1、一 轮 单 元 训 练 金 卷 高 三 物 理 (A)卷第 十 单 元 磁 场注 意 事 项 ：1 答 题 前 ， 先 将 自 己 的 姓 名 、 准 考 证 号 填 写 在 试 题 卷 和 答 题 卡 上 ， 并 将 准 考 证 号 条 形 码 粘贴 在 答 题 卡 上 的 指 定 位 置 。2 选 择 题 的 作 答 ： 每 小 题 选 出 答 案 后 ， 用 2B 铅 笔 把 答 题 卡 上 对 应 题 目 的 答 案 标 号 涂 黑 ，写 在 试 题 卷 、 草 稿 纸 和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。3 非 选 择 题 的 作 答 ： 用 签 字 笔 直 接
2、 答 在 答 题 卡 上 对 应 的 答 题 区 域 内 。 写 在 试 题 卷 、 草 稿 纸和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。4 考 试 结 束 后 ， 请 将 本 试 题 卷 和 答 题 卡 一 并 上 交 。一、选择题：本题共 10 小题，每小题 5 分。在每小题给出的四个选项中，第 16 题只有一项符合题目要求，第 710 题有多项符合题目要求。全部选对的得 5 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。1如图所示，A 为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图当圆盘高速绕中心轴 OO转动时，通电直导线
3、所受磁场力的方向是( )A竖直向上 B竖直向下C水平向里 D水平向外2如图所示，在直角三角形 ABC 的 A 点和 B 点分别固定一垂直纸面向外和向里的无限长通电直导线，其电流强度分别为 IA和 IB，A 30，通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度 Bk ，k 为比例系数，r 为该点到导线的距离，IrI 为导线的电流强度当一电子在 C 点的速度方向垂直纸面向外时，所受洛伦兹力方向垂直 BC 向下，则两直导线的电流强度 IB与 IA之比为 ( )A B12 34C D32 143一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由 a 到 b
4、 的电流，则导线 ab 受磁场力后的运动情况为( )A从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B从上向下看顺时针转动并远离螺线管C从上向下看逆时针转动并远离螺线管D从上向下看逆时针转动并靠近螺线管4(2018东北三校联考)如图所示，某种带电粒子由静止开始经电压为 U1 的电场加速后，射入水平放置、电势差为 U2 的两导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N 两点间的距离 d 随着 U1 和 U2 的变化情况为(不计重力，不考虑边缘效应)( )Ad 随 U1 变化，d 与 U2 无关Bd 与
5、U1 无关，d 随 U2 变化Cd 随 U1 变化，d 随 U2 变化Dd 与 U1 无关，d 与 U2 无关5如图所示，在 x 轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度为 B 的匀强磁场，x 轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度为 的匀强磁场，一带负电的粒子从原点 O 以与 x 轴成 30角斜向上的速度B2v 射入磁场，且在 x 轴上方运动半径为 R则下列说法正确的是( )A粒子经偏转一定能回到原点 OB粒子在 x 轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为 21C粒子完成一次周期性运动的时间为2m3qBD粒子第二次射入 x 轴上方磁场时，沿 x 轴前进 3R6如图所示，圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场，
6、P 为磁场边界上的一点有无数带有同样电荷、具有同样质量的粒子在纸面内沿各个方向以相同的速率通过 P 点进入磁场这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段圆弧上，这段圆弧的弧长是圆周长的 将磁感应强度的大小从原来的 B1 变为 B2，结果相应的弧长13变为原来的一半，则 B2B 1 等于( )A B C2 D32 37(高考江苏卷)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：U Hk ，式中 k 为霍尔系
