【先學(xué)后教新思路】2020高考物理一輪復(fù)習(xí)-教案39-磁場(chǎng)

(滿分：100分時(shí)間：60分鐘)一、單項(xiàng)選擇題(每小題6分，共30分)1．依據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B＝F/(IL)，下列說(shuō)法中正確的是 ()A．在磁場(chǎng)中某確定位置，B與F成正比，與I、L的乘積成反比B．一小段通電直導(dǎo)線在空間某處受磁場(chǎng)力F＝0，那么該處的B確定為零C．磁場(chǎng)中某處B的方向跟電流在該處受磁場(chǎng)力F的方向相同D．一小段通電直導(dǎo)線放在B為零的位置，那么它受到的磁場(chǎng)力F也確定為零答案D解析磁感應(yīng)強(qiáng)度是表征磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，磁場(chǎng)中的確定點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是一個(gè)確定的值，它由磁場(chǎng)本身打算，與磁場(chǎng)中是否有通電導(dǎo)體、及導(dǎo)體的長(zhǎng)度、電流強(qiáng)度的大小、以及磁場(chǎng)作用力的大小無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；若電流方向與磁場(chǎng)方向在一條直線上，通電導(dǎo)體將不受到磁場(chǎng)力的作用，因此在某處磁場(chǎng)力為零，并不能說(shuō)明該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，B錯(cuò)誤；通電導(dǎo)體受到磁場(chǎng)力的方向垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向所打算的平面，C錯(cuò)誤；通電導(dǎo)體處在一個(gè)沒(méi)有磁場(chǎng)的空間，當(dāng)然不受磁場(chǎng)力的作用，D正確．2.如圖1所示，A、B、C是等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，O是A、B連線的中點(diǎn)．以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，A、B連線為x軸，O、C連線為y軸，建立坐標(biāo)系．過(guò)A、B、C、O四個(gè)點(diǎn)各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過(guò)紙面，導(dǎo)線中通有大小相等、方向向里的電流．則過(guò)O點(diǎn)的通電直導(dǎo)線所受安培力的方向?yàn)? ()圖1A．沿y軸正方向 B．沿y軸負(fù)方向C．沿x軸正方向 D．沿x軸負(fù)方向答案A解析由題圖可知，過(guò)A點(diǎn)和B點(diǎn)的通電導(dǎo)線對(duì)過(guò)O點(diǎn)的通電導(dǎo)線的安培力等大反向，過(guò)C點(diǎn)的通電導(dǎo)線對(duì)過(guò)O點(diǎn)的通電導(dǎo)線的安培力即為其總的安培力，沿OC連線向上，故A項(xiàng)正確．

3.如圖2所示，長(zhǎng)方體玻璃水槽中盛有NaCl的水溶液，在水槽左、右側(cè)壁內(nèi)側(cè)各裝一導(dǎo)體片，使溶液中通入沿x軸正向的電流I，沿y軸正向加恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B.圖中a、b是垂直于z軸方向上水槽的前、后兩內(nèi)側(cè)面，則 ()圖2A．a(chǎn)處電勢(shì)高于b處電勢(shì)B．a(chǎn)處離子濃度大于b處離子濃度C．溶液的上表面電勢(shì)高于下表面的電勢(shì)D．溶液的上表面處的離子濃度大于下表面處的離子濃度答案B解析在NaCl溶液中，Na＋和Cl－同時(shí)參與導(dǎo)電，且運(yùn)動(dòng)方向相反，故兩種離子都將向a側(cè)面偏轉(zhuǎn)，故a側(cè)面照舊是電中性的，a、b兩側(cè)面不存在電勢(shì)差，但a處離子濃度大于b處離子濃度，只有B正確．4．如圖3所示，為一圓形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在O點(diǎn)處有一放射源，沿半徑方向射出速度為v的不同帶電粒子，其中帶電粒子1從A點(diǎn)飛出磁場(chǎng)，帶電粒子2從B點(diǎn)飛出磁場(chǎng)，不考慮帶電粒子的重力，則 ()圖3A．帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷比值為3∶1B．帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷比值為eq\r(3)∶1C．帶電粒子1與帶電粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間比值為2∶1D．