（课标版）2020高考物理二轮复习 专题限时训练8 电场与磁场的基本性质（含解析）

专题限时训练8电场与磁场的基本性质时间：45分钟一、单项选择题1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(b)a.，沿y轴正向 b.，沿y轴负向c.，沿y轴正向 d.，沿y轴负向解析：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，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e2e1，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e3，方向沿y轴正方向所以h点的合场强大小ee2e3，方向沿y轴负方向，选项b正确2(2019浙江卷)当今医学上对某些肿瘤采用质子疗法进行治疗，该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞现用一直线加速器来加速质子，使其从静止开始被加速到1.0107 m/s.已知加速电场的场强为1.3105 n/c，质子的质量为1.671027 kg，电荷量为1.61019 c，则下列说法正确的是(d)a加速过程中质子电势能增加b质子所受到的电场力约为21015 nc质子加速需要的时间约为8106 sd加速器加速的直线长度约为4 m解析：电场力对质子做正功，质子的电势能减少，a错误；质子受到的电场力大小fqe21014 n，b错误；质子的加速度a1.21013 m/s2，加速时间t8107 s，c错误；加速器加速的直线长度x4 m，故d正确3如图所示，mon是固定的光滑绝缘直角杆，mo沿水平方向，no沿竖直方向，a、b为两个套在此杆上的带有同种电荷的小球，用一指向竖直杆的水平力f作用在a球上，使两球均处于静止状态现将a球向竖直杆方向缓慢拉动一小段距离后，a、b两小球可以重新平衡后一平衡状态与前一平衡状态相比较，下列说法正确的是(b)aa、b两小球间的库仑力变大ba、b两小球间的库仑力变小ca球对mo杆的压力变大da球对mo杆的压力变小解析：对a球受力分析，受重力mg、拉力f、支持力n1、静电力f1，如图所示，根据平衡条件，x方向上有ff1sin，y方向上有n1mgf1cos，对b球受力分析，受重力mg、静电力f2、杆对其向左的支持力n2，如图所示，根据平衡条件，x方向上有f2sinn2，y方向上有f2cosmg，且f1f2，联立得f1，n1mgmg，由于重新平衡时两球连线与竖直方向的夹角变小，故静电力f1变小，水平杆对a球的支持力等于两个球的重力之和，n1不变，由牛顿第三定律可知，a球对水平杆的压力不变，b正确，a、c、d错误4如图所示，质量m0.5 kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37、宽度l1 m的光滑绝缘框架上，磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)右侧回路中，电源的电动势e8 v、内阻r1 ，额定功率为8 w、额定电压为4 v的电动机m正常工作取sin370.6，cos370.8，重力加速度大小g10 m/s2，则磁场的磁感应强度大小为(c)a2 t b1.73 tc1.5 t d1 t解析：电动机m正常工作时的电流i12 a，电源内阻上的电压ueu8 v4 v4 v，根据闭合电路欧姆定律得干路中的电流i4 a，则通过导体棒的电流i2ii12 a，导体棒受力平衡，有bi2lmgsin37，得b1.5 t，故选项c正确5如图甲所示，pq和mn为水平、平行放置的两光滑金属导轨，两导轨相距l1 m，导体棒ab垂直于导轨放在导轨上，导体棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，细绳一部分与导轨共面且平行，另一部分与导轨所在平面垂直，物体放在水平面上，匀强磁场的磁感应强度为b1 t，方向竖直向下，开始时绳子刚好要绷紧，现给导体棒中通入电流，使导体棒向左做加速运动，物体运动的加速度大小与导体棒中通入的电流大小关系如图乙所示，重力加速度大小为g10 m/s2.则物体和导体棒的质量分别为(a)a0.1 kg0.9 kg b0.9 kg0.1 kgc0.1 kg1.0 kg d1.0 kg0.1 kg解析：设物体的质量为m，导体棒质量为m，细绳的拉力为t，根据题意由牛顿第二定律可知，tmgma，biltma，解得ai，结合题图乙可知，当a13 ms2，i14 a，i01 a时，a0，则有bi0lmg0，得m0.1 kg，m0.9 kg，选项a正确6一无限大接地导体板mn前面放有一点电荷q，它们在周围产生的电场可看作是在没有导体板mn存在的情况下，由点电荷q与其像电荷q共同激发产生的像电荷q的位置就是把导体板当作平面镜时，电荷q在此镜中的像点位置如图所示，已知q所在位置p点到金属板mn的距离为l，a为op的中点，abcd是边长为l的正方形，其中ab边平行于mn，则(b)aa点的电场强度大小为e4kba点的电场强度大小大于b点的电场强度大小，a点的电势高于b点的电势cb点的电场强度和c点的电场强度相同d一正点电荷从a点经b、c运动到d点的过程中电势能的变化量为零解析：由题意可知，周围空间电场与等量异种点电荷产生的电场等效，所以a点的电场强度ekk，a错误；等量异种点电荷周围的电场线和等势面分布如图所示由图可知eaeb，ab，b正确；图中b、c两点的场强不同，c错误；由于a点的电势高于d点的电势，所以一正点电荷从a点经b、c运动到d点的过程中电场力做正功，电荷的电势能减小，d错误二、多项选择题7(2019全国卷)静