全国各地高考物理专题汇编专题4电场和磁场第1解读.docx
《全国各地高考物理专题汇编专题4电场和磁场第1解读.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《全国各地高考物理专题汇编专题4电场和磁场第1解读.docx(25页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![全国各地高考物理专题汇编专题4电场和磁场第1解读.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-2/25/e54b3427-be56-4ae6-a3ef-19f00afde123/e54b3427-be56-4ae6-a3ef-19f00afde1231.gif)
全国各地高考物理专题汇编专题4电场和磁场第1解读
专题4电场和磁场
第1讲电场(A卷)
一.选择题
1.(2015・张掖三诊・14).下列说法正确的是()
A.电荷的周围既有电场也有磁场,反映了电和磁是密不可分的
B.由电场强度的定义式E=F
q可知E的方向决定于q的正负
C.法拉第首先总结出磁场对电流作用力的规律
D.“电生磁”和“磁生电”都是在变化、运动的过程中才能出现的效应
2.(2015・衡水高三调・14).下列说法不正确的是()
A.法拉第最先引入“场”的概念,并最早发现了电流的磁效应现象
B.互感现象是变压器工作的基础
C.在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看做匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这应用了“微元法”
D.电场强度E=FF和B=磁感应强度定义物理量的方法是比值定义法ILq
3.(2015・西安交大附中三模・14).由于万有引力定律和库仑定律都满足平方反比定律,因此引力场和电场之间有许多相似的性质,在处理有关问题时可以将它们进行类比.例如电场
的物理量用来反映各点引力场的强弱.设地球质量为M,半径为R,地球表面处重力加速度为g,引力常量为G.如果一个质量为m的物体位于距地心2R处的某点,则下列表达式中能反映该点引力场强弱的是()
A
4.(2015・江山市模拟・)4.(6分)物理关系式不仅反映了物理量之间的关系,也确定了单位间的关系.如关系式U=IR既反映了电压、电流和电阻之间的关系,也确定了V(伏)与A(安)和Ω(欧)的乘积等效,即V与A•Ω等效.现有物理量单位:
m(米)、s(秒)、N(牛)、J(焦)、W(瓦)、C(库)、F(法)、A(安)、Ω(欧)和T(特),由他们组合成的单位都与电压单位V(伏)等效的是()
A.J/C和T•A•mB.C./F和W
D.T•m/s和N/C2•
ΩC.W/A和C•T•m/s
5.(2015・马鞍山三模・19).对于真空中电量为Q的静止点电荷而言,当选取离点电荷无穷远处的电势为零时,离点电荷距离为r处电势为ϕ=kQk为静电力常r
量)。
如图所示,一质量为m、电量为q可视为点电荷的带正电小球用
绝缘丝线悬挂在天花板上,在小球正下方的绝缘底座上固定一半径为
R的金属球,金属球接地,两球球心间距离为d。
由于静电感应,金属
球上分布的感应电荷的电量为q′。
则下列说法正确的是()
A.金属球上的感应电荷电量q'=-
B.金属球上的感应电荷电量q'=-
RqdRqd-RC.绝缘丝线中对小球的拉力大小为mg+
D.绝缘丝线中对小球的拉力大小mg-kqq'2dkqq'd2