7、数，d 为霍尔元件两侧面间的距离电阻 R 远大于IHBdRL，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CI H 与 I 成正比D电压表的示数与 RL 消耗的电功率成正比8(2018湖北宜城第一中学高三月考) 如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时( )A磁铁对桌面的压力增大B磁铁对桌面的压力减小C磁铁受到向右的摩擦力作用D磁铁受到向左的摩擦力作用9(2018陕西西安模拟)如图所示，有一个正方形的匀强磁场区域 abcd，e是 ad 的中点，f 是 cd 的中点，如果在 a
8、 点沿对角线方向以速度 v 射入一带负电的带电粒子，恰好从 e 点射出，则( )A如果粒子的速度增大为原来的二倍，将从 d 点射出B如果粒子的速度增大为原来的三倍，将从 f 点射出C如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的 2倍，也将从 d 点射出D只改变粒子的速度使其分别从 e、d、f 点射出时，在磁场中运动时间关系为：t et dtf10如图所示，一个绝缘且内壁光滑的环形细圆管固定于竖直平面内，环的半径为 R(比细圆管的内径大得多) 在圆管的最低点有一个直径略小于细圆管内径的带正电小球处于静止状态，小球的质量为 m，带电荷量为 q，重力加速度为 g空间存在一磁感应强度大小未知(不为零
9、) ，方向垂直于环形细圆管所在平面向里的匀强磁场某时刻，给小球一方向水平向右、大小为 v0 的5gR初速度，则以下判断正确的是( )A无论磁感应强度大小如何，获得初速度后的瞬间，小球在最低点一定受到管壁的弹力作用B无论磁感应强度大小如何，小球一定能到达环形细圆管的最高点，且小球在最高点一定受到管壁的弹力作用C无论磁感应强度大小如何，小球一定能到达环形细圆管的最高点，且小球到达最高点时的速度大小都相同D小球从环形细圆管的最低点运动到所能到达的最高点的过程中，水平方向分速度的大小一直减小二、非选择题：本大题共 4 小题，共 60 分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤
10、，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。11据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示炮弹(可视为长方形导体) 置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁接触良好开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出设两导轨之间的距离 d010 m，导轨长 L50 m，炮弹质量 m030 kg导轨上的电流 I 的方向如图中箭头所示可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为 B20 T，方向垂直于纸面向里若炮弹出口速度为 v2010 3 m/s，求通过导轨的电流 I忽略摩擦力与重力的影响12如图所示
11、，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B一束电子沿圆形区域的直径方向以速度 v 射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射方向成 角设电子质量为 m，电荷量为 e、不计电子之间相互作用力及所受的重力，求：(1)电子在磁场中运动轨迹的半径 R；(2)电子在磁场中运动的时间 t；(3)圆形磁场区域的半径 r13(2018浙江省名校协作体高三联考) 如图所示，LMN 是竖直平面内固定的光滑绝缘轨道，MN 水平且足够长，LM 下端与 MN 相切在 OP 与 QR 之间的区域内有一竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 BC、D 是质量为 m 和 4m 的
12、绝缘小物块(可视为质点)，其中 D 带有电荷量 q，C 不带电现将物块 D 静止放置在水平轨道的 MO 段，将物块 C 从离水平轨道MN 距离 h 高的 L 处由静止释放，物块 C 沿轨道下滑进入水平轨道，然后与 D 相碰，碰后物体 C 被反弹滑至斜面 处，物体 D 进入虚线 OP 右侧的复合场中继续运动，最后从 RQ 侧飞出复合场区h9域求：(1)物块 D 进入磁场时的瞬时速度 vD的大小；(2)若 物 块 D 进 入 磁 场 后 恰 好 做 匀 速 圆 周 运 动 ， 求 所 加 匀 强 电 场 的 电 场 强 度 E 的 值 及 物 块 D 的 电 性 ；(3)若物块 D 飞离复合场区域
