2019年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

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．(2017·山东联考)相隔一定距离的电荷或磁体间的相互作用是怎样发生的？这是一个曾经使人感到困惑，引起猜想且有过长期争论的科学问题.19世纪以前，不少物理学家支持超距作用的观点，英国的法拉第于1837年提出了电场和磁场的概念，解释了电荷之间以及磁体之间相互作用的传递方式，打破了超距作用的传统观念.1838年，他用电力线(即电场线)和磁力线(即磁感线)形象地描述电场和磁场，并解释电和磁的各种现象．下列对电场和磁场的认识，正确的是() A．法拉第提出的磁场和电场以及电场线和磁感线都是客观存在的
B．处在电场中的电荷一定受到电场力，在磁场中的通电导线一定受到安培力
C．电场强度为零的地方电势一定为零，电势为零的地方电场强度也为零
D．通电导线与通电导线之间的相互作用是通过磁场发生的
解析：电场线和磁感线是假想的而非客观存在的，选项A错误；处在电场中的电荷一定受到电场力的作用，当磁感应强度方向与通电导线中电流方向一致时，通电导线不受安培力的作用，选项B错误；电场强度为零的地方电势不一定为零，电势为零的地方电场强度不一定为零，这是两个不同的物理量，选项C错误；易知选项D正确．
答案：D
2．(2017·河南六市一联)在真空中A、B两点分别放有异种点电荷－Q和＋2Q，以A、B连线中点O为圆心作一圆形路径acbd，如图所示，则下列说法正确的是()
A．场强大小关系有E a＝E b、E c＝E d
B．电势高低关系有φa>φb、φc>φd
C．将一负点电荷沿圆弧由a运动到b的过程中电场力做正功
D．将一正点电荷沿直线由c运动到d的过程中电势能始终不变解析：对比等量异种点电荷的电场分布可知，题图中场强大小关系有E b>E a，E c＝E d，A项错误；由沿着电场线方向电势逐渐降低可知，φa<φb，再由对称性可知φc＝φd，B项错误；因沿直线由c到d过程中电势先升高再降低，所以将一正点电荷沿直线由c运动到d的过程中电势能先增大再减小，D项错误．
答案：C
3．(2017·安徽江南十校联考)如果空气中的电场很强，使得气体分子中带正负电荷的微粒所受的相反的静电力很大，以至于分子破碎，于是空气中出现了可以自由移动的电荷，那么空气变成了导体．这种现象叫做空气的“击穿”．已知高铁上方的高压电接触网的电压为27.5 kV，阴雨天时当雨伞伞尖周围的电场强度达到2.5×104V/m时
空气就有可能被击穿．因此乘客阴雨天打伞站在站台上时，伞尖与高压电接触网的安全距离至少为()
A．0.6 m B．1.1 m
C．1.6 m D．2.1 m
解析：安全距离至少为d min＝27.5×103
2.5×104
m＝1.1 m，所以B项正
确．
答案：B
4．(2017·山西五校四联)两点电荷Q1、Q2产生的电场的电场线如图所示．根据电场线的分布情况，下列判断正确的是()
A．Q1的电荷量小于Q2的电荷量
B．Q1的电荷量大于Q2的电荷量
C．Q1、Q2一定均为正电荷
D．Q1、Q2一定均为负电荷
解析：由电场线的分布情况可知，Q1的电荷量小于Q2的电荷量，A项正确，B项错误；因为电场线没有标出方向，不能断定电荷的正负，故C、D项错误．
答案：A
5．(2017·合肥质检)如图所示，电荷量相等的两个点电荷Q1和
Q2，两者连线及中垂线上分别有A点和B点．则下列说法正确的是()
A．若两者是同种电荷，则A点的电势一定高于B点的电势
B．若两者是同种电荷，则A点的场强一定大于B点的场强
C．若两者是异种电荷，则A点的电势一定高于B点的电势
D．若两者是异种电荷，则A点的场强一定大于B点的场强
解析：若Q1和Q2是同种正电荷，则A点的电势高于B点的电势，若Q1和Q2是同种负电荷，则A点的电势低于B点的电势，选项A错误；若Q1和Q2是同种电荷，由于A、B两点与两电荷的距离关系不确定，由等量同种点电荷电场的叠加特点知，A、B两点的场强大小关系不能确定，选项B错误；若Q1和Q2是异种电荷，由于电场线的方向未知，故不能确定A、B两点的电势的高低，选项C错误；若Q1和Q2是异种电荷，越靠近点电荷，电场线的分布越密集，故A点的场强一定大于B点的场强，选项D正确．
答案：D
