2017届高三物理第07期好题速递分项解析汇编专题09磁场包含复合场含解析.docx

题09 磁场（包含复合场）一、选择题1.【广西桂林市、崇左市2017届高三联合调研考试理综试卷】在真空中，半径为R的圆形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，一束质子在纸面内以相同的速度射向磁场区域，质子的电量为e，质量为m，速度为，则以下说法正确的是 A. 对着圆心入射的质子，其出射方向的反向延长线一定过圆心B. 沿o点比沿6点进入磁场的质子在磁场中运动时间短C. 所有质子都在磁场边缘同一点射出磁场D. 若质子以相等的速率从同一点沿各个方向射人磁场，则他们离开磁场的出射方向可能垂直【答案】AC 2.【山东省泰安市2017届高三第一轮复习质量检测】如图所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向 里。P为屏上的一个小孔，PC与MN垂直。一群质量为m、带电荷量为q的粒子（不计 重力），以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域，粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角为的范围内。则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为A. B. C. D. 【答案】A 3.【温州中学2017届高三3月高考模拟考试】. 在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用下列叙述不符合史实的是（）A. 奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系B. 安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子环流假说C. 法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流D. 楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化【答案】BCD【解析】试题分析：奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电和磁之间存在联系,选项A正确；根据通电螺线管产生的磁场与条形磁铁的磁场相似性,安培提出了磁性是分子内环形电流产生的,即分子电流假说,选项B错误；法拉第探究磁产生电的问题,发现导线中电流“通、断”时导线附近的固定导线圈中出现感应电流,而导线中通有恒定电流时导线圈中不产生感应电流,选项C错误；楞次定律指出感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项D错误本题要求选出不符合史实的答案，故选BCD。考点：物理学史 4.【温州中学2017届高三3月高考模拟考试】关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（）A. 安培力的方向可以不垂直于直导线B. 安培力的方向总是垂直于磁场的方向C. 安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D. 将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半【答案】B【点评】解决本题的关键是知道当导线的方向与磁场的方向平行，所受安培力为0，最小当导线的方向与磁场方向垂直时，安培力最大，为F=BIL5.【温州中学2017届高三3月高考模拟考试】 很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐让条形磁铁从静止开始下落条形磁铁在圆筒中的运动速率（）A. 均匀增大 B. 先增大，后减小C. 逐渐增大，趋于不变D. 先增大，再减小，最后不变【答案】C考点：本题主要考查了电磁感应、力与运动的关系的应用问题，属于中档偏高题。6.