高中物理人教版1第三章磁场 一等奖

物理学科高二寒假作业6作业范围∶选修3-1第三章磁场时间∶60分钟分值∶100分第Ⅰ卷一、选择题（本题共10小题，每小题7分，共70分。在每小题给出的四个选项中，有的题题只有一项符合题目要求，有的题有多项符合题目要求。全部选对的得7分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）题号12345678910答案1、物理学的发展是许多物理学家奋斗的结果，下面关于一些物理学家的贡献说法正确的是（）A、安培通过实验发现了通电导线对磁体有作用力，首次揭示了电与磁的联系；B、奥斯特认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，并提出了著名的洛仑兹力公式；C、库仑在前人工作的基础上通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力遵循的规律——库仑定律D、安培不仅提出了电场的概念，而且采用了画电场线这个简洁的方法描述电场。【来源】2023届广东省湛江一中等四校高三上学期第一次联考物理试卷解析∶奥斯特发现电流周围存在磁场，首次揭示了电与磁的联系，选项A错误；洛伦兹认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，著名的洛伦磁力公式，选项B错误；库仑在前工作的基础上通过实验研究确认了真空两个静止点电荷之间的相互作用遵循的规律—库仑定律，，选项C正确；法拉第不仅提出了电场的概念，而且采用了画电场线这个简洁的方法描述电场，选项D错误；挂选C。答案∶C。题型∶选择题。难度∶容易。2、如图1所示，E、F分别表示蓄电池两极，P、Q分别表示螺线管两端，当闭合开关时，发现小磁针N极偏向螺线管Q端，下列判断正确的是（）A、F为蓄电池正极；B、螺线管P端为S极；C、流过电阻R的电流方向向下；D、管内磁场方向由Q指向P。【来源】2023学年陕西汉中市宁强县天津高中高二下第二次月考物理卷解析∶闭合开关后，小磁针N极偏向螺线管Q端，说明螺线管的左端为N极，右端为S极。用右手握住螺线管，使大拇指指向螺线管的N极，四指环绕的方向就是电流的方向，由此可知，电流从左端流出，右端流入，因此电源的F极为正极，E极为负极，流过电阻R的电流方向向上，C错误，A正确；螺线管的左端P为N极，右端Q为S极，所以螺线管内部的磁感应强度方向由Q指向P，故B错误，D正确；故选AD。答案∶AD。题型∶多选题。难度∶容易。解析∶导线周围的磁场的磁感线，是围绕导线形成的同心圆，空间某点的磁场沿该点的切线方向，即与该点和导线的连线垂直，根据右手螺旋定则，可知三根导线在O点的磁感应强度的方向如答图1所示。已知直线电流在其空间某点产生的磁场，其磁感应强度B的大小与电流强度成正比，与点到通电导线的距离成反比，已知I1=2I2=2I3，I2在O点产生的磁场磁感应强度大小为B，O点到三根导线的距离相等，可知B3=B2=B，B1=2B，由几何关系可知三根导线在平行于AB方向的合磁场为零，垂直于AB方向的合磁场为B。综上可得，O点的磁感应强度大小为B，方向垂直于AB向左。故B正确，A、C、D错误。答案∶B。题型∶选择题。难度∶较易。3、图2中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度B和电流所受安培力F的方向，其中正确的是（）图1AB图2CD【来源】【百强校】2023学年浙江省温州中学高二10月月考物理试卷解析∶磁场方向垂直纸面向里，电流方向水平向右，根据左手定则，安培力的方向竖直向上，故A正确；磁场方向垂直纸面向外，电流方向垂直纸面向里，电流方向与磁场方向平行，不受安培力，故B错误；磁场方向水平向左，电流方向垂直纸面向外，根据左手定则，安培力的方向竖直向下，故C错误；磁场方向竖直向上，电流方向水平向右，根据左手定则，安培力的方向垂直纸面向外，故D错误。答案∶A。题型∶选择题。难度∶较易。4、已知直线电流在其空间某点产生的磁场，其磁感应强度B的大小与电流强度成正比，与点到通电导线的距离成反比。现有平行放置的三根长直通电导线，分别通过一个直角三角形△ABC的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图3所示，∠ACB=600，O为斜边的中点。已知I1=2I2=2I3，I2在O点产生的磁场磁感应强度大小为B，则关于O点的磁感应强度，下列说法正确的是（）A、大小为2B，方向垂直AB向左；B、大小为B，方向垂直AB向左；C、大小为2B，方向垂直AB向右；D、大小为B，方向垂直AB向右。【来源】2023届湖北省部分重点中学高三上学期起点考试物理试卷5、如图4所示为航母上电磁弹射装置的等效电路图（俯视图），使用前先给超级电容器C充电，弹射时，电容器释放储存电能所产生的强大电流经过导体棒EF，EF在磁场（方向垂直纸面向外）作用下加速。则下列说法正确的是（）A、电源给电容器充电后，M板带正电；B、导体棒在安培力作用下向右运动；C、超级电容器相当电源，放电时两端电压不变；D、在电容器放电过程中，电容器电容不断减小。【来源】2023届浙江省名校协作体高三上学期联考物理试卷图3答图1图4图5解析∶由电路图可知，电源给电容器充电后，M板带负电，选项A错误；电容器放电时流过EF的电流方向为从F到E，根据左手定则可知，导体棒在安培力作用下向右运动，选项B正确；超级电容器相当电源，放电时两端电压逐渐减小，选项C错误；在电容器放电过程中，电容器的电容保持不变，选项D错误；故选B。