高三物理(第04期)好題速遞分項解析匯編 專題09 磁場(包含復合場)(含解析)
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專題09 磁場(包含復合場) 一、選擇題 1.【遼寧省沈陽市東北育才學校2017屆高三上學期第二次模擬考試】如圖所示,條形磁鐵放在桌子上,一根通電直導線由S極的上端平移到N極的上端的過程中,導線保持與磁鐵垂直,導線的通電方向如圖,則在這個過程中磁鐵受到的摩擦力(保持靜止) ( ) A.為零. B.方向由左變?yōu)橄蛴? C.方向保持不變. D.方向由右變?yōu)橄蜃? 【答案】B 考點:安培力、摩擦力的判斷與計算 2.【遼師大附中2016—2017學年上學期期中考試】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線,當導線中通以圖示方向的電流時 A.磁鐵對桌面的壓力增大 B.磁鐵對桌面的壓力減小 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 考點:安培力。 3.【遼師大附中2016—2017學年上學期期中考試】絕緣光滑斜面與水平面成角,質量為m、帶電荷量為-q(q>0)的小球從斜面上的h高度處釋放,初速度為(>0),方向與斜面底邊MN平行,如圖所示,整個裝置處在勻強磁場B中,磁場方向平行斜面向上。如果斜面足夠大,且小球能夠沿斜面到達底邊MN。則下列判斷正確的是 A.勻強磁場磁感應強度的取值范圍為 B.勻強磁場磁感應強度的取值范圍為 C.小球在斜面做變加速曲線運動 D.小球達到底邊MN的時間 【答案】BD 【解析】根據帶點小球在斜面上運動時的受力情況,有:,當時,小球離開斜面,要使小球能夠沿斜面到達底邊MN,B的最大值為,所以勻強磁場磁感應強度的取值范圍為,A錯誤;B正確;小球沿斜面方向的合力為重力的下滑分力,垂直斜面方向合力為零,小球在斜面上做勻加速曲線運動,C錯誤;沿斜面方向,位移,由得:,D正確;故選BD。 考點:洛倫茲力、帶電粒子在勻強磁場中的運動。 4.【山東省實驗中學2017屆高三第一次診斷性考試】一帶電粒子在電場和磁場同時存在的空間中(不計重力),不可能出現的運動狀態(tài)是 A.靜止 B.勻速直線運動 C.勻加速直線運動 D.勻速圓周運動 【答案】A 考點:帶電粒子在混合場中的運動 5.【山東省實驗中學2017屆高三第一次診斷性考試】如圖所示,兩個質量相等的帶電粒子a、b在同一位置A以大小相同的速度射入同一勻強磁場,兩粒子的入射方向與磁場邊界的夾角分別為30和60,經磁場偏轉后兩粒子都經過B點, AB連線與磁場邊界垂直,則 A.a粒子帶正電,b粒子帶負電 B.兩粒子的軌道半徑之比 C.兩粒子所帶電荷量之比 D.兩粒子的運動時間之比 【答案】CD 考點:帶電粒子在勻強磁場中的運動 6.【福建省廈門第一中學2017屆高三上學期期中考試】空間某區(qū)域豎直平面內存在電場,電場線分布如圖所示,但是方向未知,一個質量為m、電量為+q的小球在該電場中運動,小球經過A點時的速度大小為,方向水平向右,運動至B點時速度大小為,若A、B兩點之間的高度差為h,則以下判斷中正確的是 A.A、B兩點的電場強度和電勢大小關系為、 B.即使,電場力也不一定做正功 C.A、B兩點間的電勢差為 D.小球從A運動到B點的過程中電場力做的功為 【答案】BC 考點:考查了帶電粒子在復合場中的運動 7.如圖所示,在x軸上方有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度大小為B,在原點O處有一離子源,t=0時刻沿紙面內的各個方向同時發(fā)射一群速率相同、質量為m、電荷量為+q的粒子,其中一個與x軸正方向成60角射入磁場的粒子在t1時刻到達A點(圖中未畫出),A點為該粒子運動過程中距離x軸的最遠點,且OA=L.