁场对运动电荷的作用13.考查左手定则、半径公式的应用如图所示

19、，通电竖直长直导线的电流方向向上，初速度为 v0的电子平行于直导线竖直向上射出，不考虑电子的重力，则电子将( )A向右偏转，速率不变， r变大B向左偏转，速率改变， r变大C向左偏转，速率不变， r变小D向右偏转，速率改变， r变小解析：选 A 由安培定则可知，直导线右侧的磁场垂直纸面向里，且磁感应强度随离直导线距离变大而减小，根据左手定则可知，电子受洛伦兹力方向向右，故向右偏转；由于洛伦兹力不做功，故速率不变，由 r 知 r变大，故 A正确。mvqB14考查电子在匀强磁场中匀速圆周运动的比较多选有两个匀强磁场区域和，中的磁感应强度是中的 k倍。两个速率相同的电子分别在两磁场区域中做圆周运动。

20、与中运动的电子相比，中的电子( )A运动轨迹的半径是中的 k倍B加速度的大小是中的 k倍C做圆周运动的周期是中的 k倍D做圆周运动的角速度与中的相等解析：选 AC 两速率相同的电子在两匀强磁场中做匀速圆周运动，且磁场磁感应强度 B1是磁场磁感应强度 B2的 k倍。由 qvB 得 r ，即中电子运动轨迹的半mv2r mvqB 1B8径是中的 k倍，选项 A正确。由 F 合 ma得 a B，所以 ，选项 B错误。F合m qvBm a2a1 1k由 T 得 T r，所以 k，选项 C正确。由 得 ，选项 D错误。2 rv T2T1 2T 2 1 T1T2 1k15考查磁场对带电体的作用多选如图所示，

21、一个质量为 m、带电荷量为 q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为 B的匀强磁场中。现给圆环一个水平向右的初速度 v0，在以后的运动中下列说法正确的是( )A圆环可能做匀减速运动B圆环可能做匀速直线运动C圆环克服摩擦力所做的功可能为 mv0212D圆环克服摩擦力所做的功不可能为 mv0212 m3g22q2B2解析：选 BC 当 qv0B mg时，圆环做减速运动到静止，速度在减小，洛伦兹力减小，杆的支持力和摩擦力都发生变化，所以不可能做匀减速运动，故 A错误；当 qv0B mg时，圆环不受支持力和摩擦力，做匀速直线运动，故 B正确；当 qv0B mg时，圆环做减速运动到静止，只有摩擦力做功，根据动能定理得 W0 mv02，解得 W mv02，故 C正确；当12 12qv0B mg时，圆环先做减速运动，当 qvB mg时，圆环不受摩擦力，做匀速直线运动，解得 v ，根据动能定理得， W mv2 mv02，代入解得 W mv02 ，故 D错误。mgqB 12 12 12 m3g22q2B2