2025届高考物理二轮专题复习与测试专题强化练八电场和磁场的基本规律

专题强化练（八）电场和磁场的基本规律1．(2024·佛山市二模)2023年8月15日，游客在新疆吐鲁番的沙漠上游玩时，头发突然竖了起来。当时无风，但头顶乌云密布。下列相关说法正确的是(B)A．这是一种电磁感应现象B．这是一种静电感应现象C．此时人的头与脚带异种电荷D．此时人应躺下或蹲下，并向高处撤离解析：游客在沙漠上游玩时，头顶乌云密布，头发突然竖了起来。这是由于乌云带了电，对人体产生了静电感应现象，头与云带异种电荷，由于脚与大地接触，脚不带电，此时人应躺下或蹲下，并向低洼处撤离，避免发生尖端放电现象。2．(多选)(2024·湛江市一模)如图所示，是闪电击中广州塔的画面，广州塔的尖顶是一避雷针，雷雨天气时，低端带负电的云层经过避雷针上方时，避雷针尖端放电形成瞬间强电流，云层所带的负电荷经避雷针导入大地，在此过程中，下列说法正确的是(ACD)A．云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷B．向塔尖端运动的负电荷受到的电场力越来越小C．越靠近避雷针尖端，电场强度越大D．向塔尖端运动的负电荷电势能减小解析：根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷，故A正确；根据电场线的疏密可知，塔尖的电场强度较大，所以向塔尖端运动的电荷受到的电场力越来越大，故B错误；由于电荷更容易集中到尖端，越靠近避雷针尖端电场强度越大，故C正确；负电荷在电场力的作用下向塔尖端运动，电场力做正功，电势能减小，故D正确。3．(2024·深圳市一模)两块平行金属板安装在绝缘基座上，A板连接感应起电机的正极，B板连接负极，一个由锡纸包裹的乒乓球用绝缘细线悬挂于A、B两板之间，摇动起电机，乒乓球在电场力作用下与A、B两板往返运动碰撞，下列说法正确是(D)A．A板的电势低于B板的电势B．乒乓球往返运动过程中始终带正电C．A→B的运动过程中电场力对乒乓球做负功D．A→B的运动过程中乒乓球电势能减小解析：根据题意，A板连接感应起电机的正极，B板连接负极，则可知A板的电势高于B板的电势，故A错误；当乒乓球在电场力的作用下从A板向B板运动，则乒乓球一定带正电，而当乒乓球与B板发生碰撞，在接触的过程中乒乓球上的正电荷将与B板所带负电荷中和后并使乒乓球带上负电，之后电场力继续对乒乓球做正功，使乒乓球运动到A板，如此反复，因此乒乓球往返运动过程中与A板碰撞后带正电，与B板碰撞后带负电，故B错误；根据题意，乒乓球在电场力作用下与A、B两板往返运动碰撞，则可知A→B的运动过程中电场力对乒乓球做正功，乒乓球的电势能减小，故C错误，D正确。4．(多选)如图所示，长方体的ABCO面为正方形，整个空间存在竖直向上的匀强磁场，现在AB、BC、CD、DA上分别放置四根导体棒，且构成一闭合回路。当回路中通有沿ABCDA方向的电流时，下列说法不正确的是(ABC)A．CD棒所受的安培力方向垂直于纸面向外B．四根导体棒均受安培力的作用C．CD棒与DA棒所受的安培力大小相等D．DA棒所受的安培力最大解析：根据左手定则，CD棒所受的安培力方向垂直于纸面向里，A错误，符合题意；AB棒与磁场方向平行，不受安培力的作用，B错误，符合题意；CD棒的有效长度等于DO，CD棒所受的安培力的大小比DA棒所受的安培力的大小小，C错误，符合题意；DA棒的有效长度最大，所受的安培力最大，D正确，不符合题意。5．如图所示，在匀强电场中的O点固定一点电荷＋Q，a、b、c、d、e、f为以O点为球心的同一球面上的点，aecf平面与电场线平行，bedf平面与电场线垂直。下列判断正确的是(C)A．a、c两点电势相等B．b、d两点的电场强度相同C．将点电荷＋q从球面上b点移到e点，电场力做功为零D．将点电荷＋q从球面上a点移到c点，电场力做功为零解析：根据点电荷形成的电场可知，a、c两点与点电荷的距离相等，则可知a、c两点在点电荷的等势面上，但a、c两点又同时处在匀强电场中，而沿着电场线的方向电势降低，根据电势叠加原理可知，a点的电势高于c点的电势，因此将点电荷＋q从球面上a点移到c点，电场力做正功，故A、D错误；根据场强的叠加原理可知，b、d两点的电场强度大小相等，方向不同，故B错误；bedf平面与电场线垂直，若只有匀强电场，则可知平面bedf为等势面，而b、e两点又位于点电荷所在的球面上，若只有该点电荷，则可知b、e两点所在的球面为等势面，根据电势叠加原理可知，在该复合电场中，b、e两点电势仍然相等，因此将点电荷＋q从球面上b点移到e点，电场力做功为零，故C正确。