2023届高考物理二轮专题复习：04静电场、恒定电流、磁场

2023届高考物理二轮专题复习--04静电场、恒定电流、磁场

一、单选题

1．（2022·广东湛江·统考二模）如图所示，一蜘蛛将网织成两个正方形ABCD、abcd，其边长分别为2L、L，现在a、b、c、B四个位置分别放置一个点电荷，发现b处的点电荷所受电场力恰好为零，若仅将b处的点电荷Q沿bd方向移至d处，则（　　）

A．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力可能先增大后减小

B．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力可能先减小后增大

C．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力一定先做正功，后做负功

D．a、c两处点电荷对点电荷Q的合力一定先做负功，后做正功

2．（2022·广东湛江·统考模拟预测）某同学探究“影响静电力的因素”的实验过程如图所示。带电球体Q固定，电荷量不变，改变小球的电荷量后，把绝缘丝线先后挂在图中a、b位置，调整丝线长度使小球球心都与带电球Q的球心连线水平，丝线与竖直方向夹角的大小关系为θ1＞θ2。则两次实验中小球带电荷量和受到库仑力大小的关系为（　　）

A．q>q B．q<q C．F>F D．F<F

3．（2022·广东湛江·统考模拟预测）如图甲所示为电容器的充电电路，先将可变电阻的阻值调为，闭合开关，电容器所带电荷量随时间变化的关系图像如图乙实线①所示。然后断开开关，先使电容器放电完毕，再把的阻值调为，接着重复前面的操作，得到如图乙实线②所示图像，下列说法正确的是（　　）

A．电容器充电过程，充电电流不断减小

B．电容器充电过程，充电电流不断增加

C．电容器充电过程，电容器的电容不断增加

D．增大可变电阻的阻值对电容器充电更快完成

4．（2022·广东湛江·统考模拟预测）如图所示，两个等量负点电荷固定于、Q两点，正方形为垂直、Q连线的平面，、分别是、的中点。点正好是和连线的中点，下列说法中正确的是（　　）

A．、两点场强相同

B．、两点电势相等

C．是一个等势面

D．将一正电荷由点沿ef移动到点，电势能先增加后减小

5．（2022·广东湛江·一模）示波管原理图如图甲所示。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，产生一个亮斑如图乙所示。若板间电势差UXX′和UYY′随时间变化关系图像如丙、丁所示，则荧光屏上的图像可能为（  ）

A． B．

C． D．

6．（2022·广东湛江·模拟预测）图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定（　　）

A．M点的电场强度大于N点的场强

B．M点的电势小于N点的电势

C．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力

D．粒子在M点的加速度小于在N点加速度

7．（2021·广东湛江·统考一模）真空中有两个固定的等量异种点电荷A、B，过直线延长线上的O点作的垂线，以O点为圆心的圆与的延长线和垂线分别交于a、c和b、d四点，如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．a点的电势高于b点的电势

B．a点的电场强度大于b点的电场强度

C．带负电的试探电荷在a点的电势能小于在b点的电势能

D．带正电的试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能

8．（2021·广东湛江·统考一模）如图所示，正方形线框由四根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，线框顶点a、d与直流电源（内阻不计）的负极和正极相接。若棒受到的安培力大小为F，则棒受到的安培力（　　）

A．大小为，方向由b到a B．大小为，方向由a到b

C．大小为F，方向由a到b D．大小为F，方向由b到a

9．（2022·广东湛江·统考二模）如图所示，边长为L的正方形线框ABCD，ADC边的电阻与ABC边的电阻不相等，将线框放在与线框平面垂直、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。电流I从A点流入，从C点流出，O是线框的正中心，下列说法正确的是（　　）

A．线框中的电流形成的磁场在O点的磁感应强度方向一定垂直纸面向内

B．线框中的电流形成的磁场在O点的磁感应强度方向一定垂直纸面向外

C．整个线框在匀强磁场中受到的安培力大小为

D．整个线框在匀强磁场中受到的安培力大小为

10．（2022·广东湛江·模拟预测）如图所示，宽为L的光滑金属导轨与水平面成θ角，质量为m、长为L的金属杆ab水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场，当回路中电流为I时，金属杆恰好能静止。重力加速度为g，则（　　）

