浙江版高考物理總復(fù)習(xí)專題九磁場教學(xué)講練

1、物理高考總復(fù)習(xí)PAGE PAGE 27學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕專題九磁場探考情悟真題【考情探究】考點考向5年考情預(yù)測熱度考試要求考題示例關(guān)聯(lián)考點素養(yǎng)要素磁場、安培力磁現(xiàn)象和磁場b2016.04選考,4,3分2018.04選考,12,3分2017.04選考,3,3 分2019.04選考,4,3分物質(zhì)觀念磁感應(yīng)強(qiáng)度c2018.04選考,12,3分科學(xué)論證幾種常見的磁場b2018.11選考,7,3分2017.04選考,9,3分物質(zhì)觀念通電導(dǎo)線在磁場中受到的力d2019.04選考,5,3分2018.11選考,22,10分2018.04選考,7,3分2016.10選考,10,3分2015.10選考,9

2、,3分2016.04選考,9,3分閉合電路歐姆定律、電磁感應(yīng)科學(xué)本質(zhì)洛倫茲力、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動運動電荷在磁場中受到的力c2018.11選考,10,3分2017.11選考,23,10分科學(xué)本質(zhì)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動d2019.04選考,23,10分2018.11選考,10,3分2018.11選考,23,10分2018.04選考,22,10分2017.11選考,23,10分2017.11選考,8,3分帶電粒子在電場中的運動、動量定理科學(xué)論證分析解讀本專題是考查的熱點內(nèi)容,以往浙江省高考物理中關(guān)于帶電粒子在復(fù)合場中的運動幾乎每年必考,近兩年浙江選考仍將帶電粒子在電磁場中的運動作為考查重

3、點,且通常將力與運動的關(guān)系、功能關(guān)系和電磁場等知識綜合,主要以計算題形式出現(xiàn),難度較高,也會以選擇題形式出現(xiàn),該題型通常涉及安培定則、安培力與左手定則等知識,對學(xué)生的空間思維能力要求較高。本專題知識與現(xiàn)代科技聯(lián)系較多,如帶電粒子在磁場中運動與速度選擇器、質(zhì)譜儀、回旋加速器、等離子發(fā)電機(jī)、電磁流量計、霍爾效應(yīng)等聯(lián)系密切,對學(xué)生的知識應(yīng)用要求較高?！菊骖}探秘】破考點練考向【考點集訓(xùn)】考點一磁場、安培力1.(2018浙江6月學(xué)考,9)如圖所示,小磁針a、b、c、d放在通電螺線管產(chǎn)生的磁場中,穩(wěn)定后指向正確的是()A.磁針aB.磁針bC.磁針cD.磁針d答案D2.(2020屆浙江Z20聯(lián)盟聯(lián)考一,7)

4、中國宋代科學(xué)家沈括在夢溪筆談中最早記載了地磁偏角:“以磁石磨針鋒,則能指南,然常微偏東,不全南也?！边M(jìn)一步研究表明,地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖所示,結(jié)合上述材料,下列說法正確的是()A.地球內(nèi)部也存在磁場,地磁南極在地理北極附近B.地磁場的磁感線是“有頭有尾”的,由地磁北極射出,射入地磁南極C.地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行D.地磁場對射向地球赤道的帶負(fù)電宇宙射線有向東的作用力答案A3.(2018浙江4月選考,7,3分)處于磁場B中的矩形金屬線框可繞軸OO轉(zhuǎn)動,當(dāng)線框中通以電流I時,如圖所示,此時線框左右兩邊受安培力F的方向正確的是()答案D考點二洛倫茲力、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場

5、中的運動1.(2017浙江11月選考,8,3分)如圖所示,在兩水平金屬板構(gòu)成的器件中,存在著勻強(qiáng)電場與勻強(qiáng)磁場,電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直。以某一水平速度進(jìn)入的不計重力的帶電粒子恰好能沿直線運動,下列說法正確的是()A.粒子一定帶負(fù)電B.粒子的速度大小v=BC.若粒子速度大小改變,粒子將做曲線運動D.若粒子速度大小改變,電場對粒子的作用力會發(fā)生變化答案C2.(2018浙江11月選考,10,3分)磁流體發(fā)電的原理如圖所示。將一束速度為v的等離子體垂直于磁場方向噴入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,在相距為d、寬為a、長為b的兩平行金屬板間便產(chǎn)生電壓。如果把上、下板和電阻R連接,上、下板就是一個直

6、流電源的兩極。若穩(wěn)定時等離子體在兩板間均勻分布,電阻率為,忽略邊緣效應(yīng),下列判斷正確的是()A.上板為正極,電流I=BdvabB.上板為負(fù)極,電流I=BvadC.下板為正極,電流I=BdvabD.下板為負(fù)極,電流I=Bvad答案C3.(2017浙江11月選考,23,10分)如圖所示,x軸上方存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,坐標(biāo)原點處有一正離子源,單位時間在xOy平面內(nèi)發(fā)射n0個速率均為v的離子,分布在y軸兩側(cè)各為的范圍內(nèi)。在x軸上放置長度為L的離子收集板,其右端點距坐標(biāo)原點的距離為2L,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0時,沿y軸正方向入射的離子,恰好打在收集板的右端點。整個裝置處于真空中,不計重力,不考慮離子間