【温州中学2017届高三3月高考模拟考试】 如图所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好，在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示不计轨道电阻以下叙述不正确的是（）A. FM向右 B. FN向左 C. FM逐渐增大 D. FN逐渐减小【答案】AC【解析】试题分析：恒定电流在M区域形成的磁场方向是垂直纸面向外，在N区域形成磁场方向是垂直纸面向里，在向右匀速通过M、N两区的过程中，都在切割磁感线，形成感应电流，根据左手定则判断，导体棒在M区和N区受到的安培力都是向左的，所以A项错误；B项正确；导体棒匀速通过两区过程中，根据安培力公式，在M区越靠近导线，磁感应强度越大，安培力FM逐渐增大，所以C项错误；在N区越远离导线，磁感应强度越小，安培力FN逐渐减小，所以D项正确。考点：本题考查了导体棒切割磁感线的电动势和安培力7.【温州中学2017届高三3月高考模拟考试】带电粒子a、b在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，它们的动量大小相等，a运动的半径大于b运动的半径若a、b的电荷量分别为qa、qb，质量分别为ma、mb，周期分别为Ta、Tb.则一定有（）A. qaqb B. mamb C. TaF2，则磁感应强度B的大小为A. B. C. D. 【答案】B【解析】当线框接入恒定电压为E1时，拉力显示器的示数为F1，则 ; 接入恒定电压为E2时（电流方向与电压为E1时相反），拉力显示器的示数为F2，则；联立解得 ，选项B正确.14.【淮北市第一中学2017届高三下学期第三次周考】绝缘光滑斜面与水平面成角，一质量为m、电荷量为-q的小球从斜面上高h处，以初速度为v0、方向与斜面底边MN平行射入，如图所示，整个装置处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向平行于斜面向上。已知斜面足够大，小球能够沿斜面到达底边MN。则下列判断正确的是 A. 小球在斜面上做匀变速曲线运动B. 小球到达底边MN的时间C. 匀强磁场磁感应强度的取值范围为D. 匀强磁场磁感应强度的取值范围为【答案】ABC 15.【淮北市第一中学2017届高三下学期第三次周考】 图示是一个半径为R的竖直圆形磁场区域，磁感应强度大小为B，磁感应强度方向垂直纸面向内。有一个粒子源在圆上的A点不停地发射出速率相同的带正电的粒子，带电粒子的质量均为m，运动的半径为r，在磁场中的轨迹所对应的圆心角为。以下说法正确的是 A. 若r=2R，则粒子在磁场中运动的最长时间为 pB. 若r=2R，粒子沿着与半径方向成45角斜向下射入磁场，则有关系成立C. 若r=R，粒子沿着磁场的半径方向射入，则粒子在磁场中的运动时间为 pD. 若r=R，粒子沿着与半径方向成60角斜向下射入磁场，则圆心角为150【答案】BD 16.【江苏省泰州中学2017届高三下学期期初考试】如图为一利用海流发电的原理图，用绝缘材料制成一个横截面为矩形的管道，在管道的上、下两个内表面装有两块电阻不计的金属板M、N，板长为a,宽为b，板间的距离d，将管道沿海流方向固定在海水中，在管道中加一个与前后表面垂直的匀强磁场，磁感应强度B，将电阻为R的航标灯与两金属板连接（图中未画出）.海流方向如图，海流速率为v，下列说法正确的是A. M板电势髙于N板的电势B. 发电机的电动势为BdvC. 发电机的电动势为BavD. 管道内海水受到的安培力方向向左【答案】ABD点睛：本题主要考查了离子在运动过程中同时受电场力和洛伦兹力，二力平衡时两板间的电压稳定；由二力平衡方程求出发电机的电动势；由左手定则求管道内海水所受的安培力的方向。17.【南昌市三校高三第四次联考】以下关于物理学史的说法正确的是（ ）A. “电流的周围存在磁场”最早是由安培发现的B. 法拉第通过实验证实电场线是客观存在的C. 电荷量e的数值最早是由法国学者库仑用实验测得的D. 奥斯特通过实验观察到电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系【答案】D【解析】流的磁效应是奥斯特发现的，A错误D正确；法拉第最早提出场的概念，并引入电场线描述电场，但电场线不是客观存在的，B错误；电荷量e的数值最早是由密立根通过油滴实验测得的，C错误；18.【南昌市三校高三第四次联考】中国科学家发现了量子反常霍尔效应，杨振宁称这一发现是诺贝尔奖级的成果如图所示， 厚度为，宽度为的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应下列说法正确的是（ ） A. 