高三物理磁场大题

试卷第 1 页 总 10 页 1 如图所示 圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场 一个带电粒子以速度 v 从 A 点沿直径 AOB 方向射入磁场 经过 t 时间从 C 点射出磁场 OC 与 OB 成 600角 现将 带电粒子的速度变为 v 3 仍从 A 点沿原方向射入磁场 不计重力 则粒子在磁场中 的运动时间变为 A B 1 2 t 2 t C D 1 3 t 3 t 2 半径为a右端开小口的导体圆环和长为 2a的导体直杆 单位长度电阻均为 R0 圆 环水平固定放置 整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场 磁感应强度为 B 杆在 圆环上以速度v平行于直径 CD 向右做匀速直线运动 杆始终有两点与圆环良好接触 从圆环中心 O 开始 杆的位置由 确定 如图所示 则 A 0 时 杆产生的电动势为2Bav B 3 时 杆产生的电动势为3Bav C 0 时 杆受的安培力大小为 2 0 3 2 R B av D 3 时 杆受的安培力大小为 2 0 3 53 R B av 试卷第 2 页 总 10 页 3 如图 质量分别为 mA和 mB的两小球带有同种电荷 电荷最分别为 qA和 qB 用绝缘 细线悬挂在天花板上 平衡时 两小球恰处于同一水平位置 细线与竖直方向间夹角 分别为 1与 2 1 2 两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动 最大速度分 别 vA和 vB 最大动能分别为 EkA和 EkB 则 A mA一定小于 mB B qA一定大于 qB C vA一定大于 vB D EkA一定大于 EkB 4 如图 理想变压器原 副线圈匝数比为 20 1 两个标有 12V 6W 的小灯泡并 联在副线圈的两端 当两灯泡都正常工作时 原线圈中电压表和电流表 可视为理想 的 的示数分别是 A 120V 0 10A B 240V 0 025A C 120V 0 05A D 240V 0 05A 5 如图 均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框 半圆直径与磁场边缘重合 磁场方向垂直于半圆面 纸面 向里 磁感应强度大小为 B0 使该线框从静止开始绕过 圆心 O 垂直于半圆面的轴以角速度 匀速转动半周 在线框中产生感应电流 现使 线框保持图中所示位置 磁感应强度大小随时间线性变化 为了产生与线框转动半周 过程中同样大小的电流 磁感应强度随时间的变化率的大小应为 t B A B C D 0 4 B 0 2 B 0 B 2 0 B 试卷第 3 页 总 10 页 6 如图所示直角坐标系xoy中 矩形区域oabc内有垂直于纸面向外的匀强磁场 磁感 应强度大小为 B 5 0 10 2T 第一象限内有沿y 方向的匀强电场 电场强度大小为 5 100 1 EN C 已知矩形区域Oa边长为 0 60m ab 边长为 0 20m 在bc边中点N处 有一放射源 某时刻 放射源沿纸面向磁场中各方向均匀地辐射出速率均为 6 100 1 vm s 的某种带正电粒子 带电粒子质量 27 106 1 mkg 电荷量 19 102 3 qC 不计粒子重力 求 计算结果保留两位有效数字 1 粒子在磁场中运动的半径 2 从x轴上射出的粒子中 在磁场中运动的最短路程为多少 3 放射源沿 x方向射出的粒子 从射出到从y轴离开所用的时间 试卷第 4 页 总 10 页 7 如图所示 相距为 L 的两条足够长光滑平行金属导轨固定在水平面上 导轨由两种 材料组成 PG 右侧部分单位长度电阻为 r0 且 PQ QH GH L PG 左侧导轨与导体棒电 阻均不计 整个导轨处于匀强磁场中 磁场方向垂直于导轨平面向下 磁感应强度为 B 质量为 m 的导体棒 AC 在恒力 F 作用下从静止开始运动 在到达 PG 之前导体棒 AC 