磁場 A卷教師版

1、此卷只裝訂不密封班級(jí) 姓名 準(zhǔn)考證號(hào) 考場號(hào) 座位號(hào) 單元訓(xùn)練金卷·高三·物理(A)卷第十單元 磁場注意事項(xiàng)：1答題前，先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號(hào)填寫在試題卷和答題卡上，并將準(zhǔn)考證號(hào)條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。2選擇題的作答：每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑，寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3非選擇題的作答：用簽字筆直接答在答題卡上對(duì)應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4考試結(jié)束后，請(qǐng)將本試題卷和答題卡一并上交。一、選擇題：本題共10小題，每小題5分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第16題只有一項(xiàng)符合題目

2、要求，第710題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。1如圖所示，A為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤，帶有大量均勻分布的負(fù)電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線，電流方向如圖當(dāng)圓盤高速繞中心軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電直導(dǎo)線所受磁場力的方向是()A豎直向上B豎直向下C水平向里 D水平向外【答案】C【解析】選C從上向下看，由于帶負(fù)電的圓盤順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，形成的等效電流為逆時(shí)針方向，由安培定則判定所產(chǎn)生的磁場方向豎直向上由左手定則可判定通電導(dǎo)線所受安培力的方向水平向里故C正確2如圖所示，在直角三角形ABC的A點(diǎn)和B點(diǎn)分別固定一垂直紙面向外和向里的無限長通電直導(dǎo)線，其電流強(qiáng)度分別為IA

3、和IB，A30°，通電直導(dǎo)線形成的磁場在空間某點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bk，k為比例系數(shù)，r為該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離，I為導(dǎo)線的電流強(qiáng)度當(dāng)一電子在C點(diǎn)的速度方向垂直紙面向外時(shí)，所受洛倫茲力方向垂直BC向下，則兩直導(dǎo)線的電流強(qiáng)度IB與IA之比為()A BC D【答案】D【解析】選D由左手定則可知C點(diǎn)處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B合的方向平行BC向右，設(shè)A處導(dǎo)線和B處導(dǎo)線在C處形成的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為BA和BB，方向分別與AC和BC垂直，如圖所示，可知sin 30°，又，計(jì)算可得，D正確3一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如圖所示，如果直導(dǎo)線可以自由地運(yùn)動(dòng)且通以方向?yàn)橛葾到B的

4、電流，則導(dǎo)線AB受磁場力后的運(yùn)動(dòng)情況為()A從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管B從上向下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管C從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并遠(yuǎn)離螺線管D從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并靠近螺線管【答案】D【解析】選D先由安培定則判斷出通電螺線管的N、S極，找出導(dǎo)線左、右兩端磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，并用左手定則判斷這兩端受到的安培力的方向，如圖甲所示可以判斷導(dǎo)線受磁場力后從上向下看逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)再分析此時(shí)導(dǎo)線位置的磁場方向，再次用左手定則判斷導(dǎo)線受磁場力的方向，如圖乙所示，導(dǎo)線還要靠近螺線管，所以D正確，A、B、C錯(cuò)誤4(2019·東北三校聯(lián)考)如圖所示，某種帶電粒子由靜止開始經(jīng)電壓為U1的電場加速后，射入

5、水平放置、電勢(shì)差為U2的兩導(dǎo)體板間的勻強(qiáng)電場中，帶電粒子沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又垂直于磁場方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場中，則粒子射入磁場和射出磁場的M、N兩點(diǎn)間的距離D隨著U1和U2的變化情況為(不計(jì)重力，不考慮邊緣效應(yīng))()AD隨U1變化，D與U2無關(guān)BD與U1無關(guān)，D隨U2變化D隨U1變化，D隨U2變化DD與U1無關(guān)，D與U2無關(guān)【答案】A【解析】選A設(shè)帶電粒子在加速電場中被加速后的速度為v0，根據(jù)動(dòng)能定理有qU1mv設(shè)帶電粒子從偏轉(zhuǎn)電場中出來進(jìn)入磁場時(shí)的速度大小為v，與水平方向的夾角為，如圖所示，在磁場中有r，v，而D2rCos ，聯(lián)立各式解得D2，因而選項(xiàng)A正確