7、的碰撞,忽略離子間相互作用。(1)求離子的比荷qm(2)若發(fā)射的離子被收集板全部收集,求的最大值;(3)假設(shè)離子到達(dá)x軸時沿x軸均勻分布。當(dāng)=37,磁感應(yīng)強(qiáng)度在B0B3B0的區(qū)間取不同值時,求單位時間內(nèi)收集板收集到的離子數(shù)n與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間的關(guān)系。(不計離子在磁場中運動的時間)答案(1)洛倫茲力提供向心力qvB0=mv圓周運動的半徑R=L得qm=(2)如圖1所示,以最大值m入射時,有x=2R(1-cos m)=L或2R cos m=L得m=圖1(3)BB0,全部收集到離子時的最小半徑為R1如圖2,有2R1 cos 37=L得B1=mvqR當(dāng)B0B1.6B0時,有n1=n0B1.6B0,恰好收

8、集不到離子時的半徑為R2,有R2=0.5L得B2=2B0當(dāng)1.6B0B2B0時,設(shè)R=mvqB,n2=2R-L2R(1當(dāng)2B00)的粒子。t=0時刻,發(fā)射源在(x,0)(1)若粒子只經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)并在y=y0處被探測到,求發(fā)射源的位置和粒子的初動能;(2)若粒子兩次進(jìn)出電場區(qū)域后被探測到,求粒子發(fā)射源的位置x與被探測到的位置y之間的關(guān)系。圖1圖2答案(1)發(fā)射源的位置:x0=y0粒子的初動能Ek0=12mv2,且Bqv=mv2R,則(2)分下面三種情況討論()見圖1,若Ek02qU0由y=mv2qB、R0=mv0和12mv12=12mv02-qU0、12m及x=y+2(R0+R1)得x=y+2qB

9、(圖1()見圖2,qU0Ek02qU0由-y-d=mv2qB、R和12mv02=12及x=3(-y-d)+2R0得x=-3(y+d)+2圖2()見圖3,若Ek00)的粒子以速度v0垂直DC邊從小孔S射出。若該粒子與正方形框架碰撞時均無能量損失,且每一次碰撞時速度方向垂直于被碰的邊。不計粒子的重力,框架光滑。(1)若帶電粒子以最短的時間打到C點,求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B;(2)保持(1)求得的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,為使從S點發(fā)出的粒子最終又回到S點,且運動時間最短,求帶電粒子從S點發(fā)出時的速率v和最短時間tmin;答案(1)4v0kL(2)2v方法2帶電粒子在磁場中運動的多解問題的分析方法1.(2019浙江

10、嘉興、麗水聯(lián)考,23)如圖所示,在x軸的上方存在著垂直于紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場,在x軸上坐標(biāo)為(2R,0)至(3.6R,0)區(qū)域存在寬度為1.6R的屏,可以吸收打到屏上的粒子。在第三象限存在的半徑為R、垂直于紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B的圓形磁場(磁場的右邊界與y軸相切于P點)。P點有一粒子源,可射出按角度均勻分布、速度大小相等的帶正電粒子,粒子射出方向在與x軸負(fù)方向兩邊各53區(qū)域內(nèi),其中沿x軸負(fù)方向射出的粒子從(-R,0)位置垂直于x軸進(jìn)入上方的磁場區(qū)域。已知粒子質(zhì)量為m、電荷量為q,求:(1)P點射出粒子的速度大小及圓形磁場的方向;(2)屏能接收到的粒子數(shù)與P點射出粒子數(shù)的比

11、值;(3)若屏保持水平僅沿y軸方向移動,請寫出與屏縱坐標(biāo)y的關(guān)系式。答案(1)粒子的半徑為R,2qvB=mv求得:v=2根據(jù)左手定則:磁場垂直于紙面向外。(2)當(dāng)帶電粒子的偏轉(zhuǎn)半徑和圓磁場半徑相等時,所有粒子均平行于y軸方向射入上方磁場區(qū)域。由數(shù)學(xué)關(guān)系得:入射的區(qū)間為-0.2R到-1.8R區(qū)間上半?yún)^(qū)域磁場的偏轉(zhuǎn)半徑為2R,打到的區(qū)域為2.2R到3.8R之間。打在屏上3.6R位置的粒子,入射點的坐標(biāo)為-0.4R該粒子的入射角度由幾何關(guān)系知為37入射粒子按角度均勻分布,所以=53+37(3)全部收集到屏?xí)r,y1的坐標(biāo)為195全部收集不到時,y2的坐標(biāo)為311當(dāng)y0時,粒子平行出射占比=53+37當(dāng)