已经匀速 1 求当导体棒匀速运动时回路中的电流 2 若导体棒运动到 PQ 中点时速度大小为 v1 试计算此时导体棒加速度 3 若导体棒初始位置与 PG 相距为 d 运动到 QH 位置时速度大小为 v2 试计算整个 过程回路中产生的焦耳热 试卷第 5 页 总 10 页 8 12 分 如图所示 在匀强电场中 有 A B 两点 它们间距为 2cm 两点的连线 与场强方向成 60 角 将一个不知道电荷性质 电量为 2 10 5C 的电荷由 A 移到 B 其电势能增加了 0 2J 求 1 判断电荷带正电还是负电 由 A 到 B 电场力做的功 WAB 2 A B 两点的电势差 UAB为多少 3 匀强电场的场强的大小 9 18 分 如图所示 在无限长的竖直边界 NS 和 MT 间充满匀强电场 同时该区域上 试卷第 6 页 总 10 页 下部分分别充满方向垂直于 NSTM 平面向外和向内的匀强磁场 磁感应强度大小分别为 和 KL 为上下磁场的水平分界线 在 NS 和 MT 边界上 距 KL 高处分别有B2Bh P Q 两点 NS 和 MT 间距为 质量为 带电量为的粒子从 P 点垂直于 NS 边1 8hmq 界射入该区域 在两边界之间做圆周运动 重力加速度为 g 1 求该电场强度的大小和方向 2 要使粒子不从 NS 边界飞出 求粒子入射速度的最小值 3 若粒子能经过 Q 点从 MT 边界飞出 求粒子入射速度的所有可能值 10 在如图所示的直角坐标系中 x 轴的上方存在与 x 轴正方向成 45 角斜向右下方 的匀强电场 场强的大小为 E 104 V m x 轴的下方有垂直于 xOy 面向外的匀强磁场 磁感应强度的大小为 B 2 10 2 T 把一个比荷为 2 108 C kg 的正电荷从坐标 q m 为 0 1 的 A 点处由静止释放 电荷所受的重力忽略不计 1 求电荷从释放到第一次进入磁场时所用的时间 2 求电荷在磁场中做圆周运动的半径 保留两位有效数字 3 当电荷第二次到达 x 轴时 电场立即反向 而场强大小不变 试确定电荷到达 y 轴 试卷第 7 页 总 10 页 时的位置坐标 11 20 分 如图所示 直角坐标系 xoy 位于竖直平面内 y 轴正方向竖直向上 x 轴 正方向水平向右 空间中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场 匀强磁场垂直 xoy 平 面向里 磁感应强度大小为 B 匀强电场 图中未画出 方向平行于 xoy 平面 小球 可视为质点 的质量为 m 带电量为 q 已知电场强度大小为 mg E q g 为重力加 速度 1 若匀强电场方向水平向左 使小球在空间中做直线运动 求小球在空间中做直线 运动的速度大小和方向 2 若匀强电场在 xoy 平面内的任意方向 确定小球在 xoy 平面内做直线运动的速度 大小的范围 3 若匀强电场方向竖直向下 将小球从 O 点由静止释放 求小球运动过程中距 x 轴 试卷第 8 页 总 10 页 的最大距离 12 如图所示 一根长为的细绝缘线 上端固定 下端系一个质量为 m 的带电小球 l 将整个装置放入一匀强电场 电场强度大小为 E 方向水平向右 已知 当细线偏离 竖直方向为 370时 小球处于平衡状态 sin370 0 6 试求 1 小球带何种电荷 带电量为多少 2 如果将细线剪断 小球经时间 t 发生的位移大小 3 若将小球拉至最低点无初速释放 当小球运动到图示位置时受到线的拉力的大小 试卷第 9 页 总 10 页 13 如图所示的坐标系 x 轴沿水平方向 y 轴沿竖直方向 在 x 轴上方空间的第一 第二象限内 既无电场也无磁场 在第三象限内存在沿 y 轴正方向的匀强电场和垂直 于 xOy 平面向里的匀强磁场 在第四象限内存在沿 y 轴负方向 场强大小与第三象限 电场强度相等的匀强电场 一质量为 m 电荷量为 q 的带电质点 从 y 轴上 y h 处的 P1点以一定的水平初速度沿 x 轴负方向进入第二象限 然后经过 x 轴上 x 2h 处的 