2021屆高三年級(jí)上冊(cè)學(xué)期期末考試物理全解全析匯編09 磁場(chǎng)（原卷版）

2021屆高三期末物理試題全解全析匯編

磁場(chǎng)

1、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末）.如圖所示，兩條平行的金屬軌道所構(gòu)成的平面與水平地面的夾

角為仇在兩軌道的頂端之間接有電源和一滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器的滑片處于中點(diǎn)位置，整個(gè)裝置處于垂

直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一根金屬桿而垂直放在兩導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合電路，油桿處于靜止?fàn)?/p>

態(tài)?，F(xiàn)將滑動(dòng)變阻器的滑片向N端緩慢滑動(dòng)，此過程中斷桿始終保持靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法中正確的是

A.金屬桿與軌道之間一定不是光滑的

B.金屬桿所受安培力的方向沿斜面向上

C.滑片向N端滑動(dòng)的過程中金屬桿所受安培力變小

D.滑片向N端滑動(dòng)的過程中金屬桿對(duì)軌道的壓力變小

2、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末）.如圖所示，在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)

有兩個(gè)質(zhì)量相等、所帶電荷量大小也相等的帶電粒子a和b,先后以不同的速率從圓邊沿的A點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)圓形區(qū)

域的圓心。射入圓形磁場(chǎng)區(qū)域，它們穿過磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。粒子之間的相互作用力及所受重

力和空氣阻力均可忽略不計(jì)，下列說法中正確的是

A.a、b兩粒子所帶電荷的電性一定不同

B.射入圓形磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)a粒子的速率較大

C.穿過磁場(chǎng)區(qū)域的過程洛倫茲力對(duì)a做功較多

D.穿過磁場(chǎng)區(qū)域過程a粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長

3、（2020?北京市西城區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖所示的平行板器件中有方向相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

一帶正電的粒子以某一速度從該裝置的左端水平向右進(jìn)入兩板間后，恰好能做直線運(yùn)動(dòng)。忽略粒子重力的

影響，則

A.若只將粒子改為帶負(fù)電，其將往上偏

B.若只增加粒子進(jìn)入該裝置的速度，其將往上偏

C.若只增加粒子的電荷量，其將往下偏

D.若粒子從右端水平進(jìn)入，則仍沿直線水平飛出

4、（2020?北京市西城區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖所示，導(dǎo)線框與電源、滑動(dòng)變阻器、電流表、開關(guān)組成閉合

回路，將導(dǎo)線框用彈簧測(cè)力計(jì)懸掛起來，導(dǎo)線框下端置于蹄形磁鐵兩極之間，與磁場(chǎng)方向垂直放置。在接

通電路前先觀察并記錄下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)代。接通電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表讀數(shù)為人觀察并記錄

彈簧測(cè)力計(jì)此時(shí)的讀數(shù)Q,繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表讀數(shù)為/2,/3,…，/n,觀察并記錄彈簧測(cè)力計(jì)

相應(yīng)的讀數(shù)F2,....Fn,若實(shí)驗(yàn)過程中導(dǎo)線框下端都未離開蹄形磁鐵兩極之間的區(qū)域，且該區(qū)域的

磁場(chǎng)可看作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則根據(jù)以上數(shù)據(jù)描繪出的彈簧測(cè)力計(jì)彈力大小/隨電流/變化的圖像可能是

F

5、（2020?北京市石景山區(qū)高三上學(xué)期期末）安德森利用云室照片觀察到宇宙射線垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)

軌跡發(fā)生彎曲。如圖照片所示，在垂直于照片平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（照片中未標(biāo)出）中，高能宇宙射線穿過鉛

板時(shí)，有一個(gè)粒子的軌跡和電子的軌跡完全相同，但彎曲的方向反了。這種前所未知的粒子與電子的質(zhì)量

相同，但電荷卻相反。安德森發(fā)現(xiàn)這正是狄拉克預(yù)言的正電子。正電子的發(fā)現(xiàn)，開辟了反物質(zhì)領(lǐng)域的研究，

安德森獲得1936年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。關(guān)于照片中的信息，下列說法正確的是（）

