歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！第十單元磁場（B）注意事項：1．答題前，先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在試題卷和答題卡上，并將準(zhǔn)考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。2．選擇題的作答：每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑，寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3．非選擇題的作答：用簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4．考試結(jié)束后，請將本試題卷和答題卡一并上交。一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。每小題只有一個選項符合題目要求。1．某同學(xué)在學(xué)完地磁場和洛倫茲力的知識后，想到了這樣一個問題：若把地磁場簡化為一根通有恒定電流螺線管形成的磁場，有一帶電粒子從外太空以一定的速度進(jìn)入地磁場，若僅考慮洛倫茲力，則帶電粒子可能做勻速圓周運動的位置在()A．南極附近B．北極附近C．赤道附近D．某一經(jīng)線2．磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，下列說法中正確的是()A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度大小Ba＜BbB．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度大小Ba＞BbC．一通電直導(dǎo)線分別放在a、b兩處，所受的安培力大小一定有Fa＜FbD．一電荷分別靜止在a、b兩處均受洛倫茲力，且大小一定有fa＜fb3．如圖所示，在yOz平面的環(huán)形金屬線圈以坐標(biāo)系原點O為中心，xOy平面為水平面，地球磁場指向＋y方向。位于原點O處的小磁針，可繞z軸在xOy平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，環(huán)形線圈中的電流為16A時，磁針與＋x軸的夾角為37°。已知環(huán)形電流環(huán)心處的磁感應(yīng)強度與環(huán)形電流強度成正比，則為使磁針與＋x軸的夾角變?yōu)?3°，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，環(huán)形線圈中的電流應(yīng)該調(diào)整為()A．3AB．9AC．12AD．16A4．如圖所示，E、F、G、M、N是在紙面內(nèi)圓上的五個點，其中EG、MN的連線均過圓心O點，EF⊥MN，在M、N兩點處垂直于紙面放置兩根相互平行的長直細(xì)導(dǎo)線，兩根導(dǎo)線中分別通有大小相等的電流，已知通電直導(dǎo)線形成的磁場在空間某點處的磁感應(yīng)強度大小B＝keq\f(I,r)，k為常量，r為該點到導(dǎo)線的距離，I為導(dǎo)線中的電流強度。則下列說法中正確的是()A．若兩根導(dǎo)線中電流同向，則O點磁感應(yīng)強度不為零B．若兩根導(dǎo)線中電流同向，則E、F兩點磁感應(yīng)強度相同C．若兩根導(dǎo)線中電流反向，則E、G兩點磁感應(yīng)強度相同D．無論兩根導(dǎo)線中電流同向還是反向，E、F、G三點的磁感應(yīng)強度大小不相等5．有一邊長為l的正三角形線框abc懸掛在彈簧測力計下面，線框中通有cbac方向的恒定電流I，直線MN是勻強磁場的邊界線，磁場方向垂直于△abc所在平面向里。平衡時，彈簧測力計的讀數(shù)為F；若將線圈上提，讓線圈上部分露出磁場，其他條件都不改變，再次平衡時，磁場邊界線MN剛好過ab和ac邊的中點，這種情況下，彈簧測力計的讀數(shù)為3F，則勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為()A．B．C．D．6．質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小物塊，從傾角為θ的光滑絕緣固定斜面上由靜止下滑，整個斜面置于方向水平向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，如圖所示。若帶電小物塊下滑后某時刻對斜面的作用力恰好為零，下列說法中正確的是()A．小物塊一定帶正電荷B．小物塊在斜面上運動時做勻加速直線運動C．小物塊在斜面上運動時做加速度增大的變加速直線運動D．