高三物理（第04期）好題速遞分項解析匯編 專題09 磁場（包含復合場）（含解析）
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專題09 磁場（包含復合場） 一、選擇題 1.【遼寧省沈陽市東北育才學校2017屆高三上學期第二次模擬考試】如圖所示，條形磁鐵放在桌子上，一根通電直導線由S極的上端平移到N極的上端的過程中，導線保持與磁鐵垂直，導線的通電方向如圖，則在這個過程中磁鐵受到的摩擦力（保持靜止） （ ） A．為零. B．方向由左變?yōu)橄蛴? C．方向保持不變. D．方向由右變?yōu)橄蜃? 【答案】B 考點：安培力、摩擦力的判斷與計算 2.【遼師大附中2016—2017學年上學期期中考試】如圖所示，一條形磁鐵放在水平桌面上，在其左上方固定一根與磁鐵垂直的長直導線，當導線中通以圖示方向的電流時 A．磁鐵對桌面的壓力增大 B．磁鐵對桌面的壓力減小 C．磁鐵受到向右的摩擦力作用 D．磁鐵受到向左的摩擦力作用 【答案】BC 考點：安培力。 3.【遼師大附中2016—2017學年上學期期中考試】絕緣光滑斜面與水平面成角，質(zhì)量為m、帶電荷量為-q（q>0）的小球從斜面上的h高度處釋放，初速度為（>0），方向與斜面底邊MN平行，如圖所示，整個裝置處在勻強磁場B中，磁場方向平行斜面向上。如果斜面足夠大，且小球能夠沿斜面到達底邊MN。則下列判斷正確的是 A．勻強磁場磁感應強度的取值范圍為 B．勻強磁場磁感應強度的取值范圍為 C．小球在斜面做變加速曲線運動 D．小球達到底邊MN的時間 【答案】BD 【解析】根據(jù)帶點小球在斜面上運動時的受力情況，有：，當時，小球離開斜面，要使小球能夠沿斜面到達底邊MN，B的最大值為，所以勻強磁場磁感應強度的取值范圍為，A錯誤；B正確；小球沿斜面方向的合力為重力的下滑分力，垂直斜面方向合力為零，小球在斜面上做勻加速曲線運動，C錯誤；沿斜面方向，位移，由得:，D正確；故選BD。 考點：洛倫茲力、帶電粒子在勻強磁場中的運動。 4.【山東省實驗中學2017屆高三第一次診斷性考試】一帶電粒子在電場和磁場同時存在的空間中(不計重力)，不可能出現(xiàn)的運動狀態(tài)是 A．靜止 B．勻速直線運動 C．勻加速直線運動 D．勻速圓周運動 【答案】A 考點：帶電粒子在混合場中的運動 5.【山東省實驗中學2017屆高三第一次診斷性考試】如圖所示，兩個質(zhì)量相等的帶電粒子a、b在同一位置A以大小相同的速度射入同一勻強磁場，兩粒子的入射方向與磁場邊界的夾角分別為30和60，經(jīng)磁場偏轉后兩粒子都經(jīng)過B點， AB連線與磁場邊界垂直，則 A．a(chǎn)粒子帶正電，b粒子帶負電 B．兩粒子的軌道半徑之比 C．兩粒子所帶電荷量之比 D．兩粒子的運動時間之比 【答案】CD 考點：帶電粒子在勻強磁場中的運動 6.【福建省廈門第一中學2017屆高三上學期期中考試】空間某區(qū)域豎直平面內(nèi)存在電場，電場線分布如圖所示，但是方向未知，一個質(zhì)量為m、電量為+q的小球在該電場中運動，小球經(jīng)過A點時的速度大小為，方向水平向右，運動至B點時速度大小為，若A、B兩點之間的高度差為h，則以下判斷中正確的是 A．A、B兩點的電場強度和電勢大小關系為、 B．即使，電場力也不一定做正功 C．A、B兩點間的電勢差為 D．小球從A運動到B點的過程中電場力做的功為 【答案】BC 考點：考查了帶電粒子在復合場中的運動 7.如圖所示，在x軸上方有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B，在原點O處有一離子源，t=0時刻沿紙面內(nèi)的各個方向同時發(fā)射一群速率相同、質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子，其中一個與x軸正方向成60角射入磁場的粒子在t1時刻到達A點（圖中未畫出），A點為該粒子運動過程中距離x軸的最遠點，且OA=L．