6．(多选)如图所示，实线为电场线，且AB＝BC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为φA、φB、φC，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC。下列关系正确的有(ABC)A．EA＞EB＞EC B．φA＞φB＞φCC．UAB＞UBC D．UAB＝UBC解析：电场线的疏密程度表示电场强度大小，电场线越密电场强度越大，故EA>EB>EC，A正确；沿电场线方向电势降低，故φA>φB>φC，B正确；因为U＝Ed，相同距离时，电场强度越大，电势降落越快，而A、B间的平均电场强度大于B、C间的平均电场强度，故UAB>UBC，C正确，D错误。7.如图所示，空间有一圆锥OBB′，点A、A′分别是两母线的中点。现在顶点O处固定一带正电的点电荷，下列说法正确的是(B)A．A、A′两点的电场强度相同B．将一带负电的试探电荷从B点沿直径移到B′点，其电势能先减小后增大C．平行于底面且圆心为O1的截面为等势面D．若B′点的电势为φB′，A′点的电势为φA′，则BA连线中点C处的电势φC等于eq\f(φB′＋φA′,2)解析：A、A′两点的电场强度大小相等，方向不同，A错误；将带负电的试探电荷从B点沿直径移到B′点过程中，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，B正确；O处固定的带正电的点电荷产生的等势面是以O为圆心的球面，不是以圆心为O1的截面，C错误；由于C、B间的场强小于A、C间的场强，由U＝eq\x\to(E)d得C、B间的电势差小于A、C间的电势差，又因为A、A′到O点的距离相等，所以φA＝φA′，同理可得φB＝φB′，C为AB中点，则有φC<eq\f(φB′＋φA′,2)，D错误。8．(多选)如图所示的是带电荷量不同的正、负点电荷的电场线，A、M、N是电场中的三点，A是两电荷连线的中点，M、N在两电荷连线的垂直平分线上。一个带负电的点电荷在M、N两点受到的电场力分别为FM、FN。无穷远处电势为零，则(ACD)A．FM>FNB．A点电势为零C．M点电势高于N点电势D．将负点电荷从M点移动到N点的过程中，电势能增加解析：因为电场线的疏密表示电场强度，电场线越密的地方电场强度越大，由题图可知，M点的电场强度大小大于N点的电场强度大小，则由F＝qE可得FM>FN，故A正确；由等势线与电场线垂直可得，过A点的等势线如图所示，因为无穷远处电势为零，且沿着电场线电势降低，所以A点电势大于零，故B错误；因为沿着电场线电势降低，则M点电势高于N点电势，故C正确；因为负电荷在电势高的地方电势能小，所以将负点电荷从M点移动到N点的过程中，电势能增加，故D正确。9.(2024·韶关市综合测试)水平架设的三根绝缘直流输电线缆彼此平行，某时刻电流方向如图所示，电缆线M在最上方，两根电缆线P、Q在下方，且位于同一水平高度处，PQM为等腰三角形，MQ＝MP，O点是P、Q连线的中点，电缆线上的M点、P点、Q点在同一竖直平面内，忽略地磁场，下列说法正确的是(D)A．输电线缆M、P相互吸引B．输电线缆M所受安培力的方向竖直向下C．输电线缆M在O点处产生的磁场方向竖直向下D．O点处的磁场方向沿水平方向由Q指向P解析：输电线缆M、P电流方向相反，相互排斥，故A错误；由右手螺旋定则及磁场的叠加可知P、Q两条线缆在M点所产生的合场强水平向右，根据左手定则知M线缆受到的安培力方向竖直向上，故B错误；由右手螺旋定则可知M线缆在O点处产生的磁场方向由O点指向P点，故C错误；由右手螺旋定则及题意可知P、Q线缆在O点处产生的磁场方向等大、反向，M线缆在O点处产生的磁场方向由O点指向P点，故合场强的方向由Q点指向P点，故D正确。10．用电流传感器研究电容器充放电现象，电路如图所示。电容器不带电，闭合开关S1，待电流稳定后再闭合开关S2，通过传感器的电流随时间变化的图像是(A)解析：闭合开关S1后，电容器充电，电容器电压与电源电压差值越来越小，则通过传感器的电流越来越小，充电完成后，电容器电压等于电源电压，此时电路中电流为零；再闭合开关S2，因为电容器电压大于R2电压，则电容器放电，电容器电压与R2电压差值越来越小，则通过传感器的电流越来越小，且电流方向与开始充电时的方向相反，当电容器电压等于R2电压时电路中电流为零。