2014年版高考物理专题目四第1讲电场和磁场二轮强化训练 11页

‎【走向高考】2014年高考物理二轮专题复习 专题四 第1讲 电场和磁场课后强化作业 ‎1．(2013·山东理综)‎ 如图所示，在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷＋Q、－Q，虚线是以＋Q所在点为圆心、为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称。下列判断正确的是(　　)‎ A．b、d两点处的电势相同 B．四个点中c点处的电势最低 C．b、d两点处的电场强度相同 D．将一试探电荷＋q沿圆周由a点移至c点，＋q的电势能减小 ‎[答案]　ABD ‎[解析]　过c点的中垂线为一条等势线，电势为零，其余a、b、d三点的电势均大于零，且根据对称性可知b、d两点的电势相等，所以选项A、B正确。b、d两点处的电场强度的方向不同，选项C错误。a点的电势大于零，则试探电荷＋q在a点处的电势能大于零，而在c点的电势能等于零，故试探电荷沿圆周由a点移至c点，电势能减小，选项D正确。‎ ‎2.‎ ‎(2013·山东潍坊一模)如图所示，MN、PQ是圆的两条相互垂直的直径，O为圆心。两个等量正电荷分别固定在M、N两点。现有一带电的粒子(不计重力及粒子对电场的影响)从P点由静止释放，粒子恰能在P、Q之间做直线运动，则以下判断正确的是(　　)‎ A．O点的电场强度一定为零 B．P点的电势一定比O点的电势高 C．粒子一定带负电 D．粒子在P点的电势能一定比Q点的电势能小 ‎[答案]　AC ‎[解析]　 根据场的叠加可知，O点的电场强度为零，A正确；PQ为MN的中垂线，在中垂线上，O点两侧电场强度的方向沿中垂线背离O点向外，沿着电场强度的方向，电势降低，故P点的电势一定比O点的电势低，B错误；粒子能在P、Q之间做直线运动，则粒子一定带负电，C正确；P、Q两点的电势相等，根据电势能EP＝qφ可得，粒子在P点的电势能与Q点的电势能相等，D错误。‎ ‎3.‎ ‎(2013·辽宁大连测试)如图所示是阴极射线示波管的聚焦电场。实线为电场线，虚线为等差等势线，A、B、C为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点。不计电子的重力，则(　　)‎ A．电场中A点的电势高于C点的电势 B．电子在A点处的动能大于在C点处的动能 C．电子在B点的加速度大于在C点的加速度 D．电子在B点的电势能大于在C点的电势能 ‎[答案]　CD ‎[解析]　 沿着电场线电势降低，则φA<φC，A错误；由A到C电场力对电子做正功，由动能定理知，EkC>EkA，B错误；B处的电场线较密，电场强度较大，电场力较大，故加速度较大，C正确；负电荷在电势低处电势能大，φB<φC ‎，故电子在B点的电势能大于在C点的电势能，D正确。‎ ‎4．(2013·云南昆明质检)A、B为一电场中x轴上的两点，如图甲所示。一电子仅在电场力作用下沿x轴运动，该电子的动能Ek随其坐标变化的关系如图乙所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．该电场不可能是点电荷形成的电场 B．A、B两点电场强度大小关系为EAφd，故B正确，D错误；由于只知电场线与矩形所在平面平行，无法确定两点沿电场强度方向上的距离，故电场强度大小和方向无法判断，A、C错误。‎ ‎6．(2013·课标全国Ⅰ)‎ 如图，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)(　　)‎ A．k B．k C．k D．k ‎[答案]　B ‎[解析]　b点电场强度为0，说明a处的电荷在b点产生的电场强度与圆盘上的电荷在b点产生的电场强度等大反向，即二者产生电场强度的大小均为E＝，又因为在a点的电荷为正电荷，它在b点产生的电场，方向向右，圆盘上的电荷在b点产生的电场，方向向左，根据对称性，圆盘上的电荷在d点产生的电场强度大小为E1＝，方向向右，a处的电荷在d点产生的电场强度大小为E2＝＝，故d点产生的电场强度大小E＝E1＋E2＝。‎ ‎7.‎ ‎(2013·安徽黄山第一次联考)如图所示的匀强电场中，水平等距离的虚线表示其等势面，带电荷量q＝－0.5×10－‎10C的粒子在电场力作用下从A点运动到B点过程中，动能增加0.5×10－9J，若A点电势为－10V，下列关于粒子的运动轨迹和B点电势的说法中正确的是(　　)‎ A．粒子沿轨道1运动，B点电势为零 B．粒子沿轨道2运动，B点电势为20V C．粒子沿轨道1运动，B点电势为－20V D．粒子沿轨道2运动，B点电势为－20V ‎[答案]　A ‎[解析]　 负电荷由A到B动能增加，则电场力做正功，所以电场线的方向竖直向下，根据轨迹向合外力的方向弯曲可知，粒子沿轨道1运动。由动能定理得q(φA－φB)＝ΔEk，即 －0.5×10－10×(－10－φB)＝0.5×10－9，解得φB＝0，A正确，BCD错误。‎ ‎8．(2013·辽宁省一模)‎ 如图所示，真空中有一个固定的点电荷，电荷量为＋Q。图中的虚线表示该点电荷形成的电场中的四个等势面。有两个一价离子M、N(不计重力，也不计它们之间的电场力)先后从a点以相同的速率v0射入该电场，运动轨迹分别为曲线apb和aqc，其中p、q分别是它们离固定点电荷最近的位置。以下说法中正确的是(　　)‎ A．M一定是正离子，N一定是负离子 B．M在P点的速率一定大于N在q点的速率 C．M在b点的速率一定大于N在c点的速率 D．