帶電粒子1與帶電粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間比值為1∶2答案A解析依據(jù)題圖中幾何關(guān)系，tan60°＝R/r1，tan30°＝R/r2，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，r＝mv/qB，聯(lián)立解得帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷比值為3∶1，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；帶電粒子1與帶電粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間比值為eq\f(t1,t2)＝eq\f(\f(2π,3)r1,\f(π,3)r2)＝eq\f(2r1,r2)＝2∶3，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．5．空間存在垂直于紙面方向的均勻磁場(chǎng)．其方向隨時(shí)間做周期性變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖線如圖4所示．規(guī)定B>0時(shí)，磁場(chǎng)的方向穿出紙面，一帶電荷量q＝5π×10－7C，質(zhì)量m＝5×10－10kg的帶電粒子，位于某點(diǎn)O處，在t＝0時(shí)刻以初速度v0＝πm/s沿垂直磁場(chǎng)方向開(kāi)頭運(yùn)動(dòng)，不計(jì)重力的作用，不計(jì)磁場(chǎng)的變化及可能產(chǎn)生的一切其他影響．則在磁場(chǎng)變化N個(gè)(圖4A．πm/s B.eq\f(π,2)m/sC．2eq\r(2)m/s D.eq\r(2)m/s答案C解析由題意可得T＝eq\f(2πm,qB)＝0.02s，R＝eq\f(mv0,qB)＝0.01m，又t＝5×10－3s＝eq\f(T,4)，而磁場(chǎng)的變化周期為T(mén)′＝1×10－2s，則粒子運(yùn)動(dòng)的平均速度為eq\x\to(v)＝eq\f(N·2\r(2)R,NT′)＝2eq\r(2)m/s，選項(xiàng)C正確．二、多項(xiàng)選擇題(每小題8分，共24分)6.如圖5所示，在其次象限內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E；在第一、四象限內(nèi)分別存在如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等．有一個(gè)帶電粒子以初速度v0從x軸上的P點(diǎn)垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，恰好與y軸成45°角射出電場(chǎng)，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間又恰好垂直于x軸進(jìn)入下面的磁場(chǎng)．已知O、P之間的距離為d，則帶電粒子 ()圖5A．在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為eq\f(2d,v0)B．在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為eq\r(2)dC．自進(jìn)入磁場(chǎng)至其次次經(jīng)過(guò)x軸所用時(shí)間為eq\f(7πd,4v0)D．從進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)開(kāi)頭計(jì)時(shí)，粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其次次經(jīng)過(guò)x軸的時(shí)間為eq\f(4＋7πd,2v0)答案AD解析粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，沿x軸方向上的平均速度為eq\f(v0,2)，所以在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為eq\f(2d,v0).由題意知，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)豎直方向速度等于水平方向速度v0，故速度為eq\r(2)v0，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為2eq\r(2)d，在第一象限內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1＝eq\f(3,8)T＝eq\f(2πr,\r(2)v0)×eq\f(3,8)＝eq\f(3πd,2v0)，在第四象限內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2＝eq\f(1,2)T＝eq\f(πr,\r(2)v0)＝eq\f(2πd,v0)，所以自進(jìn)入磁場(chǎng)至其次次經(jīng)過(guò)x軸的時(shí)間為t＝t1＋t2＝eq\f(7πd,2v0)，從進(jìn)入電場(chǎng)到其次次經(jīng)過(guò)x軸的時(shí)間為t′＝eq\f(2d,v0)＋t＝eq\f(4＋7πd,2v0)，所以只有A、D正確．7.如圖6所示，在x軸上方的空間存在著垂直于紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.很多相同的離子，以相同的速率v，由O點(diǎn)沿紙面對(duì)各個(gè)方向(y>0)射入磁場(chǎng)區(qū)域．