不計粒子間的相互作用和粒子的重力，下列結論正確的是（ ?。? A．粒子的速率為 B．粒子的速率為 C．t1時刻仍在磁場中的所有粒子均處在以O點為圓心、L為半徑的圓周上 D．t1時刻仍在磁場中的所有粒子均處在以O點為圓心、L為半徑的圓周上 【答案】BD 考點：帶電粒子在勻強磁場中的運動 8.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示，直線MN上方有垂直紙面向里的勻強磁場，電子1從磁場邊界上的a點垂直MN和磁場方向射入磁場，經(jīng)t1時間從b點離開磁場。之后電子2也由a點沿圖示方向以相同速率垂直磁場方向射入磁場，經(jīng)t2時間從a、b連線的中點c離開磁場，則t1∶t2為（ ） M a c b N 2 1 A．2∶3 B．2∶1 C．3∶2 D．3∶1 【答案】D 【解析】粒子在磁場中都做勻速圓周運動，根據(jù)題意畫出粒子的運動軌跡，如圖所示： 電子1垂直射進磁場，從b點離開，則運動了半個圓周，ab即為直徑，c點為圓心，電子2以相同速率垂直磁場方向射入磁場，經(jīng)t2時間從a、b連線的中點c離開磁場，根據(jù)半徑可知，粒子1和2的半徑相等，根據(jù)幾何關系可知，△aOc為等邊三角形，則粒子2轉過的圓心角為60，所以粒子1運動的時間，粒子2運動的時間，所以故選D. 考點：帶電粒子在磁場中的運動 9.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示，在邊長為l的正方形區(qū)域內(nèi)，有與y軸平行的勻強電場和垂直于紙面的勻強磁場。一個帶電粒子（不計重力）從原點O沿x軸進入場區(qū)，恰好做勻速直線運動，穿過場區(qū)的時間為t；若撤去磁場，只保留電場，其它條件不變，該帶電粒子穿過場區(qū)的時間為；若撤去電場，只保留磁場，其它條件不變，那么該帶電粒子穿過場區(qū)的時間為（ ） x y O l A． B． C． D． 【答案】B 當撤去電場，在勻強磁場中勻速圓周運動，帶電粒子在磁場中經(jīng)過的軌跡是個半圓，故運動時間：…⑧ 由①②③④⑤式得：； 故該粒子穿過場區(qū)的時間應該是,故選B 考點：帶電粒子在復合場中的運動 10.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示，由均勻的電阻絲組成的等邊三角形導體框，垂直磁場放置，將ab兩點接入電源兩端，若電阻絲ab段受到的安培力大小為F，則此時三根電阻絲受到的安培力的合力大小為（ ） a b c A．F B．1.5F C．2F D．3F 【答案】B 考點：安培力 11.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示，兩根長直導線豎直插入光滑絕緣水平桌面上的M、N兩小孔中，O為M、N連線中點，連線上a、b兩點關于O點對稱。導線均通有大小相等、方向向上的電流。已知長直導線在周圍產(chǎn)生的磁場的磁感應強度，式中k是常數(shù)、I是導線中電流、r為點到導線的距離。一帶正電的小球以初速度v0從a點出發(fā)沿連線運動到b點。關于上述過程，下列說法正確的是（ ） M N a b O I I v0 A．小球一直做勻速直線運動 B．小球先做加速運動后做減速運動 C．小球?qū)ψ烂娴膲毫ο葴p小后增大 D．小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢痹谠龃? 【答案】AD 【解析】根據(jù)右手螺旋定則可知直線M處的磁場方向垂直于MN向里，直線N處的磁場方向垂直于MN向外，磁場大小先減小過O點后反向增大，根據(jù)左手定則可知，帶正電的小球受到的洛倫茲力方向開始上的方向向上，過O得后洛倫茲力的方向向下．