2020高考物理名师预测试题 知识点07 电场和磁场 11页

‎2020高考物理热点预测专题7:电场和磁场 ‎ 高考预测 从近两年高考试题看，本专题包括的考查点：一是库仑定律，电场强度、电势；二是电容和带电粒子在电场中的运动；三是安培力和洛伦兹力。电磁场知识是历年高考试题中考点分布重点区域，尤其是在力电综合试题中常巧妙地把电场、磁场的概念与牛顿定律、动能定理等力学、电学有关知识有机地联系在一起，还能侧重于应用数学工具解决物理问题方面的考查。预计2020年高考本专题占分比例仍在26%左右，选择题和计算题各一道的组合形式不会有多大变化，实验题有可能出现在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”。‎ 一、选择题（共10小题，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错的或不答的得0分）‎ ‎1. 匀强电场中有a、b、c三点，如图所示．在以它们为顶点的三角形中， ∠a＝30°、∠c＝90°,．电场方向与三角形所在平面平行．已知a、b和c点的电势分别为V、V和2 V．该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为（ ）‎ ‎ A．V、V B．0 V、4 V C．V、‎ D．0 V、V ‎2. 据报道，我国第21次南极科考队于2020‎ 年在南极考查时观察到了美丽的极光，极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球磁场俘获的，从而改变原有运动方向，向两极做螺旋运动，如图1所示，这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气分子或原子，使其发出有一定特征的各种颜色的光，由于地磁场的存在，使多数宇宙粒子不能达到地面而向人烟稀少的两极偏移，为地球生命的诞生和维持提供了天然的屏障，科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减少的，这主要与下列哪些因素有关（　　　）‎ Ａ.洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小 Ｂ.空气阻力做负功，使其动能减小 Ｃ.向南北两极磁感应强度不断增强 Ｄ.太阳对粒子的引力做负功 ‎3..一个质子在匀强磁场和匀强电场中运动时，动能保持不变，已知磁场方向水平向右，则质子的运动方向和电场方向可能是（质子的重力不计）（　　　）‎ Ａ.质子向右运动，电场方向竖直向上 Ｂ.质子向右运动，电场方向竖直向下 Ｃ.质子向上运动，电场方向垂直纸面向里 Ｄ.质子向上运动，电场方向垂直面向外 ‎4. 如图2所示，一带电粒子以水平初速度（）先后进入方向垂直的匀强电场和匀强磁场区域，已知电场方向竖直向宽度相同且紧邻在一起，在带电粒子穿过电场和磁场的过程中（其所受重力忽略不计），电场和磁场对粒子所做的总功为；若把电场和磁场正交重叠，如图3所示，粒子仍以初速度穿过重叠场区，在带电粒子穿过电场和磁场的过程中，电场和磁场对粒子所做的总功为，比较和，有（　　　）‎ Ａ.一定是 Ｂ.一定是 Ｃ.一定是 Ｄ.可能是，也可能是 ‎5. 如图4所示，匀强电场Ｅ方向水平向左，带有正电荷的物体沿绝缘水平面向右运动，经过Ａ点时动能是100Ｊ，经过Ｂ点时　，动能是Ａ点的，减少的动能有转化成电势能，那么，当它再次经过Ｂ点时动能为（　　　）‎ Ａ.16Ｊ Ｂ.8Ｊ Ｃ.4Ｊ Ｄ.20Ｊ ‎6. 如图5所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线向上运动，下列说法正确的是（ ）‎ A、微粒一定带负电 B、微粒动能一定减小 C、微粒的电势能一定增加 D、微粒的机械能一定增 ‎7. 