A.粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線

B.粒子在鉛板上方運(yùn)動(dòng)的速度大于在鉛板下方運(yùn)動(dòng)的速度

C.粒子從上向下穿過鉛板

D,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直照片平面向里

6、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末反饋題）如圖所示，兩條平行的金屬軌道所構(gòu)成的平面與水平地

面的夾角為仇在兩軌道的頂端之間接有電源和一滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器的滑片處于中點(diǎn)位置，一根金屬

桿而垂直放在兩導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合電路，外桿處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)垂直軌道平面向上加一勻強(qiáng)磁場(chǎng),

待電路穩(wěn)定后岫桿仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法中正確的是（）

A.金屬桿必所受安培力的方向豎直向上

B.金屬桿必所受安培力的方向平行斜面向下

C.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片向M端滑動(dòng)的過程中，金屬桿必仍可能保持靜止?fàn)顟B(tài)。

D.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片向N端滑動(dòng)的過程中，金屬桿M一定保持靜止?fàn)顟B(tài)。

7、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末反饋題）如圖所示，兩條平行的金屬軌道所構(gòu)成的平面與水平地

面的夾角為仇在兩軌道的頂端之間接有電源和一滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器的滑片處于中點(diǎn)位置，一根金屬

桿湖垂直放在兩導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合電路，外桿處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)垂直軌道平面向上加一勻強(qiáng)磁場(chǎng),

待電路穩(wěn)定后仍桿仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法中正確的是（）

A.加入磁場(chǎng)后，金屬桿必所受的靜摩擦力一定減小

B.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片向M端移動(dòng)的過程中，金屬桿岫受到的靜摩擦力可能減小

C.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，當(dāng)滑片向N端移動(dòng)的過程中，金屬桿仍受到的靜摩擦力可能減小

D.如圖所示的磁場(chǎng)方向，若金屬桿的質(zhì)量為“電路中的電流此時(shí)為/且保持不變，金屬桿曲的有效長度

為L,則該方向的磁場(chǎng)有最小值〃吆：：°

1LJ

E.滑動(dòng)變阻器的滑片向M端調(diào)到某一位置后，金屬桿仍可能會(huì)向上做勻加速運(yùn)動(dòng)

F.滑動(dòng)變阻器的滑片向N端調(diào)到某一位置后，金屬桿外可能會(huì)向下做變加速運(yùn)動(dòng)

8、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末）?.將一段裸銅導(dǎo)線彎成如圖甲所示形狀的線框，將它置于一節(jié)5

號(hào)干電池的正極上（線框上端的彎折位置與正極良好接觸），一塊圓柱形強(qiáng)磁鐵吸附在電池的負(fù)極，使銅導(dǎo)

線框下面的兩端P、。與磁鐵表面保持良好接觸，放手后線框就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而制成了一個(gè)“簡易電動(dòng)機(jī)”，

如圖乙所示。關(guān)于該“簡易電動(dòng)機(jī)”，下列說法中正確的是

A.如果導(dǎo)線框下面的兩端P、Q有一端與磁鐵表面不接觸，線框也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)

B.如果磁鐵吸附在電池負(fù)極的磁極調(diào)換一下，線框轉(zhuǎn)動(dòng)的方向也應(yīng)該改變

C.電池的輸出功率一定大于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械功率

D.線框由靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，通過線框中的電流大小始終不變

9、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末反饋題）將一段裸銅導(dǎo)線彎成如圖甲所示形狀的線框，將它置于

一節(jié)5號(hào)干電池的正極上（線框上端的彎折位置與正極良好接觸），一塊圓柱形強(qiáng)磁鐵吸附在電池的負(fù)極,

使銅導(dǎo)線框下面的兩端P、。與磁鐵表面保持良好接觸，放手后線框就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而制成了一個(gè)“簡易

電動(dòng)機(jī)”，如圖乙所示。關(guān)于該“簡易電動(dòng)機(jī)”，下列說法中正確的是（）

A.線框轉(zhuǎn)動(dòng)起來是由于受到電場(chǎng)力的作用

B.如果磁鐵吸附在電池負(fù)極的是S極，那么從上向下看，線框做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