6.(2015・衡水高三调・17).如图所示,真空中等量同种正点电荷放置在M、N两点,在MN的连线上有对称点a、c,MN连线的中垂线上有对称点b、d,则下列说法正确的是()
A.正电荷+q在c点电势能大于在a点电势能
B.正电荷+q在c点电势能小于在a点电势能
C.在MN连线的中垂线上,O点电势最高
D.负电荷-q从d点静止释放,在它从d点运动到b点的过程中,加速度先
减小再增大
7.(2015・景德镇三检・20).如图所示为点电荷a、b所形成的电场线分布,有一粒子(不计重力)由A进入电场,A、B是轨迹上的两点,以下说法正确的是()
A.该粒子带正电
B.a、b为异种电荷
C.该粒子在A点加速度较B点大
D.该粒子在A点电势能较B点大
∙∙BA
9.(2015・东城区二练・16).在匀强电场中将一个带电粒子由静止释放。
若带电粒子仅在电场力作用下运动,则
A.带电粒子所受电场力越来越大B.带电粒子的运动速度越来越大
C.带电粒子的加速度越来越大D.带电粒子的电势能越来越大
的电势差相等。
一个带正电的点电荷在A点的电势能大于其在B点的电势能,则下列说法正确的是()
A.A点的电势比B点的高
B.无法比较A、B两点的电势高低
C.A点的电场强度比B点的大
D.无法比较A、B两点的场强大小
12.(2015・永州三模・17).带电质点P1固定在光滑的水平绝缘桌面上,另有一个带电质点P2在桌面上运动,某一时刻质点P2的速度沿垂直于P1P2的连线方向,如图所示,关于质点P2
以后的运动情况,下列说法正确的是()
A.若P1、P2带异种电荷,可能做加速度变大,速度变小的曲线运动
B.若P1、P2带异种电荷,速度大小和加速度大小可能都不变C.若P1、P2带同种电荷,可能做速度变小的曲线运动D.若P1、P2带同种电荷,可能做加速度变大的曲线运动
13.(2015・绵阳三诊・6).电荷量q=1×10C的带正电的小物块静止在绝缘水平面上,所在空间存在沿水平方向的电场,其电场强度E的大小与时间t的关系如图1所示,物块速度v的大小与时间t的关系如图2所示。
重力加速度g=10m/s。
则()A.物块在4s内位移是8mB.物块的质量是1kg
C.物块与水平面间动摩擦因数是0.4D.物块在4s内电势能减少了14J
2
-4
P
1
P2
图1
图2
14.(2015・济南二模・19).如图所示,在匀强电场中有六个点A、B、C、D、E、F,正好构成一正六边形,六边形边长为0.1m,所在平面与电场方向平行。
点B、C、E的电势分别为-20V、20V和60V。
一带电粒子从A点以某一速度沿AB方向射出后,经过1x10s到达D点。
不计重力。
则下列判断正确的是()A.粒子带正电
B.粒子在A点射出时的速度为5×l0m/sC.粒子在A点的电势能大于在D点的电势能
D.该粒子的比荷(电荷量与质量比值)为7.5×10C/kg
15.(2015・聊城二模・18).如图所示,光滑绝缘细管与水平面成30°角,在管的右上方P点固定一个点电荷+Q,P点与细管在同一竖直平面内,管的顶端A与P点连线水平,图中PB垂直AC,B是AC的中点。
带电荷量为-q的小球(小球直径略小于细管的内径)从管中A处由静止开始沿管向下运动,它在A处时的加速度为a,不考虑小球电荷量对+Q形成的电场的影响。
则在电场中()A.A点的电势高于B点的电势B.B点的电场强度大小是A点的4倍
8
5
-6
C.小球运动到C处的加速度为g-a2
D.小球从A到C的过程中电势能先减小后增大
16.(2015・南平综测・l7).如图所示:
长为L、倾角为θ的光滑绝缘斜面处于电场中,一带电量为+q、质量为m的小球以初速度vo从斜面底端A点开始沿斜面上滑,当到达斜面顶端B点时,速度仍为