6、5如圖所示，在x軸上方存在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，x軸下方存在垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場，一帶負(fù)電的粒子從原點(diǎn)O以與x軸成30°角斜向上的速度v射入磁場，且在x軸上方運(yùn)動(dòng)半徑為R則下列說法正確的是()A粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)一定能回到原點(diǎn)OB粒子在x軸上方和下方兩磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為21C粒子完成一次周期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為D粒子第二次射入x軸上方磁場時(shí)，沿x軸前進(jìn)3R【答案】D【解析】選D由r可知，粒子在x軸上方和下方兩磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為12，所以B錯(cuò)誤；粒子完成一次周期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tT1T2，所以C錯(cuò)誤；粒子第二次射入x軸上方磁場時(shí)沿x軸前進(jìn)lR2R3R，粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)

7、不能回到原點(diǎn)O，所以A錯(cuò)誤、D正確6如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，P為磁場邊界上的一點(diǎn)有無數(shù)帶有同樣電荷、具有同樣質(zhì)量的粒子在紙面內(nèi)沿各個(gè)方向以相同的速率通過P點(diǎn)進(jìn)入磁場這些粒子射出邊界的位置均處于邊界的某一段圓弧上，這段圓弧的弧長是圓周長的將磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小從原來的B1變?yōu)锽2，結(jié)果相應(yīng)的弧長變?yōu)樵瓉淼囊话?，則B2B1等于()ABC2D3【答案】B【解析】選B當(dāng)軌跡半徑小于或等于磁場區(qū)半徑時(shí)，粒子射出圓形磁場的點(diǎn)離入射點(diǎn)最遠(yuǎn)距離為軌跡直徑如圖所示，當(dāng)粒子從圓周射出磁場時(shí)，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡直徑為PQ，粒子都從圓弧PQ之間射出，因此軌跡半徑r1RCos 30°R；若

8、粒子射出的圓弧對(duì)應(yīng)弧長為“原來”的一半，即周長，對(duì)應(yīng)的弦長為R，即粒子運(yùn)動(dòng)軌跡直徑等于磁場區(qū)半徑R，軌跡半徑r2，由r可得選項(xiàng)B正確7(高考江蘇卷)如圖所示，導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件位于兩串聯(lián)線圈之間，線圈中電流為 I，線圈間產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 B 與 I 成正比，方向垂直于霍爾元件的兩側(cè)面，此時(shí)通過霍爾元件的電流為 IH，與其前后表面相連的電壓表測(cè)出的霍爾電壓 UH 滿足：UHk，式中k為霍爾系數(shù)，D為霍爾元件兩側(cè)面間的距離電阻R遠(yuǎn)大于RL，霍爾元件的電阻可以忽略，則()A霍爾元件前表面的電勢(shì)低于后表面 B若電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，電壓表將反偏CIH與I成正比D電壓表的示數(shù)與RL 消耗的

9、電功率成正比【答案】CD【解析】選CD當(dāng)霍爾元件通有電流IH時(shí)，根據(jù)左手定則，電子將向霍爾元件的后表面運(yùn)動(dòng)，故霍爾元件的前表面電勢(shì)較高若將電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向換向，IH方向變化，根據(jù)左手定則，電子仍向霍爾元件的后表面運(yùn)動(dòng)，故仍是霍爾元件的前表面電勢(shì)較高，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；因R與RL并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)分流，得IHI，故IH與I成正比， 選項(xiàng)C正確；由于B與I成正比，設(shè)BAI，則ILI，PLIRL，故UHkPL，知UHPL，選項(xiàng)D正確8(2019·湖北宜城第一中學(xué)高三月考)如圖所示，一條形磁鐵放在水平桌面上，在其左上方固定一根與磁鐵垂直的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時(shí)

10、()A磁鐵對(duì)桌面的壓力增大B磁鐵對(duì)桌面的壓力減小C磁鐵受到向右的摩擦力作用D磁鐵受到向左的摩擦力作用【答案】BC【解析】選BC根據(jù)條形磁鐵磁感線分布情況得到直線電流所在位置磁場方向(切線方向)，再根據(jù)左手定則判斷安培力方向，如圖甲，根據(jù)牛頓第三定律，電流對(duì)磁鐵的作用力向左上方，F(xiàn)F，如圖乙，根據(jù)平衡條件，可知通電后支持力變小，靜摩擦力變大，故磁鐵對(duì)桌面的壓力變小，而靜摩擦力向右選項(xiàng)B、C正確9(2019·陜西西安模擬)如圖所示，有一個(gè)正方形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域ABCD，e是AD的中點(diǎn)，f是CD的中點(diǎn)，如果在A點(diǎn)沿對(duì)角線方向以速度v射入一帶負(fù)電的帶電粒子，恰好從e點(diǎn)射出，則()A如果粒子的速