C.電池輸出的電功率等于線框旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功率

D,電池輸出的電功率大于線框旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功率

E.如果線框下面只有一端導(dǎo)線與磁鐵良好接觸，則線框?qū)⑸舷抡駝?dòng)

10、（2020?北京市豐臺(tái)區(qū)高三上學(xué)期期末）下列關(guān)于場(chǎng)的說法正確的是（）

A.電場(chǎng)和磁場(chǎng)并不是真實(shí)存在的物質(zhì)

B.電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷一定有力的作用

C.磁場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷一定有力的作用

D.將放入電場(chǎng)中的電荷移走，電場(chǎng)隨之消失

H、（2020?北京市豐臺(tái)區(qū)高三上學(xué)期期末）導(dǎo)線中沒有電流時(shí)，其周圍空間沒有磁場(chǎng)；當(dāng)導(dǎo)線通有電流時(shí),

其周圍空間有磁場(chǎng)。由此可猜想：定向運(yùn)動(dòng)的電荷周圍有磁場(chǎng)。猜想的主要依據(jù)是（）

A.導(dǎo)線兩端有電壓時(shí)，導(dǎo)線中形成電流

B.電流是電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的

C.導(dǎo)線中存在正電荷和負(fù)電荷

D.導(dǎo)線中存在可以自由移動(dòng)的電荷

12、（2020?北京市豐臺(tái)區(qū)高三上學(xué)期期末）某同學(xué)在利用如圖所示裝置“探究影響通電導(dǎo)線受力的因素”實(shí)驗(yàn)

中，把三塊相同的蹄形磁體并排放在桌面上，用細(xì)導(dǎo)線將一根銅質(zhì)導(dǎo)體棒水平懸掛在磁體的兩極間，導(dǎo)體

棒的方向與磁場(chǎng)方向垂直，當(dāng)導(dǎo)體棒中有電流通過時(shí)，導(dǎo)體棒帶動(dòng)細(xì)導(dǎo)線偏離豎直方向，離開豎直方向最

大角度稱為擺動(dòng)角。該同學(xué)在保持電流大小不變的條件下，通過兩組實(shí)驗(yàn)作對(duì)比研究。實(shí)驗(yàn)I：電流從細(xì)導(dǎo)

線2流入、細(xì)導(dǎo)線3流出；實(shí)驗(yàn)H電流從細(xì)導(dǎo)線1流入、細(xì)導(dǎo)線4流出，關(guān)于兩組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列說法正

確的是（）

A.實(shí)驗(yàn)I中細(xì)導(dǎo)線向外擺動(dòng)，擺動(dòng)角小于實(shí)驗(yàn)n擺動(dòng)角

B.實(shí)驗(yàn)I中細(xì)導(dǎo)線向外擺動(dòng)，擺動(dòng)角大于實(shí)驗(yàn)II擺動(dòng)角

C.實(shí)驗(yàn)I中細(xì)導(dǎo)線向里擺動(dòng)，擺動(dòng)角小于實(shí)驗(yàn)II擺動(dòng)角

D.實(shí)驗(yàn)I中細(xì)導(dǎo)線向里擺動(dòng)，擺動(dòng)角大于實(shí)驗(yàn)II擺動(dòng)角

13、（2020?北京市大興區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖所示，正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶電粒子

垂直磁場(chǎng)邊界從〃點(diǎn)射入，從方點(diǎn)射出。下列說法正確的是

II

II

J--------?

II

?XXX1

A.粒子帶正電

B.粒子在匕點(diǎn)速率大于在。點(diǎn)速率

C.若僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，則粒子可能從〃點(diǎn)右側(cè)射出

D.若僅減小入射速率，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間變長

14、（2020?北京市朝陽區(qū)高三上學(xué)期期末）以下與“IV”相等的是

A.IN-m/CB.U/sC.ITm/s2D.IWb/C

15、（2020?北京市朝陽區(qū)高三上學(xué)期期末）在光滑水平面上，細(xì)繩的一端拴一帶正電的小球，小球繞細(xì)繩的

另一端。沿順時(shí)針做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，水平面處于豎直向下的足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示（俯視）。某時(shí)