不計粒子間的相互作用和粒子的重力,下列結論正確的是( ?。? A.粒子的速率為 B.粒子的速率為 C.t1時刻仍在磁場中的所有粒子均處在以O點為圓心、L為半徑的圓周上 D.t1時刻仍在磁場中的所有粒子均處在以O點為圓心、L為半徑的圓周上 【答案】BD 考點:帶電粒子在勻強磁場中的運動 8.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示,直線MN上方有垂直紙面向里的勻強磁場,電子1從磁場邊界上的a點垂直MN和磁場方向射入磁場,經t1時間從b點離開磁場。之后電子2也由a點沿圖示方向以相同速率垂直磁場方向射入磁場,經t2時間從a、b連線的中點c離開磁場,則t1∶t2為( ) M a c b N 2 1 A.2∶3 B.2∶1 C.3∶2 D.3∶1 【答案】D 【解析】粒子在磁場中都做勻速圓周運動,根據題意畫出粒子的運動軌跡,如圖所示: 電子1垂直射進磁場,從b點離開,則運動了半個圓周,ab即為直徑,c點為圓心,電子2以相同速率垂直磁場方向射入磁場,經t2時間從a、b連線的中點c離開磁場,根據半徑可知,粒子1和2的半徑相等,根據幾何關系可知,△aOc為等邊三角形,則粒子2轉過的圓心角為60,所以粒子1運動的時間,粒子2運動的時間,所以故選D. 考點:帶電粒子在磁場中的運動 9.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示,在邊長為l的正方形區(qū)域內,有與y軸平行的勻強電場和垂直于紙面的勻強磁場。一個帶電粒子(不計重力)從原點O沿x軸進入場區(qū),恰好做勻速直線運動,穿過場區(qū)的時間為t;若撤去磁場,只保留電場,其它條件不變,該帶電粒子穿過場區(qū)的時間為;若撤去電場,只保留磁場,其它條件不變,那么該帶電粒子穿過場區(qū)的時間為( ) x y O l A. B. C. D. 【答案】B 當撤去電場,在勻強磁場中勻速圓周運動,帶電粒子在磁場中經過的軌跡是個半圓,故運動時間:…⑧ 由①②③④⑤式得:; 故該粒子穿過場區(qū)的時間應該是,故選B 考點:帶電粒子在復合場中的運動 10.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示,由均勻的電阻絲組成的等邊三角形導體框,垂直磁場放置,將ab兩點接入電源兩端,若電阻絲ab段受到的安培力大小為F,則此時三根電阻絲受到的安培力的合力大小為( ) a b c A.F B.1.5F C.2F D.3F 【答案】B 考點:安培力 11.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示,兩根長直導線豎直插入光滑絕緣水平桌面上的M、N兩小孔中,O為M、N連線中點,連線上a、b兩點關于O點對稱。導線均通有大小相等、方向向上的電流。已知長直導線在周圍產生的磁場的磁感應強度,式中k是常數、I是導線中電流、r為點到導線的距離。一帶正電的小球以初速度v0從a點出發(fā)沿連線運動到b點。關于上述過程,下列說法正確的是( ) M N a b O I I v0 A.小球一直做勻速直線運動 B.小球先做加速運動后做減速運動 C.小球對桌面的壓力先減小后增大 D.小球對桌面的壓力一直在增大 【答案】AD 【解析】根據右手螺旋定則可知直線M處的磁場方向垂直于MN向里,直線N處的磁場方向垂直于MN向外,磁場大小先減小過O點后反向增大,根據左手定則可知,帶正電的小球受到的洛倫茲力方向開始上的方向向上,過O得后洛倫茲力的方向向下.