11、度增大為原來的二倍，將從D點(diǎn)射出B如果粒子的速度增大為原來的三倍，將從f點(diǎn)射出C如果粒子的速度不變，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍，也將從D點(diǎn)射出D只改變粒子的速度使其分別從e、D、f點(diǎn)射出時(shí)，在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系為：tetD>tf【答案】AD【解析】選AD作出示意圖，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可以看出，當(dāng)粒子從D點(diǎn)射出時(shí)，軌道半徑增大為原來的二倍，由半徑公式R可知，速度v增大為原來的二倍或磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼囊话?，A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；如果粒子的速度增大為原來的三倍，則軌道半徑也變?yōu)樵瓉淼娜?，從圖中看出，出射點(diǎn)在f點(diǎn)下面，B項(xiàng)錯(cuò)誤；據(jù)粒子的周期公式T，可知粒子的周期與速度無關(guān)，在磁場中的運(yùn)

12、動(dòng)時(shí)間取決于其軌跡圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角，所以從e、D點(diǎn)射出時(shí)所用時(shí)間相等，從f點(diǎn)射出時(shí)所用時(shí)間最短，D項(xiàng)正確10如圖所示，一個(gè)絕緣且內(nèi)壁光滑的環(huán)形細(xì)圓管固定于豎直平面內(nèi)，環(huán)的半徑為R(比細(xì)圓管的內(nèi)徑大得多)在圓管的最低點(diǎn)有一個(gè)直徑略小于細(xì)圓管內(nèi)徑的帶正電小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，小球的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，重力加速度為g空間存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小未知(不為零)，方向垂直于環(huán)形細(xì)圓管所在平面向里的勻強(qiáng)磁場某時(shí)刻，給小球一方向水平向右、大小為v0 的初速度，則以下判斷正確的是()A無論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何，獲得初速度后的瞬間，小球在最低點(diǎn)一定受到管壁的彈力作用B無論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何，小球一定能到達(dá)環(huán)形細(xì)圓管

13、的最高點(diǎn)，且小球在最高點(diǎn)一定受到管壁的彈力作用C無論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何，小球一定能到達(dá)環(huán)形細(xì)圓管的最高點(diǎn)，且小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度大小都相同D小球從環(huán)形細(xì)圓管的最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到所能到達(dá)的最高點(diǎn)的過程中，水平方向分速度的大小一直減小【答案】BC【解析】選BC小球在軌道最低點(diǎn)時(shí)受到的洛倫茲力方向豎直向上，若洛倫茲力和重力的合力恰好提供小球所需要的向心力，則在最低點(diǎn)時(shí)小球不會(huì)受到管壁彈力的作用，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；小球運(yùn)動(dòng)的過程中，洛倫茲力不做功，小球的機(jī)械能守恒，運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)時(shí)小球的速度v，由于是雙層軌道約束，小球運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)脫離軌道，所以小球一定能到達(dá)軌道的最高點(diǎn)，C選項(xiàng)正確；在最高點(diǎn)時(shí)，小球圓周運(yùn)動(dòng)的向

14、心力Fmmg，小球受到豎直向下的洛倫茲力的同時(shí)必然受到與洛倫茲力等大反向的軌道對(duì)小球的彈力，B選項(xiàng)正確；小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中，小球在下半圓內(nèi)上升的過程中，水平分速度向右且減小，到達(dá)圓心的等高點(diǎn)時(shí)，水平分速度為零，而運(yùn)動(dòng)至上半圓后水平分速度向左且不為零，所以水平分速度一定有增大的過程，D選項(xiàng)錯(cuò)誤二、非選擇題：本大題共4小題，共60分。按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。11據(jù)報(bào)道，最近已研制出一種可投入使用的電磁軌道炮，其原理如圖所示炮彈(可視為長方形導(dǎo)體)置于兩固定的平行導(dǎo)軌之間，

