2023年高考物理二轮复习：电场和磁场的基本性质（含解析）

专题06电场和磁场的基本性质

一、单选题

1.（2022•江苏南通・模拟预测）如图所示，有一个均匀带正电的绝缘球体，球心为。，球体内有一个球形

空腔，球心为M、N为两球心连线上两点，P、。连线过球心。且与M、N连线垂直，且M、N、P、

0四点到。/距离相等。则（）

A.P、。两点电场强度相同B.尸点电场强度比N点的小

C.M点电势比N点的低D.M点电势比P点的高

【答案】D

【详解】A.根据对称性可知产、。两点电场强度大小相同但方向不同，故A错误；

B.将球形空腔视看作填满了等量正、负电荷，且电荷量密度与球体实心部分相同，则”、N、P,。四点

的电场强度和电势均可视为完整的均匀带正电球体O/与均匀带负电球体。产生的电场强度和电势的叠加。

由于P、N到。的距离相同，所以完整的均匀带正电球体。/在P、N产生的电场强度（分别设为EP和

ENi）大小相同，且方向均背离圆心而完整的均匀带负电球体O?在N点产生的电场强度EM一定大

于在尸点产生的电场强度EP,易知EM和EN?方向相反，而EP和EP?方向夹角小于180。，根据电场强

度的叠加法则可知尸点电场强度比N点的大，故B错误；

CD.规定无穷远处为电势零点，由于M、N到。/的距离相等，所以完整的均匀带正电球体。在M、N产

生的电势相等；由于〃到。的距离大于N到的距离，所以完整的均匀带负电球体O?在M产生的电势

高于在N产生的电势，根据电势的叠加可知M点电势比N点的高，同理分析可知M点电势比尸点的高，

故C错误，D正确。

故选D。

2.（2022・山东•烟台二中模拟预测）如图所示，高为2R的绝缘圆柱体，底面半径为尼成力为过两底面圆

心轴线的截面，在c点有一电荷量为+q的点电荷，在a点有一电荷量为-q的点电荷，平面哂力垂直平面

abed、静电力常量为鼠下列说法正确的是（）

A.h点与g点电场强度相同

B.d点电势高于6点电势

C.正电荷沿eh运动，电场力做正功

DJ点的电场强度大小为噜粤

【答案】D

【详解】A点与g点电场强度大小相同，方向不同，A错误；

B.在c点有一电荷量为+q的点电荷，a点有一电荷量为p的点电荷，高为2R的绝缘圆柱体，底面半径

为R,，点电势等于6点电势，B错误；

C.正电荷沿e力运动，电场力做负功，C错误；

D.电荷q在7点受到a、c处电荷的电场力大小分别为

£=kq

(V67?)2

F=k

2（同了

合力为

F=

/点的电场强度大小为

E—F_屈kq

q6R2

D正确。

故选Do

3.（2022・河北・高考真题）如图，真空中电荷量为％和-q（q>0）的两个点电荷分别位于〃点与N点，形

成一个以延长线上。点为球心，电势为零的等势面（取无穷处电势为零），尸为连线上的一点，S

为等势面与直线"N的交点，T为等势面上的一点，下列说法正确的是（）

21/-q\

-----•--------!•~~•--------r-

MP\NO；S

J」「

A.P点电势低于S点电势B.7点电场强度方向指向。点

C.除无穷远处外，儿W直线上还存在两个电场强度为零的点D.将正试探电荷%从7点移到尸点，静

电力做正功

【答案】B

【详解】A.在直线上，左边正电荷在W右侧电场强度水平向右，右边负电荷在直线九W上电场强度

水平向右，根据电场的叠加可知"N间的电场强度水平向右，沿着电场线电势逐渐降低，可知P点电势高

于等势面与交点处电势，则P点电势高于S点电势，故A错误；

C.由于正电荷的电荷量大于负电荷电荷量，可知在N左侧电场强度不可能为零，则N右侧，设距离

为"根据

k-2qk-q

(L+d)2"(^7

可知除无穷远处外，直线脑V电场强度为零的点只有一个，故c错误；

D.由A选项分析可知：T点电势低于P电势，则正电荷在T点的电势能低于在P电势的电势能，将正试

探电荷外从7点移到P点，电势能增大，静电力做负功，故D错误；

B.设等势圆的半径为R,/N距离为x,"N距离为如图所示

--2•q-•:：-q\，

MpA\N0;S

根据

kq

夕=——

x

结合电势的叠加原理A、S满足

L-xx

k'lqkq

L+2R-x2R-x

解得

L

x=—

3

3

由于电场强度方向垂直等势面，可知T点的场强方向必过等势面的圆心，。点电势

k-2qkq3kq

（De----------------------

L+--2L

33

可知

<PT>（PO

可知r点电场方向指向。点，故B正确。

故选Bo

4.（2022•北京・清华附中三模）电蚊拍利用电子电路让两电极间的直流电压可升高达上千伏特，且两电极

间串联着一个电阻值很大的电阻。它酷似网球拍的网状拍外形，一般具有三层金属导线网，其中构成上、

下拍面的两层较疏的金属网彼此相通，构成同一电极，处于电路的低电势；夹在中间的一层金属网则是电

路中电势较高的另一电极。已知在标准大气压下，当电场超过30kV/cm时，空气通常会被电离而放电。以

下仅考虑两电极的间距为5mm之金属网，且两电极间的电压不足以使空气电离的电蚊拍。依据上述信息,

下列说法正确的是（）

A.电蚊拍中间夹层的金属网电势高达上千伏特，若人体碰触金属网，会因电击而产生严重伤害

B.闪电生成的基本原理与电蚊拍电离空气放电的原理是一样的

C.电蚊拍拍面上的电子由较高的原子能级跃迁回低能级时释放的能量可使空气电离

