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磁场时间60分钟,满分100分
一、单项选择题本题共6小题,每小题5分,共30分.在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题意1.2016·宿州高二检测下列有关磁通量的论述中正确的是 A.磁感应强度越大的地方,穿过线圈的磁通量一定越大B.匀强磁场中,穿过线圈的磁感线条数越多,则磁通量一定越大C.磁感应强度越大的地方,线圈__越大,则穿过线圈的磁通量一定越大D.穿过线圈的磁通量为零的地方,磁感应强度一定为零[导学号99690342] 解析选B.根据磁通量的计算公式Φ=BSsinθ,可知影响磁通量大小的因素有磁感应强度和__的大小,还与线圈跟磁场方向的夹角有关,磁感应强度越大的地方,穿过线圈的磁通量不一定越大,故A、C错误;根据磁通量的定义,穿过线圈的磁感线条数越多,则磁通量越大,故B正确;穿过线圈的磁通量为零,该处的磁感应强度不一定为零,可能是由于线圈平面与磁场平行,故D错误.
2.如图所示,金属棒MN两端用等长的细软导线连接后水平悬挂,MN处在垂直纸面向里的水平匀强磁场中,棒中通有由M流向N的电流,此时悬线受金属棒的拉力作用.为了使悬线中的拉力减小,可采取的措施是 A.使磁场反向B.使电流反向C.增大电流强度D.减小磁感应强度[导学号99690343] 解析选C.棒处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有从M流向N的电流,根据左手定则可知,棒所受安培力的方向竖直向上,由于此时悬线上有拉力,为了使拉力减小,则安培力必须增加,由安培力公式F=BIL知,可以适当增大电流强度,或增大磁感应强度,若使电流或磁场反向,安培力方向竖直向下,悬线的拉力将增大.故C正确,A、B、D错误.3.2016·郑州四中高二月考一带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动,要想确定该带电粒子的比荷,则只需要知道 A.运动速度v和磁感应强度BB.磁感应强度B和运动周期TC.轨迹半径R和运动速度vD.轨迹半径R和磁感应强度B[导学号99690344] 解析选B.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,利用半径公式和周期公式可判断出选项B正确.4.如图所示,一段长方体形导电材料,左右两端面的边长都为a和b,内有带电荷量为q的某种____电荷.导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中,内部磁感应强度大小为B.当通以从左到右的稳恒电流I时,测得导电材料上、下表面之间的电压为U,且上表面的电势比下表面的低.由此可得该导电材料单位体积内____电荷数及____电荷的正负分别为 A.,负B.,正C.,负D.,正[导学号99690345] 解析选C.因导电材料上表面的电势比下表面的低,故上表面带负电荷,根据左手定则可判断____电荷带负电,则B、D两项均错.设长方体形材料长度为L,总电荷量为Q,则其单位体积内____电荷数为,当电流I稳恒时,材料内的电荷所受电场力与磁场力相互平衡,则有=BIL,故=,A项错误,C项正确.
5.如图所示的虚线框为一长方形区域,该区域内有一垂直于纸面向里的匀强磁场,一束电子以不同的速率从O点垂直于磁场、沿图中方向射入磁场后,分别从a、b、c、d四点射出磁场,比较它们在磁场中的运动时间ta、tb、tc、td,其大小关系是 A.ta<tb<tc<tdB.ta=tb=tc=tdC.ta=tb<tc<tdD.ta=tb>tc>td[导学号99690346] 解析选D.电子的运动轨迹如图所示,由图可知,从a、b、c、d四点飞出的电子对应的圆心角θa=θb>θc>θd,而电子的周期T=相同,其在磁场中运动的时间t=T,故ta=tb>tc>td.
6.如图所示,在边长为2a的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,一个质量为m、电荷量为-q的带电粒子重力不计从AB边的中点O以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB边的夹角为60°,若要使粒子能从AC边穿出磁场,则匀强磁场磁感应强度B的大小需满足 A.B>B.B<C.B>D.B<[导学号99690347] 解析选B.粒子刚好达到C点时,其运动轨迹与AC相切,如图所示,则粒子运动的半径为r0=acot30°.由r=得,粒子要能从AC边射出,粒子运动的半径r>r0,解得B<,选项B正确.