12、0y195R時,=53+106當(dāng)y=195R時當(dāng)195R3115R2.如圖所示,在x0的區(qū)域中,存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1與B2的勻強(qiáng)磁場,磁場方向均垂直于紙面向里,且B1B2。一個帶負(fù)電荷的粒子從坐標(biāo)原點O以速度v沿x軸負(fù)方向射出,要使該粒子經(jīng)過一段時間后又經(jīng)過O點,B1與B2的比值應(yīng)滿足什么條件?答案B1B2=n方法3動態(tài)圓分析法1.(2018浙江臺州中學(xué)統(tǒng)練一,23)如圖所示,半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,圓弧上P點與圓心O的連線垂直于直徑MN,P點放置一粒子源,其向紙面內(nèi)各個方向均勻發(fā)射兩種原子核32X、8aY,32X的速率為v,8aY的速率為

13、v2,沿PO方向發(fā)射的32X恰好從N(1)求原子核32X的比荷qm(用B、v、R表示)及其從P點到邊界(2)其中一原子核8aY的軌跡恰能與ON的中點A相切,求原子核8(3)在直徑MN上安裝金屬板,并與電阻r串聯(lián)后接地,帶正電的原子核到達(dá)金屬板后被吸收形成電流。已知粒子源P單位時間內(nèi)發(fā)射n個粒子,其中32X占40%,8aY占60%,求穩(wěn)定后通過電阻r答案(1)vBRR3v(2)152.如圖,真空室內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=0.60 T。磁場內(nèi)有一塊平面感光板ab,板面與磁場方向平行。在距ab為l=16 cm處,有一個點狀的粒子放射源S,它向各個方向發(fā)射粒子,粒子

14、的速度都是v=3.0106 m/s。已知粒子的電荷量與質(zhì)量之比qm=5.0107 C/kg?，F(xiàn)只考慮在紙面內(nèi)運動的粒子,求ab板上被答案20 cm【五年高考】A組自主命題浙江卷題組1.(2019浙江4月選考,5,3分)在磁場中的同一位置放置一條直導(dǎo)線,導(dǎo)線的方向與磁場方向垂直,則下列描述導(dǎo)線受到的安培力F的大小與通過導(dǎo)線的電流I的關(guān)系圖像正確的是()答案A2.(2018浙江11月選考,2,3分)發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的物理學(xué)家是()A.法拉第B.奧斯特C.庫侖D.安培答案B3.(2018浙江11月選考,7,3分)電流天平是一種測量磁場力的裝置,如圖所示。兩相距很近的通電平行線圈和,線圈固定,線圈置于天

15、平托盤上。當(dāng)兩線圈均無電流通過時,天平示數(shù)恰好為零。下列說法正確的是()A.當(dāng)天平示數(shù)為負(fù)時,兩線圈電流方向相同B.當(dāng)天平示數(shù)為正時,兩線圈電流方向相同C.線圈對線圈的作用力大于線圈對線圈的作用力D.線圈對線圈的作用力與托盤對線圈的作用力是一對相互作用力答案A4.(2017浙江4月選考,9,3分)如圖所示,兩平行直導(dǎo)線cd和ef豎直放置,通以方向相反、大小相等的電流,a、b兩點位于兩導(dǎo)線所在的平面內(nèi)。則()A.b點的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B.ef導(dǎo)線在a點產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里C.cd導(dǎo)線受到的安培力方向向右D.同時改變兩導(dǎo)線的電流方向,cd導(dǎo)線受到的安培力方向不變答案D5.(2016浙江10月選

16、考,10,3分)如圖所示,把一根通電的硬直導(dǎo)線ab,用輕繩懸掛在通電螺線管正上方,直導(dǎo)線中的電流方向由a向b。閉合開關(guān)S瞬間,導(dǎo)線a端所受安培力的方向是()A.向上B.向下C.垂直紙面向外D.垂直紙面向里答案D6.(2016浙江4月選考,9,3分)法拉第電動機(jī)原理如圖所示。條形磁鐵豎直固定在圓形水銀槽中心,N極向上。一根金屬桿斜插在水銀中,桿的上端與固定在水銀槽圓心正上方的鉸鏈相連。電源負(fù)極與金屬桿上端相連,與電源正極連接的導(dǎo)線插入水銀中。從上往下看,金屬桿()A.向左擺動B.向右擺動C.順時針轉(zhuǎn)動D.逆時針轉(zhuǎn)動答案D7.(2015浙江10月選考,9,3分)小張在探究磁場對電流作用的實驗中,將

17、直導(dǎo)線換作導(dǎo)體板,如圖所示,發(fā)現(xiàn)在a、b兩點之間存在電壓Uab。進(jìn)一步實驗結(jié)果如表:電流磁感應(yīng)強(qiáng)度電壓UabIBUI2B2UI3B3U2IB2U3IB3U由表中結(jié)果可知電壓Uab()A.與電流無關(guān)B.與磁感應(yīng)強(qiáng)度無關(guān)C.與電流可能成正比D.與磁感應(yīng)強(qiáng)度可能成反比答案C8.(2015浙江1月學(xué)考,35,2分)如圖所示,粒子源P會發(fā)出電荷量相等的帶電粒子。這些粒子經(jīng)裝置M加速并篩選后,能以相同的速度從A點垂直磁場方向沿AB射入正方形勻強(qiáng)磁場ABCD。粒子1、粒子2分別從AD中點和C點射出磁場。不計粒子重力,則粒子1和粒子2()A.均帶正電,質(zhì)量之比為41B.均帶負(fù)電,質(zhì)量之比為14C.均帶正電,質(zhì)

