2017_2018学年高考物理第13周磁场周末培优新人教版.docx

第13周 磁场（测试时间：45分钟，总分：70分）班级：_ 姓名：_ 座号：_ 得分：_一、选择题（每小题2分，共24分，共12小题，第18小题为单选题，第912小题为多选题，选对一个1分，选错一个扣2分，最低得分0分）1如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m、长为L的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向角而处于平衡状态，为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为A，竖直向上B，竖直向下C，平行悬线向下D，平行悬线向上【答案】D2如图，在匀强磁场S的区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放了一根长为L，质量为m的导线，当通以如图方向的电流/后，导线恰能保持静止，则磁感应强度B的大小和方向正确的有A方向垂直纸面向外BB=，方向竖直向下C，方向水平向左D，方向水平向右【答案】B3如图所示，矩形虚线框MNPQ内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。粒子重力不计。下列说法正确的是A粒子a带负电B粒子c的动能最大C粒子b在磁场中运动的时间最长D粒子b在磁场中运动时的向心力最大【答案】D【解析】根据左手定则知粒子a带正电，粒子b、c带负电；粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，根据，可得：，粒子的动能，则可知三个带电粒子的质量、电荷量相同，在同一个磁场中，当速度越大时、轨道半径越大，则由图知，c粒子速率最小，b粒子速率最大。b粒子动能最大，向心力最大，故B错误，D正确。根据，则c粒子圆弧转过的圆心角最大，时间最长，选项C错误；故选D。4如图所示，两匀强磁场的方向相同，以虚线MN为理想边界，磁感应强度分别为B1、B2，今有一质量为m、电荷量为e的电子从MN上的P点沿垂直于磁场方向射入匀强磁场B1中，其运动轨迹为如图虚线所示的“心”形图线。则以下说法正确的是A电子的运行轨迹为PDMCNEPB电子运行一周回到P用时为CB1=B2DB1=4B2【答案】A【解析】根据左手定则可知：电子从P点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1时，受到的洛伦兹力方向向上，所以电子的运行轨迹为PDMCNEP，故A正确；电子在整个过程中，在匀强磁场B1中运动两个半圆，即运动一个周期，在匀强磁场B2中运动半个周期，所以，故B错误；由图象可知，电子在匀强磁场B1中运动半径是匀强磁场B2中运动半径的一半，根据可知，B1=2B2，故D错误，C错误。【名师点睛】本题是带电粒子在磁场中运动的问题，要求同学们能根据左手定则判断洛伦兹力的方向，能结合几何关系求解，知道半径公式及周期公式，难度适中。5如图所示，边长为L的等边三角形ABC为两有界匀强磁场的理想边界，三角形内的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，三角形外的磁场(足够大)方向垂直纸面向里，磁感应强度大小也为B。把粒子源放在顶点A处，它将沿A的角平分线发射质量为m、电荷量为q、初速度为v0的带电粒子(粒子重力不计)。若从A射出的粒子：带负电，v0=，第一次到达C点所用时间为t1；带负电，v0=，第一次到达C点所用时间为t2；带正电，v0=，第一次到达C点所用时间为t3；带正电，v0=，第一次到达C点所用时间为t4。则At1=T Bt2=TCt3=T Dt4=T【答案】A向下偏转，再经后第一次到达C点，所用总时间为t3=T，选项C错误；若从A射出的粒子带正电，v0=，向左偏转，其轨迹半径等于，经后进入理想边界外向下偏转，再经后第一次到达B点所用时间为，再经T后第一次到达C点，所用总时间为t4=，选项D错误。6如图，在、两个区域内存在磁感应强度均为B的匀强磁场，磁场方向分别垂直于纸面向外和向里，AD、AC边界的夹角DAC=30，边界AC与边界MN平行，区域宽度为d。质量为m、电荷量为+q的粒子在边界AD上距A点d处垂直AD射入I区，入射速度垂直磁场，若入射速度大小为，不计粒子重力，则粒子在磁场中运动的总时间A BC D【答案】C沿AC方向，进入磁场区域做匀速圆周运动，运动周期后射出磁场，在区域圆弧所对的圆心角，在区域圆弧所对的圆心角为90粒子在磁场中运动的总时间为，故C正确。