由此可知,小球將做勻速直線運動,小球對桌面的壓力一直在增大,故BC錯誤,AD正確.故選AD. 考點:右手螺旋定則;洛倫茲力 12.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示,在光滑的絕緣水平面上,一絕緣水平細線系一個帶電小球,繞O點在勻強磁場中做逆時針方向的勻速圓周運動,磁場方向豎直向下(圖示為俯視圖)。若小球運動到圓周上的A點時,從細線的連接處脫離,而后仍在磁場中運動。則關于小球的運動情況,下列說法中正確的是( )A B O A.小球可能做逆時針方向的勻速圓周運動,半徑不變 B.小球可能做逆時針方向的勻速圓周運動,半徑減小 C.小球可能做順時針方向的勻速圓周運動,半徑不變 D.小球可能做順時針方向的勻速圓周運動,半徑增大 【答案】ACD 考點:帶電粒子在磁場中的運動 13.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示,有一范圍足夠大的水平勻強磁場,磁感應強度為B,一個質量為m、電荷量為+q的帶電小圓環(huán)套在一根固定的絕緣豎直長桿上,環(huán)與桿間的動摩擦因數為μ。現使圓環(huán)以初速度v0向上運動,經時間t0圓環(huán)回到出發(fā)點。不計空氣阻力,取豎直向上為正方向,下列描述該過程中圓環(huán)的速度v隨時間t、摩擦力f隨時間t、動能Ek隨位移x、機械能E隨位移x變化規(guī)律的圖象中,可能正確的是( ) B v0 v0 t t0 v O t t0 O f Ek E x x O O (A) (B) (C) (D) 【答案】ABD 考點:帶電粒子在復合場中的運動 14.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示,空間存在一水平方向的勻強電場和勻強磁場,磁感應強度大小為B,電場強度大小為,且電場方向與磁場方向垂直。在電磁場的空間中有一足夠長的固定粗糙絕緣桿,與電場正方向成60夾角且處于豎直平面內。一質量為m,帶電量為+q的小球套在絕緣桿上。若給小球一沿桿向下的初速度v0,小球恰好做勻速運動。已知小球電量保持不變,重力加速度為g,則以下說法正確的是( )B E v0 60 A.小球的初速度為 B.若小球的初速度為,小球將做加速度不斷增大的減速運動,最后停止 C.若小球的初速度為,小球將做加速度不斷增大的減速運動,最后停止 D.若小球的初速度為,則運動中克服摩擦力做功為 【答案】ACD 【解析】A、對小球進行受力分析如圖, 電場力的大小:,由于重力的方向豎直向下.電場力的方向水平向右,二者垂直,合力:,由幾何關系可知,重力與電場力的合力與桿的方向垂直,所以重力與電場力的合力不會對小球做功,而洛倫茲力的方向與速度的方向垂直,所以也不會對小球做功.所以,當小球做勻速直線運動時,不可能存在摩擦力,沒有摩擦力,說明小球與桿之間就沒有支持力的作用,則洛倫茲力大小與重力、電場力的合力相等,方向相反.所以qv0B=2mg.所以.故A正確; 若小球的初速度為,則洛倫茲力:f=qv0B=3mg>FG+F,則在垂直于桿的方向上,小球還受到桿的垂直于桿向下的支持力,則摩擦力:f=μFN.小球將做減速運動;隨速度的減小,洛倫茲力減小,則支持力逐漸減小,摩擦力減小,小球做加速度不斷減小的減速運動,最后當速度減小到時,小球開始做勻速直線運動.故B錯誤.若小球的初速度為,則洛倫茲力:f=qv0B=mg<FG+F,則在垂直于桿的方向上,小球還受到桿的垂直于桿向上的支持力,而摩擦力:f=μFN.