高考物理试题分类详解-电磁学部分.pdf
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1、目录 一、电场 2 (一) 、选择题 . 2 (二) 、计算题 . 8 二、恒定电流 11 三、磁场 13 (一) 、选择题 . 13 (二) 、计算题 . 16 四、电磁感应 27 (一) 、选择题 . 27 (二) 、计算题 . 33 五、交变电流 42 六、电磁波 46 2008 年高考试题分类详解 一、电场 (一) 、选择题 1 (全国卷19)一平行板电容器的两个极板水平放置,两极板间有一带电量不变的小油 滴,油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比。若两极板间电压为零, 经一段时间后,油滴以速率v 匀速下降;若两极板间的电压为U,经一段时间后,油滴 以速率 v 匀速上升。若
2、两极板间电压为U,油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是 A2v、向下B2v、向上C3 v、向下D 3 v、向上 答案: C 【解析】:当不加电场时,油滴匀速下降,即fkvmg;当两极板间电压为U 时,油滴向 上匀速运动,即F电kvmg,解之得: F电2m,两极间电压为U 时,电场 力方向反向,大小不变,油滴向下运动,当匀速运动时,F电 mgkv / 解之得: v3v, C 项正确。 2.(天津卷 18)带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用,能分别完成以下两种运动: 在电场线上运动,在等势面上做匀速圆周运动。该电场可能由 A一个带正电的点电荷形成 B一个带负电的点电荷形成 C两个分立的带等量负电
3、的点电荷形成 D一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成 答案: A 【解析】 在仅受电场力的作用在电场线上运动,只要电场线是直线的就可能实现,但是在等 势面上做匀速圆周运动,就需要带负电的粒子在电场中所受的电场力提供向心力, 根据题目中给出的4 个电场,同时符合两个条件的是A 答案 3(江苏卷 6)如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且AB=BC,电场中的 A、B、C 三点的场强分别为EA、EB、 EC,电势分别为 A、B、 C ,AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC,则下列关 系中正确的有 A. ABC B. ECEBEA C.UAB UBC D.UABUBC 答案: ABC 解析:
4、考查静电场中的电场线、等势面的分布知识和规律。A、B、C 三点处在一根电场线 上,沿着电场线的方向电势降落,故 ABC ,A 正确;由电场线的密集程度 可看出电场强度大小关系为ECEBEA,B 对;电场线密集的地方电势降落较快, 故 UBCUAB,C 对 D 错。此类问题要在平时注重对电场线与场强、等势面与场强和 电场线的关系的掌握,熟练理解常见电场线和等势面的分布规律。 4.( 重庆卷 21)21 图 1 是某同学设计的电容式速度传感器原理图,其中上板为固定极板, 下板为待测物体,在两极板间电压恒定的条件下,极板上所带电量Q 将随待测物体的上 下运动而变化,若Q 随时间 t 的变化关系为Q=
5、 b ta (a、 b 为大于零的常数) ,其图象 如题 21 图 2 所示,那么题21 图 3、图 4 中反映极板间场强大小E 和物体速率v 随 t 变 化的图线可能是 A.和B.和C.和D. 和 答案: C 解析:本题考查速度传感器的有关知识,本题为较难题目。由题意可知: 固定极板 待测物体 U Q t t t O O O v E 图 1 图 3 图 4 图 2 4k s Q d d4k s Q Cd Q d U E所以 E 的变化规律与Q 的变化规律相似,所以E 的图象为,由 at b U dk s CUQ 4 k, 所以 dtavta,所以是匀速移 动,所以速度图象为,综上所述C 正确
6、。 5. (宁夏卷 21)如图所示, C 为中间插有电介质的电容器,a和 b 为其两极板; a 板接地; P 和 Q 为两竖直放置的平行金属板,在两板 间用绝缘线悬挂一带电小球;P 板与 b 板用 导线相连, Q 板接地。开始时悬线静止在竖 直方向,在b 板带电后,悬线偏转了角度a。 在以下方法中,能使悬线的偏角a 变大的是 A.缩小 a、b 间的距离 B.加大 a、b 间的距离 C.取出 a、b 两极板间的电介质 D.换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质 答案: BC 【解析 】本题考查电容器的两个公式。a 板与 Q 板电势恒定为零,b 板和 P 板电势总相同, 故两个电容器的电压相等,
