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1、2022年高三物理二輪復習 考前沖刺 重點知識回顧 電場和磁場
1.如圖所示是一對不等量異種點電荷的電場線分布圖,圖中兩點電荷連線長度為2r,左側(cè)點電荷帶電荷量為+2q,右側(cè)點電荷帶電荷量為-q,P、Q兩點關于兩電荷連線對稱.由圖可知( )
A.P、Q兩點的電場強度相同
B.M點的電場強度大于N點的電場強度
C.把同一試探電荷放在N點,其所受電場力大于放在M點所受的電場力
D.兩點電荷連線的中點處的電場強度為2k
解析:選B.P、Q兩點的電場強度大小相等,方向不相同,選項A錯誤.根據(jù)電場線疏密程度反映電場強度大小可知,M點的電場強度大于N點的電場強度,選項B正確.把同一試探電荷放
2、在N點,其所受電場力小于放在M點所受的電場力,選項C錯誤.兩點電荷連線的中點處的電場強度為E=k+k=3k,選項D錯誤.
2.(多選)一長為L、質(zhì)量為m的水平通電直導體棒緊靠豎直粗糙絕緣面放置,磁感應強度為B的勻強磁場垂直導體棒,與水平方向成θ角斜向上,其剖面圖如圖所示,當導體棒中通有大小為I的圖示電流時,導體棒處于靜止狀態(tài),導體棒與絕緣面間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,已知絕緣面對導體棒的摩擦力為f、彈力為N,則( )
A.f=mg+BILcos θ B.f=μBILsin θ
C.N=BILsin θ D.N=BIL
解析:選AC.導體棒受重力mg、安培力FA
3、、絕緣面的彈力N和靜摩擦力f而處于靜止狀態(tài),所以摩擦力不能用f=μN計算,B錯誤;由左手定則可知安培力FA=BIL.方向與豎直方向成θ角向右下方,由圖知f=mg+BILcos θ,N=BILsin θ,A、C正確,D錯誤.
3.如圖所示是某新型發(fā)電機的部分原理圖,其發(fā)電管是橫截面為矩形的水平管,管道長為a、寬為b、高為c,上下面是電阻可不計的導體板,兩導體板與開關S、定值電阻R相連,前后面是絕緣板,加有垂直絕緣板的勻強磁場,磁感應強度為B,管道內(nèi)的導電液體(含大量正、負離子)的電阻率為ρ,在管道進、出口兩端壓強差的作用下以速率v0做穩(wěn)恒流動,液體所受摩擦阻力恒定,則開關閉合前后,管道兩端壓強
4、的改變量為( )
A. B. C. D.
解析:選B.開關閉合前,當離子所受洛倫茲力與電場力平衡時,液體穩(wěn)恒流動,兩導體板間的電壓恒定,滿足Bqv0=q,令開關閉合前后,管道兩端的壓強差分別為p1、p2,液體所受摩擦阻力為f,則閉合前有p1·bc=f,閉合后有p2·bc=f+BIc,而I=、r=ρ,聯(lián)立以上各式可得開關閉合前后,管道兩端壓強的改變量為Δp=p2-p1=,B對.
4.(多選)如圖所示,在光滑水平面上相距x=6L的A、B兩點分別固定有帶正電的點電荷Q1、Q2,與B點相距2L的C點為A、B連線間電勢的最低點.若在與B點相距L的D點以水平向左的初速度v0釋放一個質(zhì)量
5、為m、帶電荷量為+q的滑塊(可視為質(zhì)點),設滑塊始終在A、B兩點間運動,則下列說法中正確的是( )
A.滑塊從D運動到C的過程中,動能一定越來越大
B.滑塊從D點向A點運動的過程中,加速度先減小后增大
C.滑塊將以C點為中心做往復運動
D.固定在A、B兩點處的點電荷的電荷量之比為Q1∶Q2=4∶1
解析:選ABD.由于C點是A、B連線間電勢的最低點,B、C間電場線方向由B指向C,在滑塊從D運動到C的過程中,電場力一直做正功,所以滑塊的動能一定越來越大,選項A正確;滑塊從C向A運動的過程中,電場力做負功,所以此時滑塊受到的電場力方向水平向右,因此可判斷滑塊在C點受到的電場力一定為零,
6、所以滑塊受到的電場力先向左逐漸減小到零,后向右逐漸增大,因此其加速度也是先向左逐漸減小到零,后向右逐漸增大,選項B正確;依題意,C兩側(cè)電場不對稱,滑塊不可能以C點為中心做往復運動,選項C錯誤;由題意可知,點電荷Q1、Q2在C點的合場強為零,因此有k=k,整理可得Q1∶Q2=4∶1,選項D正確.