18、量之比為21D.均帶負(fù)電,質(zhì)量之比為12答案B9.(2018浙江6月學(xué)考,21,6分)如圖所示,金屬細(xì)桿MN水平懸掛在間距為L的豎直平行金屬導(dǎo)線下方,并處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。已知電源電動勢為E、內(nèi)阻為r,定值電阻阻值為R,其余電阻均可不計。則:(1)閉合開關(guān)時,細(xì)桿向左偏還是向右偏?(2)閉合開關(guān)瞬間,電路中電流I多大?(3)閉合開關(guān)瞬間,細(xì)桿MN所受安培力F多大?答案(1)電流從M到N,根據(jù)左手定則可知,細(xì)桿受安培力向右,即細(xì)桿向右偏。(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得:I=ER(3)由安培力公式得F=BIL=BELR10.(2017浙江4月選考,23,10分)如圖所示,在x

19、Oy平面內(nèi),有一電子源持續(xù)不斷地沿x正方向每秒發(fā)射出N個速率均為v的電子,形成寬為2b、在y軸方向均勻分布且關(guān)于x軸對稱的電子流。電子流沿x方向射入一個半徑為R、中心位于原點O的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場方向垂直xOy平面向里,電子經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)后均從P點射出。在磁場區(qū)域的正下方有一對平行于x軸的金屬平行板K和A,其中K板與P點的距離為d,中間開有寬度為2l且關(guān)于y軸對稱的小孔。K板接地,A與K兩板間加有正負(fù)、大小均可調(diào)的電壓UAK。穿過K板小孔到達(dá)A板的所有電子被收集且導(dǎo)出,從而形成電流。已知b=32R,d=l,電子質(zhì)量為m,電荷量為e,(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;(2)求電子流從P點射出時與負(fù)y

20、軸方向的夾角的范圍;(3)當(dāng)UAK=0時,每秒經(jīng)過極板K上的小孔到達(dá)極板A的電子數(shù);(4)畫出電流i隨UAK變化的關(guān)系曲線。答案(1)根據(jù)幾何知識得:軌道半徑r=RB=mv(2)上端電子從P點射出時與負(fù)y軸的夾角m滿足sin m=bR,得m同理下端電子從P點射出時與負(fù)y軸的夾角也為60范圍是-6060(3)tan =ld,得y=R sin =22設(shè)每秒進(jìn)入兩極板間的電子數(shù)為nnN=yb=n=0.82N(4)由動能定理得出遏止電壓UcUc=-12e與負(fù)y軸成45角的電子的運動軌跡則好與A板相切,其逆過程是類平拋運動,達(dá)到飽和電流所需的最小反向電壓U=-14emv2或根據(jù)(3)可得飽和電流大小I1

21、1.(2016浙江理綜,25,22分)為了進(jìn)一步提高回旋加速器的能量,科學(xué)家建造了“扇形聚焦回旋加速器”。在扇形聚焦過程中,離子能以不變的速率在閉合平衡軌道上周期性旋轉(zhuǎn)。扇形聚焦磁場分布的簡化圖如圖所示,圓心為O的圓形區(qū)域等分成六個扇形區(qū)域,其中三個為峰區(qū),三個為谷區(qū),峰區(qū)和谷區(qū)相間分布。峰區(qū)內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,谷區(qū)內(nèi)沒有磁場。質(zhì)量為m,電荷量為q的正離子,以不變的速率v旋轉(zhuǎn),其閉合平衡軌道如圖中虛線所示。(1)求閉合平衡軌道在峰區(qū)內(nèi)圓弧的半徑r,并判斷離子旋轉(zhuǎn)的方向是順時針還是逆時針;(2)求軌道在一個峰區(qū)內(nèi)圓弧的圓心角,及離子繞閉合平衡軌道旋轉(zhuǎn)的周期T;(3)

22、在谷區(qū)也施加垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,新的閉合平衡軌道在一個峰區(qū)內(nèi)的圓心角變?yōu)?0,求B和B的關(guān)系。已知:sin ()=sin cos cos sin ,cos =1-2 sin2 2答案(1)mvqB逆時針(2)2(3)B=3-12.(2019浙江4月選考,23,10分)有一種質(zhì)譜儀由靜電分析器和磁分析器組成,其簡化原理如圖所示。左側(cè)靜電分析器中有方向指向圓心O、與O點等距離各點的場強(qiáng)大小相同的徑向電場,右側(cè)的磁分析器中分布著方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,其左邊界與靜電分析器的右邊界平行,兩者間距近似為零。離子源發(fā)出兩種速度均為v0、電荷量均為q、質(zhì)量分別為m和0.5m的正離子