7、且两板电荷量q 视为不变。 要使悬线的偏角增大,即电 压 U 增大, 即减小电容器的电容C。对电容器C,由公式 C = q U = S 4 kd ,可以通 过增大板间距d、减小介电常数 、减小板的针对面积S。 6.( 山东卷 21)如图所示,在y 轴上关于 O 点对称的 A、B 两点有等量同种点电荷Q, 在 x 轴上 C 点有点电荷 Q ,且 COOD, ADO 60 。下列判断正确的是 AO 点电场强度为零 BD 点电场强度为零 C若将点电荷q 从 O 移向 C,电势能增大 D若将点电荷q 从 O 移向 C电势能增大 答案: BD 解析:电场是矢量,叠加遵循平行四边行定则,由E 2 r kQ
8、 和 几何关系可以得出,A 错 B 对。在 OC 之间,合场强的方向向左,把负电荷从移 动到 C,电场力做负功,电势能增加,C 错 D 对。 7. ( 上海卷 14)如图所示,在光滑绝缘水平面上,两个带等量正电的点电荷M、 N,分别 固定在 A、 B 两点, O 为 AB 连线的中点, CD 为 AB 的垂直平分线。 在 CO 之间的 F 点由静止释放一个带 负电的小球P(设不改变原来的电场分布),在以后 的一段时间内,P 在 CD 连线上做往复运动。若 ( A)小球 P 的带电量缓慢减小,则它往复运动过 程中振幅不断减小 ( B)小球 P 的带电量缓慢减小,则它往复运动过程中每次经过O 点时
9、的速率不断减小 ( C)点电荷 M、N 的带电量同时等量地缓慢增大,则小球P 往复运动过程中周期不断减 小 ( D)点电荷 M、N 的带电量同时等量地缓慢增大,则小球P 往复运动过程中振幅不断减 小 答案: BCD 【解析】:设 F 与 F 绕 O 点对称,在F 与 F 处之间,小球始终受到指向O 点的回复力作用 下做往复运动,若小球P 带电量缓慢减小,则此后小球能运动到F 点下方,即振 幅会加大, A 错;每次经过O 点因电场力做功减少而速度不断减小,B 对;若点 电荷 M、N 电荷量缓慢增大,则中垂线CD 上的场强相对增大,振幅减小,加速 度相对原来每个位置增大,故一个周期的时间必定减小,
10、C、D 正确。 8. (上海卷 2A)如图所示,把电量为5 10 9C 的电荷,从电场中的 A 点移到 B 点,其 电势能(选填“ 增大 ” 、“ 减小 ” 或“ 不变 ” ) ;若 A 点的电 势 UA 15V,B 点的电势UB10V,则此过程中电场力做的 功为J。 答案:增大,2.5 10 8 【解析】:将电荷从从电场中的A 点移到 B 点,电场力做负功,其电势能增加;由电势差公 式 UAB = W q ,W= qUAB = 5 10 9 (1510)J=2.5 108J 。 9. ( 海南卷 4)静电场中,带电粒子在电场力作用下从电势为a的 a 点运动至电势为 b 的 b 点若带电粒子在
11、a、b 两点的速率分别为va、vb,不计重力,则带电粒子的比荷 q/m,为 A 22 ab ba vv B 22 ba ba vv C 22 2() ab ba vv D 22 2() ba ba vv 答案: C 【解析】:由电势差公式以及动能定理:W=qUab=q( ab)= 1 2m (vb 2v a 2),可得比荷为: q m = vb 2v a 2 2(ab) 。 10( 海南卷 5)质子和中于是由更基本的粒子即所谓“ 夸克 ” 组成的两个强作用电荷相反 (类似于正负电荷)的夸克在距离很近时几乎没有相互作用(称为“ 渐近自由 ” ) ;在距 离较远时,它们之间就会出现很强的引力(导致
12、所谓“ 夸克禁闭 ” ) 作为一个简单的模 型 , 设 这 样 的 两 夸 克 之 间 的 相 互 作 用 力F 与 它 们 之 间 的 距 离r的 关 系 为 : 1 012 2 0, 0 , 0, rr FFrrr rr 式中 F0为大于零的常量,负号表示引力用U 表示夸克间的势能,令U0F0(r2r1), 取无穷远为势能零点下列Ur 图示中正确的是 答案: B 【解析】:从无穷远处电势为零开始到r = r2位置,势能恒定为零,在r = r2到 r = r1过程中, 恒定引力做正功,势能逐渐均匀减小,即势能为负值且越来越小,此部分图像为 A、B 选项中所示; r r1之后势能不变,恒定为