7如图所示，竖直放置的两块很大的平行金属板a、b，相距为d，a、b间的电场强度为E，今有一带正电的微粒从a板下边缘以初速度v0竖直向上射入电场，当它飞到b板时，速度大小不变，而方向变为水平方向，且刚好从高度也为d的狭缝进入bc区域，bc区域的宽度也为d，所加电场的场强大小为E，方向竖直向上，磁感应强度方向垂直纸面向里，磁场磁感应强度大小等于，重力加速度为g，则下列关于微粒运动的说法错误的是A微粒在ab区域的运动时间为B微粒在bc区域中做匀速圆周运动，圆周半径r=2dC微粒在bc区域中做匀速圆周运动，运动时间为D微粒在ab、bc区域中运动的总时间为【答案】B粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有：，解得：，联立解得：r=2d，故B错误；由于r=2d，画出轨迹，如图由几何关系，得到回旋角度为30，故在复合场中的运动时间为：，故C正确；粒子在电场中运动时间为：，故粒子在ab、bc区域中运动的总时间为：，故D正确。8如图是质谱仪的原理图，若速度相同的同一束粒子沿极板P1、P2的轴线射入电磁场区域，由小孔S0射入右边的偏转磁场B2中，运动轨迹如图所示，不计粒子重力。下列相关说法中正确的是A该束带电粒子带负电B速度选择器的P1极板带负电C在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷q/m越小【答案】D则电场力的方向竖直向下，知电场强度的方向竖直向下，所以速度选择器的极板带正电，故B错误；进入磁场中的粒子速度是一定的，根据得，知r越大，荷质比越小，而质量m不一定大，故C错误、D正确。9如图甲所示，绝缘轻质细绳一端固定在方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场中的O点，另一端连接带正电的小球，小球电荷量，在图示坐标中，电场方向沿竖直方向，坐标原点O的电势为零。当小球以2 m/s的速率绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动时，细绳上的拉力刚好为零。在小球从最低点运动到最高点的过程中，轨迹上每点的电势随纵坐标y的变化关系如图乙所示，重力加速度。则下列判断正确的是A匀强电场的场强大小为B小球重力势能增加最多的过程中，电势能减少了2.4 JC小球做顺时针方向的匀速圆周运动D小球所受的洛伦兹力的大小为0.03 N【答案】BD【名师点睛】本题感觉较难，但读懂题意，把小球的受力情况和特点挖掘出来，此题就会迎刃而解；还需注意利用乙图求场强，能量守恒求电势能的减小。10回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q，在加速器中被加速，设粒子初速度为零，加速电压为U，加速过程中不考虑重力作用和相对论效应。下列说法正确的是A粒子在回旋加速器中运动时，随轨道半径r的增大，盒中相邻轨道的半径之差减小B粒子从静止开始加速到出口处所需的时间约为C粒子能获得的最大动能跟加速器磁感应强度无关D加速电压越大粒子能获得的最大动能越大【答案】AB故A正确；设粒子在回旋加速器中旋转圈数为N，则，粒子在磁场中运动的周期为，由于两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计，因此粒子从静止开始加速到出口处所需的时间约为，根据和得：，所以，故B正确；由知，粒子能获得的最大动能为，由此可知，粒子能获得的最大动能与磁感应强度有关，与加速电压无关，故CD错误。11为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分辨为a=1 m、b=0.2 m、c=0.2 m，左、右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B=1.25 T的匀强磁场，在上下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极。污水充满装置以某一速度从左向右匀速流经该装置时，测得两个电极间的电压U=1 V，且污水流过该装置时受到阻力作用，阻力f=kLv，其中比例系数，L为污水沿流速方向的长度，v为污水的流速，下列说法正确的是A金属板M的电势不一定高于金属板N的电势，因为污水中负离子较多B污水中粒子浓度的高低对电压表的示数也有一定影响C污水的流量（单位时间内流出污水体积）Q=D为使污水匀速通过该装置，左、右两测管应施加的压强差为【答案】CD【名师点睛】带电粒子在磁场中的运动专题。分析：根据左手定则判断洛伦兹力的方向，从而得出正负离子的偏转方向，确定出前后表面电势的高低。最终离子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，根据平衡求出两极板间的电压，以及求出流量的大小。