上表面的电势高于下表面电势B. 仅增大时，上下表面的电势差增大C. 仅增大时，上下表面的电势差减小D. 仅增大电流时，上下表面的电势差减小【答案】C考点：霍尔效应。19.【南昌市三校高三第四次联考】如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界d点垂直于磁场方向射入，沿曲线dpa打到屏MN上的a点，通过pa段用时为t.若该微粒经过P点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏MN上。若两个微粒所受重力均忽略,则新微粒运动的 （ ）A. 轨迹为pb,至屏幕的时间将小于tB. 轨迹为pc,至屏幕的时间将大于tC. 轨迹为pa，至屏幕的时间将大于tD. 轨迹为pb,至屏幕的时间将等于t【答案】C【点睛】带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，从而得出半径公式，周期公式，运动时间公式，知道粒子在磁场中运动半径和速度有关，运动周期和速度无关，画轨迹，定圆心，找半径，结合几何知识分析解题，20.【南昌市三校高三第四次联考】（多选）如图所示，在一个边长为a的正六边形区域内存在磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场。三个相同带正电的粒子比荷为，先后从A点沿AD方向以大小 不等的速度射入匀强磁场区域，粒子在运动过程中只受磁场力作用。已知编号为的粒子恰好从F点飞出磁场区域，编号为的粒子恰好从E点飞出磁场区域，编号为的粒子从ED边上的某一点垂直边界飞出磁场区域。则下列说法正确的是（ ）A. 编号为的粒子进入磁场区域的初速度大小为B. 编号为的粒子在磁场区域内运动的时间C. 编号为的粒子在ED边上飞出的位置与E点的距离（2-3）aD. 三个粒子在磁场内运动的时间依次减少并且为4：2：1【答案】ABD【解析】试题分析：设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r1，初速度大小为v1，则有：由几何关系可得：，解得：，选项A正确； 设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r2，线速度大小为v2，周期为T2，则： 考点：带电粒子在匀强磁场中的运动【名师点睛】本题以带电粒子在磁场中运动的相关问题为情境，考查学生综合分析、解决物理问题能力带电粒子在磁场中的运动，关键的就是确定圆心和轨迹后由几何知识确定出半径21.【福建省厦门市2017届高中毕业生3月第一次质量检测】如图所示是速度选择器的原理图，已知电场强度为 E 、磁感应强度为 B 并相互垂直分布，某一带电粒子（重力不计）沿图中虚线水平通过。则该带电粒子A. 一定带正电B. 速度大小为C. 可能沿QP方向运动D. 若沿PQ方向运动的速度大于，将一定向下极板偏转【答案】B点睛：解决本题的关键知道在速度选择器中，从左边射入，速度满足条件，电场力与洛伦兹力平衡与电量、电性无关22.【湖南省邵阳市2017届高三第二次大联考】如图所示，在x0的区域中，存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面向里，且B1: B2=3:2。在原点O处同时发射两个质量分别为ma和mb的带电粒子，粒子a以速率va沿x轴正方向运动，粒子b以速率vb沿x轴负方向运动，已知粒子a带正电，粒子b带负电，电荷量相等，且两粒子的速率满足mava=mbvb。若在此后的运动中，当粒子a第4次经过y轴（出发时经过）y轴不算在内）时，恰与粒子b相遇。粒子重力不计。下列说法正确的是A. 粒子a、b在磁场B1中的偏转半径之比为3：2B. 两粒子在y正半轴相遇C. 粒子a、b相遇时的速度方向相同D. 粒子a、b的质量之比为1:5【答案】BCD【点睛】本题的难点在于两个粒子在不同的两个磁场中以不同的速度做半径和周期不同匀速圆周运动，又涉及到相遇问题，需要考虑多种因素关键的一点是a粒子在两个磁场旋转一次后通过y轴时位置上移，而b粒子恰恰相反，所以是b粒子经过半周后与a粒子相遇的，有此结论可以判断选项的正误23.【吉林省普通高中2017届高三毕业第三次调研】电磁泵在目前的生产、科技中得到了广泛应用。