【优化设计】2016高考物理二轮复习 阶段训练（三）电场和磁场.doc

阶段训练(三)电场和磁场(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。在每小题给出的四个选项中,17题只有一个选项符合题目要求,810题有多个选项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.物理学家密立根在19071913年间经多次实验,比较准确地测定了电子的电荷量,其实验示意图如图所示。通过显微镜观察在电场中悬浮的油滴,可计算其所带电荷量,则()密立根实验示意图A.图中能刚好悬浮的油滴带的是正电荷B.可以根据Eq=mg求油滴带的电荷量C.通过该实验装置可直接测量出电子所带的电荷量D.不同油滴所带电荷量虽不相同,但都是某个最小电荷量的整数倍2.如图,空间中固定的四个点电荷分别位于正四面体(正四面体并不存在)的四个顶点处,AB=L,A、B、C、D四个顶点各放置一个+q,A点电荷受到的电场力为()A.B.C.D.3.如图甲所示,Q1、Q2为两个固定点电荷,其中Q1带正电,它们连线的延长线上有b、a两点。一个带正电的试探电荷以一定的初速度沿直线从b点开始经a点向远处运动,其速度图象如图乙所示,则()A.Q2带负电B.a、b两点的电势a<bC.a、b两点电场强度大小Ea>EbD.试探电荷从b到a的过程中电势能减少4.(2015·四川广元高三统考)如图所示,两平行导轨ab、cd竖直放置在匀强磁场中,匀强磁场方向竖直向上,将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触。现在金属棒PQ中通以变化的电流I,同时释放金属棒PQ使其运动。已知电流I随时间的变化关系为I=kt(k为常数,k>0),金属棒与导轨间的动摩擦因数一定。以竖直向下为正方向,则下面关于棒的速度v、加速度a随时间变化的关系图象中,可能正确的是()5.(2015·重庆联考)如图所示,绝缘轻杆两端固定带电小球A和B,轻杆处于水平向右的匀强电场中,不考虑两球之间的相互作用。初始时轻杆与电场线垂直(如图中实线位置),将杆向右平移的同时顺时针转过90°(如图中虚线位置),发现A、B两球电势能之和不变。根据图中给出的位置关系,可判断下列说法中正确的是()A.A球一定带正电荷,B球一定带负电荷B.A球电势能一定增加C.A、B两球电荷量的绝对值之比qAqB=12D.电场力对A球和B球都不做功6.如图所示,在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场,MN是一竖直放置的感光板。从圆形磁场最高点P以速度v垂直磁场射入大量的带正电荷的粒子,且粒子所带电荷量为q、质量为m。不考虑粒子间的相互作用力,关于这些粒子的运动,以下说法正确的是()A.只要对着圆心入射,出射后均可垂直打在MN上B.即使是对着圆心入射的粒子,其出射方向的反向延长线也不一定过圆心C.对着圆心入射的粒子,速度越大在磁场中通过的弧长越长,时间也越长D.只要速度满足v=,沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上7.如图所示,平行板电容器与恒压电源连接,电子以速度v0垂直于电场线方向射入并穿过平行板间的电场,若仅使电容器上极板上移,设电容器极板上所电荷量为Q,电子穿出平行板时在垂直于板面方向偏移的距离为y,以下说法正确的是()A.Q减小,y不变B.Q减小,y减小C.Q增大,y减小D.Q增大,y增大8.如图所示,有一倾角为30°的光滑斜面,匀强磁场垂直于斜面向上,匀强电场沿斜面向上并垂直斜面底边。一质量为m、电荷量为q的小球,以速度v在斜面上做半径为R的匀速圆周运动,则()A.带电小球带负电B.匀强磁场的磁感应强度大小B=C.匀强电场的电场强度大小为E=D.带电小球在运动过程中机械能守恒9.一个带负电的粒子仅在电场力作用下运动,其电势能随时间变化规律如图所示。下列说法正确的是()A.该粒子可能做直线运动B.该粒子在运动过程中速度保持不变C.t1、t2两个时刻,粒子所处位置电场强度一定不同D.粒子运动轨迹上各点的电势一定相等10.