二、多项选择题本题共4小题,每小题6分,共24分.在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题意7.如图所示,A板发出的电子重力不计经加速后,水平射入水平放置的两平行金属板M、N间,M、N之间有垂直纸面向里的匀强磁场,电子通过磁场后最终打在荧光屏P上,关于电子的运动,下列说法中正确的是 A.当滑动触头向右__时,电子打在荧光屏的位置上升B.当滑动触头向右__时,电子通过磁场区域所用时间不变C.若磁场的磁感应强度增大,则电子打在荧光屏上的速度大小不变D.若磁场的磁感应强度增大,则电子打在荧光屏上的速度变大[导学号99690348] 解析选AC.当滑动触头向右__时,电场的加速电压增大,加速后电子动能增大,进入磁场的初速度增大,向下偏转程度变小,位置上升,选项A正确.由于在磁场中运动对应的圆心角变小,故运动时间变短,选项B错误.电子在磁场中运动速度大小不变,选项C正确,D错误.
8.2016·衡水中学高二检测如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导线,当通以电流I时,欲使导线静止在斜面上,外加匀强磁场B的大小和方向可能是 A.B=,方向垂直斜面向上B.B=,方向垂直斜面向下C.B=,方向竖直向上D.B=,方向水平向左[导学号99690349] 解析选BD.导线在重力、支持力和安培力三力作用下平衡,当磁场方向垂直斜面向上时,安培力沿斜面向下,三力不可能平衡,选项A错;当磁场方向垂直斜面向下时安培力沿斜面向上,则有mgsinα=BIL,故B=,选项B正确;当磁场方向竖直向上时,安培力水平向右,三力不可能平衡,选项C错;若磁场方向水平向左时,安培力竖直向上,有mg=BIL,故B=,选项D正确.
9.如图所示,圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c,以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场,其运动轨迹如图.若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说__确的是 A.a粒子动能最大B.c粒子速率最大C.a粒子在磁场中运动时间最长D.它们做圆周运动的周期TaTbTc[导学号99690350] 解析选BC.三个质量和电荷量都相同的带电粒子,以不同的速率垂直进入匀强磁场中,则运动半径的不同,导致运动轨迹也不同.因此运动轨迹对应的半径越大,则粒子的速率也越大.而运动周期相同,运动时间由圆弧对应的圆心角决定.粒子在磁场中做匀速圆周运动,故洛伦兹力提供向心力,则有Bqv=m,R=.由于带电粒子的B、q、m均相同,所以R与v成正比,因此轨迹圆弧半径越大,则运动速率越大,由题图知c粒子速率最大,A错误,B正确.粒子运动周期为T=,由于带电粒子的B、q、m均相同,所以周期相同,则轨迹圆弧对应的圆心角越大,则运动时间越长,由题图知a粒子在磁场中运动的时间最长,故tatbtc,C正确D错误,故选BC.
10.如图所示,一个带正电的小球沿光滑的水平绝缘桌面向右运动,速度的方向垂直于一个水平方向的匀强磁场,小球飞离桌子边缘落到地板上.设其飞行时间为t1,水平射程为s1,落地速率为v
1.撤去磁场,其余条件不变时,小球飞行时间为t2,水平射程为s2,落地速率为v2,则 A.t1<t2B.s1>s2C.s1<s2D.v1=v2[导学号99690351] 解析选BD.有磁场时,小球下落过程中要受重力和洛伦兹力共同作用,重力方向竖直向下,大小、方向都不变;洛伦兹力的大小和方向都随速度的变化而变化,但在能落到地面的前提下洛伦兹力的方向跟速度方向垂直,总是指向右上方某个方向,其水平分力fx水平向右,竖直分力fy竖直向上,如图所示,竖直方向的加速度仍向下,但小于重力加速度g,从而使运动时间比撤去磁场后要长,即t1t2,所以,A选项错误.小球水平方向也将加速运动,从而使水平距离比撤去磁场后要大,即s1s2,所以,B选项正确,C选项错误.在有磁场,重力和洛伦兹力共同作用时,其洛伦兹力的方向每时每刻都跟速度方向垂直,不对粒子做功,不改变粒子的动能,有磁场和无磁场都只有重力做功,动能的增加是相同的.有磁场和无磁场,小球落地时速度方向并不相同,但速度的大小是相等的,因此,D选项正确.