刻細(xì)繩突然斷裂，則下列推斷正確的是

XX_____xX

,二\

X/XX'、、X

LA\

X\XX/X

XX.........XX

A.小球?qū)㈦x圓心。越來越遠(yuǎn)，且速率越來越小

B.小球?qū)㈦x圓心。越來越遠(yuǎn)，且速率保持不變

C.小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)周期與繩斷前的周期一定相等

D.小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)半徑與繩斷前的半徑可能相等

16、（2020?北京新學(xué)道臨川學(xué)校高三上學(xué)期期末）如圖所示，光滑絕緣水平面上，有一矩形線圈沖入一勻強(qiáng)

磁場(chǎng)，線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，其動(dòng)能恰好等于它在磁場(chǎng)左側(cè)時(shí)的一半，設(shè)磁場(chǎng)寬度大于線圈寬度，那

么（）

XX

XX

A.線圈恰好在剛離開磁場(chǎng)的地方停下

B.線圈在磁場(chǎng)中某位置停下

線圈在未完全離開磁場(chǎng)時(shí)即已停下

D.線圈完全離開磁場(chǎng)以后仍能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)停下來

17、（2020?北京市通州區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖所示，兩根垂直紙面平行放置的直導(dǎo)線M和N,通有大小

相等方向相反的電流L在紙面上與M、N距離相等的一點(diǎn)P處，M、N導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別

為Bi、B2,則下圖中正確標(biāo)出BI與B2合矢量B的方向的是（）

M0、

9、、/A0

、、、PB.

N?rnN@r

A0A?

11

18、（2020?北京市通州區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖所示，三塊相同蹄形磁鐵并列放置在水平桌面上，磁鐵的N

極在上，S極在下，固定不動(dòng)。導(dǎo)體棒用圖中以。輕而柔軟的細(xì)導(dǎo)線懸掛起來，它們與導(dǎo)體棒和電源構(gòu)成

回路（電源沒有在圖中畫出），導(dǎo)線么方接在直流電源的正負(fù)極兩端，認(rèn)為導(dǎo)體棒所在位置附近均為強(qiáng)磁

場(chǎng)，接通電源后，逐漸加大電流，看到導(dǎo)體棒的擺動(dòng)幅度也逐漸變大。根據(jù)本次試驗(yàn)操作的現(xiàn)象，下列說

法正確的是

A.導(dǎo)線。接在直流電源的負(fù)極，導(dǎo)線人接在直流電源的正極

B.電流越大，導(dǎo)體棒受到的安培力越大

C.電流的方向影響導(dǎo)體棒受到安培力的方向

D.磁場(chǎng)越強(qiáng)，導(dǎo)體棒受到的安培力越大

19、（2020?北京市通州區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖所示，正方形區(qū)域aba/中充滿勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙

面向里，一個(gè)氫核從邊的中點(diǎn)機(jī)沿著既垂直于。。邊又垂直于磁場(chǎng)的方向，以一定速度u射入磁場(chǎng)，正

好從"邊中點(diǎn)"射出磁場(chǎng)，若將磁場(chǎng)的感應(yīng)強(qiáng)度6變?yōu)樵瓉淼囊话耄渌麠l件不變，則這個(gè)氫核射出磁場(chǎng)

的位置是

nb

XXxX

B

xX

1xx

XXxX

A.a點(diǎn)

B.b點(diǎn)

C.在。、〃之間某點(diǎn)

D.在。、〃之間某點(diǎn)

20、（2020?北京市通州區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖所示，天平可以用來測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁場(chǎng)方向垂直紙面（虛

線圍成的區(qū)域），天平的右臂下面掛有一個(gè)矩形線圈，共N匝，線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下底邊長為L,

右側(cè)邊深入磁場(chǎng)中的長為右，線圈中通有電流/（方向如圖）時(shí)，在天平左、右兩邊加上質(zhì)量分別為叫、加2

的祛碼，天平平衡；當(dāng)電流反向（大小不變）時(shí)，右邊再加上質(zhì)量為機(jī)的祛碼后天平重新平衡，下列說法

中正確的是（）

A.磁場(chǎng)的方向是垂直紙面向里

B.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度8=理

ILN

C.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度3=

21LN

D.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度8

21L、N

21、（2020?北京市通州區(qū)高三上學(xué)期期末）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置一個(gè)矩形截面的載流導(dǎo)體，當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流

