高考物理二轮闯关导练专题三电场和磁场能力卷物理小金刚系列.docx

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高考物理二轮闯关导练专题三电场和磁场能力卷物理小金刚系列

专题三　电场和磁场

能力卷

时间：

90分钟　满分：

95分

一、选择题：

本题共8小题，每小题6分，共48分．在给出的四个选项中，第1～5小题只有一个选项正确，第7～8小题有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．

1．（导学号：

92274051）（2017·江苏卷）如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r.圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为（　　）

A．1∶1B．1∶2

C．1∶4D．4∶1

2．（导学号：

92274052）在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如图所示．现让小球A、B、C带等量的正电荷Q，让小球D带负电荷q，使四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为（　　）

A.

B.

C．3D.

3．（导学号：

92274053）如图所示，A、B为两块竖直放置的平行金属板，G是静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度．下述做法可使指针张角增大的是（　　）

A．使A、B两板靠近些

B．使A、B两板正对面积错开些

C．断开S后，使B板向左平移减小板间距

D．断开S后，使A、B板错位正对面积减小

4．（导学号：

92274054）如图所示，实线为三条方向未知的电场线，从电场中的M点以相同的速度飞出a、b两个带电粒子，a、b的运动轨迹如图中的虚线所示（a、b只受电场力作用），则（　　）

A．a一定带正电，b一定带负电

B．电场力对a做正功，对b做负功

C．a的速度将减小，b的速度将增大

D．a的加速度将减小，b的加速度将增大

5．（导学号：

92274055）如图所示，在同一平面内四根彼此绝缘、固定旋转的通电直导线，开始通入的电流i4＝i3＞i2＞i1.如果要使四根导线围成的方框中心点O的磁场减弱，可以（　　）

A．只减弱i1，其他电流不变

B．只增强i2，其他电流不变

C．同时减弱i3、i4到某一定值，其他电流不变

D．同时增强i3、i4到某一定值，其他电流不变

6．（导学号：

92274056）如图所示，在竖直向下的恒定匀强磁场中有一光滑绝缘的

圆轨道，一重为G的金属导体MN垂直于轨道横截面水平放置，在导体中通入电流I，使导体在安培力的作用下以恒定的速度v从A点运动到C点，设导体所在位置的轨道半径与竖直方向的夹角为θ，安培力的瞬时功率为P，则从A到C的过程中，下列有关说法正确的是（　　）

A．电流方向从M指向N　B．I∝cosθ

C．P∝cosθD．P∝sinθ

7．（导学号：

92274057）（2017·全国Ⅰ卷）如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反．下列说法正确的是（　　）

A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直

B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直

C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶

D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为

∶

∶1

8．（导学号：

92274058）如图所示，质量为m，电量为q的带正电物体，在磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，沿动摩擦因数为μ的水平面向左运动，则（　　）

A．物体的速度由v减小到零的时间等于mv/μ（mg＋Bqv）

B．物体的速度由v减小到零的时间大于mv/μ（mg＋Bqv）

C．若另加一个电场强度小大为（mg＋Bqv）/q，方向水平向右的匀强电场，物体将做匀速运动

D．若另加一个电场强度大小为（mg＋Bqv）/q，方向竖直向上的匀强电场，物体将做匀速运动

二、非选择题：

本题共4小题，共47分．解答应写出必要的文字说明，方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．

9．（导学号：

92274059）（7分）如图所示，竖直放置的劲度系数为k的轻质弹簧，上端与质量为m的小球连接，下端与放在水平桌面上的质量为M的绝缘物块相连．小球与弹簧绝缘，小球带正电，带电量为q.物块、弹簧和小球组成的系统处于静止状态．现突然加上一个竖直向上、大小为E的匀强电场，某时刻物块对水平面的压力为零，小球的速度为v，则：

（1）从加上匀强电场到物块对水平面的压力为零的过程中，小球电势能改变量的大小为多少？

（2）此过程中弹簧的弹性势能的改变量为多少？

10．（导学号：

92274060）（10分）如图所示，水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，导轨的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源（不计内阻）．现垂直于导轨搁一根质量为m，电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ，指向右斜上方且与金属棒ab垂直，如图所示，问：

（1）当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？

（2）若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？

此时B的方向如何？

11.（导学号：

92274061）（12分）一根长为l的丝线吊着一质量为m，带电荷量为q的小球静止在水平向右的匀强电场中，如图所示，丝线与竖直方向成37°角，现突然将该电场方向变为向下且大小不变，不考虑因电场的改变而带来的其他影响（重力加速度为g），求：

（1）匀强电场的电场强度的大小；

（2）求小球经过最低点时丝线的拉力．

12.（导学号：

92274062）（2017·全国Ⅱ卷）（18分）如图，两水平面（虚线）之间的距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场．自该区域上方的A点将质量均为m、电荷量分别为q和－q（q>0）的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出．小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开．已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为N刚离开电场时动能的1.5倍．不计空气阻力，重力加速度大小为g.求

（1）M与N在电场中沿水平方向的位移之比；

（2）A点距电场上边界的高度；

（3）该电场的电场强度大小．

专题三　电场和磁场

能力卷

1．A　根据Φ＝BS，S为有磁场的与磁场垂直的有效面积，因此a、b两线圈的有效面积相等，故磁通量之比Φa∶Φb＝1∶1，选项A正确．

2．D

3．D　由于静电计的金属球与A板等势，外壳与B板等势（电势都为零），因此静电计测量的是电容器两板间的电压，如果S一直闭合，则两板间的电压始终等于电源的电动势，静电计的张角不会改变，AB项错误；如果使开关S断开，电容器上带电量一定，由U＝