11．(多选)(2024·广东省普通高中一模)如图为晶圆掺杂机的简图，O是晶圆面(设其半径足够大)的圆心，上、下竖直放置的圆柱形电磁线圈可在中间圆柱形区域形成匀强磁场；圆柱形磁场区域的横截面半径为L、圆心为O1，OO1水平且垂直于晶圆面；若线圈中通入如图所示的电流，比荷为k的正离子以速度v、沿OO1射入，且全部掺杂在晶圆上，则(BC)A．离子掺杂在x轴的负半轴上B．离子掺杂在x轴的正半轴上C．圆柱形磁场的磁感应强度必须小于eq\f(v,kL)D．圆柱形磁场的磁感应强度必须小于eq\f(v,2kL)解析：根据安培定则可得，两圆柱形电磁线圈中间的匀强磁场方向竖直向上，刚开始运动时，根据左手定则，正离子受到的洛伦兹力方向沿x轴正方向，故A错误，B正确；若所有的离子都在晶圆上，则离子在磁场中做圆周运动的最小半径r＝L，根据牛顿第二定律qvB＝meq\f(v2,r)，解得最小的磁感应强度B＝eq\f(mv,qL)＝eq\f(v,kL)，故C正确，D错误。12.(多选)如图所示，长l＝1m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球。已知小球的质量m＝1×10－4kg，且位于电场强度E＝3.0×103N/C，方向水平向右的匀强电场中。小球静止时，绳与竖直方向的夹角θ＝37°，(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s2)，则(AC)A．此带电小球带正电B．小球受轻绳拉力F为1.66×10－3NC．小球所带电荷量q＝2.5×10－7CD．将小球拉至最低点由静止释放，小球回到绳与竖直方向的夹角θ＝37°时速度v的大小为2eq\r(5)m/s解析：对小球的受力分析可知，小球所受电场力的方向与场强的方向相同，故小球带正电，A正确；小球受轻绳拉力F＝eq\f(mg,cos37°)＝eq\f(1×10－4×10,0.8)N＝1.25×10－3N，B错误；小球所受的电场力F电＝mgtan37°＝1×10－4×10×eq\f(3,4)N＝7.5×10－4N，小球所带电荷量q＝eq\f(F电,E)＝eq\f(7.5×10－4,3.0×103)C＝2.5×10－7C，C正确；将小球拉至最低点由静止释放，小球回到绳与竖直方向的夹角θ＝37°时，由动能定理可知－mgl(1－cos37°)＋F电lsin37°＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(5)m/s，D错误。13．如图所示，一立方体空间平行于x轴方向存在匀强电场，处于yOz平面内粒子源P能同时发射速率相同的同种粒子，其中沿x轴、z轴正方向的粒子分别从该空间的M、N点离开电场。不计粒子所受重力和粒子间的相互作用，则(D)A．P点的电势一定高于M点的电势B．从M、N点离开电场的粒子速度相同C．从M、N点离开电场的粒子在电场中运动的时间相等D．从M点离开时电场力的功率大于从N点离开时电场力的功率解析：由题意知为同种粒子，但未说明所带电荷的正负，所以无法证明平行于x轴方向的匀强电场方向，当电场方向水平向右时，M点的电势低于P点，当电场方向水平向左时，M点的电势高于P点，故A错误；M点出来的粒子处于加速电场，速度水平向右，沿z轴正方向的粒子能够从N点出来，则两粒子受到的电场力做的功相同，又粒子的初动能相同，即粒子的速度大小相同，但方向不同，M点速度方向水平向右，N点速度方向斜向右下，故B错误；两粒子水平加速度相同，但水平初速度不同，水平位移相同，x＝v0t＋eq\f(1,2)at2，所以运动时间不同，故C错误；功率P＝Fv，电场力相同，但是水平速度不同，根据题意从M点离开时的水平速度大，则从M点离开时电场力的功率大于从N点离开时电场力的功率，故D正确。14．某医用肿瘤化疗装置的原理如图所示，利用在O点沿y轴正方向射出的高能质子束对肿瘤病灶精准打击从而杀死癌细胞。实际中，质子束的运动方向并不是严格沿y轴而是与y轴有一个很小的偏角，呈发散状。为此加一个方向沿y轴正向，磁感应强度大小为B的匀强磁场，使得质子参与两种运动，沿y轴方向的直线运动和垂直于y轴的平面内的圆周运动。为了研究方便，用垂直于y轴的足够大的显示屏表示病人，癌细胞位于屏上，从O点射出的质子速度为v，质量为m，电荷量为q，所有质子与y轴正方向偏差角均为θ，不考虑质子所受重力和空气阻力。(1)y轴方向的直线运动速度大小是否变化，请简述