5. 如圖,第一象限內(nèi)存在沿y軸負方向的勻強電場,電場強度大小為E;第二、三、四象限存在方向垂直xOy平面向外的勻強磁場,其中第二象限的磁感應強度大小為B,第三、四象限磁感應強度大小相等.一帶正電的粒子,從P(-d,0)點沿與x軸正方向成α=60°角平行xOy平面入射,經(jīng)過第二象限后恰好由y軸上的Q點
7、(圖中未畫出)垂直y軸進入第一象限,之后經(jīng)第四、三象限重新回到P點,回到P點的速度方向與入射時相同.不計粒子重力,求:
(1)粒子從P點入射時的速度v0;
(2)第三、四象限磁感應強度的大小B′.
解析:本題考查帶電粒子在電磁復合場中的運動.
(1) 設粒子質(zhì)量為m,電荷量為q,在第二象限做圓周運動的半徑為r,圓心為O1
qv0B=m rsin α=d
設Q點的縱坐標為yQ
yQ=r-
粒子在第四、三象限中做圓周運動,由幾何關系可知,粒子射入第四象限和射出第三象限時,速度方向與x軸正方向的夾角相同,則β=α=60°
設粒子由x軸上
8、S點離開電場,粒子在S點的速度為v
qEyQ=mv2-mv
v=
解得v0=
(2)設粒子在電場中運動的時間為t,S點橫坐標為xS
yQ=t
xS=v0t
解得xS=,粒子在S點速度為v,在第四、三象限中運動半徑為r′,圓心為O2,則
qvB′=m
xS-xP=2r′sin β
解得B′=2.4B
答案:(1) (2)2.4B
6.如圖所示,帶電平行金屬板相距為2R,在兩板間有垂直紙面向里、磁感應強度為B的圓形勻強磁場區(qū)域,與兩板及左側(cè)邊緣線相切.一個帶正電的粒子(不計重力)沿兩板間
9、中心線O1O2從左側(cè)邊緣O1點以某一速度射入,恰沿直線通過圓形磁場區(qū)域,并從極板邊緣飛出,在極板間運動時間為t0.若撤去磁場,粒子仍從O1點以相同速度射入,則經(jīng)時間打到極板上.
(1)求兩極板間電壓U.
(2)若兩極板不帶電,保持磁場不變,該粒子仍沿中心線O1O2從O1點射入,欲使粒子從兩板左側(cè)間飛出,射入的速度應滿足什么條件?
解析:(1)設粒子從左側(cè)O1點射入的速度為v0,極板長為L,粒子在初速度方向上做勻速直線運動,則:
L∶(L-2R)=t0∶
解得:L=4R
粒子在電場中做類平拋運動:
L-2R=v0·
a=
R=a()2
在復合場中做勻速直線運動,
則q=
10、qv0B
聯(lián)立各式解得:= U=
(2)若撤去電場,粒子在磁場中做圓周運動的軌跡如圖所示,設其軌道半徑為r,粒子恰好打到上極板左邊緣時速度的偏轉(zhuǎn)角為α,
由幾何關系可知:
β=π-α=45° r+r=R
由牛頓第二定律得:qvB=m
解得:v=
故使粒子在兩板左側(cè)飛出的條件為
0<v<
答案:(1) (2)0<v<
7. 在如圖所示的直角坐標系中,第二象限內(nèi)存在沿y軸負方向的勻強電場,電場強度為E,第三象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度大小未知,在y軸上的C點(沒畫出)固定有一點電荷(點電荷對y軸左側(cè)不起作用).現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子由第二象限的
11、點A(-a,a)處由靜止釋放(不計重力),粒子恰好垂直y軸進入第四象限并在y軸右側(cè)做勻速圓周運動,最后又恰好能擊中A點,已知靜電力常量為k,求:
(1)磁感應強度B的大小;
(2)C點的坐標;
(3)點電荷的電荷量Q.
解析:(1)設粒子進入磁場中的速度為v,則由動能定理知
qE·a=mv2
粒子運動軌跡如圖所示,由圖知粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑r=a
由洛倫茲力提供向心力知Bqv=m
聯(lián)立解得B=.
(2)由圖知粒子從D到A做類平拋運動,設C點的坐標為(0,y),則粒子在y軸右側(cè)做勻速圓周運動的半徑為R=y(tǒng)+a
由類平拋運動規(guī)律知a=vt,R+y-a=·t2
聯(lián)立可得y=,即C點的坐標為(0,).
(3)由(2)知粒子在y軸右側(cè)做勻速圓周運動的半徑為
R=y(tǒng)+a=
粒子在y軸右側(cè)做勻速圓周運動時由庫侖力提供向心力,即k=m
所以Q=,即點電荷的電荷量Q為,且?guī)ж撾姡?
答案:(1) (2)(0,) (3) 負電