23、束,從M點垂直該點電場方向進(jìn)入靜電分析器。在靜電分析器中,質(zhì)量為m的離子沿半徑為r0的四分之一圓弧軌道做勻速圓周運動,從N點水平射出,而質(zhì)量為0.5m的離子恰好從ON連線的中點P與水平方向成角射出,從靜電分析器射出的這兩束離子垂直磁場方向射入磁分析器中,最后打在放置于磁分析器左邊界的探測板上,其中質(zhì)量為m的離子打在O點正下方的Q點。已知OP=0.5r0,OQ=r0,N、P兩點間的電勢差UNP=mv2q,cos =(1)求靜電分析器中半徑為r0處的電場強(qiáng)度E0和磁分析器中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;(2)求質(zhì)量為0.5m的離子到達(dá)探測板上的位置與O點的距離l(用r0表示);(3)若磁感應(yīng)強(qiáng)度在(B-B

24、)到(B+B)之間波動,要在探測板上完全分辨出質(zhì)量為m和0.5m的兩束離子,求B答案(1)E0=mv02qr0B=13.(2016浙江4月選考,22,10分)如圖為離子探測裝置示意圖。區(qū)域、區(qū)域長均為L=0.10 m,高均為H=0.06 m。區(qū)域可加方向豎直向下、電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場;區(qū)域可加方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,區(qū)域的右端緊貼著可探測帶電粒子位置的豎直屏。質(zhì)子束沿兩板正中間以速度v=1.0105 m/s水平射入,質(zhì)子比荷近似為qm=1.0108 C/kg。(忽略邊界效應(yīng),不計重力(1)當(dāng)區(qū)域加電場、區(qū)域不加磁場時,求能在屏上探測到質(zhì)子束的外加電場的最大值Emax;(2

25、)當(dāng)區(qū)域不加電場、區(qū)域加磁場時,求能在屏上探測到質(zhì)子束的外加磁場的最大值Bmax;(3)當(dāng)區(qū)域加電場E小于(1)中的Emax,質(zhì)子束進(jìn)入?yún)^(qū)域和離開區(qū)域的位置等高,求區(qū)域中的磁場B與區(qū)域中的電場E之間的關(guān)系式。答案(1)200 V/m(2)5.510-3 T(3)B=2(2015浙江10月選考,23,12分)如圖是水平放置的小型粒子加速器的原理示意圖,區(qū)域和存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場B1和B2,長L=1.0 m的區(qū)域存在場強(qiáng)大小E=5.0104 V/m、方向水平向右的勻強(qiáng)電場。區(qū)域中間上方有一離子源S,水平向左發(fā)射動能Ek0=4.0104 eV的氘核,氘核最終從區(qū)域下方的P點水平射出。S、P

26、兩點間的高度差h=0.10 m。(氘核質(zhì)量m=21.6710-27 kg、電荷量q=1.6010-19 C,1 eV=1.6010-19 J。1.671(1)求氘核經(jīng)過兩次加速后從P點射出時的動能Ek2;(2)若B1=1.0 T,要使氘核經(jīng)過兩次加速后從P點射出,求區(qū)域的最小寬度d;(3)若B1=1.0 T,要使氘核經(jīng)過兩次加速后從P點射出,求區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2。答案(1)2.2410-14 J(2)0.06 m(3)1.2 TB組統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組1.(2019課標(biāo),17,6分)如圖,等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成,固定于勻強(qiáng)磁場中,線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,

27、線框頂點M、N與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F,則線框LMN受到的安培力的大小為()A.2FB.1.5FC.0.5FD.0答案B2.(2018課標(biāo),20,6分)(多選)如圖,紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導(dǎo)線L1、L2,L1中的電流方向向左,L2中的電流方向向上;L1的正上方有a、b兩點,它們相對于L2對稱。整個系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場中,外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為13B0和12B0,方向也垂直于紙面向外。則(A.流經(jīng)L1的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為712BB.流經(jīng)L1的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為112BC

28、.流經(jīng)L2的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為112BD.流經(jīng)L2的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為712B答案AC3.(2017上海單科,11,4分)如圖,一導(dǎo)體棒ab靜止在U形鐵芯的兩臂之間。開關(guān)閉合后導(dǎo)體棒受到的安培力方向()A.向上B.向下C.向左D.向右答案D4.(2017江蘇單科,1,3分)如圖所示,兩個單匝線圈a、b的半徑分別為r和2r。圓形勻強(qiáng)磁場B的邊緣恰好與a線圈重合,則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為()A.11B.12C.14D.41答案A5.(2017課標(biāo),18,6分)如圖,虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,P為磁場邊界上的一點。大量相同的帶電粒子以相同的速

29、率經(jīng)過P點,在紙面內(nèi)沿不同方向射入磁場。若粒子射入速率為v1,這些粒子在磁場邊界的出射點分布在六分之一圓周上;若粒子射入速率為v2,相應(yīng)的出射點分布在三分之一圓周上。不計重力及帶電粒子之間的相互作用。則v2v1為()A.32B.21C.31D.32答案C6.(2016課標(biāo),18,6分)平面OM和平面ON之間的夾角為30,其橫截面(紙面)如圖所示,平面OM上方存在勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向外。一帶電粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q(q0)。粒子沿紙面以大小為v的速度從OM的某點向左上方射入磁場,速度與OM成30角。已知該粒子在磁場中的運動軌跡與ON只有一個交點,并從OM上另一點射出