三、计算题本题共3小题,共46分.解答时应写出必要的文字说明,方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的必须明确写出数值和单位
11.12分2016·江苏扬州中学测试如图所示,两平行金属导轨间的距离L=
0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=
0.50T,方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=
4.5V、内阻r=
0.50Ω的直流电源.现把一个质量m=
0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=
2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s
2.已知sin37°=
0.60,cos37°=
0.80,求1通过导体棒的电流;2导体棒受到的安培力大小;3导体棒受到的摩擦力.[导学号99690352] 解析1根据闭合电路欧姆定律,得通过导体棒的电流I==
1.5A.3分2导体棒受到的安培力大小F安=BIL=
0.30N3分3将重力正交分解,设导体棒所受重力沿斜面方向的分力为F1,则F1=mgsin37°=
0.24N2分所以F1<F安,导体棒受力如图,根据平衡条件有F1+Ff=F安2分解得Ff=
0.06N,方向沿斜面向下.2分答案
11.5A
20.30N
30.06N,方向沿斜面向下12.16分2016·邢台高二质检如图所示,一速度选择器中电场的方向和磁场的方向分别是竖直向下和垂直于纸面向里,电场强度和磁感应强度的大小分别为E=2×104N/C和B1=
0.1T,极板的长度l=m,间距足够大,在板的右侧还存在着另一圆形区域的匀强磁场,磁场的方向为垂直于纸面向外,圆形区域的圆心O位于平行金属极板的中线上,圆形区域的半径R=m,有一带正电的粒子以某速度沿极板的中线水平向右射入极板后恰好做匀速直线运动,然后进入圆形磁场区域,飞出圆形磁场区域时速度方向偏转了60°,不计粒子的重力,粒子的比荷=2×106C/kg.1求圆形区域磁场的磁感应强度B2的大小;2在其他条件都不变的情况下,将极板间的磁场B1撤去,求粒子离开电场时速度的偏转角θ.[导学号99690353] 解析1设粒子的初速度大小为v,粒子在极板间做匀速直线运动,则有qvB1=qE2分设粒子在圆形区域中做匀速圆周运动的半径为r,则有qvB2=m2分粒子速度方向偏转了60°,有r=2Rsin60°2分解得B2=
0.1T.2分2撤去磁场B1后,粒子在极板间做类平抛运动,设在板间运动时间为t,运动的加速度为a,飞出电场时竖直方向的速度为vy,则有qE=__2分l=vt1分vy=at1分tanθ=2分解得tanθ=,即θ=30°.2分答案
10.1T 230°
13.18分如图所示,在xOy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场.现有一质量为m、电荷量为+q的粒子重力不计从坐标原点O以速度大小v0射入磁场,其入射方向与x轴的正方向成30°角.当粒子第一次进入电场后,运动到电场中P点处时,方向与x轴正方向相同,P点坐标为[2+1L,L].sin37°=
0.6,cos37°=
0.8求1粒子运动到P点时速度的大小v;2匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B;3粒子从O点运动到P点所用的时间t.[导学号99690354] 解析1粒子运动轨迹如图所示,OQ段为圆弧,QP段为抛物线,粒子在Q点时的速度大小为v0,根据对称性可知,方向与x轴正方向成30°角,可得v=v0cos30°2分解得v=v
0.1分2在粒子从Q运动到P的过程中,由动能定理得-qEL=mv2-mv2分解得E=eq\fmv8qL1分水平方向的位移为xQP=v0t11分竖直方向的位移为y=v0sin30°t1=L1分可得xQP=2L,OQ=xOP-xQP=L1分由于OQ=2Rsin30°,故粒子在OQ段做圆周运动的半径R=L,又qv0B=meq\fvR,2分解得B=.1分3粒子从O点运动到Q点所用的时间为t′1=×=2分设粒子从Q到P所用时间为t2,在竖直方向上有t2==2分则粒子从O点运动到P点所用的时间为t=t′1+t2=.2分答案1v0 2eq\fmv8qL 3。