A．若磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为

B．若磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为

C．若磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度大小为

D．若磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度大小为

二、多选题

11．（2022·广东湛江·统考模拟预测）法拉第为描述场的性质而提出场线的假设。如图是场线中的一部分，点A、P、Q处于中央同一直线上，P、Q关于中垂线对称，以下判断正确的是（　　）

A．可能是两个同种电荷产生的电场线

B．可能是条形磁铁产生磁场的磁感线

C．无论电场还是磁场，A、P处场的方向相反

D．无论电场还是磁场，P、Q处强度、方向相同

12．（2022·广东湛江·一模）真空中某电场的电场线如图中实线所示，M、O、N为同一根电场线上的不同位置的点，两个带电粒子a、b均从P点以相同速度射入该电场区域，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（　　）

A．a粒子带正电，b粒子带负电

B．电场力对a、b粒子均做正功

C．a、b带电粒子的电势能均减小

D．若在O点由静止释放a粒子，仅在电场力的作用下，a粒子将沿电场线运动到M点

13．（2022·广东湛江·统考模拟预测）一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，其中ab＝l，射线bc足够长，abc＝135°，其他方向磁场的范围足够大。一束质量为m、电荷量为q的带正电粒子，在纸面内从a点垂直于ab射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用，以下说法正确的是（    ）

A．从ab边射出的粒子在磁场中运动的时间都相等

B．从bc边射出的粒子在磁场中运动的时间都相等

C．所有粒子在磁场中运动的时间都相等

D．粒子在磁场中最长运动时间约为

三、实验题

14．（2022·广东湛江·统考二模）两同学为测定一段粗细均匀、电阻率较小的电阻丝的电阻率，采用了如图甲所示的电路进行测量。

实验步骤如下：

a．用螺旋测微器在电阻丝上的三个不同位置测出电阻丝直径，求出平均值；

b．调节电阻丝上的导电夹的位置，用毫米刻度尺测量并记录导电夹到电阻丝右端的长度；闭合开关，记录电压表示数、电流表示数；

c．改变电阻丝上的导电夹的位置，重复步骤，记录多组、、的值。

（1）若螺旋测微器某次测量结果如图乙所示，其示数为________。

（2）若选用某组、值，用算出电阻丝连入电路的电阻，则计算值与真实值相比________。（选填“偏小”、“相等”或“偏大”）

（3）根据多组测量得到的实验数据绘出图像如图丙所示，若图线斜率为，则电阻丝的电阻率________（用已知或测量出的物理量的符号表示）；电流表内阻对电阻率的测量________（选填“有”或“没有”）影响。

（4）用记录的数据绘制出图像如图丁所示，由图像可知电源的内阻________。（结果保留两位有效数字）

四、解答题

15．（2021·广东湛江·统考一模）如图所示，在坐标平面的第Ⅱ象限内有方向沿x轴正方向的匀强电场，在第Ⅰ象限内有方向垂直坐标平面向外的匀强磁场。一带正电粒子在坐标平面内从x轴上的P点以大小为的速度垂直于x轴进入匀强电场，然后沿与y轴的正方向夹角的方向进入磁场，并恰好垂直于x轴进入第Ⅳ象限。已知O、P两点间的距离为d，粒子的比荷为k，粒子所受重力不计，求：

（1）粒子进入磁场时的速度大小v；

（2）匀强磁场的磁感应强度大小B。

16．（2022·广东湛江·统考模拟预测）如图所示，真空中有一回旋加速器，其两金属D形盒的半径为1.5R，左盒接出一个水平向右的管道，管道右边紧连一垂直纸面向里、磁感应强度为B2、半径为R的圆形匀强磁场，距离磁场右边界0.2R处有一长度为的荧光屏。两盒间距较小，加入一交流加速电压；垂直于两盒向上加入一磁感应强度B1的匀强磁场。现在盒的中心处由静止释放一比荷为的电子，经过时间t电子便进入水平向右的管道。已知电子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同，加速电子时电压的大小可视为不变。则：

