2021届高三上学期期末考试物理全解全析汇编09磁场(解析版)

1、2021届高三期末物理试题全解全析汇编磁场1、（2020北京市海淀区区高三上学期期末）.如图所示，两条平行的金属轨道所构成的平面与水平地而的夹 角为仇在两轨道的顶端之间接有电源和一滑动变阻器，滑动变阻器的滑片处于中点位置，整个装置处于垂 直轨道平而向上的匀强磁场中。一根金属杆/垂直放在两导轨上，与导轨构成闭合电路，循杆处于静止状 态。现将滑动变阻器的滑片向N端缓慢滑动，此过程中M杆始终保持静止状态。下列说法中正确的是A.金属杆与轨道之间一定不是光滑的B.金属杆所受安培力的方向沿斜而向上C.滑片向N端滑动的过程中金属杆所受安培力变小D.滑片向N端滑动的过程中金属杆对轨道的压力变小【答案】AC【解

2、析】AB.导体棒受力平衡，从。端看去，对导体棒受力分析:可知导体棒受到的安培力沿斜面向下，金属杆和轨道之间有摩擦力，故A正确，B错误:C.滑片向N端滑动，电阻增大，电流减小，根据安培力的表达式:可知安培力减小，故C正确口D.根据受力分析可知，轨道对金属杆的支持力大小始终与重力垂直于斜面的分力大小相等不变，故D错 误。故选AC.2、（2020北京市海淀区区高三上学期期末）.如图所示，在一个圆形区域内有垂直于圆平面的匀强磁场，现 有两个质量相等、所带电荷量大小也相等的带电粒子a和b,先后以不同的速率从圆边沿的a点对准圆形区 域的圆心。射入圆形磁场区域，它们穿过磁场区域的运动轨迹如图所示。粒子之间的

3、相互作用力及所受重 力和空气阻力均可忽略不计，下列说法中正确的是A. a、b两粒子所带电荷的电性一定不同B.射入圆形磁场区域时a粒子的速率较大C.穿过磁场区域的过程洛伦兹力对a做功较多D.穿过磁场区域 过程a粒子运动的时间较长【答案】AD【解析】A.粒子的运动偏转轨迹相反，根据左手定则可知，粒子电性相反，故A正确:B.粒子沿圆形磁场的直径飞入，根据径向对称定圆心如图所示:可知:粒子在磁场中，洛伦兹力提供向心力：V1qvB = m r解得：u = 也.|J粒户的质量和电荷；卜相等，所以%二，故B错误;mc.根据左手定则可知洛伦兹力始终与速度垂直，不做功，故c错误；D.粒子在磁场中运动的周期：T

4、2 4？ 1 =qB圆心角为。，在磁场中运动的时间：a .t =r360两粒子的质量和电荷大小相等,所以周期相等，因为4 >4，所以穿过磁场区域过程中所用时间：L >'，故D正确。故选AD.3、（2020北京市西城区高三上学期期末）如图所示的平行板器件中有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场, 一带正电的粒子以某一速度从该装置的左端水平向右进入两板间后，恰好能做直线运动。忽略粒子重力的 影响，则A.若只将粒子改为带负电，其将往上偏B.若只增加粒子进入该装置的速度，其将往上偏C,若只增加粒子的电荷量，其将往下偏D.若粒子从右端水平进入，则仍沿直线水平飞出【答案】BE【解析】正粒子

5、沿直线穿过正交场,向上的洛伦兹力和向下的电场力平衡，则送=半，3,即丁 = 一： BA.若只将粒子改为带负电，则洛伦兹力和电场力的方向均反向，则粒子仍沿直线通过，选项A错误；B.若只增加粒子进入该装置的速度，则洛伦兹力变大，粒子将往上偏，选项B正确；C.若只增加粒子的电荷量，向上的洛伦兹力和向下的电场力仍平衡，其仍将沿直线通过，选项C错误；D.若粒子从右端水平进入，则电场力和洛伦兹力均向下，则不可能仍沿直线水平飞出，选项D错误；故选B.4、（2020北京市西城区高三上学期期末）如图所示，导线框与电源、滑动变阻器、电流表、开关组成闭合 回路，将导线框用弹簧测力计悬挂起来，导线框下端置于蹄形磁铁两

6、极之间，与磁场方向垂直放置。在接 通电路前先观察并记录下弹簧测力计的读数尸。接通电路，调行滑动变阻器使电流表读数为几观察并记录 弹簧测力计此时的读数E，继续调行滑动变阻器使电流表读数为，A，k，观察并记录弹簧测力计 相应的读数尸3,，居。若实验过程中导线框下端都未离开蹄形磁铁两极之间的区域，且该区域的 磁场可看作匀强磁场，则根据以上数据描绘出的弹簧测力计弹力大小尸随电流I变化的图像可能是【答案】BC【解析】若线框受安培力向下，则尸=尸。+8：若安培力向上，则尸二氏-&£A.该图与结论不相符，选项A错误；B.该图与结论相符，选项B正确：C.该图与结论相符，选项C正确：D.该图与