13、时速度方向与水平夹角为 60，求物块 D 飞出 QR 边界时与水平轨道的距离 d14如图所示，在屏蔽装置底部中心位置 O 点放一医用放射源，可通过细缝沿扇形区域向外辐射速率为 v3210 6 m/s 的 粒子已知屏蔽装置宽 AB9 cm，缝长 AD18 cm， 粒子的质量 m66410 27 kg，电荷量 q3210 19 C若在屏蔽装置右侧条形区域内加一匀强磁场来隔离辐射，磁感应强度 B0332 T，方向垂直于纸面向里，整个装置放于真空环境中(1)若所有的 粒子均不能从条形磁场隔离区的右侧穿出，则磁场的宽度 d 至少是多少？(2)若条形磁场的宽度 d20 cm，则射出屏蔽装置的 粒子在磁场中
14、运动的最长时间和最短时间各是多少？(结果保留 2 位有效数字 )一 轮 单 元 训 练 金 卷 高 三 物 理 (A)卷第 十 单 元 磁 场答 案1 【 答 案 】 C【 解 析 】 选 C从上向下看 ，由于带负电的圆盘顺时针方向旋转，形成的等效电流为逆时针方向，由安培定则判定所产生的磁场方向竖直向上由左手定则可判定通电导线所受安培力的方向水平向里故 C 正确2 【 答 案 】 D【 解 析 】 选 D由左手定则可知 C 点处磁场的磁感应强度 B 合 的方向平行BC 向右，设 A 处导线和 B 处导线在 C 处形成的磁场的磁感应强度大小分别为BA和 BB，方向分别与 AC 和 BC 垂直，如
15、图所示，可知 sin 30 ，又 BBBA 12 BBBA，计算可得 ，D 正确 kIBlBCkIAlAC IBIA 143 【 答 案 】 D【 解 析 】 选 D先由安培定则判断出通电螺线管的 N、S 极，找出导线左、右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图甲所示可以判断导线受磁场力后从上向下看逆时针方向转动再分析此时导线位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线受磁场力的方向，如图乙所示，导线还要靠近螺线管，所以 D 正确， A、B 、C 错误4 【 答 案 】 A【 解 析 】 选 A设带电粒子在加速电场中被加速后的速度为 v0，根据动能定理有 qU1 mv
16、设带电粒子从偏转电场中出来进入磁场时的速度大小12 20为 v，与水平方向的夹角为 ，如图所示，在磁场中有 r ，v ，而 d2rcos ，联立各式mvqB v0cos 解得 d2 ，因而选项 A 正确mv0qB5 【 答 案 】 D【 解 析 】 选 D由 r 可知，粒子在 x 轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为 12，所以mvqBB 错误；粒子完成一次周期性运动的时间 t T1 T2 ，所以 C 错误；粒子第二次16 16 m3qB 2m3qB mqB射入 x 轴上方磁场时沿 x 轴前进 lR2R3R，粒子经偏转不能回到原点 O，所以 A 错误、D 正确6 【 答 案 】 B【 解 析
17、】 选 B当轨迹半径小于或等于磁场区半径时 ，粒子射出圆形磁场的点离入射点最远距离为轨迹直径如图所示，当粒子从 圆周射出磁场时，粒13子在磁场中运动的轨迹直径为 PQ，粒子都从圆弧 PQ 之间射出 ，因此轨迹半径r1R cos 30 R；若粒子射出的圆弧对应弧长为 “原来 ”的一半，即 周长，对应的弦长为 R，即32 16粒子运动轨迹直径等于磁场区半径 R，轨迹半径 r2 ，由 r 可得 选项 B 正确R2 mvqB B2B1 r1r2 37 【 答 案 】 CD【 解 析 】 选 CD当霍尔元件通有电流 IH 时，根据左手定则，电子将向霍尔元件的后表面运动，故霍尔元件的前表面电势较高若将电源
18、的正负极对调，则磁感应强度 B 的方向换向，I H 方向变化，根据左手定则，电子仍向霍尔元件的后表面运动，故仍是霍尔元件的前表面电势较高，选项 A、B错误；因 R 与 RL并联，根据并联分流 ，得 IH I， 故 IH 与 I 成正比， 选项 C 正确；由于 BRLRL R与 I 成正比，设 BaI ，则 IL I，P LI RL，故 UHk PL，知 UHPL，选项RR RL 2L IHBd ak（R RL）R2dD 正确8 【 答 案 】 BC【 解 析 】 选 BC根据条形磁铁磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向 (切线方向)，再根据左手定则判断安培力方向，如图甲，根据牛顿第三定律