小物塊在斜面上下滑過程中，當(dāng)小物塊對斜面的作用力為零時的速率為eq\f(mg,Bq)7．如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度大小可調(diào)的均勻磁場(環(huán)形區(qū)域的寬度非常小)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子可在環(huán)中做半徑為R的圓周運動。M、N為兩塊中心開有小孔的距離很近的極板，原來電勢均為零，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過M板準(zhǔn)備進(jìn)入MN之間時，M板電勢升高為＋U，N板電勢仍保持為零，粒子在兩板間的電場中得到加速。每當(dāng)粒子離開N板時，M板電勢又降為零。粒子在電場中一次次加速下動能不斷增大，而在環(huán)形磁場中繞行半徑R不變。設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R，下列說法正確的是()A．粒子從M板小孔處由靜止開始在電場力作用下加速，繞行n圈后回到M板時獲得的總動能為2nqUB．粒子在繞行的整個過程中，每一圈的運動時間不變C．為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運動，磁場的磁感應(yīng)強度大小必須周期性遞減D．粒子從M板小孔處由靜止開始在電場力作用下加速，繞行第n圈時的磁感應(yīng)強度為8．如圖所示，圓形虛線框內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強磁場，Oa、Ob、Oc、Od是以不同速率對準(zhǔn)圓心入射的正電子或負(fù)電子的運動徑跡，a、b、d三個出射點和圓心的連線分別與豎直方向成90°、60°、45°的夾角，則下列判斷正確的是()A．沿徑跡Oc運動的粒子在磁場中運動時間最短B．沿徑跡Oc、Od運動的粒子均為正電子C．沿徑跡Oa、Ob運動的粒子速率比值為eq\f(\r(3),3)D．沿徑跡Ob、Od運動的時間之比為9∶8二、多項選擇題:本題共6小題，每小題4分，共24分。每小題有多個選項符合題目要求。全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。9．環(huán)形對撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置，其核心部件是一個高度真空的圓環(huán)狀的空腔。若帶電粒子初速度可視為零，經(jīng)電壓為U的電場加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對撞機(jī)的環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。帶電粒子將被限制在圓環(huán)狀空腔內(nèi)運動。要維持帶電粒子在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運動，下列說法中正確的是（）A．對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷eq\f(q,m)越大，磁感應(yīng)強度B越大B．對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷eq\f(q,m)越大，磁感應(yīng)強度B越小C．對于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，粒子運動的周期越小D．對于給定的帶電粒子，不管加速電壓U多大，粒子運動的周期都不變10．全球性“超導(dǎo)熱”的興起，使超導(dǎo)電磁船的制造成為可能。如圖是電磁船的簡化原理圖，MN和CD是與電源相連的兩個電極，MN與CD之間部分區(qū)域有垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場（磁場由超導(dǎo)線圈產(chǎn)生，其獨立電路部分未畫出），兩電極之間的海水會受到安培力的作用，船體就在海水的反作用力推動下向前駛動，下列說法正確的是()A．要使船前進(jìn)，圖中MN導(dǎo)體棒應(yīng)接直流電源的正極B．改變電極的正負(fù)或磁場方向，可控制船前進(jìn)或后退C．增大電極間的電流，可增大船航行的速度D．增大勻強磁場的磁感應(yīng)強度，可減小船體的推動力11．如圖所示，兩塊金屬板上下水平放置，相距為d，在兩金屬板之間連接一電壓為U的恒壓源。兩金屬板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強磁場。