15、并與軌道壁接觸良好開始時(shí)炮彈在導(dǎo)軌的一端，通以電流后炮彈會(huì)被磁力加速，最后從位于導(dǎo)軌另一端的出口高速射出設(shè)兩導(dǎo)軌之間的距離D010 m，導(dǎo)軌長L50 m，炮彈質(zhì)量m030 kg導(dǎo)軌上的電流I的方向如圖中箭頭所示可以認(rèn)為，炮彈在軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所在處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終為B20 T，方向垂直于紙面向里若炮彈出口速度為v20×103 m/s，求通過導(dǎo)軌的電流I忽略摩擦力與重力的影響【答案】60×105 A【解析】在導(dǎo)軌通有電流I時(shí)，炮彈作為導(dǎo)體受到磁場施加的安培力為FIDB根據(jù)動(dòng)能定理有FLmv2聯(lián)立解得I代入題給數(shù)據(jù)得I60×105 A12如圖所示，虛線圓所圍區(qū)域內(nèi)

16、有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B一束電子沿圓形區(qū)域的直徑方向以速度v射入磁場，電子束經(jīng)過磁場區(qū)后，其運(yùn)動(dòng)方向與原入射方向成角設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e、不計(jì)電子之間相互作用力及所受的重力，求： (1)電子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑R；(2)電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；(3)圓形磁場區(qū)域的半徑r【答案】(1)(2)(3)tAn 【解析】(1)由牛頓第二定律和洛倫茲力公式得evB解得R(2)設(shè)電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，則T由如圖所示的幾何關(guān)系得圓心角，所以tT(3)如圖所示幾何關(guān)系可知，tAn ，所以rtAn 13(2019·浙江省名校協(xié)作體高三聯(lián)考)如圖所示，LMN是豎直平面

17、內(nèi)固定的光滑絕緣軌道，MN水平且足夠長，LM下端與MN相切在OP與QR之間的區(qū)域內(nèi)有一豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為BC、D是質(zhì)量為m和4m的絕緣小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，其中D帶有電荷量q，C不帶電現(xiàn)將物塊D靜止放置在水平軌道的MO段，將物塊C從離水平軌道MN距離h高的L處由靜止釋放，物塊C沿軌道下滑進(jìn)入水平軌道，然后與D相碰，碰后物體C被反彈滑至斜面處，物體D進(jìn)入虛線OP右側(cè)的復(fù)合場中繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，最后從RQ側(cè)飛出復(fù)合場區(qū)域求：(1)物塊D進(jìn)入磁場時(shí)的瞬時(shí)速度vD的大小；(2)若物塊D進(jìn)入磁場后恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求所加勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E的值及物塊D的電性；(3)若物塊

18、D飛離復(fù)合場區(qū)域時(shí)速度方向與水平夾角為60°，求物塊D飛出QR邊界時(shí)與水平軌道的距離D【答案】(1)(2)帶正電(3)【解析】(1)對(duì)物塊C，根據(jù)動(dòng)能定理有mghmv2反彈后mvmg得：v1碰撞時(shí)由動(dòng)量守恒定律：mvmv14mvD代入得：vD(2)若物塊D做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則電場力與重力相等：4mgEq得：E帶正電(3)由幾何關(guān)系得D(1Cos 60°)RR得：D14如圖所示，在屏蔽裝置底部中心位置O點(diǎn)放一醫(yī)用放射源，可通過細(xì)縫沿扇形區(qū)域向外輻射速率為v32×106 m/s的 粒子已知屏蔽裝置寬AB9 Cm，縫長AD18 Cm，粒子的質(zhì)量m664×1027kg，電荷量q32×1019 C若在屏蔽裝置右側(cè)條形區(qū)域內(nèi)加一勻強(qiáng)磁場來隔離輻射，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0332 T，方向垂直于紙面向里，整個(gè)裝置放于真空環(huán)境中(1)若所有的粒子均不能從條形磁場隔離區(qū)的右側(cè)穿出，則磁場的寬度D至少是多少？(2)若條形磁場的寬度D20 Cm，則射出屏蔽裝置的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間和最短時(shí)間各是多少？(結(jié)果保留2位有效數(shù)字