7、结论不相符，选项D错误；故选BC.5、（2020北京市石景山区高三上学期期末）安德森利用云室照片观察到宇宙射线垂直进入匀强磁场时运动 轨迹发生弯曲。如图照片所示，在垂直于照片平面的匀强磁场（照片中未标出）中，高能宇宙射线穿过铅 板时，有一个粒子的轨迹和电子的轨迹完全相同，但弯曲的方向反了。这种前所未知的粒子与电子的质量 相同，但电荷却相反。安德森发现这正是狄拉克预言的正电子。正电子的发现，开辟了反物质领域的研究， 安德森获得1936年诺贝尔物理学奖。关于照片中的信息，下列说法正确的是（）A.粒子的运动轨迹是抛物线B.粒子在铅板上方运动的速度大于在铅板下方运动的速度C.粒子从上向下穿过铅板D.匀

8、强磁场的方向垂直照片平面向里【答案】D【解析】A.由于粒子在磁场中做圆周运动，所以粒子的运动轨迹不是抛物线，故A错误:B.粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得V2qvB = tn 解得mv由图示粒子的运动轨迹可知，铅板上方粒子轨道半径小，速度较小，故B错误：C.粒子穿过铅板后能量有损失，粒子的速度、，减小，则粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径，,减小，所以粒子从下向上穿过铅板,故C错误；D,粒子带正电，由左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向里，故D正确。故选D6、（2020北京市海淀区区高三上学期期末反馈题）如图所示，两条平行的金属轨道所构成的平面与水平地 面的夹角为8,在

9、两轨道的顶端之间接有电源和一滑动变阻器，滑动变阻器的滑片处于中点位置，一根金属 杆而垂直放在两导轨上，与导轨构成闭合电路，融杆处于静止状态。现垂直轨道平面向上加一匀强磁场, 待电路稳定后砧杆仍能保持静止状态。下列说法中正确的是（ ）A.金属杆仍所受安培力的方向竖直向上B.金属杆2所受安培力的方向平行斜面向下C.调节滑动变阻器的滑片向M端滑动的过程中，金属杆而仍可能保持静止状态。D.调节滑动变阻器的滑片向N端滑动的过程中，金属杆/一定保持静止状态。【答案】CD【解析】AB.由左手定则可知，金属杆而所受安培力的方向平行斜而向上，选项AB错误：C.调行滑动变阻器的滑片向M端滑动的过程中，电阻减小，电

10、流变大，向上的安培力变大，若此时静摩 擦力不超过最大值，则金属杆而仍可能保持静止状态，选项C正确。D.调箕滑动变阻器的滑片向N端滑动的过程中，电阻增大，电流减小，向上的安培力减小，则金属杆帅 一定保持静止状态，选项D正确。故选CD7、（2020北京市海淀区区高三上学期期末反馈题）如图所示，两条平行的金属轨道所构成的平面与水平地 面的夹角为仇在两轨道的顶端之间接有电源和一滑动变阻器，滑动变阻器的滑片处于中点位置，一根金属 杆而垂直放在两导轨上，与导轨构成闭合电路，用杆处于静止状态。现垂直轨道平面向上加一匀强磁场,待电路稳定后任杆仍能保持静止状态。下列说法中正确的是（A.加入磁场后，金属杆而所受的

11、静摩擦力一定减小B.调门滑动变阻器的滑片向M端移动的过程中，金属杆而受到的静摩擦力可能减小C.调节滑动变阻器的阻值，当滑片向端移动的过程中，金属杆而受到的静摩擦力可能减小D.如图所示的磁场方向，若金属杆的质量为胴，电路中的电流此时为/且保持不变，金属杆打的有效长度 为L,则该方向的磁场有最小值”以”ILE.滑动变阻器的滑片向河端调到某一位置后，金属杆外可能会向上做匀加速运动F.滑动变阻器的滑片向N端调到某一位置后，金属杆必可能会向下做变加速运动【答案】BC【解析】AB.加磁场之前金属棒受静摩擦力向上，大小为wgsmO：加入磁场后，受平行斜而向上的安培力，因安培 力大小不确定，可知金属杆而所受的

12、静摩擦力大小可能减小，也可能增大或不变，选项A错误，B正确;C调节滑动变阻器的阻值，当滑片向N端移动的过程中，电阻增加，电流减小，向上的安培力减小，若静 摩擦力方向沿斜而向下，则尸女可知，金属杆仍受到的静摩擦力减小，选项C正确：D要使金属棒静止在斜而上安培力最小值为零，则磁感应强度的最小值也为零，选项D错误：E滑动变阻器的滑片向M端调到某一位置后，因安培力变大，若安培力大于摩擦力和重力的分力的合力时 金属杆会向上运动，但是随着向上运动会产生感应电动势，电流会减小，安培力也会减小，则。6的运动不 可能是匀加速运动，选项E错误：E滑动变阻器的滑片向N端调到某一位置后，因电阻变大，电流减小，但是因为

13、即使电流为零金属棒仍可 静止，则金属杆。6不可能会向下做变加速运动，选项F错误;故选BC.8、（2020北京市海淀区区高三上学期期末）.，将一段裸铜导线弯成如图甲所示形状的线框，将它置于一节5 号干电池的正极上（线框上端的弯折位置与正极良好接触），一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，使铜导 线框下而的两端尸、。与磁铁表而保持良好接触，放手后线框就会发生转动，从而制成了一个“简易电动机”， 如图乙所示。关于该“简易电动机”，下列说法中正确的是A.如果导线框下面的两端尸、0有一端与磁铁表面不接触，线框也会发生转动B.如果磁铁吸附在电池负极的磁极调换一下，线框转动的方向也应该改变C.电池的输出功率一定