30、磁場。不計重力。粒子離開磁場的出射點到兩平面交線O的距離為()A.mv2qBB.3mvqBC.答案D7.(2017課標(biāo),16,6分)如圖,空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,電場方向豎直向上(與紙面平行),磁場方向垂直于紙面向里。三個帶正電的微粒a、b、c電荷量相等,質(zhì)量分別為ma、mb、mc。已知在該區(qū)域內(nèi),a在紙面內(nèi)做勻速圓周運動,b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運動,c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運動。下列選項正確的是()A.mambmcB.mbmamcC.mcmambD.mcmbma答案B8.(2017天津理綜,11,18分)平面直角坐標(biāo)系xOy中,第象限存在垂直于平面向里的勻強(qiáng)磁場,第象限存在沿y軸

31、負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,如圖所示。一帶負(fù)電的粒子從電場中的Q點以速度v0沿x軸正方向開始運動,Q點到y(tǒng)軸的距離為到x軸距離的2倍。粒子從坐標(biāo)原點O離開電場進(jìn)入磁場,最終從x軸上的P點射出磁場,P點到y(tǒng)軸距離與Q點到y(tǒng)軸距離相等。不計粒子重力,問:(1)粒子到達(dá)O點時速度的大小和方向;(2)電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小之比。答案本題考查帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動。(1)在電場中,粒子做類平拋運動,設(shè)Q點到x軸距離為L,到y(tǒng)軸距離為2L,粒子的加速度為a,運動時間為t,有2L=v0tL=12at2設(shè)粒子到達(dá)O點時沿y軸方向的分速度為vyvy=at設(shè)粒子到達(dá)O點時速度方向與x軸正方向

32、夾角為,有tan =vy聯(lián)立式得=45即粒子到達(dá)O點時速度方向與x軸正方向成45角斜向上設(shè)粒子到達(dá)O點時速度大小為v,由運動的合成有v=v0聯(lián)立式得v=2v0(2)設(shè)電場強(qiáng)度為E,粒子電荷量為q,質(zhì)量為m,粒子在電場中受到的電場力為F,由牛頓第二定律可得F=ma又F=qE設(shè)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為R,所受的洛倫茲力提供向心力,有qvB=mv2由幾何關(guān)系可知R=2L聯(lián)立式得EB=v9.(2017江蘇單科,15,16分)一臺質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示。大量的甲、乙兩種離子飄入電壓為U0的加速電場,其初速度幾乎為0,經(jīng)加速后,通過寬為L的狹縫MN沿著與磁場垂直的方向

33、進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,最后打到照相底片上。已知甲、乙兩種離子的電荷量均為+q,質(zhì)量分別為2m和m,圖中虛線為經(jīng)過狹縫左、右邊界M、N的甲種離子的運動軌跡。不考慮離子間的相互作用。(1)求甲種離子打在底片上的位置到N點的最小距離x;(2)在圖中用斜線標(biāo)出磁場中甲種離子經(jīng)過的區(qū)域,并求該區(qū)域最窄處的寬度d;(3)若考慮加速電壓有波動,在(U0-U)到(U0+U)之間變化,要使甲、乙兩種離子在底片上沒有重疊,求狹縫寬度L滿足的條件。答案本題考查動能定理、牛頓第二定律。(1)設(shè)甲種離子在磁場中的運動半徑為r1電場加速qU0=122mv且qvB=2mv解得r1=2根據(jù)幾何關(guān)系x=2r1-L解得

34、x=4B(2)如圖所示最窄處位于過兩虛線交點的垂線上d=r1-r解得d=2Bm(3)設(shè)乙種離子在磁場中的運動半徑為r2r1的最小半徑r1min=2r2的最大半徑r2max=1由題意知2r1min-2r2maxL,即4Bm(解得L2Bmq2(C組教師專用題組1.(2015重慶理綜,7,15分)音圈電機(jī)是一種應(yīng)用于硬盤、光驅(qū)等系統(tǒng)的特殊電動機(jī)。圖是某音圈電機(jī)的原理示意圖,它由一對正對的磁極和一個正方形剛性線圈構(gòu)成,線圈邊長為L,匝數(shù)為n,磁極正對區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于線圈平面豎直向下,大小為B,區(qū)域外的磁場忽略不計。線圈左邊始終在磁場外,右邊始終在磁場內(nèi),前后兩邊在磁場內(nèi)的長度始終相等。某時