(2015·江西崇义中学高三月考)在光滑绝缘水平面的P点正上方O点固定一个电荷量为+Q的点电荷,在水平面上的N点,由静止释放质量为m、电荷量为-q的负检验电荷,该检验电荷经过P点时速度为v,图中=60°,规定电场中P点的电势为零。则在+Q形成的电场中()A.N点电势高于P点电势B.N点电势为-C.P点电场强度大小是N点的4倍D.检验电荷在N点具有的电势能为-mv2二、非选择题(本题共3小题,共50分)11.(15分)(2015·湖北百所重点中学联考)如图,绝缘的水平面上,相隔2L的A、B两点固定有两个电荷量均为Q的正点电荷,a、O、b是AB连线上的三点,且O为中点,Oa=Ob=。一质量为m、电荷量为+q的点电荷以初速度v0从a点出发沿AB连线向B运动,在运动过程中电荷受到大小恒定的阻力作用,当它第一次运动到O点时速度为2v0,继续运动到b点时速度刚好为零,然后返回,最后恰停在O点。已知静电力常量为k。求:(1)a点的电场强度大小。(2)阻力的大小。(3)aO两点间的电势差。(4)电荷在电场中运动的总路程。12.(16分)(2015·北京朝阳统考)如图所示,在xl、y0范围内有一匀强磁场,方向垂直纸面向里;在xl、y0范围内有一电场强度为E的匀强电场,方向沿y轴负方向。质量为m、电荷量为-q的粒子从y轴上的M点由静止释放,粒子运动到O点时的速度为v。不计粒子重力。(1)求O、M两点间的距离d;(2)如果经过一段时间,粒子能通过x轴上的N点,O、N两点间的距离为b(b<l),求磁感应强度B。如果粒子运动到O点的同时,撤去电场。要使粒子能再次通过x轴,磁感应强度B应满足什么条件?13.(19分)(2015·湖北八校高三联考)如图所示,在无限长的水平边界AB和CD间有一匀强电场,同时在AEFC、BEFD区域分别存在水平向里和向外的匀强磁场,磁感应强度大小相同,EF为左右磁场的分界线。AB边界上的P点到边界EF的距离为(2+)L。一带正电的微粒从P点的正上方的O点由静止释放,从P点垂直AB边界进入电、磁场区域,且恰好不从AB边界飞出电、磁场。已知微粒在电、磁场中的运动轨迹为圆弧,重力加速度大小为g,电场强度大小E(E未知)和磁感应强度大小B(B未知)满足=2,不考虑空气阻力,(1)求O点距离P点的高度h;(2)若微粒从O点以v0=水平向左平抛,且恰好垂直下边界CD射出电、磁场,则微粒在电、磁场中运动的时间t多长?参考答案1.D解析:油滴处于悬浮状态,其受到的竖直向下的重力和竖直向上的电场力的合力为零,由题图可知:电容器内的电场方向竖直向下,故悬浮的油滴带负电,选项A错误;由平衡条件可得qE=mg,因无法确定油滴的质量,故无法求出油滴所带的电荷量,选项B错误;因无法确定油滴所含电子的数量,故无法直接测量电子所带的电荷量,选项C错误;所有带电油滴的电荷量都是元电荷的整数倍,选项D正确。2.A解析:底面上B、C、D的三个电荷对顶点上电荷的库仑力分别都是F=k,通过A点作底面的垂线,设棱与高线的夹角为,底部平面上的高线长Lsin 60°=L,四面体高线的垂足在底面高线的,四面体的高线、四面体的棱和底部平面高线的构成了直角三角形,根据勾股定理可以求出四面体的高线为L,根据几何关系可以得出cos =,A点的电荷受到的电场力为Fh=3kcos =。3.A解析:带正电试探电荷由b到a速度减小,可知电场力对其做负功,试探电荷电势能增大,选项D错误;而Q1对试探电荷的电场力做正功,故Q2对试探电荷一定做负功,即Q2对试探电荷的作用力与运动方向相反,故Q2带负电,选项A正确;由速度图象,试探电荷在b点的加速度大于在a点的加速度,又F=Eq=ma,可知b点电场强度大于a点电场强度,选项C错误;又根据正电荷在电势高的地方电势能大可知,b点电势小于a点电势,选项B错误。4.B解析:因为开始加速度方向向下,与速度方向相同,做加速运动,加速度逐渐减小,即做加速度逐渐减小的变加速运动,然后加速度方向向上,加速度逐渐增大,做加速度逐渐增大的变减速运动,故A错误,B正确;根据牛顿第二定律得,金属棒的加速度a=,Ff=FN=FA=BIL=BLkt,联立解得加速度a=-g,与时间成线性关系,故C错误;t=0时刻无电流,无安培力,只有重力,加速度竖直向下,为正值,故D错误。5.C解析:电场力对系统做功为零,因此A、B电性一定相反,A可能带正电,也可能带负电,故A错误;A的电性不确定,无法判断其电势能的变化,故B错误;电场力对A、B做功大小相等、方向相反,所以有EqB×L=EqA×2L,因此qAqB=12,故C正确;电场力对A、B都做功,代数和为零,故D错误。