＝

可知，当两板间的距离减小时，U变小，静电计的张角变小，C项错误；当两板间的正对面积减小，则两板间的电压增大，静电计的张角增大，D项正确．

4．D　因未知电场线的方向，故电荷的正负无法判断，A错；由运动轨迹可知，a、b所受电场力方向与其运动方向夹角小于90°，均做正功，动能增大，B、C错误；a向电场线疏处运动，电场力变小，加速度变小，b向电场线密处运动，电场力变大，加速度变大，故D正确．

5．A　根据题意可知合磁场的方向垂直纸面向里，导线i1产生的磁场方向也是垂直纸面向里，只减弱i2，其他电流不变，合磁场将减弱，所以A选项正确；导线i2产生的磁场方向也是垂直纸面向里，所以只增大i2，合磁场将增强，B项错误；同时改变i3、i4到某一定值，对合磁场没有影响，因此C、D均错误．

6．AD　由于安培力方向始终水平向左，根据左手定则知电流方向从M指向N，A正确．因为导体棒做匀速圆周运动，所以有Gsinθ＝F安cosθ＝ILBcosθ，故I＝

tanθ，则I∝tanθ，B错误；又P＝F安vcosθ＝Gvsinθ，所以P∝sinθ，C错误，D正确．

7．BC　如图，由磁场的叠加知，L2与L3中的电流在L1处产生的合磁场的方向在L2、L3连线的中垂线上，由左手定则知，L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面平行．选项A错误．

L1与L2中的电流在L3处产生的合磁场的方向与L1、L2的连线平行，由左手定则知，L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直．选项B正确．由几何关系知，设电流在另外导线处产生磁场的磁感应强度为B，而L1、L2所在处两个磁场方向的夹角均为120°，则B合＝B，而L3所在处两个磁场方向的夹角为60°，则B′合＝

B，由F＝ILB知，L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶

.选项C正确，选项D错误．

8．BD　物体的速度减小的过程中，qvB减小，洛伦兹力减小，滑动摩擦力减小，加速度减小，所以B项正确；若加大小为

，方向竖直向上的匀强电场，则物体竖直方向受力平衡，FN＝0，Ff＝0，a＝0，物体将做匀速直线运动，D项正确．

9．解：

（1）未加电场时，小球静止，弹簧处于压缩状态，被压缩量为

；

加上电场后，小球受到向上的电场力作用，大小为qE，小球向上加速运动，到物块对水平面压力为零时，即弹簧拉力大小为Mg，此时弹簧处于拉伸状态，伸长量为

.

则这段时间内，小球上升高度为（

＋

）

小球电势能改变量的大小为

（2）由能量转化及守恒定律可知：

ΔE电＝ΔEk＋ΔEp＋ΔE弹

解得：

ΔE弹＝

－

mv2－mg

.

10．解：

（1）从b向a看，如图所示．

水平方向：

Ff＝F安sinθ……①

竖直方向：

FN＋F安cosθ＝mg……②

又F安＝BIL＝B

L……③

联立①②③得，FN＝mg－

，

Ff＝

.

（2）使ab棒受支持力为零，且让磁感应强度最小，则受安培力竖直向上，则有F安＝mg.

Bmin＝

，根据左手定则判定磁场方向水平向右．

11．解：

（1）小球静止在电场中受力如右图所示，

显然小球带正电，由平衡条件得：

mgtan37°＝qE…①　

故E＝

…②

（2）电场方向变成向下后，小球可摆动做圆周运动，

重力、电场力对小球做正功．

由动能定理得：

mv2＝（mg＋qE）l（1－cos37°）…③

由圆周运动知识，在最低时，

F向＝FT－（mg＋qE）＝m

…④

由③④解得FT＝

mg　

12．解：

（1）设小球M、N在A点水平射出时的初速度大小为v0，则它们进入电场时的水平速度仍然为v0.M、N在电场中运动的时间t相等，电场力作用下产生的加速度沿水平方向，大小均为a，在电场中沿水平方向的位移分别为s1和s2.由题给条件和运动学公式得

v0－at＝0　①

s1＝v0t＋

at2　②

s2＝v0t－

at2　③

联立①②③式得

＝3　④

（2）设A点距电场上边界的高度为h，小球下落h时在竖直方向的分速度为vy，由运动学公式得

v2y＝2gh　⑤

H＝vyt＋

gt2　⑥

M进入电场后做直线运动，由几何关系知

＝

　⑦

联立①②⑤⑥⑦式可得

h＝

H　⑧

（3）设电场强度的大小为E，小球M进入电场后做直线运动，则

＝

　⑨

设M、N离开电场时的动能分别为Ek1、Ek2，由动能定理得

Ek1＝

m（v20＋v2y）＋mgH＋qEs1　⑩

Ek2＝

m（v20＋v2y）＋mgH－qEs2　⑪

由已知条件

Ek1＝1.5Ek2　⑫

联立④⑤⑦⑧⑨⑩⑪⑫式得

E＝

　⑬