19、，电流对磁铁的作用力向左上方，FF ，如图乙，根据平衡条件，可知通电后支持力变小，静摩擦力变大，故磁铁对桌面的压力变小，而静摩擦力向右选项 B、C 正确9 【 答 案 】 AD【 解 析 】 选 AD作出示意图，如图所示，根据几何关系可以看出 ，当粒子从 d 点射出时，轨道半径增大为原来的二倍，由半径公式 R 可知，速度 v 增mvqB大为原来的二倍或磁感应强度变为原来的一半，A 项正确 ，C 项错误；如果粒子的速度增大为原来的三倍，则轨道半径也变为原来的三倍，从图中看出，出射点在 f 点下面，B 项错误；据粒子的周期公式 T ，可知粒子的周期与速度无关，在磁场中的运动时间取决于其轨2mqB迹
20、圆弧所对应的圆心角，所以从 e、d 点射出时所用时间相等，从 f 点射出时所用时间最短，D 项正确10 【 答 案 】 BC【 解 析 】 选 BC小球在轨道最低点时受到的洛伦兹力方向竖直向上 ，若洛伦兹力和重力的合力恰好提供小球所需要的向心力，则在最低点时小球不会受到管壁弹力的作用，A 选项错误；小球运动的过程中，洛伦兹力不做功，小球的机械能守恒，运动至最高点时小球的速度 v ，由于是gR双层轨道约束，小球运动过程中不会脱离轨道，所以小球一定能到达轨道的最高点，C 选项正确；在最高点时，小球圆周运动的向心力 Fm mg ，小球受到竖直向下的洛伦兹力的同时必然受到v2R与洛伦兹力等大反向的轨道
21、对小球的弹力，B 选项正确；小球从最低点运动到最高点的过程中，小球在下半圆内上升的过程中，水平分速度向右且减小，到达圆心的等高点时，水平分速度为零，而运动至上半圆后水平分速度向左且不为零，所以水平分速度一定有增大的过程，D 选项错误11 【 答 案 】 6010 5 A【 解 析 】 在导轨通有电流 I 时 ，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为 FIdB根据动能定理有 FL mv212联立解得 I12mv2BdL代入题给数据得 I6010 5 A12 【 答 案 】 (1) (2) (3) tan mveB meB mveB 2【 解 析 】 (1)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得evB 解得
22、R mv2R mveB(2)设电子做匀速圆周运动的周期为 T，则 T 2Rv 2meB由如图所示的几何关系得圆心角 ，所以 t T 2 meB(3)如图所示几何关系可知，tan ，2 rR所以 r tan mveB 213 【 答 案 】 (1) (2) 带正电 (3)2hg3 4mgq 2m2hg3Bq【 解 析 】 (1)对物块 C，根据动能定理有 mgh mv212反弹后 mv mg12 21 h9得：v 1v3碰撞时由动量守恒定律：mv m v14mv D代入得：v D v3 2gh3(2)若物块 D 做匀速圆周运动，则电场力与重力相等：4mgEq得：E 带正电4mgq(3)由几何关系
23、得 d(1cos 60)RR2R 4mv3Bq 4m2hg3Bq得：d R2 2m2hg3Bq14 【 答 案 】 (1)034 m (2)2010 7 s 6510 8 s【 解 析 】 (1)由题意：AB9 cm，AD18 cm，可得BAOODC45所有 粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径相同，设为 R，根据牛顿第二定律有Bqvmv2R解得 R02 m20 cm由题意及几何关系可知：若条形磁场区域的右边界与沿 OD 方向进入磁场的 粒子的圆周轨迹相切，则所有 粒子均不能从条形磁场隔离区右侧穿出，此时磁场的宽度最小，如图甲所示设此时磁场宽度 dd 0，由几何关系得d0RR cos 45(201
24、0 )cm034 m2甲 乙(2)设 粒子在磁场内做匀速圆周运动的周期为 T，则T 106 s2mBq 8设速度方向垂直于 AD 进入磁场区域的 粒子的入射点为 E，如图乙所示因磁场宽度 d20 cmd0，且 R 20 cm，则在 EOD 间辐射进入磁场区域的 粒子均能穿出磁场右边界，在EOA间辐射进入磁场区域的 粒子均不能穿出磁场右边界，沿 OE 方向进入磁场区域的 粒子运动轨迹与磁场右边界相切，在磁场中运动时间最长设在磁场中运动的最长时间为 tmax，则tmax 106 s20 107 sT2 16若 粒子在磁场中做匀速圆周运动对应的圆弧轨迹的弦最短，则 粒子在磁场中运动的时间最短最短的弦长为磁场宽度 d设在磁场中运动的最短时间为 tmin，轨迹如图乙所示，因 Rd，则圆弧对应的圆心角为 60，故tmin 106 s6510 8 sT6 48
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