不計(jì)離子所受重力，不計(jì)離子間的相互影響．圖中曲線表示離子運(yùn)動(dòng)的區(qū)域邊界，其中邊界與y軸交點(diǎn)為M，邊界與x軸交點(diǎn)為N，且OM＝ON＝L.由此可推斷 ()圖6A．這些離子是帶正電的B．這些離子運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為L(zhǎng)C．這些離子的比荷為eq\f(q,m)＝eq\f(v,LB)D．當(dāng)離子沿y軸正方向射入磁場(chǎng)時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)N點(diǎn)答案AD解析依據(jù)左手定則知，離子帶正電，A項(xiàng)正確；由題圖可知，粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為eq\f(1,2)L，B項(xiàng)錯(cuò)誤；再依據(jù)qvB＝eq\f(mv2,\f(1,2)L)，得eq\f(q,m)＝eq\f(2v,LB)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于ON＝L，粒子運(yùn)動(dòng)半徑為eq\f(1,2)L，ON恰好為粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的直徑，故其會(huì)經(jīng)過(guò)N點(diǎn)，D項(xiàng)正確．8．如圖7，正方形區(qū)域ABCD中有垂直于紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶正電粒子(不計(jì)重力)以確定速度沿AB邊的中點(diǎn)M垂直于AB邊射入磁場(chǎng)，恰好從A點(diǎn)射出，則 ()圖7A．僅把該粒子改為帶負(fù)電，粒子將從B點(diǎn)射出B．僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間將增大C．僅將磁場(chǎng)方向改為垂直于紙面對(duì)外，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變D．僅削減帶正電粒子速度，粒子將從AD之間的某點(diǎn)射出答案AC解析依據(jù)左手定則知，A對(duì)．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，周期T＝eq\f(2πm,Bq)會(huì)減小，而粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間還是eq\f(T,2)，但會(huì)減小，B錯(cuò)；R＝eq\f(mv,Bq)，v↓，R↓，粒子會(huì)從AM之間射出，D錯(cuò)．僅轉(zhuǎn)變磁場(chǎng)方向使之向外，粒子的周期T不變，運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變，C對(duì)．三、非選擇題(共46分)9．(23分)如圖8所示，在平面直角坐標(biāo)系xOy第一象限內(nèi)分布有垂直xOy向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝2.5×10－2T．在其次象限緊貼y軸并垂直y軸放置一對(duì)平行金屬板MN，極板間距d＝0.4m，MN中心軸線離x軸0.3m．極板與左側(cè)電路相連接，通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)頭P可以轉(zhuǎn)變極板MN間的電壓．a(chǎn)、b為滑動(dòng)變阻器的最下端和最上端(滑動(dòng)變阻器的阻值分布均勻)，a、b兩端所加電壓U＝1×102V．在MN中心軸線上距y軸距離為L(zhǎng)＝0.4m處，有一粒子源S沿x軸正方向連續(xù)射出比荷為eq\f(q,m)＝4.0×106C/kg，速度為v0＝2.0×104m/s帶正電的粒子，粒子經(jīng)過(guò)y(1)當(dāng)滑動(dòng)頭P在a端時(shí)，求粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R0；(2)當(dāng)滑動(dòng)頭P在ab正中間時(shí)，求粒子射入磁場(chǎng)時(shí)速度的大??；(3)滑動(dòng)頭P的位置不同則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也不同，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間．圖8答案(1)0.2m(2)eq\r(5)×104m/s(3)eq\f(3π,2)×10－5s解析(1)P在a端時(shí)，MN間所加電壓為0，粒子以v0水平進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則：qBv0＝eq\f(mv\o\al(2,0),R0)，解得R0＝0.2m(2)當(dāng)P在ab正中間時(shí)，UMN＝U/2，粒子在MN間做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)水平方向位移：L＝v0t豎直方向速度：vy＝eq\f(qUMN,md)t代入數(shù)據(jù)解得vy＝1×104粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為：v＝eq\r(v\o\al(2,0)＋v\o\al(2,y))＝eq\r(5)×104m/s(3)當(dāng)P在b端時(shí)，UMN′＝U，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度最大，方向與y軸的夾角最小，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑最大，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能最長(zhǎng)．