12如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足：UH=k，式中k为霍尔系数，d为霍尔元件两侧面间的距离。电阻R远大于RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则A霍尔元件前表面的电势低于后表面B若电源的正负极对调，电压表将反偏CIH与I成正比D电压表的示数与RL消耗的电功率成正比【答案】CD【解析】根据左手定则可以判断出霍尔元件中的导电物质所受安培力指向后表面，即将向后表面侧移，又由于该导电物质为电子，带负电，因此后表面的电势将低于前表面的电势，A错误；若电源的正负极对调，磁场方向与图示方向相反，同时由电路结构可知，流经霍尔元件上下面的电流也将反向，因此电子的受力方向不变，即前后表面电势高低情况不变，B错误；由电路结构可知，RL与R并联后与线圈串联，因此有：，C正确；RL消耗的电功率，显然PL与成正比，又因为磁感应强度大小B与I成正比，即B与IH成正比，电压表的示数，则UH与成正比，所以UH与RL消耗的电功率PL成正比，D正确。【名师点睛】霍尔元件是用来测量磁场中某处的磁感应强度的一种元件，其原理是洛伦兹力与由霍尔电压产生的电场使运动电荷平衡时电荷不再向前后表面偏转。二、填空题（共2小题，共8分）13（4分）为了测量化工厂的污水排放量，技术人员在排污管末端安装了流量计（流量Q为单位时间内流过某截面流体的体积）。如图所示，长方体绝缘管道的长、宽、高分别为a、b、c，左、右两端开口，所在空间有垂直于前后面、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N，污水充满管道从左向右匀速流动，测得M、N间电压为U，污水流过管道时受到的阻力大小是，k为比例系数，L为污水沿流速方向的长度，v为污水的流速。则污水的流量为_，左、右两侧管口的压强差_。【答案】Bu/B 14（4分）如图甲所示，在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场，电场的方向水平向右（图甲中由B到C），场强大小随时间变化情况如图乙所示；磁感应强度方向垂直于纸面、大小随时间变化情况如图丙所示。在t=1 s时，从A点沿AB方向（垂直于BC）以初速度v0射出第一个粒子，并在此之后，每隔2 s有一个相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出，并恰好均能击中C点，若AB=BC=L，且粒子由A运动到C的运动时间小于1 s。不计空气阻力，对于各粒子由A运动到C的过程中，第一个粒子和第二个粒子运动的时间之比为_，第一个粒子和第二个粒子通过C的动能之比为_。【答案】:2 1:5三、计算题（共3小题，共38分）15（8分）质量为0.1 kg的小物块，带有0.5 C的电荷量，放在倾角为30的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图所示，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面（设斜面足够长，g=10 m/s2）问：（1）物块带电性质？（2）物块离开斜面时的速度为多少？（3）物块在斜面上滑行的最大距离是多少？【答案】（1）负 （2） m/s （3）1.2 m【解析】（1）由题意可知：小滑块受到的安培力垂直斜面向上。根据左手定则可得：小滑块带负电（2分）（2）当物体离开斜面时，弹力为零，因此有：（1分）故（1分）（3）由于斜面光滑，物体在离开斜面之前一直做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得（1分）由匀变速直线运的速度位移公式得：（1分）解得：（2分） 16（14分）如图，空间xOy的第一象限存在垂直xOy平面向里的匀强磁场，第四象限存在平行该平面的匀强电场（图中未画出）；OMN是一绝缘弹性材料制成的等边三角形框架，边长L为4 m，OM边上的P处开有一个小孔，OP距离为1 m。现有一质量m=11018 kg，电荷量q为11015 C的带电微粒（重力不计）从Y轴上的C点以速度=1102 m/s平行x轴射入，刚好可以垂直x轴从点P进入框架，OC距离为2 m。粒子进入框架后与框架发生若干次垂直的弹性碰撞，碰撞过程中粒子的电荷量和速度大小均保持不变，速度方向与碰前相反，最后粒子又从P点垂直x轴射出，求：（1）所加电场强度的大小；（2）所加磁场磁感应强度大小；（3）求在碰撞次数最少的情况下，该微粒回到C点的时间间隔。【答案】（1） （2）（n=0、1、2、3 ） （3）粒子到达P点时速度为（1分）（1分）粒子的加速度为：（1分）（1分）（2）设粒子在框架内的圆周运动半径为R由分析可知（1分）解得：（n=0、1、2、3 ）（1分）由（1分）则（