如图所示，泵体是一个长方体，ab边长为L1，两侧端面是边长为L2的正方形；流经泵体内的液体密度为、在泵头通入导电剂后液体的电导率为（电阻率倒数），泵体处有方向垂直向外的磁场B，泵体的上下两表面接在电压为U（内阻不计）的电源上，则A. 泵体上表面应接电源正极B. 通过泵体的电流C. 增大磁感应强度可获得更大的抽液高度D. 增大液体的电阻率可获得更大的抽液高度【答案】AC【解析】当泵体上表面接电源的正极时，电流从上向下流过泵体，这时受到的磁场力水平向左，拉动液体，故A正确；根据电阻定律，泵体内液体的电阻： ；因此流过泵体的电流 ，故B错误；增大磁感应强度B，受到的磁场力变大，因此可获得更大的抽液高度，故C正确；若增大液体的电阻率，可以使电流减小，受到的磁场力减小，使抽液高度减小，故D错误；故选AC.24.【江苏省苏锡常镇四市2017届高三教学情况调研】自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压图乙为霍尔元件的工作原理图当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差下列说法正确的是A. 根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小B. 自行车的车速越大，霍尔电势差越高C. 图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向运动形成的D. 如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小【答案】AD点睛：此题关键是搞清装置的原理，根据最终洛伦兹力和电场力平衡列式说明，再根据电流的微观表达式解释；25.【内蒙古包头市2017届高三下学期第一次模拟考试】如图所示，在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，AB是圆的直径。一带电粒子从A点射入磁场，速度大小为v、方向与AB成30角时，恰好从B点飞出磁场，且粒子在磁场中运动的时间为t；若同一带电粒子从A点沿AB方向射入磁场，也经时间t飞出磁场，则其速度大小为A. B. C. D. 【答案】C 26.【山东省济宁市2017届高三第一次模拟（3月）】如图所示，在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度大小为B的匀强磁场，在x轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度大小为的匀强磁场。一带负电的粒子（不计重力） 从原点O与x轴成30角斜向上射入磁场，且在x轴上方运动的半径为R。则A. 粒子经偏转一定能回到原点OB. 粒子完成一次周期性运动的时间为C. 粒子射入磁场后，第二次经过x轴时与O点的距离为3RD. 粒子在x轴上方和下方的磁场中运动的半径之比为1：2【答案】CD 27.【山东省枣庄市2017届高三下学期第一次模拟考试】如图所示，等腰直角三角形abc的直角边长度为L，该区域内存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。三个相同的带电粒子从b点沿bc方向分别以速度v1、v2、v3射入磁场，在磁场中运动的时间分别为t1、t2、t3，且t1：t2：t3=2：2：1。不计粒子的重力，下列说法正确的是A. 三个速度的大小关系一定是v1= v2 v3B. 三个速度的大小关系可能是v1 v20区域内，存在电场强度大小E=2105NC、方向垂直于x轴的匀强电场和磁感应强度大小B=0.20 T、方向与xOy平面垂直向外的匀强磁场。在y轴上有一足够长的荧光屏PQ，在x轴上的M（10，0）点处有一粒子发射枪向x轴正方向连续不断地发射大量质量m=6.410-27kg、电荷量q=3.210-19C的带正电粒子（重力不计），粒子恰能沿x轴做匀速直线运动。若撤去电场，并使粒子发射枪以M点为轴在xOy平面内以角速度顺时针匀速转动（整个装置都处在真空中）。（1）判断电场方向，求粒子离开发射枪时的速度；（2）带电粒子在磁场中运动的轨迹半径；（3）荧光屏上闪光点的范围；（4）荧光屏上闪光点从最低点移动到最高点所用的时间。