此時(shí)vy′＝eq\f(qUMN′,md)t＝2×104m/sv′＝eq\r(v\o\al(2,0)＋vy′2)＝2eq\r(2)×104m/s與y軸的夾角tanα＝eq\f(v0,vy′)＝1，α＝45°則偏轉(zhuǎn)位移y＝eq\f(L,2tanα)＝0.2m＝eq\f(d,2)，恰好從N板右端進(jìn)入磁場(chǎng)由qBv′＝meq\f(v′2,R)得粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R＝0.2eq\r(2)m軌跡如圖，由幾何關(guān)系可知圓心O′恰好在MN中心軸線的延長(zhǎng)線上，由于R<0.3m，所以粒子從y軸射出，且此粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)，轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為θ＝270°，則tmax＝eq\f(θ,360°)·eq\f(2πm,qB)＝eq\f(3π,2)×10－5s10．(23分)如圖9(a)所示，有兩極光滑的絕緣平臺(tái)，高一級(jí)平臺(tái)距離絕緣物塊的中心O的高度為h，低一級(jí)平臺(tái)高度是高一級(jí)平臺(tái)高度的一半．絕緣物塊放在水平地面上，物塊與地面間的滑動(dòng)摩擦力為Ff，一輕質(zhì)彈簧一端連接在絕緣物塊的中心，另一端固定在墻面上．邊界GH左邊存在著正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和交變磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化狀況如圖(b)所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0.有一質(zhì)量為m、帶負(fù)電的小球從高一級(jí)平臺(tái)左邊緣以確定初速度滑過(guò)平臺(tái)后，垂直于邊界GH在t＝T/4時(shí)刻進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)，剛進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)時(shí)磁場(chǎng)方向向外且為正值．小球以不變的速率運(yùn)動(dòng)至O點(diǎn)處恰好與絕緣物塊發(fā)生正碰，碰撞過(guò)程沒(méi)有能量損失(碰撞時(shí)間不計(jì))．碰撞后小球恰能垂直于邊界GH返回低一級(jí)平臺(tái)上，而絕緣物塊從C點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)到最遠(yuǎn)點(diǎn)D，C、D間的距離為s，(重力加速度為g)求： (a)(b)圖9(1)交變磁場(chǎng)變化的周期T；(2)小球從高一級(jí)平臺(tái)左邊緣滑出的初速度v；(3)絕緣物塊從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至D點(diǎn)時(shí)，彈簧具有的彈性勢(shì)能Ep.答案(1)eq\f(4πE,gB0)(2)eq\f(gB0h,2E)(3)eq\f(3mg2B\o\al(2,0)h2,32E2)－Ffs解析(1)帶電小球垂直于邊界GH進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有：qE＝mg①帶電小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)由洛倫茲力供應(yīng)向心力，且經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周到達(dá)O點(diǎn)，碰后再經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周回到低一級(jí)平臺(tái)．設(shè)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)′.依據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期公式T′＝eq\f(2πm,qB0)②由于eq\f(T,4)＝eq\f(T′,2)，即T＝2T′.由①②消去q，得交變磁場(chǎng)變化的周期T＝eq\f(4πE,gB0)(2)小球在高一級(jí)平臺(tái)上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，初速度等于在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度，由牛頓其次定律有：qvB0＝meq\f(v2,r)③由幾何關(guān)系有：r＝eq