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

(滿分：100分時間：60分鐘)一、單項選擇題(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)，下列說法中正確的是 ()A．在磁場中某確定位置，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力F＝0，那么該處的B確定為零C．磁場中某處B的方向跟電流在該處受磁場力F的方向相同D．一小段通電直導(dǎo)線放在B為零的位置，那么它受到的磁場力F也確定為零答案D解析磁感應(yīng)強(qiáng)度是表征磁場強(qiáng)弱的物理量，磁場中的確定點的磁感應(yīng)強(qiáng)度是一個確定的值，它由磁場本身打算，與磁場中是否有通電導(dǎo)體、及導(dǎo)體的長度、電流強(qiáng)度的大小、以及磁場作用力的大小無關(guān)，A錯誤；若電流方向與磁場方向在一條直線上，通電導(dǎo)體將不受到磁場力的作用，因此在某處磁場力為零，并不能說明該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，B錯誤；通電導(dǎo)體受到磁場力的方向垂直于磁場方向和電流方向所打算的平面，C錯誤；通電導(dǎo)體處在一個沒有磁場的空間，當(dāng)然不受磁場力的作用，D正確．2.如圖1所示，A、B、C是等邊三角形的三個頂點，O是A、B連線的中點．以O(shè)為坐標(biāo)原點，A、B連線為x軸，O、C連線為y軸，建立坐標(biāo)系．過A、B、C、O四個點各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等、方向向里的電流．則過O點的通電直導(dǎo)線所受安培力的方向為 ()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A點和B點的通電導(dǎo)線對過O點的通電導(dǎo)線的安培力等大反向，過C點的通電導(dǎo)線對過O點的通電導(dǎo)線的安培力即為其總的安培力，沿OC連線向上，故A項正確．

3.如圖2所示，長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)處電勢高于b處電勢B．a(chǎn)處離子濃度大于b處離子濃度C．溶液的上表面電勢高于下表面的電勢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－同時參與導(dǎo)電，且運動方向相反，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，在O點處有一放射源，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點飛出磁場，帶電粒子2從B點飛出磁場，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在磁場中運動時間比值為2∶1D．帶電粒子1與帶電粒子2在磁場中運動時間比值為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)磁場中運動，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A正確，選項B錯誤；帶電粒子1與帶電粒子2在磁場中運動時間比值為eq\f(t1,t2)＝eq\f(\f(2π,3)r1,\f(π,3)r2)＝eq\f(2r1,r2)＝2∶3，選項C、D錯誤．5．空間存在垂直于紙面方向的均勻磁場．其方向隨時間做周期性變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的圖線如圖4所示．規(guī)定B>0時，磁場的方向穿出紙面，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O處，在t＝0時刻以初速度v0＝πm/s沿垂直磁場方向開頭運動，不計重力的作用，不計磁場的變化及可能產(chǎn)生的一切其他影響．則在磁場變化N個(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)，而磁場的變化周期為T′＝1×10－2s，則粒子運動的平均速度為eq\x\to(v)＝eq\f(N·2\r(2)R,NT′)＝2eq\r(2)m/s，選項C正確．二、多項選擇題(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，電場強(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，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等．有一個帶電粒子以初速度v0從x軸上的P點垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場，恰好與y軸成45°角射出電場，再經(jīng)過一段時間又恰好垂直于x軸進(jìn)入下面的磁場．已知O、P之間的距離為d，則帶電粒子 ()圖5A．在電場中運動的時間為eq\f(2d,v0)B．在磁場中做圓周運動的半徑為eq\r(2)dC．自進(jìn)入磁場至其次次經(jīng)過x軸所用時間為eq\f(7πd,4v0)D．從進(jìn)入電場時開頭計時，粒子在運動過程中其次次經(jīng)過x軸的時間為eq\f(4＋7πd,2v0)答案AD解析粒子在電場中做類平拋運動，沿x軸方向上的平均速度為eq\f(v0,2)，所以在電場中運動時間為eq\f(2d,v0).由題意知，進(jìn)入磁場時豎直方向速度等于水平方向速度v0，故速度為eq\r(2)v0，在磁場中做圓周運動的半徑為2eq\r(2)d，在第一象限內(nèi)運動時間為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)運動時間為t2＝eq\f(1,2)T＝eq\f(πr,\r(2)v0)＝eq\f(2πd,v0)，所以自進(jìn)入磁場至其次次經(jīng)過x軸的時間為t＝t1＋t2＝eq\f(7πd,2v0)，從進(jìn)入電場到其次次經(jīng)過x軸的時間為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里的勻強(qiáng)磁場，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點沿紙面對各個方向(y>0)射入磁場區(qū)域．