方向垂直時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)的垂直于磁場(chǎng)和電流方向的兩個(gè)端面之間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差，這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，

這個(gè)電勢(shì)差也被叫做霍爾電壓。同時(shí)在導(dǎo)體內(nèi)形成霍爾電場(chǎng)E”，利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用

于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)3（磁場(chǎng)方向垂直于前后表面），有一載流導(dǎo)體，已知上

表面寬為d,側(cè)面高為〃（已在圖中標(biāo)出），若通過導(dǎo)體的電流為/,電壓表示數(shù)為U,電子的電荷量為e,

導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為〃，下列說法中正確的是

ncdlJ

B.磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為3=

C.導(dǎo)體內(nèi)形成的霍爾電場(chǎng)島=4

a

D.若圖中的電流/是電子的定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，則上表面比下表面地勢(shì)高。

22、（2020?北京市通州區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖中PQ是勻強(qiáng)磁場(chǎng)里的一片金屬片，其平面與磁場(chǎng)方向平行，

一個(gè)粒子從某點(diǎn)以與PQ垂直的速度射出，動(dòng)能是紇-該粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。今測(cè)得它在

金屬片兩邊的軌道半徑之比是10:9,若在穿越金屬板過程中粒子受到的阻力大小及電荷量恒定，則下列說

法正確的是

B.該粒子的動(dòng)能減少了工七八

100"

9

C.該粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期減小一

10

D.該粒子最多能穿越金屬板6次

23、（2020?北京市通州區(qū)高三上學(xué)期期末）某課外探究小組用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量學(xué)校所在位置的電磁場(chǎng)

的水平分量紇，將一段細(xì)長的直導(dǎo)體棒南北方向放置，并與開關(guān)、導(dǎo)線、電阻箱和電動(dòng)勢(shì)為七、內(nèi)阻為一

的電源組成如圖所示的電路。在導(dǎo)體棒的正下方距離為〃處放一小磁針，開關(guān)斷開時(shí)小磁針與導(dǎo)體棒平行,

現(xiàn)閉合開關(guān)，緩慢調(diào)節(jié)電阻箱接入電路中的電阻值，發(fā)現(xiàn)小磁針逐漸偏離南北方向，當(dāng)電阻箱接入電路的

電阻值為9r時(shí)，小磁針的偏轉(zhuǎn)角恰好為60。，已知通電長直導(dǎo)線周圍某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為8=左（（式中/為

通過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度、L為該點(diǎn)到通電長直導(dǎo)線的距離，左為常數(shù)），導(dǎo)體棒和導(dǎo)線電阻均可忽略不計(jì)，則

該位置地磁場(chǎng)的水平分量為大小為

B-

B.

…倭9hr

百ZE

C.BD.=-----

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24、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末）.如圖所示為質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理圖，它是一種分離和檢測(cè)不同

同位素的重要工具。質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同核素互稱為同位素?，F(xiàn)讓待測(cè)的不同帶電

粒子經(jīng)加速后進(jìn)入速度選擇器，速度選擇器的平行金屬板之間有相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中未

畫出），磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,電場(chǎng)強(qiáng)度為及金屬板靠近平板S,在平板S上有可讓粒子通過的狹縫P,帶電粒

子經(jīng)過速度選擇器后，立即從P點(diǎn)沿垂直平板S且垂直于磁場(chǎng)方向的速度進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為氏、并以平板

S為邊界的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)后打在記錄它的照相底片上，底片厚度可忽略不計(jì)，且與平板S

重合。根據(jù)粒子打在底片上的位置，便可以對(duì)它的比荷（電荷量與質(zhì)量之比）情況進(jìn)行分析。在下面的討

論中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為無的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，空氣阻力、帶電粒子所受的重力及它們之間的相互作用力

均可忽略不計(jì)。

（1）若某帶電粒子打在底片上的A點(diǎn)，測(cè)得尸與A之間的距離為x,求該粒子的比荷與：

m

（2）若有兩種質(zhì)量不同的正一價(jià)離子，質(zhì)量分別為如和他2,它們經(jīng)速度選擇器和勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，分別打在