6．(2017·山西质检)如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的细绳拉住而保持静止，A为垂直纸面水平固定的直导线，导线中无电流时磁铁对斜面压力的大小为F N1，磁铁对细绳拉力的大
小为F T1；当导线中通有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面压力的大小为F N2，磁铁对细绳拉力的大小为F T2.下列判断正确的是()
A．F N1<F N2，F T1<F T2B．F N1>F N2，F T1>F T2
C．F N1<F N2，F T1>F T2D．F N1>F N2，F T1<F T2
解析：画出经过导线处的一条磁感线，由左手定则及牛顿第三定律可知，导线中通入电流后，导线受到竖直向上的安培力，则磁铁受到竖直向下的反作用力，可将其分解为沿斜面向下和垂直斜面向下的两个分力，故磁铁对斜面的压力增大，对细绳的拉力增大，选项B、C、D错误，A正确．
答案：A
二、多项选择题
7．(2017·内蒙古模拟)如图所示，水平固定的圆环带正电荷，且电荷均匀分布，圆环圆心为O，MN为过O点的竖直线，且OM＝ON，四边形abcd是以O为中心、MN为对称轴的正方形，其边长小于圆环的直径．则下列说法正确的是()
A．a、d两点处的电场强度不相同
B．将一试探电荷由d点沿dc移动到c点的过程中电场力始终不做功
C．若一重力不计的负试探电荷从M点由静止释放后能运动到N 点，则在N点时试探电荷的速度为0
D．若一重力不计的负试探电荷从M点由静止释放后能运动到N 点，则过O点时试探电荷的加速度最大
解析：根据对称性可知，a、d两点的电场强度大小相等，方向不同，故A正确；将一试探电荷由d点沿dc移动到c点的过程中，只有过cd的中点时电场力与速度垂直，其他位置均不垂直，电场力并非始终不做功，B错误；若一重力不计的负试探电荷从M点由静止释放后能运动到N点，则试探电荷先做加速运动，后做减速运动，由运动的对称性可知，到达N点时速度减为0，C正确；试探电荷在O点时加速度最小，D错误．
答案：AC
8．(2017·海南模拟)如图所示的实验装置中，平行板电容器两极板的正对面积为S，两极板的间距为d，电容器所带电荷量为Q，电容为C，静电计指针的偏转角为α，平行板电容器中间悬挂一带电小
球，悬线与竖直方向的夹角为θ，下列说法正确的是( )
A ．若增大d ，则α减小，θ减小
B ．若增大Q ，则α减小，θ不变
C ．若将A 极板向上移动一小段距离，则α增大，θ增大
D ．在两极板间插入薄云母片，则α减小，θ减小
解析：若增大两极板间的距离d ，由C ＝εr S 4πkd
知，C 减小，而Q 不变，由C ＝Q U 知，U 增大，故α增大，又E ＝U d ＝Q Cd ＝4πkQ εr S
，故E 不变，电场力不变，小球的平衡状态不变，故θ不变，选项A 错误；同理若增大Q ，电容器的电容C 不变，则U 增大，α增大，E 增大，则电场力增大，故θ增大，选项B 错误；若
将A 极板向上移动一小段距离，则S 减小，C 减小，U 增大，故α增大，同时E 增大，故θ增大，选项C 正确；在两极板间插入薄云母片，εr 增大，则C 增大，电压U 减小，α减小，E 减小，则电场力减小，θ减小，选项D 正确．
答案：CD
9．(2017·新课标全国卷Ⅰ)
在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r 的关系如图所示．电场中四个点a 、b 、c 和d 的电场强度大小分别为E a 、E b 、E c 和E d .点a 到点电荷的距离r a 与点a 的电势φa 已在图中用坐标(r a ，φa )标出，其余类推．现将一带正电的试探电荷由a 点依次经b 、c 点移动到d 点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为W ab 、W bc 和W cd .下列选项正确的是(
)
A ．E a
E b ＝4 1 B ．E c E d ＝2 1 C ．W ab W bc ＝3 1 D ．W bc W cd ＝1 3
解析：本题考查场强与电势．由图可知：r a ＝1 m 、φa ＝6 V ；r b ＝2 m 、φb ＝3 V ；r c ＝3 m 、φc ＝2 V ；r d ＝6 m 、φd ＝1 V ．由点电荷的