13、U0,由引力做功等于势能将 少量,故U0=F0(r2r1)。 11. (海南卷 6)匀强电场中有a、b、c 三点在以它们为顶点的三角形中,a30 、 c90 , 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(23)V、 D U O U0 r r1 r2 A U O U0 r r1 r2 B U O U0 r r1 r2 C U O U0 r r1 r2 (23)V 和 2 V该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为 A(23)V、(23)V B0 V、4 V C 4 3 (2) 3 V、 4 3 (2) 3 D0 V、3V 答案: B 【解析】:如图,根据匀强电场的电场线与
14、等势面是平行等间距排列,且电场线与等势面处 处垂直, 沿着电场线方向电势均匀降落,取 ab 的中点 O,即为三 角形的外接圆的圆心,且该点电势为2V,故 Oc 为等势面, MN 为电场线,方向为MN 方向, UOP= UOa= 3V,UON : UOP=2 :3, 故 UON =2V,N 点电势为零,为最小电势点,同理 M 点电势为 4V, 为最大电势点。 12. (广东文科基础57) .图 6 是点电荷Q 周围的电场线,以下判断正确的是 A.Q 是正电荷, A 点的电场强度大于B 点的电场强度 B.Q 是正电荷, A 点的电场强度小于B 点的电场强度 C.Q 是负电荷, A 点的电场强度大于
15、B 点的电场强度 D.Q 是负电荷, A 点的电场强度小于B 点的电场经度 答案: A 【解析】正点电荷的电场是向外辐射状的,电场线密的地方电场强度大。所以A 正确。 13 (广东理科基础1)最早提出用电场线描述电场的物理学家是 A牛顿B伽利略C法拉第D阿基米德 答案: C 【解析】由物理学识可知选项C 正确。 14 (广东理科基础3)关于电容器的电容C、电压 U 和所带电荷量Q 之间的关系。以下 说法正确的是 a b c 30 a b c O N M P Q B A 图 6 AC 由 U 确定BC 由 Q 确定 CC 一定时, Q 与 U 成正比DC 一定时, Q 与 U 成反比 答案: C
16、 【解析】 电容器的电容C 由电容器本身决定,与电压 U 和所带电荷量Q 无关, 根据 Q C U 可知,选项C 正确。 15 (广东理科基础16)空间存在竖直向上的匀强电场,质量为m 的带正电的微粒水平射 入电场中,微粒的运动轨迹如图6 所示,在相等的时间间隔内 A重力做的功相等 B电场力做的功相等 C电场力做的功大于重力做的功 D电场力做的功小于重力做的功 答案: C 【解析】根据微粒的运动轨迹可知电场力大于重力,故选项C 正确。由于微粒做曲线运动, 故在相等时间间隔内,微粒的位移不相等,故选项A、B 错误。 16 (广东卷 8)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
17、动轨 迹,粒子先经过M 点,再经过N 点,可以判定 AM 点的电势大于N 点的电势 BM 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 点受到的电场力小于在N 点受到的电场力 答案: AD 【解析】沿着电场线的方向,电势降低,故选项A 正确。电场线越密,场强越大,同一粒 子受到的电场力越大,选项D 正确。 (二) 、计算题 17 (上海卷 23) (12 分)如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。在Oxy 平面 的 ABCD 区域内, 存在两个场强大小均为E 的匀强电场I 和 II,两电场的边界均是边长为L 的正方形(不计电子所受重
18、力)。 (1)在该区域AB 边的中点处由静止释放电子,求电子离开ABCD 区域的位置。 v0 E 图 6 (2)在电场 I 区域内适当位置由静止释放电子,电子恰能从ABCD 区域左下角D 处离 开,求所有释放点的位置。 (3)若将左侧电场II 整体水平向右移动L/n(n1 ) ,仍使电子从ABCD 区域左下角D 处离开( D 不随电场移动) ,求在电场I 区域内由静止释放电子的所有位置。 【解析】: (1)设电子的质量为m,电量为e,电子在电场I 中做匀加速直线运动,出区域I 时的为 v0,此后电场II 做类平抛运动,假设电子从CD 边射出,出射点纵坐标为y, 有 eEL 2 0 2 1 mv