P2点进入第三象限 带电质点恰能做匀速圆周运动 之后经过 y 轴上 y 2h 处的 P3 点进入第四象限 试求 试卷第 10 页 总 10 页 1 第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小 2 带电质点在第四象限空间运动过程中的最小速度 14 18 分 如图所示 在直角坐标系平面的第 II 象限内有半径为的圆分xoyR 1 O 别与 x 轴 y 轴相切于 C 0 D 0 两点 圆内存在垂直于平面R R 1 Oxoy 向外的匀强磁场 磁感应强度 B 与轴平行且指向负方向的匀强电场左边界与轴yy 重合 右边界交轴于 G 点 一带正电的粒子 A 重力不计 电荷量为 质量为 xqm 以某一速率垂直于轴从 C 点射入磁场 经磁场偏转恰好从 D 点进入电场 最后从 Gx 点以与轴正向夹角 45 的方向射出电场 求 x 1 OG 之间距离 2 该匀强电场电场强度 E 3 若另有一个与 A 的质量和电荷量相同 速率也相同的正粒子 从 C 点沿与 A 轴负方向成 30 角的方向射入磁场 则粒子再次回到轴上某点时 该点坐标值x A x 为多少 本卷由系统自动生成 请仔细校对后使用 答案仅供参考 答案第 1 页 总 12 页 参考答案参考答案 答案 B 解析 由牛顿第二定律及匀速圆周运动得 2 v qvBm r 2 r T v 作出粒子的运动轨迹图 由图可得以速度 v 从 A 点沿直径 AOB 方向 mv r qB 2 m T qB 射入磁场经过 t T 6 从 C 点射出磁场 轨道半径 速度变为 v 3 时 运动半3rAO 径是 r 3 由几何关系可得在磁场中运动转过的圆心角为 1200 运动时间为3 3AO T 3 即 2 t A C D 项错误 B 项正确 答案 AD 解析 杆的有效切割长度随角度变化关系为由法拉第电磁感应定律可知 A cos2aL 答案显然正确 B 错误 此时导体棒是电源 而两圆弧并联后作为外电路 由全电路欧姆 定律通过计算可知答案 D 正确 选 AD 3 ACD 解析 分别对 A B 进行受力分析 如图所示 两球间的库仑斥力是作用力与反作用力总是大小相等 与带电量的大小无关 因此 B 选项 不对 对于 A 球 1 sin A TF 1 cos AA TM g 对于 B 球 2 sin B TF 2 cos BB TM g 联立得 F 又 1 2可以得出 mALB 这样代入后可知 C 选项正确 AB vv A 到达最低点的动能 2 11 1111 11 1 cos1 1 cos 1 cos coscostan 2tansin2 AAAAAAA F M vM gLLFLFL B 到达最低点的动能 2 22 2222 22 1 cos1 1 cos 1 cos coscostan 2tansin2 BBBBBBB F M vM gLLFLFL 由于 1 2可知 12 tantan 22 又 12 coscos AB LL 可得 因此 D 选项也正确 22 11 22 AABB M vM v 4 D 解析 当两灯泡都正常工作时 每个灯泡中电流为 0 5A 副线圈输出电压 12V 输出电 流为 由变压器变压公式可知原线圈中电压表读书为 240V 由功率关系可2 0 51 0AA 知 原线圈中电流表读数为 0 05A 选项 D 正确 5 C 解析 为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流 只要产生相同的感应电动势即 可 根据法拉第电磁感应定律 当面积发生改变时可得 s EB t 本卷由系统自动生成 请仔细校对后使用 答案仅供参考 答案第 3 页 总 12 页 其中 2 1 2 t 2 r2 S 当磁场发生改变时可得 S B E t 其中 2 r 2 S 根据题意可得 正确答案为 C t B 0 B 6 1 0 10m 2 0 10m 3 7 1064 解析 试题分析 1 粒子运动的轨迹如图 由牛顿第二定律可得 