2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專項(xiàng)突破訓(xùn)練：電場(chǎng)和磁場(chǎng)基本問(wèn)題

PAGEPAGE1電場(chǎng)和磁場(chǎng)基本問(wèn)題1．(2024·天津卷)如圖1所示，實(shí)線表示某電場(chǎng)的電場(chǎng)線(方向未標(biāo)出)，虛線是一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，設(shè)M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢(shì)分別為φM、φN，粒子在M和N時(shí)加速度大小分別為aM、aN，速度大小分別為vM、vN，電勢(shì)能分別為EpM、EpN.下列推斷正確的是()圖1A．vM＜vN，aM＜aNB．vM＜vN，φM＜φNC．φM＜φN，EpM＜EpND．a(chǎn)M＜aN，EpM＜EpN2.(2024·全國(guó)卷Ⅰ)如圖2，三個(gè)固定的帶電小球a、b和c，相互間的距離分別為ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm.小球c所受庫(kù)侖力的合力的方向平行于a、b的連線．設(shè)小球a、b所帶電荷量的比值的肯定值為k，則()圖2A．a(chǎn)、b的電荷同號(hào)，k＝eq\f(16,9)B．a(chǎn)、b的電荷異號(hào)，k＝eq\f(16,9)C．a(chǎn)、b的電荷同號(hào)，k＝eq\f(64,27)D．a(chǎn)、b的電荷異號(hào)，k＝eq\f(64,27)3．(多選)(2024·山東省泰安市上學(xué)期期末)已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度滿意B＝keq\f(I,r)(其中k為比例系數(shù)，I為電流強(qiáng)度，r為該點(diǎn)到直導(dǎo)線的距離)．現(xiàn)有四根平行的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線，其橫截面恰好在一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，電流方向如圖3，其中A、C導(dǎo)線中的電流大小為I1，B、D導(dǎo)線中的電流大小為I2.已知A導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力恰好為零，則下列說(shuō)法正確的是()圖3A．電流的大小關(guān)系為I1＝2I2B．四根導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力為零C．正方形中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零D．若移走A導(dǎo)線，則中心O處的磁場(chǎng)將沿OB方向4．(多選)如圖4所示，在某空間的一個(gè)區(qū)域內(nèi)有始終線PQ與水平面成45°角，在PQ兩側(cè)存在垂直于紙面且方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.位于直線上的a點(diǎn)有一粒子源，能不斷地水平向右放射速率不等的相同粒子，粒子帶正電，電荷量為q，質(zhì)量為m，全部粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中都經(jīng)過(guò)直線PQ上的b點(diǎn)，已知ab＝d，不計(jì)粒子重力及粒子相互間的作用力，則粒子的速率可能為()圖4A.eq\f(\r(2)qBd,6m) B.eq\f(\r(2)qBd,4m)C.eq\f(\r(2)qBd,2m) D.eq\f(\r(3)qBd,m)5．(多選)如圖5所示為一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長(zhǎng)的粗糙細(xì)桿上滑動(dòng)，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0，在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的v－t圖象可能是下圖中的()圖56．水平放置的平行板電容器與某一電源相連接后，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，重力不行忽視的小球由電容器的正中心沿水平向右的方向射入該電容器，如圖6所示，小球先后經(jīng)過(guò)虛線的A、B兩點(diǎn)．則()圖6A．假如小球所帶的電荷為正電荷，小球所受的電場(chǎng)力肯定向下B．小球由A到B的過(guò)程中電場(chǎng)力肯定做負(fù)功C．小球由A到B的過(guò)程中動(dòng)能可能減小D．小球由A到B的過(guò)程中，小球的機(jī)械能可能減小7．(多選)光滑絕緣水平面上固定兩個(gè)等量點(diǎn)電荷，它們連線的中垂線上有A、B、C三點(diǎn)，如圖7甲所示．一質(zhì)量m＝1kg的帶正電小物塊由A點(diǎn)靜止釋放，并以此時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，小物塊沿光滑水平面經(jīng)過(guò)B、C兩點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程的v－t圖象如圖乙所示，其中圖線在B點(diǎn)位置時(shí)斜率最大，依據(jù)圖線可以確定()圖7A．中垂線上B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最大B．兩點(diǎn)電荷是負(fù)電荷C．B點(diǎn)是連線中點(diǎn)，C與A點(diǎn)必在連線兩側(cè)D．UBC>UAB8．(多選)在真空中的x軸上的原點(diǎn)處和x＝6a處分別固定一個(gè)點(diǎn)電荷M、N，在x＝2a處由靜止釋放一個(gè)正點(diǎn)電荷P，假設(shè)點(diǎn)電荷P只受電場(chǎng)力作用沿x軸方向運(yùn)動(dòng)，得到點(diǎn)電荷P速度大小與其在x軸上的位置關(guān)系如圖8所示(其中在x＝4a處速度最大)，則下列說(shuō)法正確的是()圖8A．