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自m点由静止开始运动，n为粒子运动轨迹上的另外一点，则(ac)a运动过程中，粒子的速度大小可能先增大后减小b在m、n两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合c粒子在m点的电势能不低于其在n点的电势能d粒子在n点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行解析：在两个同种点电荷的电场中，一带同种电荷的粒子在两电荷的连线上自m点由静止开始运动，粒子的速度先增大后减小，选项a正确；带电粒子仅在电场力作用下运动，若运动到n点的动能为零，则带电粒子在n、m两点的电势能相等；仅在电场力作用下运动，带电粒子的动能和电势能之和保持不变，可知若粒子运动到n点时动能不为零，则粒子在n点的电势能小于在m点的电势能，即粒子在m点的电势能不低于其在n点的电势能，选项c正确8如图所示，一轨道由两等长的光滑斜面ab和bc组成，两斜面在b处用一光滑小圆弧相连接，p是bc的中点，竖直线bd右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，b处可认为处在磁场中，一带电小球从a点由静止释放后能沿轨道来回运动，c点为小球在bd右侧运动的最高点，则下列说法正确的是(ad)ac点与a点在同一水平线上b小球向右或向左滑过b点时，对轨道压力相等c小球向上或向下滑过p点时，其所受洛伦兹力相同d小球从a到b的时间是从c到p时间的倍解析：小球在磁场运动过程中受重力、洛伦兹力和轨道支持力作用，因洛伦兹力永不做功，支持力始终与小球运动方向垂直，也不做功，即只有重力做功，满足机械能守恒，因此c点与a点等高，在同一水平线上，选项a正确；小球向右或向左滑过b点时速度等大反向，即洛伦兹力等大反向，小球对轨道的压力不等，选项b错误；同理小球向上或向下滑过p点时，洛伦兹力也等大反向，选项c错误；因洛伦兹力始终垂直bc，小球在ab段和bc段(设斜面倾角均为)的加速度均由重力沿斜面的分力产生，大小为gsin，由xat2得小球从a到b的时间是从c到p的时间的倍，选项d正确9.(2019全国卷)如图，电荷量分别为q和q(q0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点则(bc)aa点和b点的电势相等ba点和b点的电场强度大小相等ca点和b点的电场强度方向相同d将负电荷从a点移到b点，电势能增加解析：a、b两点到两点电荷连线的距离相等，且关于两点电荷连线中点对称，可知a、b两点的电场强度大小相等，方向相同，选项b、c均正确电荷量分别为q和q(q0)的点电荷(等量异种点电荷)固定在正方体的两个顶点上，正方体的另外两个顶点a、b在两点电荷q和q连线的垂直平分面两侧，故a点和b点的电势不相等，选项a错误；电势是标量，将q和q在a、b两点产生的电势分别相加，可得ba，将负电荷从a点移到b点，电场力做正功，电势能减少，选项d错误10如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线l1、l2，l1中的电流方向向左，l2中的电流方向向上；l1的正上方有a、b两点，它们相对于l2对称整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为b0，方向垂直于纸面向外已知a、b两点的磁感应强度大小分别为b0和b0，方向也垂直于纸面向外则(ac)a流经l1的电流在b点产生的磁感应强度大小为b0b流经l1的电流在a点产生的磁感应强度大小为b0c流经l2的电流在b点产生的磁感应强度大小为b0d流经l2的电流在a点产生的磁感应强度大小为b0解析：由对称性可知，流经l1的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等，设为b1，流经l2的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等但方向相反，设其大小为b2，由磁场叠加原理，在a点：b0b1b2b0，在b点：b0b1b2b0，联立解得b1b0，b2b0，选项a、c正确三、计算题11如图所示，光滑绝缘水平面上方存在电场强度大小为e、方向水平向右的匀强电场某时刻将质量为m、带电荷量为q的小金属块从a点由静止释放，经时间t到达b点，此时电场突然反向且增强为某恒定值，又经过时间t小金属块回到a点小金属块在运动过程中电荷量保持不变求：(1)a、b两点间的距离；(2)电场反向后匀强电场的电场强度大小答案：(1)t2(2)3e解析：(1)设t末和2t末小物块的速度大小分别为v1和v2，电场反向后匀强电场的电场强度大小为e1，小金属块由a点运动到b点过程a1，xa1t2联立解得xt2(2)v1a1t解得v1t小金属块由b点运动到a点过程a2xv1ta2t2联立解得e13e.12(2019天津卷)2018年，人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机诞生，这种引擎不需要燃料，也无污染物排放引擎获得推力的原理如图所示，进入电离室的气体被电离成正离子，而后飘入电极a、b之间的匀强电场(初速度忽略不计)，a、b间电压为u，使正离子加速形成离子束，在加速过程中引擎获得恒定的推力单位时间内飘入的正离子数目为定值，离子质量为m，电荷量为ze，其中z是正整数，e是元电荷(1)若引擎获得的推力为f1，求单位时间内飘入a、b间的正离子数目n为多少；(2)加速正离子束所消耗的功率p不同时，引擎获得的推力f也不同，试推导的表达式；(3)为提高能量的转换效率，要使尽量大，请提出增大的三条建议答案：(