作業(yè)9磁場高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI20251234567891011121314選擇題1.(2024浙江三模)邁斯納效應(yīng)是指超導(dǎo)體從一般狀態(tài)轉(zhuǎn)變至超導(dǎo)態(tài)的過程中對磁場的排斥現(xiàn)象。如圖所示,超導(dǎo)平板位于xOy平面內(nèi),x軸正上方d處有一根無限長直導(dǎo)線平行x軸方向放置。當(dāng)導(dǎo)線中通以電流I(方向沿x軸正方向)時,由于邁斯納效應(yīng),超導(dǎo)體表面出現(xiàn)感應(yīng)電流,從而使得超導(dǎo)體內(nèi)部磁場為零,即超導(dǎo)體會排斥體內(nèi)的磁場。則超導(dǎo)體表面感應(yīng)電流的方向應(yīng)(

)A.沿x軸負(fù)方向B.沿x軸正方向C.沿y軸負(fù)方向D.沿y軸正方向A1234567891011121314【解析】

如圖所示,導(dǎo)線中通以電流I(方向沿x軸正方向)時,會在導(dǎo)線附近產(chǎn)生垂直于x軸沿逆時針方向的磁場,由于邁斯納效應(yīng),可知超導(dǎo)平板中會產(chǎn)生垂直于x軸沿順時針方向的磁場,則超導(dǎo)體表面感應(yīng)電流的方向應(yīng)沿x軸負(fù)方向,故選A。12345678910111213142.(2024浙江紹興階段練習(xí))將一節(jié)五號干電池的負(fù)極放在強(qiáng)磁鐵上,強(qiáng)磁鐵產(chǎn)生磁場的磁感線如圖所示。將一矩形金屬框與該電池組成閉合回路,在安培力作用下,線框發(fā)生轉(zhuǎn)動,這樣就構(gòu)成一臺簡易“電動機(jī)”,下列說法正確的是(

)A.圖中強(qiáng)磁鐵下端為N極B.從上向下看,圖中金屬框?qū)⒛鏁r針轉(zhuǎn)動C.調(diào)轉(zhuǎn)磁極,再次接入后金屬框?qū)⒎聪蜣D(zhuǎn)動D.電池消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為金屬框的動能C1234567891011121314【解析】

根據(jù)磁場的磁感線分布可知,強(qiáng)磁鐵下端為S極,故A錯誤;由于金屬框下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度比上方的大,研究金屬框下方的受力情況,根據(jù)左手定則可知,從上向下看,圖中金屬框?qū)㈨槙r針轉(zhuǎn)動,故B錯誤;調(diào)轉(zhuǎn)磁極,金屬框所受安培力方向?qū)⒎聪?故再次接入后金屬框轉(zhuǎn)動方向?qū)⒏淖?故C正確;電池消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化為金屬框的動能,一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故D錯誤;故選C。12345678910111213143.(2025浙江一模)高中物理實驗室常用的磁電式電流表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示,基本組成部分是磁體和放在磁體兩極之間的線圈,其物理原理是通電線圈因受安培力而轉(zhuǎn)動。電流表的兩磁極裝有極靴,極靴中間還有一個用軟鐵制成的圓柱。關(guān)于磁電式電流表,下列說法正確的是(

)A.鐵質(zhì)圓柱內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B.穿過線圈的磁通量始終為零C.線圈轉(zhuǎn)動時,螺旋彈簧變形,阻礙線圈轉(zhuǎn)動D.電流不為零,線圈停止轉(zhuǎn)動后不再受到安培力C1234567891011121314【解析】

鐵質(zhì)圓柱沒有將磁場屏蔽,內(nèi)部有磁場,即鐵質(zhì)圓柱內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零;磁場是輻向分布的,穿過線圈的磁通量不是始終為零,故A、B錯誤;線圈中通入電流時,線圈受到安培力的作用而轉(zhuǎn)動,螺旋彈簧被扭緊,阻礙線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動,隨著彈力的增加,當(dāng)彈力與安培力平衡后線圈停止轉(zhuǎn)動,故C正確,D錯誤。12345678910111213144.Oxy坐標(biāo)平面內(nèi)一有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向里。質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,以初速度v從O點(diǎn)沿x軸正向開始運(yùn)動,粒子過y軸時速度方向與y軸正向夾角為45°,交點(diǎn)為P。不計粒子重力,則P點(diǎn)至O點(diǎn)的距離為(