底片上的A.和A2兩點(diǎn)，測(cè)得P到A2的距離與4到A2的距離相等，求這兩種離子的質(zhì)量之比"；

加2

（3）若用這個(gè)質(zhì)譜儀分別觀測(cè)氫的兩種同位素離子（所帶電荷量為e）,它們分別打在照相底片上相距為d

的兩點(diǎn)；

①為了便于觀測(cè)，希望”的數(shù)值大一些為宜。試分析說明為了便于觀測(cè)，應(yīng)如何改變勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度

Bo的大?。?/p>

②研究小組的同學(xué)對(duì)上述氏影響d的問題進(jìn)行了深入的研究。為了直觀，他們以d為縱坐標(biāo)、以《為橫坐

標(biāo)，畫出了d隨卷變化的關(guān)系圖像，該圖像為一條過原點(diǎn)的直線。測(cè)得該直線的斜率為晨求這兩種同位

素離子的質(zhì)量之差A(yù)mo

25、（202（）?北京市東城區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末）帶電粒子的電荷量與質(zhì)量之比（且）叫做比荷。比荷的測(cè)定

m

對(duì)研究帶電粒子的組成和結(jié)構(gòu)具有重大意義。利用質(zhì)譜儀可以測(cè)量帶電粒子的比荷。如圖所示為一種質(zhì)譜

儀的原理示意圖。某帶電粒子從容器A下方的小孔飄入加速電場(chǎng)（其初速度可視為零），之后自。點(diǎn)沿著與

磁場(chǎng)邊界垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打到照相底片上的P點(diǎn)。忽略重力的影響。當(dāng)加速電場(chǎng)的電勢(shì)

差為U,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí)，0點(diǎn)與P點(diǎn)間的距離為L.

(1)請(qǐng)你說該帶電粒子帶正電還是帶負(fù)電。

(2)求該帶電粒子的比荷。

底片U

26、(2020?北京市西城區(qū)高三上學(xué)期期末)如圖所示，兩平行金屬板間距為心電勢(shì)差為U,板間電場(chǎng)可視

為勻強(qiáng)電場(chǎng)；金屬板下方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電量為+外質(zhì)量為〃，的粒子,由靜止開始從

正極板出發(fā)，經(jīng)電場(chǎng)加速后射出，并進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，忽略重力的影響，求：

(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大?。?/p>

(2)粒子從電場(chǎng)射出時(shí)速度v的大小;

(3)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R。

27、（2020?北京市石景山區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖甲所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間的距離為L,金屬導(dǎo)軌所

在的平面與水平面夾角為仇導(dǎo)體棒心與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，其質(zhì)量為加，長度為L,通過的電流為/。

（1）沿棒岫中電流方向觀察，側(cè)視圖如圖乙所示，為使導(dǎo)體棒而保持靜止，需加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向

垂直于導(dǎo)軌平面向上，求磁感應(yīng)強(qiáng)度辦的大??；

（2）若（1）中磁場(chǎng)方向改為豎直向上，如圖丙所示，求磁感應(yīng)強(qiáng)度&的大??；

（3）若只改變磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)的方向始終在與棒外垂直的平面內(nèi)，欲使導(dǎo)體棒外保持靜止，求磁場(chǎng)方向變

化的最大范圍。

28、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末反饋題）如圖所示為示波管的結(jié)構(gòu)原理圖，加熱的陰極K發(fā)出

的電子（初速度可忽略不計(jì)）經(jīng)電勢(shì)差為Uo的AB兩金屬板間的加速電場(chǎng)加速后，從一對(duì)水平放置的平行

正對(duì)帶電金屬板的左端中心O'點(diǎn)沿中心軸線。'0射入金屬板間（0'0垂直于熒光屏M）,兩金屬板間偏轉(zhuǎn)電

場(chǎng)的電勢(shì)差為U,電子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在右側(cè)豎直的熒光屏M上。整個(gè)裝置處在真空中，加速電場(chǎng)與

偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)均視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，忽略電子之間的相互作用力，不考慮相對(duì)論效應(yīng)。已知電子的質(zhì)量為〃?，電荷

量為e；加速電場(chǎng)的金屬板AB間距離為面；偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的金屬板長為板間距離為d,其右端到熒光屏M

的水平距離為Li.