D.该电蚊拍两电极间的电压可升高至30kV

【答案】B

【详解】A.电击对人类的危害是较长时间通过人体一个强电流，虽然电蚊拍中间夹层的金属网电势高达

上千伏特，若人体碰触金属网，不会因电击而产生严重伤害。一方面是因为人体电阻大，另一方面是不会

产生持续长时间的一个强电流，故A错误；

BC.闪电生成的基本原理与电蚊拍电离空气放电的原理是一样的，均属于两极间电压积累到一定程度，击

穿空气，进行放电，与原子能级跃迁没有关系，故B正确、C错误；

D.依题意，设该电蚊拍两电极间的电压可升高至根据

E工

d

代入数据可得

Ue=15kV

故D错误。

故选Bo

5.（2022•广东，模拟预测）如图所示，人8是半径为:•的圆上两点，空间存在平行于圆面的匀强电场，将

质量为加、电荷量为q的带正电的粒子从圆心处以大小均为V。的初速度向各个方向射出，结果粒子到达4

3两点时动能均减少了;〃比，已知乙495=120。，不计粒子的重力，则匀强电场的电场强度大小为（）

B6〃球c垂）总D

【答案】A

【详解】根据题意可知，4、3两点等电势，电场线垂直于/、3连线，则有电场强度垂直于/、8连线，

由于粒子在/、8的动能小于在。点的动能，因此粒子在/、8的电势能比在。点电势能大，由于粒子带

正电，因此/、3电势比。点电势高，粒子从。点到/、8两点，由动能定理可得

12

-qU=0-—m^

。到45连线的距离为

J=rsin30°

由匀强电场的电势差与电场强度的关系可知，匀强电场的电场强度大小为

巳=遗

A正确，BCD错误。

故选Ao

6.（2022・重庆,高考真题）如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意

图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变。若材料温度降低时，

极板上所带电荷量变少，则（）

接外电路

---被测材料

加热器

A.材料竖直方向尺度减小B.极板间电场强度不变

C.极板间电场强度变大D.电容器电容变大

【答案】A

【详解】D.根据题意可知极板之间电压。不变，极板上所带电荷量。变少，根据电容定义式。=若可知

电容器得电容C减小，D错误；

BC.根据电容的决定式C=,可知极板间距d增大，极板之间形成匀强电场，根据后==可知极板间电

Ajikaa

场强度E减小，BC错误；

A.极板间距d增大，材料竖直方向尺度减小，A正确。

故选Ao

7.（2022•北京・高考真题）利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中£为电源，R为定值电阻,

。为电容器，A为电流表，V为电压表。下列说法正确的是（）

^-0

A.充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定

B.充电过程中,电压表的示数迅速增大后趋于稳定

C.放电过程中,电流表的示数均匀减小至零

D,放电过程中,电压表的示数均匀减小至零

【答案】B

【详解】A.充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电路中的电流逐渐减小，电容器充电结束

后，电流表示数为零，A错误；

B.充电过程中，随着电容器。两极板电荷量的积累，电压表测量电容器两端的电压，电容器两端的电压

迅速增大，电容器充电结束后，最后趋于稳定，B正确；

可知电流表和电压表的示数不是均匀减小至0的，CD错误。

故选Bo

8.（2022•浙江,高考真题）下列说法正确的是（）

A.恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用

B.小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向

C.正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大

D.升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率

【答案】B

【详解】A.恒定磁场对速度不平行于磁感线的运动电荷才有力的作用，A错误；

B.小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向，B正确；

C.正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流为0,C错误；

D.根据变压器的原理可知，副线圈中磁通量的变化率小于或等于原线圈中磁通量的变化率，D错误。

故选Bo

9.（2022•北京・高考真题）如图所示平面内，在通有图示方向电流/的长直导线右侧，固定一矩形金属线

框而方,以/边与导线平行。调节电流/使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则（）

ab

"□

dc

A.线框中产生的感应电流方向为cfdfQ

B.线框中产生的感应电流逐渐增大

C.线框a"边所受的安培力大小恒定

D.线框整体受到的安培力方向水平向右

【答案】D

【详解】A.根据安培定则可知，通电直导线右侧的磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度随时间均匀增