)C123456789101112131412345678910111213145.一束γ射線(從底部進(jìn)入而沒有留下痕跡)從充滿在氣泡室中的液態(tài)氫的一個氫原子中打出一個電子,同時自身轉(zhuǎn)變成一對正、負(fù)電子對(分別稱為正電子、負(fù)電子,二者速度接近),各電子徑跡如圖所示。已知勻強(qiáng)磁場的方向垂直照片平面向里,正、負(fù)電子質(zhì)量相等,則下列說法正確的是(

)A.左側(cè)螺旋軌跡為負(fù)電子運(yùn)動的軌跡B.正電子、負(fù)電子所受洛倫茲力大小時刻相等C.分離瞬間,正電子速度大于負(fù)電子速度D.正電子、負(fù)電子的動能不斷減小,而被打出的電子動能不變C1234567891011121314【解析】

由圖可知?dú)湓又写虺龅碾娮酉蛏线\(yùn)動,γ射線轉(zhuǎn)變成的正、負(fù)電子做圖中所示的螺旋軌跡的運(yùn)動,根據(jù)左手定則,左側(cè)螺旋軌跡為正電子運(yùn)動的軌跡,右側(cè)螺旋軌跡為負(fù)電子運(yùn)動的軌跡,故A錯誤;正電子、負(fù)電子所受洛倫茲力大小為F=evB,正電子、負(fù)電子的速度大小不是時刻相等,則正電子、負(fù)電子所受洛倫茲力大小不是時刻相等,故B錯誤;根據(jù)洛倫茲力提供向心力有evB=,根據(jù)運(yùn)動軌跡可知γ射線轉(zhuǎn)變成的正電子與負(fù)電子分離瞬間,左側(cè)正電子的軌跡半徑大于右側(cè)負(fù)電子的軌跡半徑,故分離瞬間,正電子速度大于負(fù)電子速度,故C正確;γ射線轉(zhuǎn)變成的正、負(fù)電子在氣泡室中運(yùn)動時,由圖可知運(yùn)動的軌跡半徑逐漸減小,則速度逐漸減小,動能逐漸減小,被打出的電子在氣泡室中克服阻力做功,動能也逐漸減小,故D錯誤。12345678910111213146.某同學(xué)將一小段真空室內(nèi)的電場和磁場理想化為方向均水平向右的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,如圖所示,電場強(qiáng)度大小為E,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。若某一荷量為q的正離子在此電場和磁場中運(yùn)動,某時刻其速度平行于磁場方向的分量大小為v1,垂直于磁場方向的分量大小為v2,不計離子重力,則(

)A.此時電場力的瞬時功率為B.此時該離子受到的洛倫茲力大小為qv1BC.v2與v1的比值不斷變小D.該離子的加速度恒定不變C1234567891011121314【解析】

根據(jù)功率的計算公式可知P=Fvcos

θ,則電場力的瞬時功率為P=Eqv1,故A錯誤;由于v1與磁場B平行,則根據(jù)洛倫茲力的計算公式有F洛=qv2B,故B錯誤;根據(jù)運(yùn)動的疊加原理可知,離子的運(yùn)動可分解為在垂直于紙面的平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動,和沿水平方向的加速運(yùn)動,則v1增大,v2不變,v2與v1的比值不斷變小,故C正確;離子受到的洛倫茲力大小不變,電場力不變,則該離子的加速度大小不變,但洛倫茲力方向改變,所以加速度方向改變,故D錯誤;故選C。12345678910111213147.某小組設(shè)計了一測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的實驗方案,其實驗裝置如圖所示。虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的待測勻強(qiáng)磁場,輕質(zhì)絕緣細(xì)線跨過兩個光滑的定滑輪,左端與一固定的力傳感器甲相連,右端豎直懸掛一匝數(shù)為n、邊長為L的正方形線圈abcd(線圈中通有電流I,且cd水平),線圈底邊中央通過豎直絕緣細(xì)線與固定于底座的力傳感器乙相連,線圈始終靜止。該小組實驗記錄如下表所示,則(

)實驗線圈電流大小線圈電流方向甲示數(shù)大小乙示數(shù)大小1I順時針F102I逆時針0F21234567891011121314A.實驗1中,cd邊受到待測磁場的安培力方向豎直向上B.實驗2中,cd邊受到待測磁場的安培力大小為F2【答案】