vo,则
A.小球在B点的电势能一定大于在A点的电势能
B.A、B两点间的电压一定等于mgLsinθq
mgqC.若电场是匀强电场,则该电场的电场强度最大值一定为
D.若该电场是由放置在C点的点电荷Q产生,则θ为45°
17.(2015・西安交大附中三模・18).如图所示,无限大均匀带正电薄板竖直放置,其周围空间的电场可认为是匀强电场。
光滑绝缘细管垂直于板穿过中间小孔,一个视为质点的带负电小球在细管内运动。
以小孔为原点建立x轴,规定x轴正方向为加速度a、速度v的正方向,下图分别表示x轴上各点的电势φ,小球的加速度a、速度v和动能Ek随x的变化图象,其中正确的是()
18.(2015・宝鸡三检・19)、如图所示,一带电粒子在匀强电场中从A点抛出,运动到B点时速度方向竖直向下,且在B点的速度为粒子在电场中运动的最小速度,已知电场方向和粒子运动轨迹在同一竖直平面内,粒子的重力和空气阻力与电场力相比可忽略不计,则()
A.电场方向一定水平向右
B.电场中A点的电势一定大于B点的电势
C.从A到B的过程中,粒子的电势能一定增加
D.从A到B的过程中,粒子的电势能与机械能之和一定不变
19.(2015・潍坊二模・18).如图甲所示,一绝缘的竖直圆环上均匀分布着正电荷.一光滑细杆从圆心垂直圆环平面穿过圆环,杆上套有带正电的小球,现使小球从a点由静止释放,并开始计时,后经过b、c两点,运动过程中的v-t图如图乙所示.下列说法正确的是()
A.带电圆环在圆心处产生的场强为零
B.a点场强大于b点场强
C.电势差
D.小球由b到c的过程中平均速度小于0.55m/s
二.非选择题
20.(2015・龙岩综测・21).(19分)如图所示,ABCD竖直放置的光滑绝缘细管道,其中AB部分是半径为R的1圆弧形管道,BCD部分是固定的水平管道,两部分管道恰好相切于B。
4
水平面内的M、N、B三点连线构成边长为L等边三角形,MN连线过C点且垂直于BCD。
两个带等量异种电荷的点电荷分别固定在M、N两点,电荷量分别为+Q和-Q。
现把质量为m、电荷量为+q的小球(小球直径略小于管道内径,小球可视为点电荷),由管道的A处静止释放,已知静电力常量为k,重力加速度为g。
求:
(1)小球运动到B处时受到电场力的大小;
(2)小球运动到C处时的速度大小;
(3)小球运动到圆弧最低点B处时,小球对管道压力的大小。
21.(2015・北京朝阳二练・24).(20分)
(1)如图甲所示,M、N是真空中两个电荷量均为+Q的固定点电荷,M、N间的距离为a;沿MN连线的中垂线建立坐标轴,P是x轴上的点,∠OPM=30°。
已知静电力常量为k。
a.求P点场强的大小和方向;
b.在图乙中定性画出场强E随x变化的图像(取向右为场强E的正方向)。
(2)如图丙所示,一个半径为R、电荷量为+Q的均匀带电圆环固定在真空中,环心为O,MN是其中轴线。
现让一电荷量为−q、质量为m的带电粒子从MN上
的P点由静止释放,P、O间的距离为d。
不计粒子重力。
试证明:
当d<22.(2015・衡水高三调・24).(13分)如图所示,光滑绝缘的正方形水平桌面边长为d=0.48m,离地高度h=1.25m。
桌面上存在一水平向左的匀强电场(除此之外其余位置均无电场),电场强度E=l×l0N/C。
在水平桌面上某一位置P处有一质量m=0.01
kg,电量q=l×10-64C的带正电小球以初速v0=1m/s向右运动。
空气
2阻力忽略不计,重力加速度g=10m/s。
求:
(1)小球在桌面上运动时加速度的大小和方向?
(2)P处距右端桌面多远时,小球从开始运动到最终落地的水平距离
最大?
并求出该最大水平距离?