如图6所示，质量为ｍ，初速度为的带电体ａ，从水平面的Ｐ点向固定的带电体ｂ运动，ｂ与ａ电性相同，当ａ向右移动ｓ时，速度减为零，设ａ、ｂ与地面间的摩擦因数均为，那么当ａ从Ｐ向右移动的位移为时，ａ的动能（　　　）‎ Ａ.等于初动能的一半 Ｂ.小于初动能的一半 Ｃ.大于初动能的一半 Ｄ.减小量等于电势能的增加量 ‎8.如图7所示，在重力加速度为ｇ的空间中，有一个带电量为＋Ｑ的场源电荷置于Ｏ点，Ｂ、Ｃ为以）为圆心，半径为Ｒ的竖直圆周上的两点，Ａ、Ｂ、Ｏ在同一竖直线上，ＡＢ＝Ｒ，Ｏ、Ｃ在同一水平线上，现在有一质量为ｍ，电荷量为的有孔小球，沿光滑绝缘细杆ＡＣ从Ａ点由静止开始下滑，滑至Ｃ点时速度的大小为,下列说法正确的是（　　　）‎ Ａ.从Ａ到Ｃ小球做匀加速运动 Ｂ.从Ａ到Ｃ小球的机械能守恒 Ｃ.Ｂ、Ａ两点间的电势差为 Ｄ.若小球不通过杆从Ａ点自由释放，则下落到Ｂ点时的速度大小为 ‎9. 空间某区域电场线分布如图8所示，带电小球（质量为ｍ，电量为ｑ）在Ａ点速度为，方向水平向右，至Ｂ点速度为，与水平方向间夹角为，Ａ、Ｂ间高度差为Ｈ，以下判断错误 是（　　　）‎ Ａ.Ａ、Ｂ两点间电势差 Ｂ.球由Ａ至Ｂ，电场力的冲量为 Ｃ.球由Ａ至Ｂ，电场力做功为 Ｄ.小球重力在Ｂ点的瞬时功率为 ‎10. 如图9所示，绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E，在与环心等高处放有一质量为m、带电q的小球，由静止开始沿轨道运动，下述说法正确的是( )‎ A、小球在运动过程中机械能守恒 B、小球经过环的最低点时速度最大 C、小球经过环的最低点时对轨道压力为3（mg+qE）‎ D、小球经过环的最低点时对轨道压力为（mg+qE）‎ 二、填空题（本题2小题，共18分，把答案填在题中的横线上或按要求答题）‎ ‎11. .在用模拟法描绘静电场等势线的实验中 ‎（１）某同学发现描绘的等势线发生畸变，则产生误差的可能原因是（　　　）‎ Ａ.电流表的灵敏度不高 Ｂ.电极与导电纸接触不良 Ｃ.导电纸涂层不均匀 Ｄ.有一个电极靠近导电纸边缘 ‎（２）某同学进行了实验探究，做了以下的实验：把两长条形电极紧压在导电纸上（导电纸铺在平木板上），并分别接在低压恒定直流电源两极，现取一金属环，将圆环放在两电极中间的导电纸上，再在灵敏电流计正、负接线柱上分别接两探针Ⅰ和Ⅱ（电流从灵敏电流计正接线柱流入时，指针右偏）做如下测试，如图10所示：‎ ａ当两探针Ⅰ和Ⅱ与金属环内导电纸上任意两点接触时，电流表指针将　　　　　。（填“右偏”或“左偏”或“指零”）‎ ｂ当两探针Ⅰ和Ⅱ与金属环上任意两点接触时，电流表指针将　　　　　（填“右偏”或“左偏”或“指零”）‎ ｃ当两探针Ⅰ和Ⅱ分别与环上，环内导电纸接触时，电流表指针将　　　　　。（填“右偏”或“左偏”或“指零”）‎ ｄ当两探针Ⅰ和Ⅱ分别与环上、导电纸上ａ点接触时，电流表指针将　　　　　。（填“右偏”或“左偏”或“指零”）‎ ‎　‎ ‎12.如图11所示，实验中如果探针在导电纸上不论如何移动，电流表指针都不动，若改用多用表直流电压挡直接测Ａ、Ｂ两极对导电纸的电压，电压正常，再测Ａ电极对导电纸的电压，发现电压处处相等，且等于电源的电动势，这说明 三、计算题（共5小题，共92分。解答下列各题时，应写出必要的文字说明、表达式和重要步骤。只写最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）‎ ‎13. 一细棒处于磁感应强度为Ｂ的匀强磁场中，棒与磁场方向垂直，与水平方向夹角为。