35、刻線圈中電流從P流向Q,大小為I。(1)求此時線圈所受安培力的大小和方向。(2)若此時線圈水平向右運動的速度大小為v,求安培力的功率。答案(1)nBIL水平向右(2)nBILv2.(2016江蘇單科,15,16分)回旋加速器的工作原理如圖1所示,置于真空中的D形金屬盒半徑為R,兩盒間狹縫的間距為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直。被加速粒子的質(zhì)量為m、電荷量為+q,加在狹縫間的交變電壓如圖2所示,電壓值的大小為U0,周期T=2mqB。一束該種粒子在t=0T2時間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫,其初速度視為零。現(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運動時間,假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過狹縫均做加速運動圖1圖2(1)出射

36、粒子的動能Em;(2)粒子從飄入狹縫至動能達(dá)到Em所需的總時間t0;(3)要使飄入狹縫的粒子中有超過99%能射出,d應(yīng)滿足的條件。答案(1)q2B2R2(3)d3.(2016四川理綜,11,19分)如圖所示,圖面內(nèi)有豎直線DD,過DD且垂直于圖面的平面將空間分成、兩區(qū)域。區(qū)域有方向豎直向上的勻強(qiáng)電場和方向垂直于圖面的勻強(qiáng)磁場B(圖中未畫出);區(qū)域有固定在水平地面上高h(yuǎn)=2l、傾角=/4的光滑絕緣斜面,斜面頂端與直線DD距離s=4l,區(qū)域可加豎直方向的大小不同的勻強(qiáng)電場(圖中未畫出);C點在DD上,距地面高H=3l。零時刻,質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球P在K點具有大小v0=gl、方向與水平面夾角

37、=/3的速度,在區(qū)域內(nèi)做半徑r=3l/的勻速圓周運動,經(jīng)C點水平進(jìn)入?yún)^(qū)域。某時刻,不帶電的絕緣小球A由斜面頂端靜止釋放,在某處與剛運動到斜面的小球P相遇。小球視為質(zhì)點,不計空氣阻力及小球P所帶電荷量對空間電磁場的影響。l已知,g為重力加速度。(1)求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;(2)若小球A、P在斜面底端相遇,求釋放小球A的時刻tA;(3)若小球A、P在時刻t=l/g(為常數(shù))相遇于斜面某處,求此情況下區(qū)域的勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E,并討論場強(qiáng)答案(1)m(2)(3-22)l(3)設(shè)所求電場方向向下,在tA時刻釋放小球A,小球P在區(qū)域運動加速度為aP,有s=v0(t-tC)+12aA(t-tA)2

38、cos mg+qE=maPH-h+12aA(t-tA)2 sin =12aP(t-tC)聯(lián)立相關(guān)方程解得E=(11對小球P的所有運動情形討論可得35由此可得場強(qiáng)極小值為Emin=0;場強(qiáng)極大值為Emax=7mg84.(2014大綱全國,25,20分)如圖,在第一象限存在勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面(xy平面)向外;在第四象限存在勻強(qiáng)電場,方向沿x軸負(fù)向。在y軸正半軸上某點以與x軸正向平行、大小為v0的速度發(fā)射出一帶正電荷的粒子,該粒子在(d,0)點沿垂直于x軸的方向進(jìn)入電場。不計重力。若該粒子離開電場時速度方向與y軸負(fù)方向的夾角為,求(1)電場強(qiáng)度大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的比值;(2)該粒子

39、在電場中運動的時間。答案(1)12v0 tan2 (2)5.(2014四川理綜,10,17分)在如圖所示的豎直平面內(nèi),水平軌道CD和傾斜軌道GH與半徑r=944 m的光滑圓弧軌道分別相切于D點和G點,GH與水平面的夾角=37。過G點、垂直于紙面的豎直平面左側(cè)有勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.25 T;過D點、垂直于紙面的豎直平面右側(cè)有勻強(qiáng)電場,電場方向水平向右,電場強(qiáng)度E=1104 N/C。小物體P1質(zhì)量m=210-3 kg、電荷量q=+810-6 C,受到水平向右的推力F=9.9810-3 N的作用,沿CD向右做勻速直線運動,到達(dá)D點后撤去推力。當(dāng)P1到達(dá)傾斜軌道底端G點

40、時,不帶電的小物體P2在GH頂端靜止釋放,經(jīng)過時間t=0.1 s與P1相遇。P1和P2與軌道CD、GH間的動摩擦因數(shù)均為=0.5,取g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,物體電荷量保持不變,不計空氣阻力。求(1)小物體P1在水平軌道CD上運動速度v的大小;(2)傾斜軌道GH的長度s。答案(1)4 m/s(2)0.56 m【三年模擬】時間:60分鐘分值:54分一、選擇題(每題3分,共12分)1.(2020屆浙江麗水四校9月聯(lián)考,11)老師在課堂上做了一個演示實驗:裝置如圖所示,在容器的中心放一個圓柱形電極B,沿容器邊緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極A,把A和B分別與電源的兩極相連