由此可知，小球?qū)⒆鰟蛩僦本€運動，小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢痹谠龃?，故BC錯誤，AD正確．故選AD. 考點：右手螺旋定則；洛倫茲力 12.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示，在光滑的絕緣水平面上，一絕緣水平細線系一個帶電小球，繞O點在勻強磁場中做逆時針方向的勻速圓周運動，磁場方向豎直向下（圖示為俯視圖）。若小球運動到圓周上的A點時，從細線的連接處脫離，而后仍在磁場中運動。則關于小球的運動情況，下列說法中正確的是（ ）A B O A．小球可能做逆時針方向的勻速圓周運動，半徑不變 B．小球可能做逆時針方向的勻速圓周運動，半徑減小 C．小球可能做順時針方向的勻速圓周運動，半徑不變 D．小球可能做順時針方向的勻速圓周運動，半徑增大 【答案】ACD 考點：帶電粒子在磁場中的運動 13.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示，有一范圍足夠大的水平勻強磁場，磁感應強度為B，一個質(zhì)量為m、電荷量為＋q的帶電小圓環(huán)套在一根固定的絕緣豎直長桿上，環(huán)與桿間的動摩擦因數(shù)為μ?，F(xiàn)使圓環(huán)以初速度v0向上運動，經(jīng)時間t0圓環(huán)回到出發(fā)點。不計空氣阻力，取豎直向上為正方向，下列描述該過程中圓環(huán)的速度v隨時間t、摩擦力f隨時間t、動能Ek隨位移x、機械能E隨位移x變化規(guī)律的圖象中，可能正確的是（ ） B v0 v0 t t0 v O t t0 O f Ek E x x O O （A） （B） （C） （D） 【答案】ABD 考點：帶電粒子在復合場中的運動 14.【黑龍江省哈爾濱市第六中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示，空間存在一水平方向的勻強電場和勻強磁場，磁感應強度大小為B，電場強度大小為，且電場方向與磁場方向垂直。在電磁場的空間中有一足夠長的固定粗糙絕緣桿，與電場正方向成60夾角且處于豎直平面內(nèi)。一質(zhì)量為m，帶電量為＋q的小球套在絕緣桿上。若給小球一沿桿向下的初速度v0，小球恰好做勻速運動。已知小球電量保持不變，重力加速度為g，則以下說法正確的是（ ）B E v0 60 A．小球的初速度為 B．若小球的初速度為，小球?qū)⒆黾铀俣炔粩嘣龃蟮臏p速運動，最后停止 C．若小球的初速度為，小球?qū)⒆黾铀俣炔粩嘣龃蟮臏p速運動，最后停止 D．若小球的初速度為，則運動中克服摩擦力做功為 【答案】ACD 【解析】A、對小球進行受力分析如圖， 電場力的大?。?，由于重力的方向豎直向下．電場力的方向水平向右，二者垂直，合力：，由幾何關系可知，重力與電場力的合力與桿的方向垂直，所以重力與電場力的合力不會對小球做功，而洛倫茲力的方向與速度的方向垂直，所以也不會對小球做功．所以，當小球做勻速直線運動時，不可能存在摩擦力，沒有摩擦力，說明小球與桿之間就沒有支持力的作用，則洛倫茲力大小與重力、電場力的合力相等，方向相反．所以qv0B=2mg．所以．故A正確； 若小球的初速度為，則洛倫茲力：f=qv0B=3mg＞FG+F，則在垂直于桿的方向上，小球還受到桿的垂直于桿向下的支持力，則摩擦力：f=μFN．小球?qū)⒆鰷p速運動；隨速度的減小，洛倫茲力減小，則支持力逐漸減小，摩擦力減小，小球做加速度不斷減小的減速運動，最后當速度減小到時，小球開始做勻速直線運動．故B錯誤．若小球的初速度為，則洛倫茲力：f=qv0B=mg＜FG+F，則在垂直于桿的方向上，小球還受到桿的垂直于桿向上的支持力，而摩擦力：f=μFN．