R v mqvB 2 2 分 解得 10 0 Rm 1 分 2 由数学知识可知 最短弦对应最短的弧长 由图可知 3 1 分 最短的弧长即最短路程 30 Rsm 0 10m 2 分 3 粒子在磁场中的周期s v R T 7 10286 2 1 分 粒子在磁场中沿NP运动的时间 4 1 T t 1 分 粒子在电场中的加速度 m Eq a 1 分 atv 解得 s100 5t 8 本卷由系统自动生成 请仔细校对后使用 答案仅供参考 答案第 4 页 总 12 页 则可解得粒子在电场中往返运动的时间为 t2 t3 2t 1 0 10 7s 1 分 由图可知50 cos 故 60 粒子在磁场中运动的第二部分时间 62 4 T Tt 1 分 粒子运动的总时间s106 3ttttt 7 4321 总 1 分 考点 本题考查了带电粒子在磁场中的运动 名师点睛 带电粒子在电场中的运动 综合了静电场和力学的知识 分析方法和力学的 分析方法基本相同 先分析受力情况再分析运动状态和运动过程 然后选用恰当的规律解 题 解决这类问题的基本方法有两种 第一种利用力和运动的观点 选用牛顿第二定律和 运动学公式求解 第二种利用能量转化的观点 选用动能定理和功能关系求解 7 1 2 方向水平向左 3 Q F L d BL F I m F mr LvB a 0 1 2 2 2 2 2 1 mv 解析 试题分析 1 导体棒匀速 则 F F安 1 分 根据安培力公式 F安 ILB 1 分 解得 1 分 BL F I 2 导体棒进入 PQ 右侧后 回路中电阻减小 电流增大 导体棒做减速运动 1 分 设导体棒的加速度为 a 则 F安 F ma 1 分 F安 ILB 根据闭合电路欧姆定律有 I 1 分 0 2Lr E 根据法拉第电磁感应定律有 E BLv1 1 分 解得 1 分 方向水平向左 1 分 m F mr LvB a 0 1 2 2 3 对导体棒整个运动过程应用功能关系 有 F L d Q 2 分 2 2 2 1 mv 本卷由系统自动生成 请仔细校对后使用 答案仅供参考 答案第 5 页 总 12 页 解得 Q F L d 1 分 2 2 2 1 mv 考点 本题考查了电磁感应定律 牛顿第二定律 功能关系 欧姆定律 8 1 0 2J 2 104V 3 106v m 解析 试题分析 1 带负电 电势能增加 0 2J 即电场力做功为 W 0 2J 2 分 2 由 A B 电场力做负功 q 2 10 5c 2 分 则 UAB 2 分 4 10 w V u 3 根据匀强电场中的关系式有 U Ed 2 分 由几何关系可知 d cos60 0 01m 2 分 AB 则 E 106v m 2 分 考点 匀强电场 电势能 电势差 9 1 方向竖直向上 2 mg E q min 96 2 qBh v m 3 0 68qBh v m 0 545qBh v m 0 52qBh v m 解析 试题分析 1 设电场强度大小为 由题意有 得 方向竖直向上 EmgqE mg E q 2 如图所示 设粒子不从 NS 边飞出的入射速度最小值为 vmin 对应的粒子在上下区域 运动的半径为 r1和 r2 圆心的连线与 NS 的夹角为 本卷由系统自动生成 请仔细校对后使用 答案仅供参考 答案第 6 页 总 12 页 由 mv r qB 有 min 121 1 2 mv rrr qB 由 122 sinrrr 解得 min 96 2 qBh v m 3 如图所示 设粒子的入射速度为 v 粒子在上下方区域的运动半径为和 粒子第 1 r 2 r 一次通过 KL 时距离 K 点为x 由题意有 n 1 2 3 31 8nxh 396 2 22 xh 22 11 xrhr 得 1 2 0 36 1 3 5 2 h rn n 即 n 1 时 n 2 时 n 3 时 0 68qBh v m 0 545qBh v m 0 52qBh v m 考点 本题考查了带电粒子在复合场中的运动 力的平衡 匀速圆周运动规律 10 1 10 6 s 2 0 