（1）電子所受重力可忽略不計(jì)，求：

①電子飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)距離（側(cè)移距離）y；

②電子飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角的正切tan。；

③電子打在熒光屏上時(shí)的動(dòng)能Ek,并說明此動(dòng)能與加速電場(chǎng)對(duì)電子做功的大小關(guān)系；

④若偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓為。，電子打在熒光屏上的位置與。點(diǎn)的豎直距離匕其中單位偏轉(zhuǎn)電壓引起的偏轉(zhuǎn)

量｝W稱為示波管的靈敏度。在示波器結(jié)構(gòu)確定的情況下，為了提高示波管的靈敏度，請(qǐng)分析說明可采取

哪些措施。

（2）在解決一些實(shí)際問題時(shí)，為了簡化問題，常忽略一些影響相對(duì)較小的量，這對(duì)最終的計(jì)算結(jié)果并沒有

太大的影響，因此這種處理是合理的。在本題所述的物理情景中，若已知Uo=125V,U=80V,do=2.0xl（y2m,

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t/=l.OxlO-m,Li=l.OxlO-m,L2=0.10m,m=9.0xl0-kg,e=1.6xlO'C,重力加速度g=10m/s2。請(qǐng)利用這

些數(shù)據(jù)分析說明下列過程中忽略電子所受重力是合理的。

①對(duì)于電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；

②對(duì)于電子在離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)。

29、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末反饋題）如圖所示為質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理圖，它是一種分離和檢測(cè)

不同同位素的重要工具。質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同核素互稱為同位素。現(xiàn)讓待測(cè)的不同

帶電粒子經(jīng)加速電場(chǎng)后進(jìn)入速度選擇器，速度選擇器的平行金屬板之間有相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)

（圖中未畫出），磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電場(chǎng)強(qiáng)度為瓦金屬板靠近平板S,在平板S上有可讓粒子通過的狹縫P,

帶電粒子經(jīng)過速度選擇器后，立即從P點(diǎn)沿垂直平板S且垂直于磁場(chǎng)方向的速度進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bo、并

以平板S為邊界的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)后打在記錄它的照相底片上，底片厚度可忽略不計(jì)，且

與平板S重合。根據(jù)粒子打在底片上的位置，便可以對(duì)它的比荷（電荷量與質(zhì)量之比）情況進(jìn)行分析。在

下面的討論中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bo的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，空氣阻力、帶電粒子所受的重力及它們之間的相

互作用力均可忽略不計(jì)。

（1）帶電粒子通過狹縫P時(shí)的速度大小也

（2）不同的帶電粒子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后可獲得不同的速率，這些粒子進(jìn)入速度選擇器后，要想使通過狹縫

P的帶電粒子速度大一些，應(yīng)怎樣調(diào)整速度選擇器的電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；

（3）若用這個(gè)質(zhì)譜儀分別觀測(cè)氫的兩種同位素離子（iH和2H）,它們分別打在照相底片上相距為力的兩點(diǎn)；

若用這個(gè)質(zhì)譜儀相同條件下再分別觀測(cè)碳的兩種同位素離子和它們分別打在照相底片上相距為

（QC'4C）,

力的兩點(diǎn)。請(qǐng)通過計(jì)算說明，"與"2的大小關(guān)系；

（4）若氫的兩種同位素離子（所帶電荷量為e）的質(zhì)量分別為陽和7M2,且已知如〉相2,它們同時(shí)從加速電

場(chǎng)射出。試分析說明這兩種粒子哪一種先到達(dá)照相底片，并求出它們到達(dá)照相底片上的時(shí)間差加。

30、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末反饋題）如圖所示為一種質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理圖，它是一種分離和

檢測(cè)不同同位素的重要工具。質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同核素互稱為同位素。讓離子源發(fā)

出的不同帶電粒子，經(jīng)一對(duì)相距為4兩極板間電壓為U的平行正對(duì)金屬板所形成的加速電場(chǎng)加速后，從

緊靠金屬板的平板S上的狹縫P沿垂直平板5射入以平板S為邊界的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)后

