新高考物理三轮冲刺选择题对点练(六)　电场、磁场的性质（含答案解析）

这是一份新高考物理三轮冲刺选择题对点练(六)　电场、磁场的性质（含答案解析）试卷主要包含了单项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。
1.(2025安徽合肥一中拓展)如图甲所示,有一电荷均匀分布的固定绝缘细圆环,圆心为O,轴线上的电场强度和电势分布如图乙、丙所示。现有一带负电的粒子(重力不计)以初速度v0沿轴线由P点运动到Q点,lOP=lOQ=L。关于粒子由P点运动到Q点的过程,下列说法正确的是( )

A.粒子一直加速
B.静电力对粒子做功不为0
C.粒子所受静电力先增大后一直减小
D.粒子的电势能先减小后一直增大
2.(2025甘肃白银模拟)如图所示,在真空中相距为r的A、B两点分别固定着电荷量均为Q的正点电荷,O为AB连线的中点,P为AB连线中垂线上的一点,∠PAO=45°,把电荷量q=+2×10-9 C的试探电荷从P点移到O点,克服静电力做功4×10-7 J。已知静电力常量为k。则( )
A.P点合电场强度的大小为22kQr2
B.P点合电场强度的方向与OP垂直
C.P、O两点间的电势差为200 V
D.若P点的电势为零,则O点的电势为-200 V
3.(2025广西河池模拟)如图所示,极板间有A、B两个质量相同、可视为质点的带电油滴,开关断开时,极板不带电,电荷量为+2e的油滴A以速度v匀速下落;闭合开关稳定后,油滴A以速度2v匀速下落,而油滴B以速度12v匀速上升,若油滴所受空气阻力与速率成正比,不计A、B间的作用力,则油滴B的电荷量为( )
A.-3eB.+3eC.-6eD.+6e
4.如图所示,两个负点电荷和一个正点电荷固定在等边三角形的三个顶点上,三个点电荷的电荷量均相等,O为三角形内切圆的圆心,A、B、C为三个切点,则( )
A.B、C两点电场强度相同
B.A点电场强度大于B点电场强度
C.B点电势高于A点电势
D.C点电势低于O点电势
5.三根超高压输电线缆平行且间距相等,其截面图如图所示,截面圆心构成正三角形,上方A、B两根输电线缆截面圆心连线水平,某时刻A中电流方向垂直纸面向外、B中电流方向垂直纸面向里、电流大小均为I,下方C输电线缆中电流方向垂直纸面向外、电流大小为2I,则( )
A.A、B两输电线缆相互吸引
B.A输电线缆所受安培力斜向左下方,与水平方向夹角为60°
C.A输电线缆在A、B两圆心连线中点处产生的磁感应强度方向竖直向上
D.正三角形中心O处磁感应强度方向水平向左
6.(2025天津新华中学模拟)如图所示,一电子枪发射出的电子(初速度很小,可视为零)进入加速电场加速后,垂直射入偏转电场,射出后偏转位移为y,要使偏转位移增大,下列措施可行的是(不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况)( )
A.减小加速电压U0
B.减小偏转电压U
C.增大偏转电场极板间距d
D.减小偏转电场极板长度L
7.如图所示,一宽为L的平行金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上,在导轨上端接入电源和滑动变阻器R,电源电动势为E、内阻为r,一质量为m的金属棒ab静止在导轨上,与两导轨垂直并接触良好,整个装置处于磁感应强度大小为B、方向垂直于斜面向上的匀强磁场中,金属棒接入回路的电阻为R0,导轨电阻不计。金属导轨与金属棒之间的最大静摩擦力为Ffm,重力加速度为g。闭合开关后,下列说法正确的是( )
A.金属棒受到的安培力方向沿斜面向上
B.金属棒受到的摩擦力方向可能沿斜面向下
C.若金属棒恰好不运动,则滑动变阻器的阻值为BLEFfm-mgsinθ-r-R0
D.要保持金属棒在导轨上静止,滑动变阻器R接入电路中的最小阻值为BLEmgsinθ+Ffm-r-R0
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.(2025福建龙岩模拟)有研究表明,当兴奋情绪传播时,在人体的体表可以测出与之对应的电势变化。某一瞬间人体表面的电势分布如图所示,该电场可等效为两等量异种点电荷产生的电场,图中实线为等差等势面,标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势,a、b为两点电荷连线上的两点,c、d为两点电荷连线中垂线上的两点。则( )