71 m 3 0 8 解析 1 如图 电荷从 A 点匀加速运动到 x 轴上 C 点的过程 位移 s AC m2 本卷由系统自动生成 请仔细校对后使用 答案仅供参考 答案第 7 页 总 12 页 加速度 a 2 1012 m s2 Eq m 2 时间 t 10 6 s 2s a 2 电荷到达 C 点的速度为 v at 2 106 m s2 速度方向与 x 轴正方向成 45 角 在磁场中运动时 由 qvB 2 mv R 得 R m mv qB 2 2 即电荷在磁场中的偏转半径为 0 71 m 3 轨迹圆与 x 轴相交的弦长为 x R 1 m 所以电荷从坐标原点 O 再次进入电场中 2 且速度方向与电场方向垂直 电荷在电场中做类平抛运动 设电荷到达 y 轴的时间为 t 则 本卷由系统自动生成 请仔细校对后使用 答案仅供参考 答案第 8 页 总 12 页 tan 45 1 2 2 at vt 解得 t 2 10 6 s 则类平抛运动中垂直于电场方向的位移 L vt 4 m2 y 8 m 45o L cos 即电荷到达 y 轴时位置坐标为 0 8 11 1 2mg v qB 方向斜向下与 x 轴方向夹角 45 2 Bq mg v 2 0 3 22 2 4 qB gm H 解析 试题分析 1 由题意知小球做匀速直线运动 2 分 受力分析如图 2fqvBmg 2 分 匀速直线运动速度大小 2mg v qB 1 分 方向如图 斜向下与 x 轴方向夹角 45 1 分 本卷由系统自动生成 请仔细校对后使用 答案仅供参考 答案第 9 页 总 12 页 2 小球做直线运动的条件为 洛仑兹力与电场力和重力的合力为一对平衡力 当电场在 xoy 平面内方向任意时 电场力与重力合力最大值为 2mg 1 分 最小值为零 1 分 则 mgBqv2 max 2 分 0 min Bqv 2 分 得 Bq mg v 2 0 2 分 3 设小球运动到最低位置时下落高度为 H 此时速度最大为 v0 方向水平 2 分 任意时刻 v 沿 x 轴正向 y 轴负向的分速度分别为 vx vy 与 vy 对应的洛仑兹力水平分力方向沿 x 轴正向 yx Bqvf 小球由静止释放到最低点的过程中 应用动量定理得 0 0 mvBqHtvBqtBqvtf yyx 2 分 小球由静止释放到最低点的过程中 由动能定理得 0 2 1 2 2 0 mvmgH 1 分 解得 22 2 4 qB gm H 1 分 考点 洛伦兹力 力的平衡 动量定理 动能定理 12 1 正 2 3 3 4 mg E 2 5 8 gt x 7 4 T Fmg 解析 试题分析 1 对小球受力分析 受重力 拉力和电场力 电场力向右 故带正电荷 根 据平衡条件可知 x 方向 y 方向 TsinqE Tcosmg 本卷由系统自动生成 请仔细校对后使用 答案仅供参考 答案第 10 页 总 12 页 解得 故qEmgtan 3 4 mgtanmg q EE 故小球带正电荷 带电量为 3 4 mg E 2 剪短细线后 小球受电场力和重力 合力沿着绳子向右下方 大小等于第一问中绳子 的拉力 为 mg cos 根据牛顿第二定律 加速度为 Fg a mcos 合 做初速度为零的匀加速直线运动 位移为 22 22 115 2228 ggtgt xatt coscos 小球做圆周运动 到达图示位置时 受到重力 电场力和细线的拉力 重力和电场力的合 力为 mg cos 三力的合力指向圆心 提供向心力 有 解得 2 cos T mgv Fm L 37 2 4 T Fmgmg cos 考点 共点力平衡的条件及其应用 力的合成与分解的运用 电场强度 13 1 2 方向沿 x 轴正方向 mg q m q 2g h 2gh 解析 1 质点从 P2到 P3的运动过程中 重力与电场力平衡 洛伦兹力提供向心力 则 qE mg 解得 E mg q 在第二象限内从 P1到 P2的运动过程是只在重力作用下的平抛运动 即 h gt2 2h v0t vy gt 1 2 那么质点从 P2点进