（1）进入圆形磁场的电子获得的速度为多大？

（2）此加速器的加速电压U为多大？

（3）如果电子不能打出荧光屏之外，那么B1必须符合什么条件？

17．（2022·广东湛江·模拟预测）如图所示，平面直角坐标xOy的第一象限内存在着有界匀强磁场和匀强电场。直线y＝d与y轴相交于P点，磁场分布在x轴与直线y＝d之间，方向垂直纸面向里；电场分布在直线y＝d上方，电场强度为E＝，方向竖直向下。质量为m、电荷量为q的带正电荷的粒子从坐标原点O垂直磁场方向射入，射入时的速度大小为v0，方向与x轴正方向成60°，并恰好从P点离开磁场，不计粒子的重力。

（1）求磁场的磁感应强度大小B；

（2）若将磁感应强度大小变为，其他条件不变，求：

①粒子能达到的纵坐标的最大值y；

②粒子在第一象限内运动的时间t。

18．（2022·广东湛江·一模）如图所示，平面直角坐标系xOy的第一象限存在垂直于xOy平面向里的匀强磁场，第二象限存在沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E。一质量为m，电荷量为q的带正电粒子在x轴上的A(- d，0)点沿y轴正方向射入电场区域，粒子第一次经过y轴时的速度方向与y轴正方向的夹角为60°，之后每相邻两次经过y轴时的位置间距相等。不计粒子重力。求：

（1）粒子的初速度v0的大小；

（2）匀强磁场磁感应强度B的大小；

（3）粒子从A点运动到第n次经过y轴的时间。

19．（2022·广东湛江·统考二模）如图所示，在平面的第一象限内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，在第四象限内存在沿轴负方向的匀强电场。两个质量均为m、电荷量均为+q的粒子从y轴上的点P（）同时以速率v0分别沿与y轴正方向和负方向成60°角射入磁场中，两粒子均垂直穿过轴进入电场，最后分别从y轴上的M、N点（图中未画出）离开电场，测得M、N两点间的距离为。两粒子所受重力及粒子之间的相互作用均不计。求：

（1）匀强磁场的磁感应强度大小B和匀强电场的电场强度大小E；

（2）粒子到达M、N两点的时间差。

参考答案：

1．B

【详解】AB．当点电荷Q在O点时，a、c两处点电荷对点电荷Q的合力为零，当场强最大值在ob之外时，则将b处的点电荷Q沿bd方向移至d处时，a、c两处点电荷对点电荷Q的合力先减小后增大，如果场强最大值在ob之间，合力先变大后变小在变大在变小，则选项A错误，B正确；

CD．在a、b、c、B四个位置分别放置一个点电荷，发现b处的点电荷所受电场力恰好为零，可知a、c、B三个位置分别放置的点电荷一定是同种电荷，但是不能确定电荷的正负；仅将b处的点电荷Q沿bd方向移至d处，若点电荷Q与另外三个电荷带同性电荷，则点电荷Q从O到d时电场力做正功；若点电荷Q与另外三个电荷带异性电荷，则点电荷Q从O到d时电场力做负功，选项CD错误。