6.D解析:粒子所受洛伦兹力提供向心力,粒子做半径和周期分别为R=、T=的匀速圆周运动;可知只要速度满足v=,则沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上,选项D正确;带电粒子从圆形磁场边界沿径向射入,一定从圆形磁场边界沿径向射出,选项A、B错误;当速度v一定时,弧长越长,轨迹对应的圆心角越大,则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长,选项C错误。7.B解析:根据题意,电容器两极板间电压不变;由平行板电容器决定式C=可知:上极板上移,板间距离d增大,电容C减小;由 Q=CU可知,电容器所带电荷量减小,选项C、D错误;电子在两极板间做类平抛运动,沿电场方向做匀变速直线运动,板间电场强度d增大,电压不变,板间电场强度E减小,电子所受电场力减小,故加速度a=减小,运动时间不变,由匀变速直线运动规律y=at2可知电子偏移距离y减小,选项B正确,A错误。8.BC解析:小球做匀速圆周运动需满足qE=mgsin ,E=,选项C正确;由qvB=,解得B=,选项B正确;由于小球受到的电场力与重力沿斜面分量平衡,电场力方向沿斜面向上,则小球带正电,选项A错误;小球在运动过程中,存在电场力(非重力)做功,机械能不守恒,选项D错误。9.CD解析:粒子做匀速圆周运动,速度大小不变、方向时刻改变,t1、t2两个时刻,粒子所处位置电场强度大小相同、方向不同,选项A、B错误,C正确;从图象可知,粒子的电势能不随时间变化,Ep=q,电势不变,选项D正确。10.BC解析:据题意,在+Q形成的电场中,由于P点距离+Q较近,据沿电场方向电势降低,故选项A错误;负电荷从N点运动到P点电场力做正功,则有W=q(P-N)=mv2,N点电势为N=-mv2,故选项B正确;点电荷产生的电场强度为E=k,而距离ON是OP的两倍,则P点电场强度是N点的4倍,故选项C正确;检验电荷在N点的电势能为EN=(-q)(-N)=qmv2,故选项D错误。11.答案:(1)(2)(3)(4)L解析:(1)由库仑定律及电场强度的定义式可得Ea=k-k解得Ea=。(2)从a到b点过程中,根据对称性,Ua=Ub根据动能定理-FfL=0-解得Ff=。(3)从a到O点过程中,根据动能定理qUaO-Ffm(2v0)2-解得UaO=。(4)最后停在O点,整个过程由动能定理得qUaO-Ffs=0-解得s=L。评分标准:本题共15分。其中每式2分,每式3分,其余每式1分。12.答案:(1)(2)(n=1,2,3,)B>解析:(1)粒子在电场中只受电场力,根据动能定理qEd=mv2-0所以d=。(2)粒子进入磁场,做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,设其轨道半径为r,则qvB=m由于粒子从O点到N点经历半圆的轨迹可以有n个(n=1,2,3,),所以b=2nr(n=1,2,3,)所以B=(n=1,2,3,)。若要使粒子能再次通过x轴,需满足r<l,即B>。评分标准:本题共16分。其中式1分,其余每式3分。13.答案:(1)(2)2(k=0,1,2,)解析:(1)微粒电荷量为q、质量为m,轨迹为圆弧,有qE=mg。微粒在磁场中运动速率为v1时恰好与AB相切,如图所示,O1、O2为微粒运动的圆心,O1O2与竖直方向夹角为,甲乙由几何知识知sin =微粒半径r1,由几何关系有r1+r1sin =(2+)L,得r1=2L由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有qv1B=由动能定理有mgh=已知=2,得h=。(2)微粒平抛到AB边界上的M点的时间为t1,水平距离为x1,由运动学公式有x1=v0t1h=代入v0=h=得t1=x1=L微粒在M点时竖直分速度v1=,速度为v=2、与AB夹角为=30°。微粒在磁场中运动半径r2=4L。由几何关系知微粒垂直到达EF边界。微粒在磁场中运动周期T=4由题意有微粒运动时间t=+k(k=0,1,2,),微粒运动时间t=2(k=0,1,2,)。评分标准:本题共19分。其中每式2分,其余每式1分。6