不計離子所受重力，不計離子間的相互影響．圖中曲線表示離子運動的區(qū)域邊界，其中邊界與y軸交點為M，邊界與x軸交點為N，且OM＝ON＝L.由此可推斷 ()圖6A．這些離子是帶正電的B．這些離子運動的軌跡半徑為LC．這些離子的比荷為eq\f(q,m)＝eq\f(v,LB)D．當(dāng)離子沿y軸正方向射入磁場時會經(jīng)過N點答案AD解析依據(jù)左手定則知，離子帶正電，A項正確；由題圖可知，粒子運動的軌跡半徑為eq\f(1,2)L，B項錯誤；再依據(jù)qvB＝eq\f(mv2,\f(1,2)L)，得eq\f(q,m)＝eq\f(2v,LB)，C項錯誤；由于ON＝L，粒子運動半徑為eq\f(1,2)L，ON恰好為粒子做圓周運動的直徑，故其會經(jīng)過N點，D項正確．8．如圖7，正方形區(qū)域ABCD中有垂直于紙面對里的勻強(qiáng)磁場，一個帶正電粒子(不計重力)以確定速度沿AB邊的中點M垂直于AB邊射入磁場，恰好從A點射出，則 ()圖7A．僅把該粒子改為帶負(fù)電，粒子將從B點射出B．僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，粒子在磁場中運動時間將增大C．僅將磁場方向改為垂直于紙面對外，粒子在磁場中運動時間不變D．僅削減帶正電粒子速度，粒子將從AD之間的某點射出答案AC解析依據(jù)左手定則知，A對．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，周期T＝eq\f(2πm,Bq)會減小，而粒子在磁場中運動時間還是eq\f(T,2)，但會減小，B錯；R＝eq\f(mv,Bq)，v↓，R↓，粒子會從AM之間射出，D錯．僅轉(zhuǎn)變磁場方向使之向外，粒子的周期T不變，運動時間不變，C對．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，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，通過移動滑動頭P可以轉(zhuǎn)變極板MN間的電壓．a(chǎn)、b為滑動變阻器的最下端和最上端(滑動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＝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y(1)當(dāng)滑動頭P在a端時，求粒子在磁場中做圓周運動的半徑R0；(2)當(dāng)滑動頭P在ab正中間時，求粒子射入磁場時速度的大??；(3)滑動頭P的位置不同則粒子在磁場中運動的時間也不同，求粒子在磁場中運動的最長時間．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，MN間所加電壓為0，粒子以v0水平進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，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，UMN＝U/2，粒子在MN間做類平拋運動水平方向位移：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粒子射入磁場時的速度大小為：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，UMN′＝U，粒子進(jìn)入磁場時速度最大，方向與y軸的夾角最小，做圓周運動的半徑最大，在磁場中運動的時間可能最長．此時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)入磁場由qBv′＝meq\f(v′2,R)得粒子在磁場中做圓周運動的半徑為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中心軸線的延長線上，由于R<0.3m，所以粒子從y軸射出，且此粒子在磁場中運動時間最長，轉(zhuǎn)過的圓心角為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，高一級平臺距離絕緣物塊的中心O的高度為h，低一級平臺高度是高一級平臺高度的一半．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)電場和交變磁場，電場強(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)電的小球從高一級平臺左邊緣以確定初速度滑過平臺后，垂直于邊界GH在t＝T/4時刻進(jìn)入復(fù)合場，剛進(jìn)入復(fù)合場時磁場方向向外且為正值．小球以不變的速率運動至O點處恰好與絕緣物塊發(fā)生正碰，碰撞過程沒有能量損失(碰撞時間不計)．碰撞后小球恰能垂直于邊界GH返回低一級平臺上，而絕緣物塊從C點向右運動到最遠(yuǎn)點D，C、D間的距離為s，(重力加速度為g)求： (a)(b)圖9(1)交變磁場變化的周期T；(2)小球從高一級平臺左邊緣滑出的初速度v；(3)絕緣物塊從C點運動至D點時，彈簧具有的彈性勢能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，做勻速圓周運動，則有：qE＝mg①帶電小球做勻速圓周運動由洛倫茲力供應(yīng)向心力，且經(jīng)過半個圓周到達(dá)O點，碰后再經(jīng)過半個圓周回到低一級平臺．設(shè)小球做勻速圓周運動的周期為T′.依據(jù)帶電粒子在磁場中運動的周期公式T′＝eq\f(2πm,qB0)②由于eq\f(T,4)＝eq\f(T′,2)，即T＝2T′.由①②消去q，得交變磁場變化的周期T＝eq\f(4πE,gB0)(2)小球在高一級平臺上做勻速直線運動，初速度等于在復(fù)合場中運動的速度，由牛頓其次定律有：qvB0＝meq\f(v2,r)③由幾何關(guān)系有：r＝eq