D

【解析】

根據(jù)左手定則,實驗1中,cd邊受到待測磁場的安培力方向豎直向下,故A錯誤;實驗2中,對cd邊受力分析,可知nBIL=mg+F2,同理,實驗1中,對cd邊受力分析,可知F1=nBIL+mg,聯(lián)立,解得

,故B、C錯誤,D正確。12345678910111213148.如圖所示,在以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心的半圓形區(qū)域內(nèi),有相互垂直的勻強(qiáng)電場(圖中未畫出)和勻強(qiáng)磁場,電場方向沿x軸正方向,磁場方向垂直于xOy平面向里。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子從O點(diǎn)沿y軸正方向以一定速度射入,帶電粒子沿直線運(yùn)動,經(jīng)時間t0從P點(diǎn)射出,若僅撤去磁場,帶電粒子經(jīng)

射出半圓形區(qū)域,不計粒子受到的重力,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(

)D1234567891011121314【解析】

設(shè)粒子帶正電,半圓形區(qū)域的半徑為R,粒子射入時的速度大小為v,粒子能從P點(diǎn)射出,說明其受到的電場力和洛倫茲力相互平衡,則有12345678910111213149.(2024浙江舟山模擬)奧斯特實驗表明通電導(dǎo)線周圍和永磁體周圍一樣都存在磁場。一束彼此絕緣的細(xì)銅導(dǎo)線被約束在半徑為R的圓柱體內(nèi),在圓柱體外距中心軸線為r的P點(diǎn)產(chǎn)生的磁場等同于全部電流集中于軸線的直線電流I產(chǎn)生的磁場,即

,其中μ0為常量。若P點(diǎn)在圓柱體內(nèi),上述公式中的I則為以軸線上一點(diǎn)為圓心、以r為半徑的截面所通過的電流,則下列B-r圖像正確的是(

)A1234567891011121314123456789101112131410.(2024浙江海寧期末)利用磁聚焦法測量電子比荷的裝置如圖所示。在抽成真空的玻璃管中裝有熱陰極K和有小孔的陽極A。在A、K之間加大小為U0的電壓,對電子進(jìn)行加速(初速度視為零),電子由陽極小孔高速射出;在尺寸很小的電容器C的兩極板間加一不大的周期性交變電場,使不同時刻通過這里的電子速度方向發(fā)生不同程度的微小偏轉(zhuǎn),在電容器右端和熒光屏之間加一沿軸線(圖中水平虛線)方向的勻強(qiáng)磁場,進(jìn)入磁場的電子會沿不同的螺旋線運(yùn)動,每繞行行一周后都會到達(dá)同一位置聚焦,電容器到熒光屏的水平距離為l,調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時,可使電子流的第一個焦點(diǎn)落在熒光屏S上。不計電子所受的重力和電子間的相互作用,當(dāng)θ非常小時滿足cosθ=1,sinθ=θ,下列說法正確的是(

)1234567891011121314A.帶電粒子所受洛倫茲力的方向與軸線不垂直B.不同時刻進(jìn)入電容器的電子運(yùn)動軌跡一定不同C.利用該設(shè)備測出電子的比荷D.若電子經(jīng)過電容器后偏離軸線方向的最大角度為θ,該裝置中帶電粒子做螺旋線運(yùn)動處的玻璃管內(nèi)徑(直徑)應(yīng)滿足【答案】

C

1234567891011121314【解析】

洛倫茲力方向既垂直于磁場方向即軸線方向,又垂直于速度方向,故A錯誤;不同時刻進(jìn)入電容器中的電子,若進(jìn)入電容器的時刻相隔整數(shù)個電場變化的周期,則離開電容器進(jìn)入磁場時的速度相同,則電子運(yùn)動軌跡相同,故B錯誤;電子的螺旋線運(yùn)動可分解為沿B方向的勻速直線運(yùn)動和垂直于B方向上的勻速圓周運(yùn)動,電子在A、K之間加速后高速射出,根據(jù)動能定理有eU0=mv2,設(shè)進(jìn)入磁場時電子的速度大小為v,與水平方向夾角為θ,設(shè)其垂直磁場的分速度為v1,平行磁場方向的分速度為v2,由題意可知速度1234567891011121314123456789101112131411.(2024浙江湖州模擬)中空的圓筒形導(dǎo)體中的電流所產(chǎn)生的磁場,會對其載流粒子施加洛倫茲力,一筒壁很薄、截面圓半徑為R的鋁制長直圓筒如圖所示,電流I平行于圓筒軸線穩(wěn)定流動,均勻通過筒壁各截面,筒壁可看作n條完全相同且平行的均勻分布的長直載流導(dǎo)線,每條導(dǎo)線中的電流均為i=,n比1大得多。已知通電電流為i的長直導(dǎo)線在距離r處激發(fā)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=,其中k為常量。下列說法正確的是(