將噴嘴固定在兩塊金屬板中線的左側(cè)，從噴嘴水平向右噴出質(zhì)量為m、速度為v的帶電墨滴，墨滴在電場區(qū)域恰好做直線運動，并垂直磁場左邊界進(jìn)入電場和磁場的共存區(qū)域，最終垂直打在下板上，已知重力加速度大小為g。由此可知()A．墨滴可能帶正電B．墨滴帶電荷量為C．墨滴進(jìn)入電場和磁場的共存區(qū)域后的運動軌跡可能是拋物線的一部分D．右側(cè)磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強度為12．如圖所示，直線MN與水平面方向成45°角，MN的右上方存在垂直紙面向外的勻強磁場，左下方存在垂直紙面向里的勻強磁場，兩磁場的磁感應(yīng)強度大小均為B。一粒子源位于MN上的a點，能水平向右發(fā)射不同速率的質(zhì)量為m、電荷量為q(q＞0)的粒子(重力不計)，若所有粒子均能通過MN上的b點，已知ab＝L，則粒子的速度可能是()A．B．C．D．13．在半導(dǎo)體離子注入工藝中，初速度可忽略的磷離子和，經(jīng)電壓為U的電場加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強磁場區(qū)域，如圖所示。已知離子在磁場中轉(zhuǎn)過θ＝30°后從磁場右邊界射出。在電場和磁場中運動時，離子和()A．離開電場區(qū)域時的動能之比為1∶3B．在磁場中運動的半徑之比為eq\r(3)∶1C．在磁場中轉(zhuǎn)過的角度之比為1∶2D．在電場中的加速度之比為1∶114．空間存在平面直角坐標(biāo)系xOy，在x＜0區(qū)域內(nèi)有沿x軸正向的勻強電場，在x＞0區(qū)域內(nèi)有垂直平面向外的勻強磁場，在第二象限內(nèi)有矩形OACD，OA＝eq\r(3)h，OD＝2h。一個質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子(不計重力)從A點沿y軸正方向以某速度射入第二象限，經(jīng)t0時間后由D點進(jìn)入磁場，又經(jīng)一段時間射出磁場又回到A點?，F(xiàn)只改變粒子自A點出射速度大小至v，粒子經(jīng)過一段時間運動可經(jīng)過C點，則()A．勻強電場的場強大小為B．勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為C．能使粒子以最短時間從A點運動至C點的初速度v＝D．能使粒子以最短時間從A點運動至C點的初速度v＝三、非選擇題：本題共4小題，共52分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。15．(10分)如圖所示，為某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計的一只電流表的原理圖如圖所示。在質(zhì)量為m、長度為L1的勻質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點處通過一絕緣掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，彈簧的勁度系數(shù)為k。在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向外。與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的示數(shù)，MN的長度大于ab，ab＝cd＝L2。當(dāng)MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合，且指針指到刻度尺的0刻度位置，重力加速度為g。(1)若要使該電流表能正常工作，則待測電流必須從金屬棒的哪一端流入？(2)刻度尺上距0刻度為x處對應(yīng)的電流大小是多少？(3)若彈簧在彈性限度內(nèi)的最大伸長量為xm，則該電流表的最大量程為多少？(1)求“陽魚”內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度大小B；(2)若同種粒子Q從C點沿CO2方向射入“陽魚”，要使粒子Q不會進(jìn)入“陰魚”，求粒子Q從C點射入“陽魚”時的速度大小應(yīng)滿足的條件。17．(14分)如圖，某圓形薄片置于xOy水平面上，圓心位于坐標(biāo)原點O，xOy平面上方存在大小為E、沿z軸負(fù)向的勻強電場，以該圓形絕緣材料為底的圓柱體區(qū)域內(nèi)存在大小為B、沿z軸正向的勻強磁場，圓柱體區(qū)域外無磁場?，F(xiàn)可從原點O向xOy平面上方的各方向發(fā)射電荷量為q、質(zhì)量為m、速度大小為v的帶正電荷的粒子。粒子重力忽略不計，不考慮粒子間的相互作用，不計碰撞時間。