A.a、b两点的电场强度相同
B.c点的电势大于d点的电势
C.带负电的试探电荷在c点的电势能小于在a点的电势能
D.将带正电的试探电荷从b点移到d点,其电势能增加
9.(2025安徽合肥检测)如图甲所示,圆心在x轴上的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场,在O点沿x轴正向发射一颗比荷为k的带正电粒子,粒子运动过程x、y方向的速度分量随时间变化如图乙、丙所示,粒子所受重力不计,则( )
A.磁场方向垂直于纸面向里
B.粒子在穿过磁场过程中速度方向改变了30°
C.磁感应强度大小为2π3k(t2-t1)
D.圆形区域半径为3(t2-t1)v2π
10.(2025重庆模拟)碳-14(614C)是碳-12(612C)的一种同位素。一个粒子检测装置的示意图如图甲所示,图乙为其俯视图,粒子源释放出经电离后的碳-14与碳-12原子核(初速度忽略不计),经直线加速器加速后由通道入口的中缝MN进入通道,该通道的上下表面是内半径为R、外半径为3R的半圆环,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于半圆环向上,正对着通道出口处放置一张照相底片,能记录粒子从出口射出时的位置。当直线加速器的加速电压为U0时,碳-12原子核恰好能击中照相底片的正中间位置,则下列说法正确的是( )
A.加速电压为U0时,碳-14原子核所击中的位置比碳-12原子核所击中的位置更靠近圆心O
B.若加速电压U满足U016≤U≤9U016,碳-12原子核全部打在内圆环上
C.若碳-12原子核全部打在内圆环上,则碳-12原子核在磁场中运动的最短时间为2πR2BU0
D.碳-14原子核能打到底片上时,电压U满足27U056≤U≤75U056
参考答案
1.D 解析 带负电的粒子受到的静电力的方向与电场强度的方向相反,所以由P点运动到Q点的过程中受到的静电力的方向先向右,后向左,则从P点到Q点静电力先做正功,后一直做负功,动能先增大后一直减小,根据静电力做功与电势能的关系W=-ΔEp可知,电势能先减小后一直增大,故A错误,D正确;根据图丙可知UOP=UOQ,根据W=qU可知,粒子由P点运动到Q点的过程静电力对粒子做功为0,故B错误;根据图乙可知,粒子由P点运动到Q点的过程,电场强度先增大后减小,再增大最后再减小,故粒子所受静电力先增大后减小,再增大最后再减小,故C错误。
2.A 解析 依据点电荷电场强度的决定式可知EAP=EBP=kQ(rcs45°)2,方向如图所示,得EP=2EAPsin 45°=22kQr2,方向沿直线OP由O指向P,A正确,B错误;P、O两点间的电势差UPO=WPOq=-4×10-72×10-9 V=-200 V,根据电势差和电势的关系UPO=φP-φO,可得φO=φP-UPO=0-(-200) V=200 V,C、D错误。
3.A 解析 设带电油滴的质量为m,开关断开时,对油滴A,有mg=Ff,根据题意有Ff=kv,当开关闭合时,对油滴A,有mg+E·2e=k·2v,对油滴B,有mg+k·12v=-Eq,联立可得q=-3e,故选A。
4.C 解析 设三角形边长为2a,正点电荷与左侧负点电荷在B点产生的电场强度大小E1=2kqa2,右侧负点电荷在B点产生的电场强度大小E2=kq(2asin60°)2=kq3a2,则B点电场强度大小EB=E12+E22=37kq3a2;设该电场强度方向与三角形左边夹角为θ,则有tan θ=E2E1=160,可知C点电势高于O点电势,故D错误。
5.C 解析 由于A、B输电线缆通入的电流方向相反,所以两输电线缆相互排斥,故A错误;B对A的作用力沿A、B连线水平向左,C对A的作用力沿A、C连线斜向右下,且大小为B对A作用力的2倍,如图所示。