M从p→b过程电势能的增量一定小于N从a→q电势能的增量 ‎[答案]　BD ‎[解析]　根据轨迹向合外力的方向弯曲可知，M一定是负离子，N一定是正离子，A错误；M离子从a到p静电力做正功，动能增加，N离子从a到q静电力做负功，动能减少，而初速度相等，故M在p点的速率一定大于N在q点的速率，B正确；abc在同一等势面上，离子由a到b和由a到c电场力都不做功，故M在b点的速率等于N在c点的速率，C错误；由等势面可知Upbxa，所以vc>vb>va，C正确；根据动能定理得qU＝mv2－mv，mv2＝qU＋mv，由于初速度不同，故D错误。‎ ‎11．(2013·江苏南京质检)‎ 长为L的平行金属板水平放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电场，一个带电荷量为＋q、质量为m的带电粒子，以初速度v0紧贴上极板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从下极板边缘射出，射出时末速度恰与下极板成30°角，如图所示，不计粒子重力，求：‎ ‎(1)粒子末速度的大小；‎ ‎(2)匀强电场的场强；‎ ‎(3)两板间的距离。‎ ‎[答案]　(1)v0　(2)　(3) ‎[解析]　‎ ‎(1)设带电粒子的末速度为v，如图所示，由三角函数关系得 v＝＝v0。‎ ‎(2)由牛顿第二定律得qE＝ma 由类平抛规律得L＝v0t；vy＝at；而vy＝v0tan30°＝v0；‎ 解得E＝。‎ ‎(3)由类平抛规律得d＝at2，或tan30°＝ 解得d＝。‎ ‎12．(2013·课标全国Ⅱ)‎ 如图，匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道，轨道平面与电场方向平行。a、b为轨道直径的两端，该直径与电场方向平行。一电荷量为q(q>0)的质点沿轨道内侧运动，经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb。不计重力，求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能。‎ ‎[答案]　E＝(Nb－Na)　Eka＝(Nb＋5Na)　‎ Ekb＝(5Nb＋Na)‎ ‎[解析]　质点所受电场力的大小为 f＝qE①‎ 设质点质量为m，经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb，由牛顿第二定律有 f＋Na＝m②‎ Nb－f＝m③‎ 设质点经过a点和b点时的动能分别为Eka和Ekb，有 Eka＝mv④‎ Ekb＝mv⑤‎ 根据动能定理有 Ekb－Eka＝2rf⑥‎ 联立①②③④⑤⑥式得 E＝(Nb－Na)⑦‎ Eka＝(Nb＋5Na)⑧‎ Ekb＝(5Nb＋Na)⑨‎ ‎13.‎ ‎(2013·河南洛阳一练)如图所示，摆长为L的不可伸长绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一质量为m，带电荷量为＋q小球，整个装置处于方向水平向右的匀强电场中，场强大小为E＝mg/q，小球的平衡位置在C点，开始时让小球位于与O点同一水平高度的A点，且摆线拉直，然后无初速释放摆球，当小球经过O点正下方B点(图中未画出)的瞬间，因受细线的拉力作用，速度的竖直分量突变为0，水平分量不变。求：‎ ‎(1)小球到达最低时速度的大小及方向。‎ ‎(2)小球到达C点时细线对小球拉力的大小。(用m、g、L表示计算结果)‎ ‎[答案]　(1)2，方向与竖直方向成45°角 ‎(2)3mg ‎[解析]　‎ ‎(1)小球由A点沿直线做初速度为零的匀加速运动到达O点正下方的B点，由动能定理得：‎ EqL＋mgL＝mv2‎ v＝2 方向与竖直方向成45°角。‎ ‎(2)小球在经过最低点B的瞬间，因受线的拉力作用，其速度的竖直分量vy突变为零，水平分量vx没有变化 vx＝vcos45°＝ 小球在经过最低点B后做圆周运动到达C，OC与竖直方向的夹角为45°‎ qEL·sin45°－mgL(1－cos45°)＝mv－mv F－mg＝m F＝3mg ‎14．(2013·安徽黄山第一次联考)飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比荷q/m，如图1。带正电的离子经电压为U的电场加速后进人长度为L的真空管AB，可测得离子飞越AB所用时间t1。改进以上方法，如图2，让离子飞越AB后进入电场强度为正(方向如图)的匀强电场区域BC，在电场的作用下离子返回B端，此时，测得离子从A出发后返回B端飞行的总时间为t2(不计离子重力)。‎ ‎(1)忽略离子源中离子的初速度，用t1计算比荷。‎ ‎(2)离子源中相同比荷的离子由静止开始可经不同的加速电压加速，设两个比荷都为q/m的离子分别经加速电压U1、U2加速后进入真空管，在改进后的方法中，它们从A出发后返回B端飞行的总时间通常不同，存在时间差Δt，可通过调节电场E使Δt＝0。求此时E的大小。‎ ‎[答案]　(1)　(2) ‎[解析]　(1)设离子带电量为q，质量为m，经电场加速后的速度为v，则qU＝mv2离子飞越真空管，在AB做匀速直线运动，则L＝vt1，解得比荷：＝ ‎(2)两离子加速后的速度分别为v1、v2，则v1＝、v2＝，离子在匀强电场区域BC中做往返运动，设加速度为a，则qE＝ma，两离子从A出发后返回B端飞行的总时间为t1＝＋、t2＝＋ t1－t2＝(v2－v1)，要使Δt＝0，则须－＝0，解得：E＝