(1)若粒子每次與材料表面的碰撞為彈性碰撞，且從原點O發(fā)出的所有粒子都被該電場和磁場束縛在上述圓柱體內(nèi)，則此圓形薄片的半徑至少為多大？(2)若某粒子每次與材料表面的碰撞點都在坐標(biāo)原點O，則此粒子的發(fā)射方向與z軸正方向夾角的三角函數(shù)值須滿足什么條件？18．(18分)如圖所示，在地面附近，坐標(biāo)系xOy在豎直平面內(nèi)，在x＞0的空間有沿水平方向垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。在豎直線PQ與y軸之間還有沿x軸負(fù)方向的勻強電場，場強大小為E。一個帶正電的小球從A點水平拋出后，恰好從O點進(jìn)入復(fù)合場中，并沿著OP方向做直線運動，已知OP與x軸正方向之間的夾角α＝30°。帶電小球進(jìn)入豎直線PQ右側(cè)區(qū)域后能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，需要加一個勻強電場，若帶電小球做圓周運動時要通過x軸上的N點，且OM＝MN。已知地表附近重力加速為g。求：(1)小球從A點拋出時的初速度；(2)在豎直線PQ右側(cè)所加電場的場強大小和方向；(3)小球從A點運動到N點所用的時間。第十單元（B）答案一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。每小題只有一個選項符合題目要求。1．【答案】C【解析】由題可知，帶電粒子要做勻速圓周運動，則在圓周上各點的磁感應(yīng)強度必須是一個定值，結(jié)合地磁場的分布圖可知只有在與赤道共面、同心的圓周上各點的磁感應(yīng)強度相同。2．【答案】A【解析】由磁感線的疏密可知，Ba＜Bb，故A正確，B錯誤；由于未說明導(dǎo)線方向與磁場方向的關(guān)系，故安培力大小無法判斷；靜止的電荷在磁場中不受洛倫茲力，故CD錯誤。3．【答案】B【解析】根據(jù)題意可知，，解得，即，。4．【答案】C【解析】若兩根導(dǎo)線中電流均向內(nèi)，由安培定則可知，它們在O點磁感應(yīng)強度恰好等大、反向，故O點合磁感應(yīng)強度為零，同理可知，E、F兩點磁感應(yīng)強度如圖甲所示，故E、F兩點的合磁感應(yīng)強度大小相等，方向不同，故AB錯誤；設(shè)M中電流向內(nèi)、N中電流向外，分別在E、G的磁感應(yīng)強度如圖乙所示，可知E、G兩點的合磁感應(yīng)強度相等，故C正確；若M、N中電流均向內(nèi)，分別在E、G的磁感應(yīng)強度如圖丙所示，可知E、G兩點的合磁感應(yīng)強度大小相等，方向不同，以此類推，可知無論兩根導(dǎo)線中電流同向還是反向，E、F、G三點的磁感應(yīng)強度大小都相等，故D錯誤。5．【答案】D【解析】線圈全部在磁場中時，受到安培力作用的有效長度為零，，直線MN剛好過ab和ac邊的中點時，導(dǎo)線框受到安培力的有效長度為，受到豎直向下的安培力，大小為；對導(dǎo)線框，由平衡條件得，聯(lián)立解得，D正確。6．【答案】B【解析】帶電小物塊下滑后某時刻對斜面的作用力恰好為零，知洛倫茲力的方向垂直于斜面向上，根據(jù)左手定則知，小物塊帶負(fù)電，故A錯誤；小物塊沿斜面運動的過程中受重力、斜面的支持力、洛倫茲力，合外力沿斜面向下，大小為mgsinθ，根據(jù)牛頓第二定律知a＝gsinθ，小物塊在離開斜面前做勻加速直線運動，故B正確，C錯誤；當(dāng)物塊對斜面的作用力為零時，在垂直于斜面方向上的合力為零，有mgcosθ＝qvB，解得v＝eq\f(mgcosθ,Bq)，故D錯誤。7．【答案】D【解析】帶電粒子每一次經(jīng)過電場MN，獲得的動能為qU，經(jīng)過n圈后獲得的動能為，A錯誤；由可得，要使半徑不變，速度增加時磁感應(yīng)強度也要增加，則根據(jù)可知，帶電粒子的運動周期逐漸減小，BC錯誤；由，可得，D正確。8．【答案】C【解析】由于正電子和負(fù)電子的電量q和質(zhì)量m均相等，粒子在磁場中做勻速圓周運動，則有qvB＝meq\f(v2,r)，T＝eq\f(2πr,v)，解得T＝eq\f(2πm,qB)，可知四種粒子的周期相等，而沿徑跡Oc運動的粒子偏轉(zhuǎn)角最大，圓心角也最大，設(shè)偏轉(zhuǎn)角為θ，由t＝eq\f(θ,2π)·T，可知沿徑跡Oc運動的粒子在磁場中運動時間最長，A錯誤；由左手定則可判斷沿徑跡Oc，Od運動的粒子均帶負(fù)電，B項錯誤；設(shè)圓形磁場半徑為r，根據(jù)幾何關(guān)系可得沿徑跡Oa，Ob運動的粒子軌道半徑分別為，，根據(jù)qvB＝meq\f(v2,r)可得，C正確：由前述分析可知，運動時間之比為偏轉(zhuǎn)角之比所以，D錯誤。二、多項選擇題:本題共6小題，每小題4分，共24分。