由图可知FACcs θ=2FABcs 60°=FAB,即C对A的作用力在水平方向的分力与B对A的作用力大小相等,方向相反,所以A受到的合力即为C对A的作用力在竖直方向的分量,方向竖直向下,其与水平方向夹角为90°,故B错误;根据右手螺旋定则可知,A输电线缆在A、B两圆心连线中点处产生的磁感应强度方向竖直向上,故C正确;A输电线缆在O点产生的磁感应强度方向垂直O、A连线指向右上方,B输电线缆在O点产生的磁感应强度方向垂直O、B连线指向左上方,C输电线缆在O点产生的磁感应强度方向垂直O、C连线水平向左,所以O处合磁感应强度方向应斜向左上方,故D错误。
6.A 解析 设电子进入偏转电场时的速度为v0,偏转电场极板长度为L,极板间距为d,电子在加速电场中,有eU0=12mv02,解得v0=2eU0m,电子在偏转电场中做类平抛运动,有L=v0t,a=Fm=eUmd,y=12at2,联立以上各式可得y=UL24U0d。由此可知,要使偏转位移增大,可以增大偏转电压U,减小加速电压U0,减小偏转电场的极板间距d,增大偏转电场极板长度L,故选A。
7.C 解析 根据左手定则可知,金属棒受到的安培力方向沿斜面向下,由于金属棒的重力分力也沿斜面向下,则金属棒受到的摩擦力方向一定沿斜面向上,故A、B错误;若金属棒恰好不运动,金属棒受到的静摩擦力达到最大,此时金属棒在导轨上静止受到的安培力最大,根据受力平衡条件可得mgsin θ+F安=Ffm,又F安=BIL=BER+r+R0L,联立可得R=BLEFfm-mgsinθ-r-R0,故C正确;要保持金属棒在导轨上静止,滑动变阻器R接入电路中的最小阻值为BLEFfm-mgsinθ-r-R0,故D错误。
8.AD 解析 根据等量异种点电荷的电场特点,可以判断a、b这两个对称点的电场强度大小相等,方向都是由b指向a,故A正确;c点和d点在同一等势线上,两点的电势相等,故B错误;c点的电势低于a点的电势,故负点电荷在c点的电势能大于在a点的电势能,故C错误;由图可知,d点电势高于b点电势,故将带正电的试探电荷从b点移到d点,其电势能增加,故D正确。
9.AC 解析 由题图丙可知粒子进入磁场后y轴正方向的速度分量增大,可知进入磁场时粒子受到的洛伦兹力向上,由左手定则可知磁场方向垂直于纸面向里,故A正确;由题图乙、丙可知粒子出磁场时,x、y方向的速度分量分别为vy=32v,vx=-v2,设此时速度方向与x轴夹角为θ,如图所示,则有tan θ=vyvx=3,得θ=60°,故此时粒子在穿过磁场过程中速度方向改变了Δθ=180°-60°=120°,故B错误;设粒子的轨迹圆半径为r,则有t2-t1=120360×2πrv,解得r=3v(t2-t1)2π,根据r=mvqB=vkB,联立解得B=2π3k(t2-t1),故C正确;由几何关系可知R=rtan θ2,解得R=33v(t2-t1)2π,故D错误。
10.BD 解析 对原子核,设经过加速电压U0加速后速度为v,则有qU0=12mv2,在磁场中做圆周运动的半径r=mvqB,联立解得r=1B2mU0q,因为碳-14的比荷比碳-12的小,所以碳-14做圆周运动的半径比碳-12的大,故碳-14原子核所击中的位置比碳-12原子核所击中的位置更远离圆心,故A错误;碳-12原子核恰好能击中照相底片的正中间位置,即有2R=1B2mU0q,若碳-12原子核全部打在内圆环上,则最小圆周运动半径为rmin=R2,最大圆周运动半径为rmax=3R2,即有rmin=1B2mUminq,rmax=1B2mUmaxq,联立解得Umin=U016,Umax=9U016,当加速电压U满足U016≤U≤9U016时,碳-12原子核全部打在内圆环上,故B正确;碳-12原子核打在内圆环上,轨迹与内圆环交于C点,如图所示,当MC⊥CO时,圆弧MC对应的圆心角θ最小,用时最短,由几何关系可知最小圆心角θ=23π,则最短时间为t=θ2πT=θ2π×2πmqB,联立解得t=4πR2B3U0,故C错误;若碳-14原子核全部打在底片上,则最小圆周运动半径为rmin1=3R2,最大圆周运动半径为rmax1=5R2,即有rmin1=1B2mUmin1q,rmax1=1B2mUmax2q,因为碳-14原子核的比荷是碳-12原子核的67,联立以上可得Umin1=27U056,Umax1=75U056,碳-14原子核能打到底片上时电压U满足27U056≤U≤75U056,故D正确。