點(diǎn)電荷M、N肯定都是正電荷B．點(diǎn)電荷M、N肯定為異種電荷C．點(diǎn)電荷M、N所帶電荷量的肯定值之比為4∶1D．x＝4a處的電場(chǎng)強(qiáng)度不肯定為零9．一無(wú)限大接地導(dǎo)體板MN前面放有一點(diǎn)電荷＋Q，它們?cè)谒闹墚a(chǎn)生的電場(chǎng)可看作是在沒(méi)有導(dǎo)體板MN存在的狀況下，由點(diǎn)電荷＋Q與其像電荷－Q共同激發(fā)產(chǎn)生的．像電荷－Q的位置就是把導(dǎo)體板當(dāng)作平面鏡時(shí)，電荷＋Q在此鏡中的像點(diǎn)位置．如圖9所示，已知＋Q所在位置P點(diǎn)到金屬板MN的距離為L(zhǎng)，a為OP的中點(diǎn)，abcd是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形，其中ab邊平行于MN，則()圖9A．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E＝4keq\f(Q,L2)B．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小，a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)C．b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同D．一正點(diǎn)電荷從a點(diǎn)經(jīng)b、c運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能的改變量為零10．如圖10所示，光滑絕緣水平面上方存在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)．某時(shí)刻將質(zhì)量為m、帶電荷量為－q的小金屬塊從A點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)時(shí)間t到達(dá)B點(diǎn)，此時(shí)電場(chǎng)突然反向且增加為某恒定值，又經(jīng)過(guò)時(shí)間t小金屬塊回到A點(diǎn)．小金屬塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電荷量保持不變．求：圖10(1)A、B兩點(diǎn)間的距離；(2)電場(chǎng)反向后勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大?。?1．如圖11所示，在方向豎直向上、大小為E＝1×106V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，固定一個(gè)穿有A、B兩個(gè)小球(均視為質(zhì)點(diǎn))的光滑絕緣圓環(huán)，圓環(huán)在豎直平面內(nèi)，圓心為O、半徑為R＝0.2m．A、B用一根絕緣輕桿相連，A的帶電荷量為q＝＋7×10－7C，B不帶電，質(zhì)量分別為mA＝0.01kg、mB＝0.08kg.將兩小球從圓環(huán)上的圖示位置(A與圓心O等高，B在圓心O的正下方)由靜止釋放，兩小球起先沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)．取g＝10m/s2.圖11(1)通過(guò)計(jì)算推斷，小球A能否到達(dá)圓環(huán)的最高點(diǎn)C.(2)求小球A的最大速度的大?。?可保留根號(hào))(3)求小球A從圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，其電勢(shì)能改變的最大值．

參考答案1.答案D2.答案D3.答案ACD4.答案ABC解析由題意可知粒子可能的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示全部圓弧的圓心角均為90°，所以粒子運(yùn)動(dòng)的半徑r＝eq\f(\r(2),2)·eq\f(d,n)(n＝1,2，3…)，由洛倫茲力供應(yīng)向心力得qvB＝meq\f(v2,r)，則v＝eq\f(qBr,m)＝eq\f(\r(2)qBd,2m)·eq\f(1,n)(n＝1,2,3…)，故A、B、C正確，D錯(cuò)誤．5.答案BC解析當(dāng)qvB＝mg時(shí)，小環(huán)做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)圖象為平行于t軸的直線，故B正確；當(dāng)qvB＞mg時(shí)，F(xiàn)N＝qvB－mg，此時(shí)：μFN＝ma，所以小環(huán)做加速度漸漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，直到qvB＝mg時(shí)，小環(huán)起先做勻速運(yùn)動(dòng)，故C正確；當(dāng)qvB＜mg時(shí)，F(xiàn)N＝mg－qvB，此時(shí)：μFN＝ma，所以小環(huán)做加速度漸漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，直至停止，所以其v－t圖象的斜率應(yīng)當(dāng)漸漸增大，故A、D錯(cuò)誤．6.答案D解析小球在極板間受到豎直向下的重力作用與電場(chǎng)力作用，由題圖所示小球運(yùn)動(dòng)軌跡可知，小球向下運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明小球受到的合力豎直向下，重力與電場(chǎng)力的合力豎直向下；當(dāng)小球帶正電時(shí)，若上極板帶正電荷，小球受到的合力向下，小球運(yùn)動(dòng)軌跡向下，若上極板帶負(fù)電，但假如電場(chǎng)力小于重力，小球受到的合力向下，小球運(yùn)動(dòng)軌跡向下，故無(wú)法確定電場(chǎng)力與重力的大小關(guān)系，A錯(cuò)誤；假如小球受到的電場(chǎng)力向下，小球從A運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中電場(chǎng)力做正功，假如小球受到的電場(chǎng)力向上，則電場(chǎng)力做負(fù)功，小球的機(jī)械能可能增加，也可能減小，B錯(cuò)誤，D正確；小球受到的合力向下，小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中合外力做正功，小球的動(dòng)能增加，C錯(cuò)誤．