故选B。

2．C

【详解】AB．悬挂带电小球所受库仑力大小与本身带电荷量和电荷间距有关，无法直接确定电荷量大小关系，故AB错误；

CD．本题可以根据带电小球的受力平衡条件得到所受库仑力大小，由

F＝mgtanθ

可知

Fa＞Fb

故C正确，D错误。

故选C。

3．A

【详解】AB.电容器充电过程，，图线斜率视为电流，可知充电电流不断减小，A正确,B错误；

C.电容器的电容是电容本身的属性，电容不变，C错误；

D.增大可变电阻的阻值对电容器充电更加平缓，充电时间更长，D错误。

4．B

【详解】A．、两点场强大小相等，方向不同，故A错误；

B．、两点为PQ连线的中垂线对称点，根据等量同种电荷电场线的分布，可确定、两点电势相等，故B正确；

C．在组成的平面上，电场方向由O点指向平面上各点，根据顺着电场线方向电势降低，可知，组成的平面上电势不是处处相等，因此，组成的平面不是等势面，故C错误；

D．将一正电荷由点沿ef移动到点，电场力先做正功后做负功，则电势能先减小后增大，故D错误。

故选B。

5．A

【详解】UXX′和UYY′均为正值，电场强度方向由X指向X′，Y指向Y′，电子带负电，电场力方向与电场强度方向相反，所以分别向X，Y方向偏转，可知A正确。

6．D

【详解】ACD．电场线的疏密表示电场的强弱，由图可知，N点的电场线密，所以N点的电场强度大，点电荷在N点受到的电场力大，在N点加速度大，AC错误D正确；

B．根据顺着电场线方向电势降低可知，M点的电势高于N点的电势．

故选D。

7．B

【详解】电场线的分布如图所示

A．由于沿电场线方向电势逐渐降低，a点的电势低于b点的电势，选项A错误；

B．电场线的疏密表示电场强度的大小，可得a点的电场强度大于b点的电场强度，选项B正确

C．带负电的试探电荷从a点移到点的过程中电场力做正功，电势能减小，即带负电的试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能，选项C错误；

D．带正电的试探电荷从c点移到点的过程中电玚力做正功。电势能减小，即带正电的试探电荷在c点的电势能大于在d点的电势能，选项D错误；

故选B。

8．A

【详解】CD．设每一根导体棒的电阻为R、长度为L。则通过棒的电流

有

通过棒的电流

棒受到的安培力大小

解得

选项CD均错误；

AB．通过棒的电流方向由d到a，根据左手定则，棒受到的安培力方向由b到a，选项A正确，B错误；

故选A。

9．C

【详解】AB．根据ADC边的电阻与ABC边的电阻不相等，可知线框上、下边的电流不相等，由电流形成的磁场在O点的方向可能为垂直纸面向内或向外，选项AB均错误；

CD．电流通过线框的等效长度为，故整个线框在匀强磁场中受到的安培力大小为

选项C正确、D错误。

故选C。

10．C

【详解】AB．若磁场方向竖直向上，如图甲，对金属棒，水平方向上有

竖直方向上

又

故可得

AB错误；

CD．若磁场方向垂直导轨平面向上，对金属棒分析如图乙，则有

可得

D错误，C正确。

故选C。

11．BD

【详解】AB．根据电场线与磁感线的共性，可知这既可能是两个等量异种电荷产生的电场线（左正右负），也可能是条形磁铁（或通电螺线管）产生磁场的磁感线（左N右S），故A错误，B正确；

CD．若是电场，点A、P的电场方向相反（A向左P向右），若是磁场，点A、P的磁场方向相同（都向左），无论电场还是磁场，点P、Q的强度及方向都相同，故C错误，D正确。