打在記錄它的照相底片上，底片厚度可忽略不計(jì)，且與平板S重合。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為8、方向與速度方

向垂直。

根據(jù)粒子打在底片上的位置，便可以對(duì)它的比荷（電荷量與質(zhì)量之比）的情況進(jìn)行分析。在下面的討論中，

帶電粒子進(jìn)入加速電場(chǎng)的初速度、粒子所受的重力及它們之間的相互作用力均可忽略不計(jì)。

（1）若某帶電粒子打在照片底片上的A點(diǎn)，測(cè)得A與P之間的距離為X,求該粒子的比荷q/m-.

（2）若有兩種質(zhì)量不同的正一價(jià)離子，它們的質(zhì)量分別為砌和，"2,它們經(jīng)加速電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，分別

打在照相底片上的4和A2兩點(diǎn)。已知電子的電荷量為e,求4、4間的距離△心

（3）若有兩種質(zhì)量不同的正一價(jià)離子，質(zhì)量分別為陽和m2,它們經(jīng)加速電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，分別打在照

相底片上的4和4兩點(diǎn)，測(cè)得P到上的距離與4到A2的距離相等，求這兩種離子的質(zhì)量之比如,“2；

（4）若用這個(gè)質(zhì)譜儀分別觀測(cè)氫的兩種同位素離子CH和2H）,它們分別打在照相底片上相距為4的兩點(diǎn)；

若用這個(gè)質(zhì)譜儀分別觀測(cè)碳的兩種同位素離子（he和MC）,它們分別打在照相底片上相距為小的兩點(diǎn)。請(qǐng)

通過計(jì)算說明，&與4的大小關(guān)系；

（5）若用這個(gè)質(zhì)譜儀分別觀測(cè)氫的兩種同位素離子，它們分別打在照相底片上相距為d的兩點(diǎn)。為了便于

觀測(cè)，希望4的數(shù)值大一些為宜，試分析說明為使d增大一些可采取哪些措施；

（6）若氫的兩種同位素離子的電荷量均為e,質(zhì)量分別為如和,〃2,且已知，m>m2,它們同時(shí)進(jìn)入加速電場(chǎng)。

試分析說明這兩種粒子哪一種先到達(dá)照相底片，并求出它們到達(dá)照相底片上的時(shí)間差加。

31、（2020?北京市大興區(qū)高三上學(xué)期期末）導(dǎo)線中自由電子的定向移動(dòng)形成電流，電流可以從宏觀和微觀兩

個(gè)角度來認(rèn)識(shí)。

（1）一段通電直導(dǎo)線的橫截面積為S,它的摩爾質(zhì)量為M,密度為p,阿伏伽德羅常數(shù)位NA。導(dǎo)線中每個(gè)

帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)的速率為。，粒子的電荷量為e,假設(shè)每個(gè)電子只提供一個(gè)自由電子。

①推導(dǎo)該導(dǎo)線中電流的表達(dá)式；

②如圖所示，電荷定向運(yùn)動(dòng)時(shí)所受洛倫茲力的矢量和，在宏觀上表現(xiàn)為導(dǎo)線所受的安培力。按照這個(gè)思路，

請(qǐng)你嘗試由安培力的表達(dá)式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式。

（2）經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為金屬導(dǎo)體中恒定電場(chǎng)形成穩(wěn)恒電流。金屬導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力的作用下，定向

運(yùn)動(dòng)形成電流。自由電子在定向運(yùn)動(dòng)的過程中，不斷地與金屬離子發(fā)生碰撞。碰撞后自由電子定向運(yùn)動(dòng)的

速度變?yōu)榱悖瑢⒛芰哭D(zhuǎn)移給金屬離子，使得金屬離子的熱運(yùn)動(dòng)更加劇烈，這就是焦耳熱產(chǎn)生原因。

某金屬直導(dǎo)線電阻為R,通過的電流為人請(qǐng)從宏觀和微觀相結(jié)合的角度，證明：在時(shí)間f內(nèi)導(dǎo)線中產(chǎn)生的

焦耳熱為。=心心（可設(shè)電