)A.圓筒內(nèi)部各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度均不為零B.圓筒外部各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與電流I方向垂直C.每條導(dǎo)線受到的安培力方向都垂直于導(dǎo)線處筒壁向內(nèi)D.若電流I變?yōu)樵瓉淼?倍,每條導(dǎo)線受到的安培力也變?yōu)樵瓉淼?倍C1234567891011121314【解析】

圓筒軸線處的磁場為n條通電導(dǎo)線激發(fā)磁場的矢量和,由安培定則和對稱性可知,圓筒軸線處的磁場剛好抵消,磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,故A錯誤;各條通電導(dǎo)線在圓筒外部P處激發(fā)的磁場如圖所示,由對稱性可知,合磁場方向垂直于軸線,即垂直于電流I方向,故B錯誤;某條通電導(dǎo)線受到的安培力是由除它之外的n-1條通電導(dǎo)線激發(fā)的合磁場施加的,由對稱性可知通電導(dǎo)線處合磁場沿該處圓周切線方向,由左手定則可知,這條通電導(dǎo)線受到的安培力方向垂直于導(dǎo)線處筒壁指向軸線,故C正確;若電流I變?yōu)樵瓉淼?倍,由磁場的疊加,某條通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍,由安培力公式F=Bil,可知通電導(dǎo)線受到的安培力變?yōu)樵瓉淼?倍,故D錯誤;故選C。123456789101112131412.(11分)(2025浙江高三開學(xué)考試)在O-xy坐標(biāo)系中,x軸上方存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場Ⅰ,x軸下方存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)磁場Ⅱ。如圖所示,x正半軸上有一足夠長絕緣板,Q點(diǎn)處開有一小孔,x負(fù)半軸上的P點(diǎn)有一正粒子源,在紙面內(nèi)向四周均勻發(fā)射粒子,粒子發(fā)射速度方向與y軸正方向間的夾角為發(fā)射角θ,粒子速度大小v隨發(fā)射角θ變化的關(guān)系為,其中θ=0°的粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后垂直經(jīng)過y軸。已知磁場Ⅰ、Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,P、Q與坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離均為a,發(fā)射角θ的最大值為60°,整個裝置處于真空中,除Q點(diǎn)外,粒子不能穿過絕緣板進(jìn)入x軸下方,不計粒子間的相互作用及粒子重力,sin37°=。1234567891011121314(1)求粒子的比荷;(2)若y軸上有一探測板,其下端在O點(diǎn),長度為2a,粒子打在探測板上即被吸收并中和,求探測到的粒子的比例η;(3)若x軸下方有一平行于x軸,且垂直于紙面的矩形探測板,要使探測板在任意y軸坐標(biāo)位置均能探測到所有粒子,求探測板的最小面積S。1234567891011121314【答案】

(1)(2)80.83%(3)24a212345678910111213141234567891011121314(3)粒子全部經(jīng)過Q點(diǎn),在第四象限內(nèi)以分速度v0沿y軸負(fù)方向做勻速直線運(yùn)動,以另一分速度v1在垂直于紙面的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,則有v1m=v0tan

60°最小面積S=Ll=24a2。123456789101112131413.(11分)某科研小組為了研究離子聚焦問題設(shè)計了如圖所示的裝置,在平行于x軸的虛線上方有一垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場,一質(zhì)量為m、電荷量為q的離子從M點(diǎn)處以速率v射出,當(dāng)速度方向與x軸正方向成90°和53°時,離子均會經(jīng)過N點(diǎn)。已知OM=ON=d,sin53°=0.8,cos53°=0.6,不計離子重力。(1)求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小;(2)當(dāng)離子在M點(diǎn)的速度方向與x軸正方向成53°時,求從M運(yùn)動到N所需的時間。1234567891011121314【解析】

(1)當(dāng)離子在M點(diǎn)的速度方向與x軸正方向成90°時,其運(yùn)動軌跡如圖甲所示根據(jù)幾何關(guān)系可知離子在磁場中做圓周運(yùn)動的軌跡半徑R=d離子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動,由洛倫茲力充當(dāng)向心力有聯(lián)立以上兩式解得甲1234567891011121314(2)離子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期當(dāng)離子速度方向與x軸