【答案】（1）106m/s （2）0.1m （3） 0.273m （4）0.42s【解析】（1）带正电粒子（重力不计）在复合场中沿x轴做匀速运动，根据左手定则可得洛伦兹力方向向下，所以电场力方向向上，电场强度方向向上有速度（2）撤去电场后，有所以粒子在磁场中运动的轨迹半径 8.【江西省九校2017届高三联考】如图，平行金属板水平放置，一带电荷量为q（q0）、质量为m的a粒子从板的左侧点沿两板间的中线以初速度v0射入板间，结果粒子恰好从上板的右侧边缘与静止在此处的另一不带电、等质量的b粒子碰后粘在一起,进入一圆形有界匀强磁场，磁场方向垂直于纸面，圆形磁场的圆心与上板在同一直线上。两粒子经磁场偏转后射出磁场，沿水平方向返回两板间，它们又刚好返回到O点。不计粒子重力，金属板长为，板上所加电压为，求：（1）a粒子刚出电场时的速度大小；（2）两粒子从板右端返回电场时的位置与下板间的距离；（3）a粒子在磁场运动过程中所受洛仑兹力大小和洛仑兹力对a粒子的冲量。【答案】（1） （2） 刚好到点 （3）,方向斜下左下方与水平方向成22.5 9.【吉林省普通高中2017届高三毕业第三次调研】某高中物理课程基地拟采购一批实验器材，增强学生对电偏转和磁偏转研究的动手能力，其核心结构原理可简化为题图所示。AB、CD间的区域有竖直向上的匀强电场，在CD的右侧有一与CD相切于M点的圆形有界匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。一带正电粒子自O点以水平初速度v0正对P点进入该电场后，从M点飞离CD边界，再经磁场偏转后又从N点垂直于CD边界回到电场区域，并恰能返回O点。已知OP间距离为d，粒子质量为m，电荷量为q，电场强度大小，粒子重力不计。试求：（1）粒子从M点飞离CD边界时的速度大小;（2）P、N两点间的距离;（3）磁感应强度的大小和圆形有界匀强磁场的半径.【答案】（1） （2） （3）（2）粒子从N到O点时间：，粒子从N到O点过程的竖直方向位移：故P、N两点间的距离为：。（3）由几何关系得：，可得半径：由，即：，解得：由几何关系确定区域半径为：，即。考点：带电粒子在匀强磁场中的运动、牛顿第二定律、向心力【名师点睛】本题关键是明确粒子的受力情况和运动情况，画出运动轨迹，然后结合类似平抛运动的分运动公式、牛第二定律、几何关系列式求解。10.【吉林省延边州2017届高三下学期复习质量检测】在直角坐标系xoy中，A（-0.3, 0）、C是x轴上的两点，P点的坐标为（0, 0.3）。在第二象限内以D（-0.3, 0.3）为圆心，0.3m为半径的圆形区域内，分布着方向垂直xoy平面向外、磁感应强度大小为B=0.1T的匀强磁场；在第一象限三角形OPC之外的区域，分布着沿y轴负方向的匀强电场。现有大量质量为m=310-9kg、电荷量为q=110-4C的相同粒子，从A点平行xoy平面以相同速率，沿不同方向射向磁场区域，其中沿AD方向射入的粒子恰好从P点进入电场，经电场后恰好通过C点。已知=37，不考虑粒子间的相互作用及其重力，求：（1）粒子的初速度大小和电场强度E的大小；（2）粒子穿越x正半轴的最大坐标。【答案】（1）， ；（2）【解析】（1）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，设半径r，粒子的初速度v洛伦兹力提供向心力： 可得： 根据题意和几何知识，可得r=DP=0.3m代入得：v=1103m/s 沿AD方向的粒子由P点进入电场时，速度方向与y轴垂直所以，该粒子在电场中做类平抛运动，设类平抛运动时间为tx方向：OC=vt y方向：OP= at2 根据几何关系得： 根据牛顿第二定律：Eq=ma 式子联立得：E=112.5V/m令 ，所以xC=0.4k+0.4（1-k2）根据数学知识可知，当k=0.5时xC有最大值，最大值为0.5m点睛：本题考查带电粒子在复合场中的运动问题，根据运动形式选择合适方法处理对于类平抛运动，常常运用运动的分解法，将其分解为两个直线运动，由牛顿第二定律和运动学公式结合求解；对于磁场中圆周运动，要正确画出轨迹，洛伦兹力提供向心力，再由几何知识求解半径，二者联立即可；第二问粒子在磁场中粒子的运动，由于粒子做圆周运动的半径和磁场半径相等，有结论：所有从A点朝DAO方向出射的粒子都平行x轴出射，证明的方法为：作出由粒子轨迹圆的圆心、磁场圆的圆心以及出射点、入射点四点组成的四边形，证明其为菱形；经常围绕这个模型出“一点发射的粒子平行出射”或者“平行入射的粒子汇聚一点”等问题，大