41、,然后在容器內(nèi)放入液體,將該容器放在磁場中,液體就會旋轉(zhuǎn)起來。王同學(xué)回去后重復(fù)老師的實驗步驟,但液體并沒有旋轉(zhuǎn)起來,造成這種現(xiàn)象的原因可能是該同學(xué)在實驗過程中()A.將磁鐵的磁極倒置了B.將直流電源的正負(fù)極接反了C.使用的液體為能導(dǎo)電的飽和食鹽溶液D.使用的電源為50 Hz的低壓交流電源答案D2.(2019浙江溫州九校聯(lián)考,11)如圖所示是研究安培力的演示儀,把正方形導(dǎo)線框掛在彈簧測力計的下面,導(dǎo)線框平面與紙面垂直。當(dāng)閉合開關(guān)時,導(dǎo)線框外側(cè)邊的電流向上(如圖所示),則下列說法正確的是()A.閉合開關(guān)時,彈簧測力計的示數(shù)變小B.閉合開關(guān)后,當(dāng)滑動變阻器滑片向右滑動時,彈簧測力計的示數(shù)變大C.若僅

42、變換電源的正負(fù)極后,閉合開關(guān),彈簧測力計的示數(shù)變小D.若僅把馬蹄形磁鐵重新放置,使開口向右,N極在上S極在下,線框?qū)⑹艿较蜃蟮陌才嗔Υ鸢窩3.(2019浙江金麗衢聯(lián)考,8)如圖所示,三塊一樣的蹄形磁鐵并排放置在粗糙水平桌面上,S極在上,N極在下,導(dǎo)體棒AB單位長度的電阻為R,導(dǎo)體棒所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同。可通過1、2、3、4四條電阻不計的柔軟細(xì)導(dǎo)線與電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源相連,相鄰兩條細(xì)導(dǎo)線間的導(dǎo)體棒長度相同。下列說法正確的是()A.1接電源負(fù)極,2接電源正極,導(dǎo)體棒向外擺B.對調(diào)磁鐵N極與S極的位置的同時改變電流方向,導(dǎo)體棒的擺動方向改變C.1、4接電源瞬間導(dǎo)體棒所受磁場的作用力是2、

43、3接電源瞬間的3倍D.通電瞬間,桌面對磁鐵的作用力比沒通電時大答案D4.(2019浙江名校協(xié)作體二模,13)現(xiàn)有一種質(zhì)譜儀如圖所示,離子化室存在一些初速度為零的正離子。正離子經(jīng)高壓電源加速,加速后通過圓形磁場室(內(nèi)為勻強(qiáng)磁場)、真空管,最后打在記錄儀上,通過處理就可以得到正離子比荷qm進(jìn)而推測有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)。已知高壓電源的電壓為U,圓形磁場區(qū)的半徑為R,真空管與水平面夾角為,離子進(jìn)入磁場室時速度方向指向圓心。則下列說法正確的是(A.高壓電源A端應(yīng)接電源的正極B.磁場室的磁場方向必須垂直紙面向里C.兩種一價正離子X1、X2(X1質(zhì)量大于X2)同時進(jìn)入磁場室后,出現(xiàn)圖中的軌跡和,則軌跡一定對應(yīng)X

44、2D.若磁場室內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,當(dāng)記錄儀接收到一個明顯的信號時,與該信號對應(yīng)的離子比荷為qm=答案C二、非選擇題(共42分)5.(2020屆浙江麗水四校9月聯(lián)考,23)(10分)回旋加速器是利用磁場和電場共同作用對帶電粒子進(jìn)行加速的儀器?，F(xiàn)在有一個研究小組對回旋加速器進(jìn)行研究。研究小組成員分工合作,測量了真空中的D形盒的半徑為R,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直加速器向里,大小為B1,要加速粒子的電荷量為q,質(zhì)量為m,電場的電壓大小為U。幫助小組成員完成下列計算:(1)求回旋加速器能將電荷加速到的最大速度;(2)要達(dá)到最大速度,粒子需要經(jīng)過多少次電場加速;(3)研究小組成員根據(jù)磁場中電荷偏轉(zhuǎn)的規(guī)律設(shè)計

45、了如圖乙的引出裝置。在原有回旋加速器外面加裝一個圓環(huán),在這個圓環(huán)區(qū)內(nèi)加垂直加速器向里的磁場B2,讓帶電粒子在加速器邊緣恰好能偏轉(zhuǎn)至圓環(huán)區(qū)域外邊緣。求圓環(huán)區(qū)域所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小。圖甲圖乙答案(1)qB1Rm(2)6.(2020屆浙江Z20聯(lián)盟聯(lián)考一,20)(12分)如圖在光滑絕緣平面上有一直角三角形區(qū)域AOC,AC上放置一個絕緣材料制成的固定擋板,其長度AC=L,A=30,現(xiàn)有一個質(zhì)量為m,帶電荷量為+q可視為質(zhì)點的小球從A點,以初速度v沿AO方向運動。小球與擋板的碰撞均為彈性碰撞(打到C點時也記一次碰撞),且不計一切摩擦和碰撞時間。若在AOC區(qū)域施加一個垂直水平面向里的勻強(qiáng)磁場,則:(1)要使小球能到達(dá)C點,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值Bmin;(2)要使小球能到達(dá)C點,求小球與AC邊碰撞次數(shù)n和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B應(yīng)滿足的條