场强公式E ＝kQ r 2得E a E b E c E d ＝1r 2a 1r 2b 1r 2c 1r 2d
＝36941，A 正确、B 错误；由W AB ＝qU AB ＝q (φA －φB )得W ab
W bc W cd ＝(φa －φb )(φb －φc )
(φc －φd )＝311，故C 正确、D 错误．
答案：AC 10．(2017·新课标全国卷Ⅲ) 一匀强电场的方向平行于xOy 平面，平面内a 、b 、c 三点的位置如图所示，三点的电势分别为10 V 、17 V 、26 V ．下列说法正确的是( )
A ．电场强度的大小为2.5 V/cm
B ．坐标原点处的电势为1 V
C ．电子在a 点的电势能比在b 点的低7 eV
D ．电子从b 点运动到c 点，电场力做功为9 eV
解析：
本题考查电场强度、电势、电势差．设a 、c 连线上d 点电势为17 V ，如图所示，则l dc 8 cm ＝9 V 16 V ，得l dc ＝4.5 cm ，tan θ＝4.56＝34
，θ＝37°.过c 作bd 垂线交bd 于e 点，则l ce ＝l dc cos θ＝4.5×45
cm ＝3.6 cm.ce 方向就是匀强电场方向，场强大小为E ，El ce ＝U cb ，E ＝2.5 V/cm ，A 项正确；U oe ＝El ob sin53°＝16 V ，故O 点电势φ0＝17 V －16 V ＝1 V ，B 项正确；电子在a 点的电势能比在b 点的高7 eV ，C 项错误；电子从b 点到c 点电场力做功W ＝9 eV ，D 项正确．
答案：ABD
三、计算题
11.(2017·朝阳区模拟)某同学自制一电流表，其原理如图所示．质量为m 的均匀细金属杆MN 与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧的劲度系数为k ，在矩形区域abcd 内有匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向外．MN 的右端连接一绝缘轻指针，可指示出标尺上的刻度．MN 的长度大于ab ，当MN 中没有电流通过且处于静止时，MN 与矩形区域的ab 边重合，且指针指在标尺的零刻度；当MN 中有电流时，指针示数可表示电流强度．MN 始终在纸面内且保持水平，重力加速度为g .
(1)当电流表的示数为零时，求弹簧的伸长量；
(2)为使电流表正常工作，判断金属杆MN 中电流的方向；
(3)若磁场边界ab 的长度为L 1，bc 的长度为L 2，此电流表的量程是多少？
解析：(1)设当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为Δx ，由二力
平衡有mg ＝k Δx ，解得Δx ＝mg k
(2)由题意可得金属杆所受的安培力应向下，根据左手定则的逆定则可知，金属杆中的电流方向为M →N .
(3)设电流表满偏时通过MN 的电流为I m ，则有
BI m L 1＋mg ＝k (L 2＋Δx )，解得I m ＝
kL 2BL 1
. 答案：(1)mg k (2)M →N (3)kL 2BL 1
12．(2017·洛阳统考)
示波器是研究交变电流变化规律的重要仪器，其主要结构可简化为：电子枪中的加速电场、两水平放置的平行金属板中的偏转电场和竖直放置的荧光屏组成，如图所示．若已知加速电场的电压为U 1.两平行金属板的板长、板间距离均为d .荧光屏距两平行金属板右侧距离也为d .电子枪发射的质量为m 、电荷量为－e 的电子，从两平行金属板的中央穿过，打在荧光屏的中点O .不计电子在进入加速电场时的速度及电子重力．若两金属板间只存在竖直方向的匀强电场，两板间的
偏转电压为U 2，电子会打在荧光屏上某点，该点距O 点距离为32
d ，求U 1和U 2的比值U 1U 2.
解析：在电子加速过程中，由动能定理得eU 1＝12
m v 20 电子进入偏转区做类平抛运动，如图所示
在类平抛运动过程中，电子的水平位移d ＝v 0t
电子的加速度a ＝eE m
偏转电场的场强E ＝U 2d
离开偏转电场时沿电场方向的位移y ＝12
at 2 设离开偏转电场时速度的偏转角为θ，则tan θ＝v y 0＝at 0
打到荧光屏上的亮点的位置距O 点的距离为Y ＝y ＋d tan θ
由题意可知Y ＝3d 2
由以上各式联立可解得U 1U 2＝12
. 答案：12。