第1讲电场(A卷)
参考答案与详解
1.【答案】D
【命题立意】本题旨在考查物理学史。
【解析】A、静止的电荷的周围存在电场,运动的电荷还存在磁场,故A错误;
B、电场强度取决于电场本身,与有无试探电荷无关,故B错误;
C、安培首先总结出磁场对电流作用力的规律,故C错误;
D、“电生磁”和“磁生电”都是在变化、运动的过程中才能出现的效应,故D正确。
故选:
D
2.【答案】A
【命题立意】本题旨在考查物理学史、电磁感应现象的发现过程。
【命题立意】本试题旨在考查万有引力定律及其应用、电场强度。
【解析】类比电场强度定义式:
E=Fq
GMm
F(2R)2GM==该点引力场强弱:
ag=2mm(2R)由万有引力等于重力得、:
在地球表面:
mg=GMmR2
位于距地心2R处的某点:
mag=
联立解得:
ag=
故选:
DGMm(2R)2g4
4.【答案】B
【命题立意】本题旨在考查力学单位制。
【解析】由电场力做功的公式W=qU,知U=W,所以单位J与电压单位V等效,q
由F=BIL,可知:
TAm是和力的单位牛顿等效的,
由F=qE,可知:
E=F,可知N是与电场强度的单位等效的,q
由U=由E=Q,可知:
CF是和电压单位V等效的,C∆ϕ,可知:
Ts2是和电压单位V等效的,∆t
P,所以WA是和电压单位V等效的,I由P=UI,可知:
U=Tms是力的单位,是与N等效的,由F=qvB,可知:
C
11U2
Ω2是和电压的单位等效的,由P=
,可得:
UW2R
根据以上分析可知,都与电压单位V(伏)等效的是B
故选:
B
5.【命题立意】电势差与电场强度的关系;电场强度
【答案】A
【解析】金属球球心处电势为0,而金属球上的电荷由于q的存在集中在球的上端,则有kRkqq'qq',=k,得q'=-q,A正确,B错;绝缘丝线中对小球的拉力大小为mg+dRd(d-R)2CD错。
6.【答案】C
【命题立意】本题旨在考查电势能、电场强度。
【解析】A、根据电场线的分布情况和对称性可知,a、c两点的电势相等,则点电荷在a点电势能一定等于在c点电势能.故AB错误;
C、沿电场线方向电势降低,在MN连线的中垂线上,O点电势最高,故C正确;
D、由对称性知O点的场强为零,电荷-q从d点静止释放,在它从d点运动到b点的过程中,加速度可能先减小再增大,也可能先增大,后减小在增大在减小,故D错误。
故选:
C
7.【答案】BC
【命题立意】本题旨在考查电场线、电势能。
【解析】AB、根据电场线从正电荷出发,到负电荷终止,可知a带正电,b带负电;由粒子的轨迹向左上方弯曲,可知该粒子所受的电场力向左上方,因此该粒子带负电,故A错误,B正确;
C、A处电场线密,则A处电场强度大,粒子所受的电场力大,则粒子在A点加速度较大,故C正确;
D、根据顺着电场线方向电势降低,可知A点的电势较高,由推论:
负电荷在电势高处电势能小,则知粒子在A点电势能较B点小,故D错误。
故选:
BC
8.【答案】BC
【命题立意】本题旨在考查电场的叠加、电场强度、电势.
将一正电荷从C点移动到D点,电场力不做功,故D错误。
故选:
BC
9.【命题立意】考查带电粒子在电场中的运动【答案】B
【解析】带电粒子在匀强电场中运动,电场力、加速度大小均保持不变,AC错误;粒子由静止释放,电场力作正功,粒子速度增大,电势能减小,B正确,D错误。
10.【答案】BD
【命题立意】本题旨在考查静电场知识,意在考查考生理解相关知识的区别和联系的能力。
【解析】从图象可以看出,电场强度的大小和方向都沿x轴对称分布,沿着电场强度的方向,电势一定降低,故根据其电场强度E随x变化的图象容易判断,O点的电势最高,选项A错误;由于x1和-x1两点关于x轴对称,且电场强度的大小也相等,故从O点到x1和从O点到-x1电势降落相等,故x1和-x1两点的电势相等,选项B正确;x1和-x1两点的电势相等,电10
子在x1处的电势能等于在-x1处的电势能,选项C错误;电子从x1处由静止释放后,若向O点运动,O点的电势最高,电子在O点电势能最低,所以动能最大,所以速度最大,选项D正确.
11.【答案】A
【命题立意】本题旨在考查电势、电势能、电场强度。
【解析】AB、由带正电的点电荷在电势高的地方,电势能大,又带正电的点电荷在A点的电势能大于其在B点的电势能,所以A点的电势比B点的高,故A正确,B错误;
CD、由题图可知,A点出的电场线比B点出的电场线稀疏,所以A点的电场强度比B点的小,故CD错误。
故选:
A
12.【答案】B
【命题立意】本试题旨在考查元电荷、点电荷、物体做曲线运动的条件。
【解析】A、若P1、P2为同种电荷,P1、P2之间的库仑力为引力,当P1、P2之间的库仑力大于需要的向心力的时候,P2球做向心运动,加速度变大,速度变大.故A错误.