14、大于线圈转动的机械功率D.线框由静止开始转动的过程中，通过线框中的电流大小始终不变【答案】ABC【解析】AB.假设磁铁下端为N极，上端为S极，则线框周围的磁感线向上，一定会有垂直导线向上的分量，由于 线框的下端靠近磁极，所以受力起主要作用，根据电池正负极画出电流的方向如图，根据左手定则判断安 培力的方向如图，说明线框从上向下看，逆时针转动；乙线框中有电流，就能够转动，所以导线框下面两端P、Q有一端与磁铁表而不接触，线框中也有电流，能够 转动：改变磁场的方向，根据上述原理可知线框转动的方向改变，故AB正确：C.电池的输出功率一部分转化为线圈转动的机械功率，一部分用于电阻产生热量，故C正确；D.线

15、框从静止开始旋转达到稳定的过程中，导线框切割磁感线会产生反电动势，电流会减小，故D错误。故选ABC。9、（2020北京市海淀区区高三上学期期末反馈题）将一段裸铜导线弯成如图甲所示形状的线框，将它置于 一节5号干电池的正极上（线框上端的弯折位置与正极良好接触），一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极， 使铜导线框下而的两端尸、。与磁铁表而保持良好接触，放手后线框就会发生转动，从而制成了一个“简易 电动机”，如图乙所示。关于该“简易电动机”，下列说法中正确的是（）A,线框转动起来是由于受到电场力的作用B.如果磁铁吸附在电池负极的是S极，那么从上向下看，线框做逆时针转动C.电池输出的电功率等于线框旋转的机

16、械功率D.电池输出的电功率大于线框旋转的机械功率E.如果线框下而只有一端导线与磁铁良好接触，则线框将上下振动【答案】BD【解析】AB.如果磁铁上端为S极，下端为N极，周围磁感线由下往上斜穿入金属丝内部，而电流方向由上向下, 由左手定则知：由上往下看（俯视），金属框逆时针转动，所以该装置的原理是电流在磁场中的受力，即安 培力，故A错误，B正确：CD.电池输出的电功率一部分转化为线框旋转的机械功率，另一部分转化为热功率，则电池输出的电功率大于线框旋转的机械功率，选项C错误，D正确：E.如果线框下而只有一端导线，磁铁良好接触，导线受到的安培力方向是不变的，则线框不会上下振动， 选项E错误：故选BD.

17、10、（2020北京市丰台区高三上学期期末）下列关于场的说法正确的是（）A,电场和磁场并不是真实存在的物质B.电场对放入其中的电荷一定有力的作用C.磁场对放入其中的电荷一定有力的作用D.将放入电场中的电荷移走，电场随之消失【答案】B【解析】A.电场和磁场是真实存在的一种特殊物质，电场，磁场这种物质与通常的实物不同，它不是由分子原子所 组成，但它是客观存在的，故A错误。B.电场与重力场相似，其基本特性是对放入其中的电荷有力的作用。故B正确。C.磁场对放入其中运动的电荷才有力的作用，故C错误。D.电场和放入电场中的电荷没有关系，电场是由场源电荷和离场源电荷的距离共同决定的。故D错误。故选Ben、（

18、2020北京市丰台区高三上学期期末）导线中没有电流时，其周围空间没有磁场；当导线通有电流时, 其周围空间有磁场。由此可猜想：定向运动的电荷周围有磁场。猜想的主要依据是（）A.导线两端有电压时，导线中形成电流B.电流是电荷定向运动形成的C.导线中存在正电荷和负电荷D.导线中存在可以自由移动的电荷【答案】B【解析】 根据电流形成的条件可知，电流是电荷定向运动形成的。当导线中没有电流时，即导线中没有做定向移动 的电荷，此时周围空间没有磁场。当导线通有电流时，导线内的自由电荷做定向移动，其周围空间就有磁 场，故由此可猜想：定向运动的电荷周围有磁场。故B正确，ACD错误。12、（2020北京市丰台区高三

19、上学期期末）某同学在利用如图所示装置“探究影响通电导线受力的因素”实验 中，把三块相同的蹄形磁体并排放在桌面上，用细导线将一根铜质导体棒水平悬挂在磁体的两极间，导体 棒的方向与磁场方向垂直，当导体棒中有电流通过时，导体棒带动细导线偏离竖直方向，离开竖直方向最 大角度称为摆动角。该同学在保持电流大小不变的条件下，通过两组实验作对比研究。实验I：电流从细导 线2流入、细导线3流出；实验n电流从细导线1流入、细导线4流出，关于两组实验现象，下列说法正 确的是（）A.实验I中细导线向外摆动，摆动角小于实验II摆动角b.实验i中细导线向外摆动，摆动角大于实验n摆动角c.实验I中细导线向里摆动，摆动角小于

20、实验n摆动角D.实验I中细导线向里摆动，摆动角大于实验n摆动角【答案】a【解析】根据安培力定则可知，实验I中细导线受到向外的安培力,故向外摆动.根据安培力公式产安=3比可知，磁 场强度，电流相同时，通电的导体棒长度越长，安培力越大，故实验II摆动角大，故A正确，BCD错误。故选A,13、（2020北京市大兴区高三上学期期末）如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场。一带电粒子 垂直磁场边界从a点射入，从b点射出。下列说法正确的是:G又A xl ai:xxx:IIIIII,xX X1J JA.粒子带正电B.粒子在b点速率大于在。点速率C.若仅增大磁感应强度，则粒子可能从b点右侧射出D.若仅减