小球將做減速運動;隨速度的減小,洛倫茲力減小,則支持力逐漸增大,摩擦力逐漸增大,小球的加速度增大,所以小球將做加速度不斷增大的減速運動,最后停止.故C正確;若小球的初速度為,球將做加速度不斷增大的減速運動,最后停止,運動中克服摩擦力做功等于小球的動能,所以.故D正確.故選ACD. 考點:帶電粒子在復合場中的運動 15.【江西省吉安市第一中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示,足夠長的金屬導軌豎直放置,金屬棒ab、cd均通過棒兩端的環(huán)套在金屬導軌上;虛線上方有垂直紙面向里的勻強磁場,虛線下方有豎直向下的勻強磁場.ab、cd棒與導軌間動摩擦因數均為μ,兩棒總電阻為R,導軌電阻不計.開始兩棒均靜止在圖示位置,當cd棒無初速釋放時,對ab棒施加豎直向上的力F,沿導軌向上做勻加速運動.則( ?。? A.ab棒中的電流方向由b到a B.cd棒先加速運動后勻速運動 C.cd棒所受摩擦力的最大值等于cd棒的重力 D.力F做的功等于兩金屬棒產生的電熱與增加的機械能之和 【答案】A 考點:右手定則;安培力及牛頓第二定律;功能關系 二、非選擇題 1.【溫州中學2017屆高三11月選考模擬考試】(12分)如圖甲所示,兩平行金屬板間接有如圖乙所示的隨時間t變化的交流電壓u,金屬板間電場可看做均勻、且兩板外無電場,板長L=0.2m,板間距離d=0.1m,在金屬板右側有一邊界為MN的勻強磁場,MN與兩板中線OO′ 垂直,磁感應強度 B=510-3T,方向垂直紙面向里?,F有帶正電的粒子流沿兩板中線OO′連續(xù)射入電場中,已知每個粒子的比荷=108C/kg,重力忽略不計,在0-0.810-5s時間內兩板間加上如圖乙所示的電壓(不考慮極板邊緣的影響)。已知t = 0時刻進入兩板間的帶電粒子恰好在0.210-5s時刻經極板邊緣射入磁場。(不考慮粒子間相互影響及返回板間的情況)。 (1)求兩板間的電壓U0 (2)0-0.210-5s時間內射入兩板間的帶電粒子都能夠從磁場右邊界射出,求磁場的最大寬度 (3)若以MN與兩板中線OO′ 垂直的交點為坐標原點,水平向右為x軸,豎直向上為y軸建立二維坐標系,請寫出在0.310-5s時刻射入兩板間的帶電粒子進入磁場和離開磁場(此時,磁場只有左邊界,沒有右邊界)時的位置坐標。 (4)兩板間電壓為0,請設計一種方案:讓向右連續(xù)發(fā)射的粒子流沿兩板中線OO′射入,經過右邊的待設計的磁場區(qū)域后,帶電粒子又返回粒子源。 【答案】(1)25 (V)(2)0.2 (m)(3)( 0 ; 0.3875) (m) (4)如圖; (2) 在0---0.210-5S時間內, 0.210-5S時刻射入兩板間的帶電粒子進入磁場并能夠從磁場右邊界射出,則其他粒子也都能從磁場的右邊界射出。粒子進入磁場作勻速圓周運動,則: Bqv=mv2/R1 R1=mv0/Bq 由第一問可知:v0=L/t=0.2/0.210-5 =105 (m/s) R1=105/510-3108=0.2 (m) 磁場的最大寬度為 D=R1=0.2 (m) (3) 0.310-5S時刻進入的粒子先做勻速直線運動,再做類平拋運動. 類平拋運動時間應為t=0.110-5S . (4) (只要合理均給分) 考點:帶電粒子在電場及磁場中的運動 2.【河北省滄州市第一中學2017屆高三11月月考】如圖所示,將某正粒子放射源置于原點O,其向各個方向射出的粒子速度大小均為v0,質量均為m、電荷量均為q;在0≤y≤d的一、二象限范圍內分布著一個勻強電場,方向與y軸正向相同,在d- 配套講稿:
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