加，根据楞次定律可知线框中产生的感应电流方向为afdfc-6—a,A错误；

B.线框中产生的感应电流为

E△①SNB

r1=——=n=n—

RR'tR\t

空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，故线框中产生的感应电流不变，B错误；

C.线框ad边感应电流保持不变，磁感应强度随时间均匀增加，根据安培力表达式盘=8〃，故所受的安

培力变大，C错误；

D.线框所处空间的磁场方向垂直纸面向里，线框中产生的感应电流方向为a6fa,根据左手

定则可知，线框边所受的安培力水平向右，线框儿边所受的安培力水平向左。通电直导线的磁场分部

特点可知ad边所处的磁场较大，根据安培力表达式心=5〃可知，线框整体受到的安培力方向水平向右,

D正确。

故选D。

二、多选题

10.（2022・重庆高考真题）如图为两点电荷。、0'的电场等势面分布示意图，。、0'位于x轴上，相邻等

势面的电势差为3V。若x轴上的M点和N点位于0V等势面上，尸为某等势面上一点，则（）

A.N点的电场强度大小比M点的大

B.Q为正电荷

C.〃点的电场方向沿x轴负方向

D.P点与M点的电势差为12V

【答案】AD

【详解】A.等差等势线的密度体现场强的大小，由图可知N点的等差等势线比“点更密，则N点的电场

强度大小比”点的大，故A正确；

B.沿着电场线电势逐渐降低，由图可知电场线由N指向Q,则Q为负电荷，故B错误；

C.沿着电场线电势逐渐降低，结合各等势线的电势高低关系可知M点的电场方向沿x轴正方向，故C错

误；

D点与N点等势均为0V,尸点与N点的等势线间隔四个，而相邻等势面的电势差为3V,则P点与m

点的电势差为12V,故D正确。

故选AD。

.（2022,青海西宁二模）如图所示，在匀强电场中，有边长为5cm的等边三角形N3C,三角形所在平

面与匀强电场的电场线平行，。点为该三角形的中心，三角形各顶点的电势分别为%=1V、%=3V、%=5V,

下列说法正确的是（）

A.。点电势为3V

B.匀强电场的场强大小为80V/m,方向由N指向C

C.在三角形ABC外接圆的圆周上电势最低点的电势为IV

D.将电子由C点移到/点，电子的电势能增加了4eV

【答案】AD

【详解】A.因为%=1V、%=5V,则/C中点（设为。点）的电势为%=3V,则3。连线为等势面，因

。点在该等势面上，则。点电势为3V,选项A正确；

B.电场线与等势面正交，可知匀强电场的场强方向由C指向4大小为

£=%=4V/m=80V/m

d0.05

选项B错误；

C.沿电场线电势逐渐降低，若过圆心。做一条电场线，则交圆周与尸点，该点电势最低，则

Tr_P_en0.05QC、,

U-(P~(PF-Er-S0x------qN-V

OFOc73o

2x——

2

则

4也

9”（3--1-）V«0.69V

在三角形Z5C外接圆的圆周上电势最低点的电势为0.69V,选项C错误；

D.由C到/电势降低4V,则将电子由C点移到/点，电子的电势能增加了4eV,选项D正确。

故选ADO

12.（2022・湖北•高考真题）如图所示，两平行导轨在同一水平面内。一导体棒垂直放在导轨上，棒与导轨

间的动摩擦因数恒定。整个装置置于匀强磁场中，磁感应强度大小恒定，方向与金属棒垂直、与水平向右

方向的夹角。可调。导体棒沿导轨向右运动，现给导体棒通以图示方向的恒定电流，适当调整磁场方向，

可以使导体棒沿导轨做匀加速运动或匀减速运动。已知导体棒加速时，加速度的最大值为gg；减速时，

加速度的最大值为Gg,其中g为重力加速度大小。下列说法正确的是（）

A.棒与导轨间的动摩擦因数为近

6

B.棒与导轨间的动摩擦因数为"