19、 ( 2 L y) 2 1 at 2 2 1 2 0 )( v L m eE 解得y 4 1 L,所以原假设成立,即电子离开ABCD 区域的位置坐标为(2L, 4 1 L) (2)设释放点在电场区域I 中,其坐标为(x,y) ,在电场I 中电子被加速到v1,然后 进入电场II 做类平抛运动,并从D 点离开,有 eEx 2 1 2 1 mv y 2 1 at 2 2 1 2 1 )( v L m eE 解得: xy 4 2 L ,即在电场I 区域内满足议程的点即为所求位置。 (3)设电子从( x,y)点释放,在电场I 中加速到v2,进入电场II 后做类平抛运动, 在高度为y 处离开电场II 时的
20、情景与(2)中类似,然后电子做匀速直线运动,经过D 点, 则有: eEx 2 2 2 1 mvyy / 2 1 at 2 2 1 2 2 )( v L m eE vy at 2 mv eEL , y/vy 2 nv L 解得: xyL 2 ( 4 1 2 1 n ),即在电场I 区域内满足议程的点即为所求位置 18 (广东卷 19) (16 分)如图( a)所示,在光滑绝缘水平面的AB 区域内存在水平向右的电场,电场 强度 E 随时间的变化如图(b)所示不带电的绝缘小球P2静止在 O 点 t=0 时,带正电的 小球 P1以速度 t0从 A 点进入 AB 区域,随后与P2发生正碰后反弹,反弹速度
21、大小是碰前的 2 3 倍,P1的质量为m1, 带电量为 q, P2的质量 m2=5m1, A、 O 间距为 L0, O、 B 间距 L 4 4 0 L 。 已知 L v m qE 3 2 2 0 1 0 ,T 0 0 t L 。 (1)求碰撞后小球P1向左运动的最大距离及所需时间 (2)讨论两球能否在OB 区间内再次发生碰撞 答案:(1) 3 0 L , 0 0 v L (2)能 【解析】(1)小球 P1到达 O 点的时间 0 0 v L T,与 P2碰撞时,电场刚好由零变为 E0。 碰撞后, P1速度为 v1 0 3 2 v 在电场中, P1 的加速度加速度为:a 1 0 m qE P1向左
22、运动的时间 t1 0 0 v L T 在 t1时间内,有电场,P1做匀减速直线运动,向左运动的最大距离为: sm 32 0 2 1 L a v (2)根据动量守恒定律有: m1v0m1v1m2v2 求得 P2的速度: v2 0 3 1 v P1从 O 点运动到 B 点所需时间t2 2 v L 4T 在 t2 时间内,一直存在电场,则P1的位移为: x1v1t2 2 2 2 1 at2L 由于 x1L,故在 OB 之间 P1与 P2能再次相碰。 (本题考查考生对电场、力学基本规律的认识、理解和应用,考查理解能力、推理能力、分 析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力及获取信息的能力。) 二、恒
23、定电流 1.(江苏卷 2)207年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家,以表彰他们发现 “ 巨磁电阻效应 ” 基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术 的第一次真正应用在下列有关其它电阻应用的说法中。错误的是 A.热敏电阻可应用于温度测控装置中 B.光敏电阻是一种光电传感器 C.电阻丝可应用于电热设备中 D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用。 答案: D 【解析】:考查基本物理常识。热敏电阻的原理是通过已知某电阻的电阻值与温度的函数关 系,测得该热敏电阻的值即可获取温度,从而应用于温度测控装置中,A 说法正 确;光敏电阻是将光信号与电信号进行转换的传感
24、器,B 说法正确;电阻丝通过 电流会产生热效应,可应用于电热设备中,C 说法正确;电阻对直流和交流均起 到阻碍的作用,D 说法错误。 2. ( 重庆卷 15)某同学设计了一个转向灯电路(题15 E(6V,1 ) S 1 2 L1(6V,16W) L(6V ,1.2W) L2(6V,16W) 图) ,其中 L 为指示灯, L1、L2分别为左、右转向灯,S为单刀双掷开关,E 为电源 .当 S 置于位置 1 时,以下判断正确的是 A.L 的功率小于额定功率 B.L1亮,其功率等于额定功率 C.L2亮,其功率等于额定功率 D.含 L 支路的总功率较另一支路的大 答案: A 解析:本题考查电路分析的有关
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