7.答案AD解析依據(jù)v－t圖象的斜率表示加速度，知小物塊在B點(diǎn)的加速度最大，所受的電場(chǎng)力最大，所以中垂線上B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最大，A正確；小物塊從B到C動(dòng)能增大，電場(chǎng)力做正功，小物塊帶正電，可知兩點(diǎn)電荷是正電荷，B錯(cuò)誤；中垂線上電場(chǎng)線分布不勻稱，B點(diǎn)不在連線中點(diǎn)，C錯(cuò)誤；依據(jù)動(dòng)能定理，A→B有：qUAB＝eq\f(1,2)mvB2－eq\f(1,2)mvA2＝(eq\f(1,2)×1×42－0)J＝8J；B→C有qUBC＝eq\f(1,2)mvC2－eq\f(1,2)mvB2＝(eq\f(1,2)×1×72－eq\f(1,2)×1×42)J＝16.5J，對(duì)比可得UBC>UAB，D正確．8.答案AC解析由題圖圖象可知，點(diǎn)電荷P的速度先增大后減小，所以點(diǎn)電荷P的動(dòng)能先增大后減小，說(shuō)明電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功，結(jié)合正電荷受到的電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)的方向相同可知，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向先沿x軸的正方向，后沿x軸的負(fù)方向，依據(jù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線的特點(diǎn)與電場(chǎng)的疊加原理可知，點(diǎn)電荷M、N肯定都是正電荷，A正確，B錯(cuò)誤；點(diǎn)電荷P的動(dòng)能先增大后減小，由于只有電場(chǎng)力做功，所以點(diǎn)電荷P的電勢(shì)能肯定是先減小后增大，由圖可知，在x＝4a處點(diǎn)電荷P的速度最大，速度的改變率為0，說(shuō)明x＝4a處的電場(chǎng)強(qiáng)度等于0，則點(diǎn)電荷M與N在P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，依據(jù)庫(kù)侖定律得：eq\f(kqMq,4a2)＝eq\f(kqNq,2a2)，則qM∶qN＝4∶1，點(diǎn)電荷M、N所帶電荷量的肯定值之比為4∶1，C正確，D錯(cuò)誤．9.答案B解析由題意可知，四周空間電場(chǎng)與等量異種點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)等效，所以a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝keq\f(Q,\f(L,2)2)＋keq\f(Q,\f(3L,2)2)＝eq\f(40kQ,9L2)，A錯(cuò)誤；等量異種點(diǎn)電荷四周的電場(chǎng)線和等勢(shì)面分布如圖所示由圖可知Ea>Eb，φa>φb，B正確；圖中b、c兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不同，C錯(cuò)誤；由于a點(diǎn)的電勢(shì)高于d點(diǎn)的電勢(shì)，所以一正點(diǎn)電荷從a點(diǎn)經(jīng)b、c運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做正功，電荷的電勢(shì)能減小，D錯(cuò)誤．10.答案(1)eq\f(Eq,2m)t2(2)3E解析(1)設(shè)t末和2t末小物塊的速度大小分別為v1和v2，電場(chǎng)反向后勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1，小金屬塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程a1＝eq\f(Eq,m)，x＝eq\f(1,2)a1t2聯(lián)立解得x＝eq\f(Eq,2m)t2(2)v1＝a1t解得v1＝eq\f(Eq,m)t小金屬塊由B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)過(guò)程a2＝－eq\f(E1q,m)－x＝v1t＋eq\f(1,2)a2t2聯(lián)立解得E1＝3E.11.答案(1)A不能到達(dá)圓環(huán)最高點(diǎn)(2)eq\f(2\r(2),3)m/s(3)0.1344J解析(1)設(shè)A、B在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，輕桿對(duì)A、B做的功分別為WT、WT′，則WT＋WT′＝0假設(shè)A能到達(dá)圓環(huán)最高點(diǎn)，設(shè)A到達(dá)圓環(huán)最高點(diǎn)時(shí)，A、B的動(dòng)能分別為EkA、EkB對(duì)A由動(dòng)能定理：qER－mAgR＋WT1＝EkA對(duì)B由動(dòng)能定理：WT1′－mBgR＝EkBWT1＋WT1′＝0聯(lián)立解得：EkA＋EkB＝－0.04J上式表明，A在圓環(huán)最高點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)能為負(fù)值．故A不能到達(dá)圓環(huán)最高點(diǎn)．(2)設(shè)B轉(zhuǎn)過(guò)α角時(shí)，A、B的速度大小分別為vA、vB，因A、B做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和角速度均相同，故vA＝vB對(duì)A由動(dòng)能定理：qERsinα－mAgRsinα＋WT2＝eq\f(1,2)mAvA2對(duì)B由動(dòng)能定理：WT2′－mBgR(1－cosα)＝eq\f(1,2)mBvB2WT2＋WT2′＝0聯(lián)立解得：veq\o\al(2,A)＝eq\f(8,9)×(