故选BD。

12．BC

【详解】A．根据粒子的受力和运动轨迹可知，a粒子带负电，b粒子带正电，A错误；

BC．电场力对a、b两个粒子均做正功，电势能均减小，BC正确；

D．由于M、O、N所在电场线为曲线，电场线不是粒子的运动轨迹，所以在O点由静止释放带电粒子，不可能沿电场线运动到M点，D错误。

故选BC。

13．AD

【详解】A．画出带电粒子在磁场中运动的动态分析图，如图1所示。当粒子都从ab边射出，则都是半周，时间都相等，A正确；

BC．当粒子都从bc边射出，则速度越大，轨道半径越大，圆心角越大，运动时间越长，BC错误；

D．当粒子的速度足够大，半径足够大时，l远小于r，运动情况可简化为如图2所示情况，这时圆心角大小为

可得

D正确。

故选AD。

14．     （均给分）     偏大          没有    

【详解】（1）[1]根据图乙的螺旋测微器可知，其示数为

（2）[2]由图甲电路图可知，电压表测量的是和电流表的电压，电流表测量的是流过的电流，若用算出电阻丝连入电路的电阻，则计算值与真实值相比偏大。

（3）[3][4]根据电阻的决定式可知，电阻丝连入电路的电阻

设电流表内阻为，根据欧姆定律可知

根据图丙图像可知

解得

电流表内阻对电阻率的测量没有影响。

（4）[5]根据闭合回路的欧姆定律可知

由图丁的图像可知，电源的内阻

15．（1）；（2）

【详解】（1）粒子的运动轨迹如图所示，由几何关系有

解得

（2）设粒子进入磁场时的位置到原点O的距离为s，粒子在电场中运动的时间为t，有

由几何关系可得，粒子在磁场中做圆周运动的半径

又

解得

16．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）电子加速至D形盒最外层时，根据牛顿第二定律，有

得进入圆形磁场的电子获得的速度为

（2）周期

电子加速次数为

根据动能定理有

得加速器的加速电压为

（3）电子离开磁场时其速度方向的反向延长线通过圆心，与水平线的夹角设为θ，如图所示，由此可得

解得

电子在磁场中运动的圆心角也为，圆弧的半径为，根据牛顿第二定律，有

联立解得

即当，电子就不会打出荧光屏之外。

17．（1）；（2）①；②

【详解】（1）粒子磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹如图1所示

根据粒子在磁场中运动的轨迹，由几何关系可得粒子轨迹对应的圆心角为60°，则粒子轨迹半径为

根据洛伦兹力提供向心力可得

联立解得

B＝

（2）①若将磁感应强度大小变为，其他条件不变，则粒子的轨道半径变为

通过O点做速度方向的垂线，交

y＝d

直线于O2，根据几何关系可得

则圆心的位置为O2，运动轨迹如图2所示

粒子进入电场时速度沿y轴正方向，粒子从进入电场到速度减为0的过程，由动能定理可得

解得

粒子能达到的纵坐标的最大值

②由几何关系可知粒子第一次在磁场内运动的圆心角为30°，根据对称性可知，粒子从电场返回磁场时在磁场中运动轨迹对应的圆心角也为30°，粒子在磁场中运动的时间

t1＝×＝

粒子在电场内向上减速为零的时间t2，则有

＝y

解得

t2＝

粒子在第一象限内运动的时间

t＝t1+2t2＝

18．（1）；（2）；（3）见解析

【详解】（1）粒子进入电场后做类平抛运动，沿x轴方向的加速度大小

从A点运动到第一次经过y轴的过程，x轴方向有

第一次经过y轴时有

联立解得

（2）粒子第一次经过y轴时的速度大小

粒子在磁场中运动洛伦兹力提供向心力

由几何关系可知，粒子每次进入磁场到离开磁场的过程中沿y轴方向运动的距离

粒子每次从y轴进入电场到离开电场，运动的时间

时间内，粒子沿y轴方向运动的距离为

由题意可知

联立解得

（3）设粒子从A点到第一次经过y轴的时间为，则由

解得

粒子第一次经过y轴到第二次经过y轴，在磁场中做匀速圆周运动，由几何关系可知粒子在磁场中运动的时间为

粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期

解得

粒子第二次经过y轴到第三次经过y轴，在电场中运动的时间

所以粒子从A点运动到第n次经过y轴时的时间

19．（1），；（2）

【详解】(1)因两粒子均垂直轴进入电场，粒子运动轨迹如图所示

由几何关系可知，粒子在磁场中运动的轨迹半径

粒子在磁场中运动时由洛伦兹力提供向心力，则有

解得

粒子在电场中做类平抛运动，则有

其中

距离为

联立解得

(2)由几何关系可知，两粒子在磁场中运动轨迹所对应的圆心角分别60°和120°，则两粒子在磁场中运动的时间差为

粒子在电场中运动的时间差

所以粒子到达M、N两点的时间差