B、若P1、P2为异种电荷,P1、P2之间的库仑力为吸引力,当P1、P2之间的库仑力恰好等于向心力的时候,P2球就绕着P1做匀速圆周运动,此时P2速度的大小和加速度的大小都不变,故B正确.
CD、若P1、P2为同种电荷,P1、P2之间的库仑力为排斥力,并且力的方向和速度的方向不再一条直线上,所以质点P2一定做曲线运动,由于两者之间的距离越来越大,它们之间的库仑力也就越来越小,所以P2的加速度在减小.速度增大,故CD错误;
故选:
B
13.【答案】BD
【命题立意】本题旨在考查电场强度。
【解析】A、物块在4s内位移为:
x=1⨯2⨯(2+4)m=6m,故A错误;2
BC、由图可知,前2s物块做匀加速直线运动,由牛顿第二定律有:
qE1-μmg=ma由图线知加速度为:
a=1s
1s后物块做匀速运动,由平衡条件有:
qE2=μmg
联立解得:
q(E1-E2)=ma2
由图可得:
E1=3⨯104NC,E2=2⨯104NC
代入数据解得:
m=1kg
由qE2=μmg,可得:
μ=0.2,故B正确,C错误;
D、物块在前2s的位移:
S1=1⨯2⨯2m=2m2
物块在第2s的位移为:
S2=vt2=4m
电场力做正功:
W=qE1S1+qE2S2=3⨯2J+2⨯4J=14J
则电势能减少了14J,故D正确。
故选:
BD
14.【答案】CD
【命题立意】本题旨在考查电势差与电场强度的关系、电场强度。
【解析】由题意,可画出六个点A、B、C、D、E、F所在的等势面,
如图所示:
A、由图示可知,电场方向是由D指向B的方向,带电粒子从A
点沿AB方向射出,到达D点,在电场中受电场力,根据终点在D,
所以其受电场力沿图示右下方,,所以粒子带你负电,故A错误;
B、由A项知,粒子从A点射出后做类平抛运动,则:
v=
故B错误;
C、由于粒子带负电,A点电势低于D点电势,所以粒子在A点的电势能大于在D点的电势能,故C正确;
D
、场强大小:
E=
得:
x0.15=s=1⨯10ms,-6t1⨯10121qE2UDBUDBy=y=at=t,解,由==mDB22mcos300DB2Lq=7.5⨯108Ckg,故D正确。
m
故选:
CD
15.【答案】BD
【命题立意】本题旨在考查电场强度、电势能。
【解析】A、正点电荷的电场线发散型,由于沿着电场线方向,电势降低,因此A点的电势低于B
点的电势,故A错误;
【命题立意】本题旨在考察场强和电势差的关系
【解析】根据电场力做功的正负,判断小球电势能的大小,当电场力做正功时,小球电势能减小;相反,电势能增大.根据动能定理和电场力做功公式结合,求解A、B两点的电势差.若电场是匀强电场,根据力学知识确定电场力的最小值,再确定场强的最小值.由电势关系,判断该电场是否由斜面中点正上方某点的点电荷Q产生的.
A、小球从A运动到B的过程中,动能不变,重力势能增加,电势能减小,则小球在B点的电势能一定小于小球在A点的电势能,故A错误;
B、根据动能定理得:
﹣mgLsinθ+qUAB=mgLsinθ1212mv-mv0,得到:
UAB=.故B正确;22q
C、若电场是匀强电场,电场力恒定,到达B点时小球速度仍为v0,故小球做匀速直线运动,电场力与重力、支持力的合力为零.小球的重力沿斜面向下的分力为mgsinθ一定,则当电场力沿斜面向上,大小为F=mgsinθ时,电场力最小,场强最小,又电场力F=Eq,则该电场的场强的最小值一定是mgLsinθ.电场强度的最大值不能确定.故C错误;q
D、若该电场是由放置在C点的点电荷Q产生,A、B两点的电势相等,小球从A运动到B电势能不变,与上分析矛盾,故D错误.
故选:
B.