21、小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变长【答案】D【解析】A.由左手定则可知，粒子带负电，选项A错误：B.粒子在磁场中运动时洛伦兹力不做功，粒子的速率不变，则粒子在6点速率等于在。点速率，选项B错误:C.根据可知，若仅增大磁感应强度，则粒子轨道半径减小，则粒子不可能从b点右侧射出，送 qBC错误：mvD.若仅减小入射速率，根据r=下 :动的半径减小，在磁场中成刘的圆弧所对的圆心角变大,而粒子的周期不变,根据f =则粒子在磁场中运动时间变长，选项D正确:24故选D.14、（2020北京市朝阳区高三上学期期末）以下与“IV”相等的是A. IN iWCB. lJ/sC. IT m屋D. 1WWC【答案

22、】A【解析】A. IN m/C=U/C=lV,选项 A 正确:B. U/s=lW,选项B错误；NV-As VC. lT-m/s2 =m/s2 =7 =-=,选项 C 错误；AmAms Ams mscTnr N - m2JA-Vs VsD. lWb/C=，选取 D 错吠：C Am-C AC AC C故选A.15、（2020北京市朝阳区高三上学期期末）在光滑水平而上，细绳的一端拴一带正电的小球，小球绕细绳的 另一端。沿顺时针做匀速圆周运动，水平而处于竖直向下的足够大的匀强磁场中，如图所示（俯视）。某时 刻细绳突然断裂，则下列推断正确的是XX x x厂、X /XX X；aI，x XX / X，XXX

23、 XA.小球将离圆心。越来越远，且速率越来越小B.小球将离圆心。越来越远，且速率保持不变C.小球将做匀速圆周运动，运动周期与绳断前的周期一定相等D.小球将做匀速圆周运动，运动半径与绳断前的半径可能相等【答案】D【解析】AB.由左手定则可知，小球受洛伦兹力背离圆心向外，当细绳断裂后，则小球将在洛伦兹力作用下绕逆时 针方向做匀速圆周运动，则选项AB错误：2CD.剪断细线前：T_qvB = mJ 因剪断细线后速度不变；若满足T - q田丑姐，则剪断细线后做圆周运动的半校与原来相同：若丁 一夕出工4田，则剪断削线后做圆周运动的半径与原来不相同，则由7 = 变 v可知周期不相同，选项c错误，D正确：故选

24、D.16、（2020,北京新学道临川学校高三上学期期末）如图所示，光滑绝缘水平而上，有一矩形线圈冲入一匀强 磁场，线圈全部进入磁场区域时，其动能恰好等于它在磁场左侧时的一半，设磁场宽度大于线圈宽度，那 么（）QJA.线圈恰好在刚离开磁场的地方停下B.线圈在磁场中某位置停下C.线圈在未完全离开磁场时即已停下D.线圈完全离开磁场以后仍能继续运动，不会停下来【答案】D【解析】线圈冲入匀强磁场时，产生感应电流，线圈受安培力作用做减速运动，动能减少.同理，线圈冲出匀强磁 场时，动能也减少，进、出时减少的动能都等于安培力做的功.由于进入时的速度大，故感应电流大，安 培力大，安培力做的功也多，减少的动能也多

25、，线圈离开磁场过程中，损失的动能少于它在磁场外面时动 能的一半，因此线圈离开磁场仍继续运动.D项正确.17、（2020北京市通州区高三上学期期末）如图所示，两根垂直纸而平行放置的直导线M和N,通有大小 相等方向相反的电流I，在纸面上与M、N距离相等的一点P处，M、N导线产生的磁场的磁感应强度分别 为Bl、B2,则下图中正确标出8与合矢量B的方向的是（）1、P、A /fBJC'、pn、PC. bD、_、"J' BN© 1N' 1【答案】D【解析】MN在P点产生的磁感应强度大小相等，根据安培定则，电流M在P点的磁场向右上方，电流N在P点的 磁场的方向向右

26、卜方，所以，合磁场的方向一定右.B.该图与结论不相符，选项B错误；C.该图与结论不相符，选项C错误；D.该图与结论相符，选项D正确：故选D18、（2020北京市通州区高三上学期期末）如图所示，三块相同蹄形磁铁并列放置在水平桌而上，磁铁的N 极在上，S极在下，固定不动。导体棒用图中小人轻而柔软的细导线悬挂起来，它们与导体棒和电源构成 回路（电源没有在图中画出），导线。、接在直流电源的正负极两端，认为导体棒所在位置附近均为强磁 场，接通电源后，逐渐加大电流，看到导体棒的摆动幅度也逐渐变大。根据本次试验操作的现象，下列说 法正确的是A.导线。接在直流电源的负极，导线/?接在直流电源的正极B.电流越大