每小題有多個選項符合題目要求。全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。9．【答案】BC【解析】帶電粒子經(jīng)過加速電場時，由動能定理得qU＝eq\f(1,2)mv2－0，解得，帶電粒子以該速度進(jìn)入對撞機(jī)的環(huán)狀空腔內(nèi)，且在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運動，粒子做勻速圓周運動過程，根據(jù)牛頓第二定律qvB＝meq\f(v2,R)，解得R＝eq\f(mv,qB)，聯(lián)立以上可得，對于給定的加速電壓，即U一定，則帶電粒子的比荷eq\f(q,m)越大，磁感應(yīng)強度B應(yīng)越小，故A錯誤，B正確；環(huán)形對撞機(jī)半徑是恒定的，當(dāng)比荷一定時，由可知，U越大，B也相應(yīng)越大，再代入周期公式T＝eq\f(2πm,qB)解得粒子運動的周期越小，故C正確，D錯誤。10．【答案】BC【解析】當(dāng)MN接直流電源的正極時，海水中電流方向由MN指向CD，根據(jù)左手定則，海水受到的安培力指向船頭方向，根據(jù)牛頓第三定律可知，船體受到海水指向船尾方向的作用力，故使船體向后運動，A錯誤；改變電極的正負(fù)或磁場方向，可改變安培力的方向，可控制船前進(jìn)或后退，B正確；增大電極間的電流，根據(jù)安培力公式，增大了安培力（動力），由牛頓第二定律可知增大了船航行的加速度，使船航行的速度增大，C正確；增大勻強磁場的磁感應(yīng)強度，由安培力公式F＝BIL可知，可增大船體的推動力，D錯誤。11．【答案】BD【解析】根據(jù)題述，墨滴在電場區(qū)域恰好能夠做直線運動，所受電場力與重力平衡，所受電場力豎直向上，墨滴帶負(fù)電，A錯誤；由，解得，B正確；墨滴垂直磁場左邊界進(jìn)入電場和磁場的共存區(qū)域，重力和電場力平衡，在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，即墨滴進(jìn)入電場和磁場共存區(qū)域后運動軌跡一定是圓弧，C錯誤；由，其中，聯(lián)立解得，D正確。12．【答案】ACD【解析】由題意可知粒子可能的運動軌跡如圖所示，所有圓弧的圓心角均為90°，所以粒子運動的半徑r＝(n＝1，2，3，…)，由洛倫茲力提供向心力得qvB＝meq\f(v2,r)，則(n＝1，2，3，…)，所以ACD正確，B錯誤。13．【答案】ABC【解析】兩個離子的質(zhì)量相同，其帶電量是1∶3的關(guān)系，所以由，可知其在電場中的加速度是1∶3，故D錯；要想知道半徑必須先知道進(jìn)入磁場的速度，而速度的決定因素是加速電場，由動能定理有，所以在離開電場時其速度表達(dá)式為，可知其速度之比為1∶eq\r(3)，又，所以其半徑之比為eq\r(3)∶1，故B正確；由B的分析知道，離子在磁場中運動的半徑之比為eq\r(3)∶1，設(shè)磁場寬度為L，離子通過磁場轉(zhuǎn)過的角度等于其圓心角，所以有，則可知角度的正弦值之比為1∶eq\r(3)，又的角度為30°，可知角度為60°，故C正確；由電場加速后可知，兩離子離開電場的動能之比為1∶3，故A正確。14．【答案】AD【解析】設(shè)粒子的初速度為v0，從A點進(jìn)入電場以后做類平拋運動，可得，，A正確；粒子運動軌跡如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可得θ＝60°，，，由得，B錯誤；因為不改變電場，所以粒子第一次運動到y(tǒng)軸的時間不變，設(shè)粒子第一次到達(dá)y軸的坐標(biāo)為(0，y)，速度為v1，方向與y軸夾角為θ，x方向的速度為vx，則vt0＝y(tǒng)，v1cosθ＝v，v1sinθ＝vx＝，粒子進(jìn)入磁場做勻速圓周運動的半徑，所以粒子第二次到達(dá)y軸的坐標(biāo)為(0，y－2rsinθ)，代入數(shù)據(jù)得y－2rsinθ＝v0t－4h，則第一次和第二次到達(dá)y軸的點的間距為2rsinθ＝4h，與初速度無關(guān)，所以根據(jù)對稱性可知，第一次到達(dá)y軸的坐標(biāo)為(0，3h)，第二次到達(dá)y軸的坐標(biāo)為(0，－h(huán))，所以能使粒子以最短時間從A點運動至C點的初速度v＝，C錯誤，D正確。三、非選擇題：本題共4小題，共52分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。15．(10分)【解析】(1)由左手定則得，電流必須從金屬棒是M端流入。(2分)(2)指針指在0刻度處時，有mg＝kx0(1分)指針指在x處時，有mg＋BIL2＝k(x0＋x)(1分)聯(lián)立解得：。