3

C.加速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向下，0=60。

D.减速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向上，8=150。

【答案】BC

【详解】设磁场方向与水平方向夹角为4,仇＜90。;当导体棒加速且加速度最大时，合力向右最大，根据左

手定则和受力分析可知安培力应该斜向右上方，磁场方向斜向右下方，此时有

Fsin4-〃(mg-Fcos0)=max

令

根据数学知识可得

F(J]+)sin(4+a)=jjmg+mat

则有

singa户缙Rv1

同理磁场方向与水平方向夹角为仇，/<90。，当导体棒戒速，且加速度最大时，合力向左最大，根据左手

定则和受力分析可知安培力应该斜向左下方，磁场方向斜向左上方，此时有

Fsin2+〃(mg+Fcos仇)=ma2

有

F(J+/in(a+a)=ma2-jumg

所以有

sin(8,+a户*誓VI

当加速或减速加速度分别最大时，不等式均取等于，联立可得

_V3

"=石

带入

可得a=30°,此时

4=。2=60°

加速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向右下方，有

6=4=60°

减速阶段加速度大小最大时，磁场方向斜向左上方，有

0=rc一%=120°

故BC正确，AD错误。

故选BCo

三、解答题

13.(2022・贵州贵阳•模拟预测)如图所示，一质量为用、带电量为4的粒子以初速度％沿x轴正方向从坐

标原点O射入，并经过图中M点，”点的坐标％=疯，%=/,不计粒子重力。

(1)若上述过程仅由方向垂直于纸面的匀强磁场实现，求磁感应强度3的大小；

(2)若上述过程仅由方向平行了轴的匀强电场实现，求粒子经过M点时的动能。

八y

%-------------

I

I

I

I

I

i

L_>x

OX。

【答案】⑴箸；⑵7wvo

2ql6

【详解】(1)若上述过程仅由方向垂直于纸面的匀强磁场实现，粒子在磁场的轨迹如图所示

由洛伦兹力提供向心力可得

qvB=m—

0r

由几何关系可得

r2=(V3Z)2+(r-Z)2

解得粒子的轨道半径为

r=21

联立解得磁感应强度3的大小为

人以

2ql

(2)若上述过程仅由方向平行》轴的匀强电场实现，粒子在匀强电场中做类平抛运动，则有

y/il=VQt

I=—at2

a=%

m

联立解得电场强度大小为

E=2

3ql

根据动能定理可得

qEi=E「；7成

解得粒子经过w点时的动能为

"72

0

14.（2022•山东,模拟预测）如图甲，空间直角坐标系。刈z中，界面M、荧光屏N均与。砂平面平行，界

面”将空间分为区域I和区域II两部分，界面M与。孙平面间距离为Lz轴与界面M相交于。，与荧

光屏N交于。2,在荧光屏上建立图示坐标系Ozx'y'。区域I空间有与y轴平行向上的匀强电场，区域II空

间先后有沿z轴正方向和x轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化规律如图乙（为已知，界面

在磁场中）。两个电荷量均为外质量均为加的带正电粒子。、6分别从y轴正半轴上的两点沿z轴正方向

先后射出，a、。两粒子射出位置的y坐标之比&=工，经过区域I,两粒子同时到达。点，其中“粒子

到达。点时速度大小为"，与z轴正方向间夹角6=60°；在。点有一调速装置，使经过。点的小b粒

子只保留y轴方向的速度分量；t=0时刻两粒子从。/点沿y轴负向射出，经过区域II,0粒子刚好能打到

荧光屏N上，不计粒子重力，不考虑场的边缘效应，求：

（1）区域I内电场强度E的大小；

（2）界面”与荧光屏N间的距离d；

（3）6粒子打在荧光屏上的时刻及位置坐标（x',y'）。

T4屈％.)…

【答案】（1）

3qB。'qB0

【详解】（1）对于粒子。，设经时间〃到达a点，在。点沿），轴方向速度分量为％,有

£=v0cos6•4

%=3.八卞qE

解得

E二国片

-4qL

21m

(2)对于粒子a,0〜一了时间内在区域II内的民磁场中运动半周，然后垂直x轴再射入反磁场，运动

通

轨迹与荧光屏相切，设在取磁场中做圆周运动半径为nz,有

v2

qv1VB°=n-

解得

d=X

qB0

(3)设b粒子在在。1点沿歹轴方向速度分量为％,在区域II内的生磁场和质磁场中运动半径为*有

2cqE

v

ay=2y

ma

qE

=2为

m

9

ya

-16

yb

2

oVby

qvbvB0=m^~

rb

b粒子在反磁场中运动运动时间，有

加=9_砂=9=二

3qB。qB03qB03

在Bx磁场中运动轨迹如图所示

由几何关系得

x'=2%

y=rbcos30°

解得

4V3mv0

一3亚

，=%

祝

15.(2022・上海•模拟预测)如图，真空中/点固定放置一电量为+0的点电荷A,一质量为加、电量为气

的检验电荷B在距A