27、，导体棒受到的安培力越大C.电流的方向影响导体棒受到安培力的方向D.磁场越强，导体棒受到的安培力越大【答案】B【解析】ACD.此次实验操作过程没有改变电流方向，导体棒所在位置处为匀强磁场，根据本实验现象不能确定电 流方向，也就不能确定导线。、b接的正负极：故不能说明电流方向。安培力方向的关系，也不能说明磁场 大小与安培力大小的关系，故A错误，C错误，D错误。B.根据实验现象可知此次实验操作过程中过程中其他条件不变，电流越大导体棒的撰动幅度也逐渐变大, 根据力的平衡可知导体棒受到的安培力也越大，故B正确；故选19、（2020北京市通州区高三上学期期末）如图所示，正方形区域出（d中充满匀强磁场，磁

28、场方向垂直纸 面向里，一个氢核从小边的中点?沿着既垂直于边又垂直于磁场的方向，以一定速度口射入磁场，正 好从边中点射出磁场，若将磁场的感应强度3变为原来的一半，其他条件不变，则这个氢核射出磁场 的位置是A.。点B . b 点、C.在“、之间某点D.在反之间某点【答案】D【解析】设正方向的边长为，由题意可知氢核从点射出时其轨道半径:/= 2氢核在磁场中做匀速圆周运动由洛伦兹力提供向心力可得：V2qvB = m r当磁感应强度变为原来的一半时，由洛伦兹力提供向心力得：1 dV2qv-B = m 2 R计算得出现在氢核的轨道半径：R = 2r = l再结合图中的几何关系可知氢核应从反点之间某点穿出：

29、故D正确，ABC错误。故选D.20、（2020北京市通州区高三上学期期末）如图所示，天平可以用来测定磁感应强度，磁场方向垂直纸面（虚 线围成的区域），天平的右臂下而挂有一个矩形线圈，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，下底边长为L , 右侧边深入磁场中的长为。，线圈中通有电流/ （方向如图）时，在天平左、右两边加上质量分别为仆乜 的硅码，天平平衡；当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为7的硅码后天平重新平衡，下列说法 中正确的是（）A.磁场的方向是垂直纸面向里B.磁场的磁感应强度8 =黑1LNC.磁场的磁感应强度8 =2ILND.磁场的磁感应强度8 = ：777yZ1 L / V【答案】AC

30、【解析】A.电流反向后，安培力反向，需要在天平右边加上硅码才能重新平衡，所以开始时安培力向下，由左手定 则可知磁感应强度的方向垂直纸面向里，故A正确。BCD .根据平衡条件有：mg = 7n2g + NBIL当电流反向后有:加g = m2g + mg - NBIL联立有：mg = 2NBIL则磁场大小：B ="2NIL故C正确，BD错误故选AC。21、（2020北京市通州区高三上学期期末）在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流 方向垂直时，在导体内的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被叫做霍尔电压。同时在导体内形成霍尔

31、电场与/,利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用 于测量和自动控制等领域。如图所示，在匀强磁场5 （磁场方向垂直于前后表面），有一载流导体，已知上 表而宽为“，侧而高为人（已在图中标出），若通过导体的电流为/,电压表示数为U，电子的电荷量为。， 导体单位体枳内的自由电子数为，下列说法中正确的是A.洛伦兹力对电子做正功B.磁感应强度大小为8 =竺:C.导体内形成的霍尔电场片/ =4dD.若图中的电流/是电子的定向运动产生的，则上表面比下表面地势高。【答案】B【解析】A.洛伦兹力在任何情况下都不做功，故A错误：BC.当电压表示数稳定 U时，根据受力平衡有：evB = eEf1根据匀强电场电场强度与电

32、势差的关系有：Eh=E根据电流为观表达式有：I = nevS = nevhd联立可得：n nedUB =I故B正确，C错误；D.电流/是电子的定向运动产生的，电子定向移动方向与电流方向相反，故由左手定则可以判断电子向上 表而偏转，所以上表面电势低于下表面，故D错误。故选B。22、（20如北京市通州区高三上学期期末）如图中夕。是匀强磁场里的一片金属片，其平面与磁场方向平行， 一个粒子从某点以与P。垂直的速度射出，动能是片|,该粒子在磁场中的运动轨迹如图所示。今测得它在 金属片两边的轨道半径之比是10:9,若在穿越金属板过程中粒子受到的阻力大小及电荷量恒定，则下列说法正确的是A.该粒子的动能增加了

33、 Ek10019B.该粒子的动能减少了前后八9C.该粒子做圆周运动的周期减小而D.该粒子最多能穿越金属板6次【答案】B【解析】vBvq = m mvABD.根据：可得:所以:即:9% = - V,10又因为动能表达式:Ek=-mv2k 2所以开始的动能为:穿过金属板后的动能:植=里、32号2-100 21100 妇粒子每穿过一次金属片损失的动能:所以有:即该粒子最多能穿过的金属板的次数为5次：故B正确，AD错误:C.带电粒子在磁场中做圆周运动的周期，根据:qvB = ni 器可得:qB可知周期与速度无关，故C错误。23、（2020北京市通州区高三上学期期末）某课外探究小组用如图所示实验装置测量

34、学校所在位置的电磁场 的水平分量纥，将一段细长的直导体棒南北方向放置，并与开关、导线、电阻箱和电动势为E、内阻为， 的电源组成如图所示的电路。在导体棒的正下方距离为人处放一小磁针，开关断开时小磁针与导体棒平行, 现闭合开关，缓慢调方电阻箱接入电路中的电阻值，发现小磁针逐渐偏离南北方向，当电阻箱接入电路的 电阻值为9r时，小磁针的偏转角恰好为60。，已知通电长直导线周围某点磁感应强度为8 = （式中/为 通过导线的电流强度、L为该点到通电长直导线的距离，为常数），导体棒和导线电阻均可忽略不计，则 该位置地磁场的水平分量纥大小为B.D.【答案】C【解析】由闭合电路欧姆定律可得:E _ E r +