小球?qū)⒆鰷p速運動；隨速度的減小，洛倫茲力減小，則支持力逐漸增大，摩擦力逐漸增大，小球的加速度增大，所以小球?qū)⒆黾铀俣炔粩嘣龃蟮臏p速運動，最后停止．故C正確；若小球的初速度為，球?qū)⒆黾铀俣炔粩嘣龃蟮臏p速運動，最后停止，運動中克服摩擦力做功等于小球的動能，所以．故D正確．故選ACD. 考點：帶電粒子在復合場中的運動 15.【江西省吉安市第一中學2017屆高三上學期期中考試】如圖所示，足夠長的金屬導軌豎直放置，金屬棒ab、cd均通過棒兩端的環(huán)套在金屬導軌上；虛線上方有垂直紙面向里的勻強磁場，虛線下方有豎直向下的勻強磁場．a(chǎn)b、cd棒與導軌間動摩擦因數(shù)均為μ，兩棒總電阻為R，導軌電阻不計．開始兩棒均靜止在圖示位置，當cd棒無初速釋放時，對ab棒施加豎直向上的力F，沿導軌向上做勻加速運動．則（ ?。? A．a(chǎn)b棒中的電流方向由b到a B．cd棒先加速運動后勻速運動 C．cd棒所受摩擦力的最大值等于cd棒的重力 D．力F做的功等于兩金屬棒產(chǎn)生的電熱與增加的機械能之和 【答案】A 考點：右手定則；安培力及牛頓第二定律；功能關系 二、非選擇題 1.【溫州中學2017屆高三11月選考模擬考試】（12分）如圖甲所示，兩平行金屬板間接有如圖乙所示的隨時間t變化的交流電壓u，金屬板間電場可看做均勻、且兩板外無電場，板長L=0.2m，板間距離d=0.1m，在金屬板右側有一邊界為MN的勻強磁場，MN與兩板中線OO′ 垂直，磁感應強度 B=510－3T，方向垂直紙面向里?，F(xiàn)有帶正電的粒子流沿兩板中線OO′連續(xù)射入電場中，已知每個粒子的比荷=108C/kg，重力忽略不計，在0-0.810－5s時間內(nèi)兩板間加上如圖乙所示的電壓（不考慮極板邊緣的影響）。已知t = 0時刻進入兩板間的帶電粒子恰好在0.210－5s時刻經(jīng)極板邊緣射入磁場。（不考慮粒子間相互影響及返回板間的情況）。 （1）求兩板間的電壓U0 （2）0-0.210－5s時間內(nèi)射入兩板間的帶電粒子都能夠從磁場右邊界射出，求磁場的最大寬度 （3）若以MN與兩板中線OO′ 垂直的交點為坐標原點，水平向右為x軸，豎直向上為y軸建立二維坐標系，請寫出在0.310－5s時刻射入兩板間的帶電粒子進入磁場和離開磁場（此時，磁場只有左邊界，沒有右邊界）時的位置坐標。 （4）兩板間電壓為0，請設計一種方案：讓向右連續(xù)發(fā)射的粒子流沿兩板中線OO′射入，經(jīng)過右邊的待設計的磁場區(qū)域后，帶電粒子又返回粒子源。 【答案】（1）25 (V)（2）0.2 (m)（3）( 0 ; 0.3875) (m) （4）如圖； (2) 在0---0.210-5S時間內(nèi), 0.210-5S時刻射入兩板間的帶電粒子進入磁場并能夠從磁場右邊界射出,則其他粒子也都能從磁場的右邊界射出。粒子進入磁場作勻速圓周運動，則： Bqv=mv2/R1 R1=mv0/Bq 由第一問可知：v0=L/t=0.2/0.210-5 =105 (m/s) R1=105/510-3108=0.2 (m) 磁場的最大寬度為 D=R1=0.2 (m) (3) 0.310-5S時刻進入的粒子先做勻速直線運動,再做類平拋運動. 類平拋運動時間應為t=0.110-5S . (4) (只要合理均給分) 考點：帶電粒子在電場及磁場中的運動 2.【河北省滄州市第一中學2017屆高三11月月考】如圖所示，將某正粒子放射源置于原點O，其向各個方向射出的粒子速度大小均為v0，質(zhì)量均為m、電荷量均為q；在0≤y≤d的一、二象限范圍內(nèi)分布著一個勻強電場，方向與y軸正向相同，在d
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