17.【答案】D
【命题立意】本试题旨在考查带电粒子在匀强电场中的运动、匀强电场中电势差和电场强度13
的关系。
【命题立意】本题旨在考查带电粒子在匀强电场中的运动、物体做曲线运动的条件。
【解析】A、由于B点速度竖直向下而且最小,由于只受电场力,说明电场力方向偏向右下方,同时也说明了抛出速度不是水平的,不知粒子带电的电性,所
以无法判断电场方向,故A错误;
B、不知粒子带电的电性,无法判断电场方向,所以不能确定A点和B点的电势的高低,故B错误;
C、从A到B的过程中,电场力对小球做负功,小球的电势能增大,故C正确;
D、从A到B的过程中,重力不计,只有电场力做负功,动能减小,电势能增加,总和保持不变,故D正确。
故选:
CD
【举一反三】根据B点时速度方向竖直向下,且速度最小判断电场力的方向是关键,难度适中。
19.【答案】AC
【命题立意】本题旨在考查电势差与电场强度的关系、电场强度、电势能。
【解析】A、由于竖直圆环上均匀分布着正电荷,依据圆的对称性可知,圆环上各部分在圆心处产生的电场相互抵消,所以圆心处产生的场强为零,故A正确;
B、由乙图可知,小球在bB点的加速度最大,故受力最大,加速度有电场力提供,故bB点的电场强度最大,所以a点场强大于b点场强,故B错误;14
C、由a到b电场力做功为:
Wab=
由b到c电场力做功为:
Wbc=W12mvb-0,ab间电势差为:
Uab=ab,2qW1212mvc-mvb,bc间电势差为:
Ubc=bc22q
由图乙可得:
WabUabD、由图乙可得,如果由b到c是匀加速直线运动,则:
vbc=vb+vc0.4+0.7>vbc,故D错误。
=s=0.55ms,依据图乙图像,可得:
vbc22
故选:
AC
20.【答案】
(1)kQq;(2
(3
2L【命题立意】本题旨在考查电势差与电场强度的关系、动能定理。
【解析】
(1)设小球在圆弧形管道最低点B处分别受到+Q和-Q的库仑力分别为F1和F2。
则:
F1=F2=kqQ①L2
小球沿水平方向受到的电场力为F1和F2的合力F,由平行四边形定则得:
F=2F1cos60︒②联立①②得:
F=kqQ③2L
(2)管道所在的竖直平面是+Q和-Q形成的合电场的一个等势面,小球在管道中运动时,小球受到的电场力和管道对它的弹力都不做功,只有重力对小球做功,小球的机械能守恒,有:
mgR=
解得:
vC=12mvC-0④
2⑤
(3)设在B点管道对小球沿竖直方向的压力的分力为NBy,在竖直方向对小球应用牛顿第二定律得:
2mvBNBy-mg=⑥R
vB=vC⑦
联立⑤⑥⑦解得:
NBy=3mg⑧
设在B点管道对小球在水平方向的压力的分力为NBx,则:
NBx=F=kqQ⑨L2
圆弧形管道最低点B处对小球的压力大小为:
NB==⑩由牛顿第三定律可得小球对圆弧管道最低点B的压力大小为:
'=NB=NB○11Qq;L2答:
(1)小球运动到B处时受到电场力的大小为k
(2)小球运动到C
(3)小球运动到圆弧最低点B
21.【命题立意】
【答案】
(1)a.E=。
kQ方向与x轴正方向成30°2a,
b.见解析
(2)见解析
【解析】
(1)a.由几何关系可知,P、M间的距离r=a/2=asin30︒
M在P点场强的大小为EM=kQ,方向与x轴正方向成30°。
a2
,方向沿x轴正由场的叠加原理和对称性可知,P
点合场强的大小E=2EMcos30︒=
方向„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(6分)
b.场强E随x变化的示意图如图所示。
„„„„„„„„„„„„„„„(6分)
(2)【方法一】
由场的叠加原理和对称性可知,带电圆环轴线上的场强E随x的变化关系与
(1)b的图像相似。
当d<【方法二】
沿圆环的轴线建立坐标轴,O是原点。
把圆环分成若干等份,每一份都很小,可视为点电荷。
设每一份的电荷量为∆Q,则它在x轴上某一点沿x轴方向的场
强∆E=k∆Q∆Q⋅x,由场的叠加原理和对称性可知,圆环在这一点的合=k3x2+R2(x