35、9r 10r由题目条件可知小磁针处电流产生的磁场为:k_EIo7由小磁针的偏转角恰好为60。可得:tan 60 = B,联立解得地磁场的水平分量的大小:=旦=巫306故C正确，ABD错误。故选C.24、（2020北京市海淀区区高三上学期期末）.如图所示为质谱仪的构造原理图，它是一种分离和检测不同 同位素的重要工具。质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。现让待测的不同带电 粒子经加速后进入速度选择器，速度选择器的平行金属板之间有相互正交的匀强磁场和匀强电场（图中未 画出），磁感应强度为左电场强度为瓦 金属板靠近平板S,在平板S上有可让粒子通过的狭缝尸，带电粒 子经过速度选择器后

36、，立即从尸点沿垂直平板S且垂直于磁场方向的速度进入磁感应强度为3。、并以平板 S为边界的有界匀强磁场中，在磁场中偏转后打在记录它的照相底片上，底片厚度可忽略不计，且与平板S 重合。根据粒子打在底片上的位置，便可以对它的比荷（电荷量与质量之比）情况进行分析。在下面的讨 论中，磁感应强度为风的匀强磁场区域足够大，空气阻力、带电粒子所受的重力及它们之间的相互作用力 均可忽略不计。（1）若某带电粒子打在底片上的乂点，测得尸与K之间的距离为X,求该粒子的比荷幺： m（2）若有两种质量不同的正一价离子，质量分别为”和丘 它们经速度选择器和匀强磁场后，分别打在底片上的出和出两点，测得尸到出的距离与小到4的距

37、离相等，求这两种离子的质量之比"： in2（3 ）若用这个质谱仪分别观测氢的两种同位素离子（所带电荷量为c）,它们分别打在照相底片上相距为d 的两点；为了便于观测，希望d的数值大一些为宜。试分析说明为了便于观测，应如何改变匀强磁场磁感应强度Bo的大小：研究小组的同学对上述&影响d的问题进行了深入的研窕。为了直观，他们以d为纵坐标、以(为横坐1标，画出了 d随方变化的关系图像，该图像为一条过原点的直线。测得该直线的斜率为h求这两种同位素离子的质量之差"屋q 2E【答案】；r廊加 12eBk2) = ；(3)减小磁小攵瓦的大小；二二12E【解析】(1)对于带电粒子通过速

38、度选择器的过程有：qvB = qEE解得：v = -B由洛伦兹力提供向心力有：夕期=m .因为：2R = xq 2E因此可解得：一 =6丁m BB,、x（2）设粒子打到4时,与出之间的距离为XI,设粒子打到义时，尸与也之间的距离为为X2,因为设到出的距离与到也的距离相等,所以:玉=2x2q 2E因两粒子的电荷量相同，所以由第问结果丁 艰有:m = %2E所以:in2 x2（3）根据洛伦兹力提供向心:qvB。= m "八 myv 八解得：& =一 “。 qB。由几何关系可知:r 2（犯一 = 2f可见，为增大乩 应减小磁感应强度期的大小 因矶-叱、£。和8均为定值，根

39、据:2（叫一机2）EqB?B可知，d。瓦成反比。因此建立“一：坐标系，可画出d随比变化的图像为一条过原点的直线，其斜率:2。%-吗中 _2&mEeB eB所以这两种同位素离子的质量之上A7；/= 2E25、（2020北京市东城区区高三上学期期末）带电粒子的电荷量与质量之比（色）叫做比荷。比荷的测定 m对研究带电粒子的组成和结构具有重大意义。利用质谱仪可以测量带电粒子的比荷。如图所示为一种质谱 仪的原理示意图。某带电粒子从容器.4下方的小孔飘入加速电场（其初速度可视为零），之后自。点沿着与 磁场边界垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片上的尸点。忽略重力的影响。当加速电场的电势 差为

40、5匀强磁场的磁感应强度为5时，。点与尸点间的距离为L（1）请你说该带电粒子带正电还是带负电。（2）求该带电粒子的比荷。【答案】（1）正电（2） 2 = H m BL【解析】（1）根据粒子在磁场中的运动轨迹，结合左手定则可知粒子带正电。（2）带电粒子在加速电场中加速，根据动能定理T T i ?qu = mv2带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力充当向心力由题知解得带电粒子的比荷qvB = m一 RR = -Lq _ SU m = B21：26、（2020北京市西城区高三上学期期末）如图所示，两平行金属板间距为3,电势差为U,板间电场可视 为匀强电场：金属板下方有一磁感应强度为8的匀强磁场，

41、带电量为+g、质量为加的粒子，由静止开始从 正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动，忽略重力的影响，求：（1）匀强电场场强E的大小：（2）粒子从电场射出时速度v的大小：（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径2【:m e = 。a二修喝【解析】（1）根据匀强电场电势差和电场强度的关系得，匀强电场场强E的大小（2）设带电粒子出电场时速度为口由动能定理得Uq = niv解得粒子从电场射出时速度v的大小（3）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿笫二定律得Bqv =R联立得粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R =27、（2020北京市石景山区高三上学期期末）如图甲所示，两光滑平行金属导轨