磁感线水平指向纸里，如图12所示，棒上套一个可在其上滑动的带负电的小球Ｃ，小球质量为ｍ，带电量为ｑ，球与棒间的动摩擦因数为，让小球从棒上端静止下滑，求：‎ ‎（１）小球的最大速度；‎ ‎（２）动摩擦因数应具备的条件。‎ ‎14. 如图13所示，质量为ｍ的小球Ａ在绝缘细杆上，杆的倾角为，小球Ａ带正电，电量为ｑ。在杆上Ｂ点处固定一个电量为Ｑ的正电荷，将小球Ａ由距Ｂ点竖直高度为Ｈ处无初速度释放，小球Ａ下滑过程中电量不变，不计Ａ与细杆间的摩擦，整个装置处在真空中，已知静电力常量ｋ和重力加速度ｇ ‎（１）Ａ球刚释放时的加速度是多大？‎ ‎（２）当Ａ球的动能最大时，球此时Ａ球与Ｂ点的距离 ‎15. 如图14所示，ＡＢＣＤ表示竖立在场强为的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的ＢＣＤ部分是半径为Ｒ的半圆环，轨道的水平部分与半圆环相切，Ａ为水平轨道上的一点，而且，ＡＢ＝Ｒ＝0.2ｍ，把一质量ｍ＝10ｇ、带电量ｑ＝的小球在水平轨道的Ａ点由静止释放后，小球在轨道的内侧运动（ｇ＝10）。求：‎ ‎（１）小球到达Ｃ点时的速度 ‎（２）小球达到Ｃ点时对轨道的压力 ‎（３）要使小球刚好能运动到Ｄ点，小球开始运动的位置应离Ｂ点多远？‎ ‎16. 设在讨论的空间范围内有磁感应强度为Ｂ的匀强磁场，Ｂ的方向垂直于纸面向里，如图15所示，在纸平面上有一长为h的光滑绝缘空心细管ＭＮ，管的Ｍ端内有一带正电的小球Ｐ1，在纸平面上Ｎ端的正右前方2h处有一个不带电的小球Ｐ2，开始时Ｐ1‎ 相对管静止，管向运动，小球Ｐ2在纸平面上沿着以于ＭＮ延长线方向成角的速度运动，设管的质量远大于Ｐ1的质量，Ｐ1在管内的运动对管的运动的影响可以忽略。‎ 已知Ｐ1离开的管的Ｎ端时相对纸面的速度大小恰好为，且在离开管后最终能与Ｐ2相碰，试求：（１）Ｐ1的比荷 ‎（２）和的比值 ‎17. 如图16所示，在足够大的空间内，同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场，磁感应强度Ｂ＝1.57Ｔ，小球1带正电，其电荷量与质量之比，所受重力与电场力的大小相等，小球2不带电，静止放置于固定的水平悬空支架上，小球1向右以的水平速度与小球2正碰，碰后经过0.75ｓ再次相碰。设碰撞前后两小球带电情况不发生改变，且始终在同一竖直平面内。（ｇ＝10）问 （１） 电场强度Ｅ的大小是多少？‎ （２） 两小球的质量之比是多少？‎ ‎15. 解：（１）、（２）如图所示，设小球在Ｃ点的速度大小是，对轨道的压力大小为，则对于小球由ＡC的过程中，应用动能定理列出：－０，在Ｃ点的园轨道径向应用牛顿第二定律，有，解得 ‎（３）如图所示，设小球初始位置应在离Ｂ点ｘｍ的点，对小球由Ｄ的过程应用动能定理，有：，在Ｄ点的圆轨道径向应用牛顿第二定律，有，解得 ‎16. 解：（１）F1为P1参与的运动而受到指向Ｎ端的洛伦兹力，其值为：‎ ‎（其中 ，为的电量），对应有指向Ｎ端的加速度： （其中ｍ为的质量）‎ 在管中运动会使它受到另一个向左的洛伦兹力，此力与管壁对向右的力所抵消，到达Ｎ端时具有沿管长方向的速度：‎ 所以，对纸平面的速度大小为： ‎ 又因为，故：‎ 即：‎ 所以的比荷为：‎ ‎（２）从Ｍ端到Ｎ端经历的时间为：‎ 离开管后将在纸平面上做匀速圆周运动，半径与周期分别为：‎ 经ｔ１时间已随管朝正右方向运动：‎ 的距离 所以离开Ｎ端的位置恰好为的初始位置 经时间ｔ１已知运动到如图所示的位置Ｓ２走过的路程为 只能与相碰在图中的Ｓ处，相遇时刻必为 且要求在这段时间内恰好走过2Ｒ的路程，因此有 即得：‎ 所以：‎ ‎17. 解：……①　‎ 由于重力和电场力平衡，电粒子在洛伦兹力作用下做圆周运动，小球平抛且碰时动量守恒，根据条件，碰后反向 ‎……①‎ 另有……②‎ 解得……③‎ 对平抛：‎ 解得