42、间的距离为二 金属导轨所 在的平而与水平而夹角为仇导体棒而与导轨垂直并接触良好，其质量为胆，长度为L通过的电流为L（1）沿棒/中电流方向观察，侧视图如图乙所示，为使导体棒疝保持静止，需加一匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平而向上，求磁感应强度&的大小：（2）若（1）中磁场方向改为竖直向上，如图丙所示，求磁感应强度历的大小：（3）若只改变磁场，且磁场的方向始终在与棒打垂直的平面内，欲使导体棒而保持静止，求磁场方向变 化的最大范围。mg sin 0mg tan 0【答案】（1）IL(2)IL（3）详情见解析【解析】(1)对导体棒ab受力分析如图所示:mg sin 0 - ILBX = 0解得:

43、对导体棒ab受力分析如图所示:mgmg tan 0 - ILB2 = 0解得:IL(3)使导体棒保持静止状态，需产后0,即三力平衡，安培力与另外两个力的合力等大反向：如图所示，因为 重力与斜而支持力的合力范惘在a角范惘内(垂直于斜而方向取不到)，故安培力在a'角范惘内(垂直于斜 面方向取不到)，根据左手定则，磁场方向可以在角范惘内变动，其中沿斜面向上方向取不到。28、（2020北京市海淀区区高三上学期期末反馈题）如图所示为示波管的结构原理图，加热的阴极K发出 的电子（初速度可忽略不计）经电势差为小的两金属板间的加速电场加速后，从一对水平放置的平行 正对带电金属板的左端中心。'点

44、沿中心轴线。'。射入金属板间（。'。垂直于荧光屏可），两金属板间偏转电 场的电势差为3电子经偏转电场偏转后打在右侧竖直的荧光屏M上。整个装置处在真空中，加速电场与 偏转电场均视为匀强电场，忽略电子之间的相互作用力，不考虑相对论效应。己知电子的质量为加，电荷 量为加速电场的金属板.43间距离为do;偏转电场的金属板长为右，板间距离为d,其右端到荧光屏M 的水平距离为（1）电子所受重力可忽略不计，求：电子飞出偏转电场时的偏转距离（侧移距离）y：电子飞出偏转电场时偏转角的正切tan。；电子打在荧光屏上时的动能瓦，并说明此动能与加速电场对电子做功的大小关系；若偏转电场的电压为5电子打在

45、荧光屏上的位置与O点的竖直距离丫，其中单位偏转电压引起的偏转 量匕&称为示波管的灵敏度。在示波器结构确定的情况下，为了提高示波管的灵敏度，请分析说明可采取 哪些措施。（2）在解决一些实际问题时，为了简化问题，常忽略一些影响相对较小的量，这对最终的计算结果并没有 太大的影响，因此这种处理是合理的。在本题所述的物理情景中，若已知U=125V, LT=8OV,o=2.OxlO-2m, d=L0xl0-2m, Zi=1.0xl0-2m, Z2=0.10m, m=9.0xl0kg, 5=1.6x104S>C,重力加速度gROmW。请利用这 些数据分析说明下列过程中忽略电子所受重力是合理的。

46、对于电子在偏转电场中的运动:对于电子在离开偏转电场后的运动O【答案】喘,悬；。+谶此动能大于加速电场对电子做的功颜；减小加 速电场电压尻可以提高示波管的灵敏度(2)见解析见解析【解析】(1)在加速电场中在偏转电场中：水平方向竖直方向1% . "'2 dm 4dU。电子飞出偏转电场时偏转角的正切tan -= &% v0 2Jf/0由能量关系可知电子打到屏上的动能二 Ue eU2llEeU°+彳 y = eU° +,此动能大于加速电场对电子做的功eUo.由比例关系：2T则_4+24一4+24萌1-k - k 4dU°则灵敏度y _+2.U 4

47、dUo则减小加速电场电压G可以提高示波管的灵敏度；(2)电子在偏转电场中受的电场力F= = 80xl.6xl0-d IO"N = 1.28xl0"I5N而电子受重力：mg = 9.0x 1 ()T x 1 ON = 9.0x 1030 N因尸mg则可忽略电子的重力。加速电场中12)6 = 3?%可得则电阻离开偏转电场后到达荧光屏的时间2 = 3= 15x10-%3而在这段时间内电子在重力方向的位移很小，可忽略不计，即重力可忽略不计二29、（2020北京市海淀区区高三上学期期末反馈题）如图所示为质谱仪的构造原理图，它是一种分离和检测 不同同位素的重要工具。质子数相同而中子数不

48、同的同一元素的不同核素互称为同位素。现让待测的不同 带电粒子经加速电场后进入速度选择器，速度选择器的平行金属板之间有相互正交的匀强磁场和匀强电场（图中未画出），磁感应强度为3,电场强度为从金属板靠近平板S,在平板S上有可让粒子通过的狭缝尸， 带电粒子经过速度选择器后，立即从尸点沿垂直平板S且垂直于磁场方向的速度进入磁感应强度为&、并 以平板S为边界的有界匀强磁场中，在磁场中偏转后打在记录它的照相底片上，底片厚度可忽略不计，且 与平板S重合。根据粒子打在底片上的位置，便可以对它的比荷（电荷量与质量之比）情况进行分析。在 下而的讨论中，磁感应强度为瓦的匀强磁场区域足够大，空气阻力、带电粒子

49、所受的重力及它们之间的相 互作用力均可忽略不计。（1）带电粒子通过狭缝尸时的速度大小W（2）不同的带电粒子经加速电场加速后可获得不同的速率，这些粒子进入速度选择器后，要想使通过狭缝 P的带电粒子速度大一些，应怎样调整速度选择器的电场强度E和磁感应强度B的大小：（3）若用这个质谱仪分别观测氢的两种同位素离子（】H和汩）,它们分别打在照相底片上相距为力的两点： 若用这个质谱仪相同条件下再分别观测碳的两种同位素离子（】?C和】七），它们分别打在照相底片上相距为 心的两点。请通过计算说明,山与西的大小关系:（4）若氢的两种同位素离子（所带电荷量为。）的质量分别为项和加2,且已知皿叱，它们同时从加速电

50、场射出。试分析说明这两种粒子哪一种先到达照相底片，并求出它们到达照相底片上的时间差几7r（/n. 一"；）【答案】v=E/B（2）减小8或增大E（3）力大于山（4）也先到达，A片一 叫【解析】（1）粒子通过狭缝时满足：evB=EeEv = BE（2）根据P ="可知，要想提高i引、1F逢产的粒子的速咬，可增大E或者减小3：（3）设1H和2H的质量分别为w和2爪 带电量均为q； l2C和14C的质量分别为12m和14加，带电量均为mv12q：粒f进入磁场时的速度是相同的，根据= 一3，则 qBd =2（四叱-四心=空1 qB。 qB。 qB0d2 = 2(12qB。 12qB

51、pmv尸嬴即由大于d2T 24，4）两种粒;在射出速度选择器时的速用同的，则在:速度选择器中的时间相同，根据7 = -可得qB两种粒子在磁场中的周期分别为T1=L叫T 2加小两种离子在磁场中均运动半个周期，因如叱，可知T1AT2,则4=：（，2=：石，则叱先到达：时间 乙乙差为：5式户幽泻 2明30、（2020北京市海淀区区高三上学期期末反馈题）如图所示为一种质谱仪的构造原理图，它是一种分离和 检测不同同位素的重要工具。质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。让离子源发 出的不同带电粒子，经一对相距为&两极板间电压为U的平行正对金属板所形成的加速电场加速后，从 紧靠金属

52、板的平板S上的狭缝尸沿垂直平板S射入以平板S为边界的有界匀强磁场中，并在磁场中偏转后 打在记录它的照相底片上，底片厚度可忽略不计，且与平板S重合。磁场的磁感应强度为8、方向与速度方 向垂直。根据粒子打在底片上的位置，便可以对它的比荷（电荷量与质量之比）的情况进行分析。在下面的讨论中， 带电粒子进入加速电场的初速度、粒子所受的重力及它们之间的相互作用力均可忽略不计。（1）若某带电粒子打在照片底片上的,4点，测得.4与尸之间的距离为x,求该粒子的比荷加加：（2）若有两种质量不同的正一价离子，它们的质量分别为加和加2,它们经加速电场和匀强磁场后，分别 打在照相底片上的三和山两点。已知电子的电荷量为c

53、,求出、山间的距离（3）若有两种质量不同的正一价离子，质量分别为八和加2,它们经加速电场和匀强磁场后，分别打在照 相底片上的Ai和上两点，测得P至IJ山的距离与占到山的距离相等，求这两种离子的质量之比n加2：（4）若用这个质谱仪分别观测氢的两种同位素离子（】H和汨）,它们分别打在照相底片上相距为力的两点: 若用这个质谱仪分别观测碳的两种同位素离子（1（和1七），它们分别打在照相底片上相距为心的两点。请 通过计算说明，小与心的大小关系；（5）若用这个质谱仪分别观测氢的两种同位素离子，它们分别打在照相底片上相距为d的两点。为了便于 观测，希望d的数值大一些为宜，试分析说明为使d增大一些可采取哪些措

54、施：（6）若氢的两种同位素离子的电荷量均为e,质量分别为四和叱，且已知皿叱，它们同时进入加速电场。 试分析说明这两种粒子哪一种先到达照相底片，并求出它们到达照相底片上的时间差九【答案】（1）晶（2） 2,与（麻一加）（3） 4:1 （4）由大于山（5）为增大d,可以增大U、减小B （6）冶2先到达：j叫，:十处_ 巨正一史”V eU eB V eU eB【解析】（1）粒子在加速电场中qU=-mv0在磁场中2q'B = m r则x=2r解得(2)在加速电场中:在磁场中解得:r T i ， eU = my： 2 1 1evB = 二 一 r2Ax = 2a )=2(3)尸到也的距离与4到4的距离相等,可知n=2% 根据可得2=4:1（4）设1H和2H的质量分别为w和2" 带电量均为g： 12c和14C的质量分别为12所和14m,带电量均为 mv1"：掂进入磁场时的速度是相同的，根据.则 qBd 一2（”1 qB。 qB。 qB。“，2（ '叫廿广'12qB（）12qB（） 3qB0即山大于d2（5）由（4）的分析可知,/ =