答案∶B。题型∶选择题。难度∶较易。6、速度相同的一束粒子（不计重力）经速度选择器射入质谱仪后的运动轨迹如图5所示，则下列相关说法中正确的是（）A、该束带电粒子带正电；B、速度选择器的P1极板带负电；C、能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于；D、若粒子在磁场中运动半径越大，则该粒子的比荷越小。【来源】【百强校】2023届河北省定州中学高三上学期第二次月考物理试卷解析∶由图可知，带电粒子进入匀强磁场B2时向下偏转，所以粒子所受的洛伦兹力方向向下，根据左手定则判断该束粒子带正电，故A正确；在平行金属板在受到电场力和洛伦兹力两个力作用而做匀速直线，由左手定则可知，洛伦兹力方向竖直向上，粒子带正电，电场强度方向向下，所以速度选择器的P1极板带正电；故B错误；粒子能通过狭缝，电场力与洛伦兹力平衡，则有：qVB1=qE，解得：，故C正确；粒子进入匀强磁场B2中受到洛伦兹力而做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：，解得：，可见由于V是一定的，B不变，半径r越大，则越小，故D正确；故选ACD。答案∶ACD。题型∶多选题。难度∶一般。7、如图6所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置、其核心部分是两个D型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。则下列说法正确的是（）A、离子做圆周运动的周期随半径增大；B、离子从磁场中获得能量；C、带电粒子加速所获得的最大动能与加速电压的大小有关；D、带电粒子加速所获得的最大动能与金属盒的半径有关。【来源】【百强校】2023学年浙江省温州中学高二10月月考物理试卷解析∶粒子做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，故∶qVB=mVω，其中∶，联立解得∶，故周期与半径无关，故A错误；磁场使粒子偏转，电场使粒子加速，故B错误；根据得，最大速度∶，则最大动能∶，知最大动能和金属盒的半径以及磁感应强度有关，与加速电压的大小无关，故C错误，D正确。答案∶D。题型∶选择题。难度∶一般。8、如图7所示为圆柱形区域的横截面，在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场、带电粒子（不计重力）第一次以速度V1沿截面直径入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转60°角；该带电粒子第二次以速度V2从同一点沿同一方向入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转90°角。则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的（）A、半径之比为∶1；B、速度之比为1∶；C、时间之比为2∶3；D、时间之比为3∶2。【来源】2023学年河南省平顶山市郏县一高高二上第六次周考物理试卷图6图7答图2图8解析∶设圆柱形区域为R，带电粒子第一次以速度V1沿直径入射时，轨迹如答图所示，粒子飞出磁场区域时速度方向偏转60°角，则知带电粒子轨迹对应的圆心角θ=60°，轨迹半径r1=Rtan60°，运动时间为：；电粒子第一次以速度V2沿直径入射时，粒子飞出磁场区域时速度方向偏转90°角，则知带电粒子轨迹对应的圆心角θ=90°，轨迹半径r2=R，运动时间为：；所以轨迹半径之比：r1∶r2=∶1，时间之比：t1∶t2=2∶3;根据半径公式得，速度之比：V1∶V2=∶1，故A、C正确，B、D错误，故选AC。答案∶AC。题型∶多选题。难度∶一般。9、如图8所示，质量为m，电荷量为+q的带电粒子，以不同的初速度两次从O点垂直于磁感线和磁场边界向上射入匀强磁场，在洛伦兹力作用下分别从M、N两点射出磁场，测得OM∶ON=3∶4，则下列说法中错误的是（）A、两次带电粒子在磁场中经历的时间之比为3∶4；B、两次带电粒子在磁场中运动的路程长度之比为3∶4；C、两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为3∶4D、两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为4∶3。【来源】2023学年河南省平顶山市郏县一高高二上第六次周考物理试卷解析∶粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有：，解得，周期：，运动时间，故A错误；由于轨道半径之比3∶4，故弧长之比为3∶4，即路程之比3∶4，故B正确；由于，由于轨道半径之比3∶4，故速度之比为3∶4；由于洛伦兹力F=qVB∝V，故洛伦兹力为3∶4，故C正确，D错误；由于本题选错误的，故选AD。答案∶AD。题型∶多选题。难度∶较难。10、（）A、a粒子带负电，b粒子带正电；B、两粒子的轨道半径之比ra∶rb=∶1；C、两粒子的速度之比Va∶Vb=1∶2；D、两粒子的质量之比ma∶mb=1∶2。【来源】【百强校】2023学年甘肃省兰州一中高二上期末物理试卷图9答图3图10图11解析∶根据左手定则可判出：a粒子带负电，b粒子带正电，故A正确；两粒子在磁场中作圆周运动，OA、OB分别为其轨迹圆心，磁场宽度为d，有几何关系可知，rb=d，所以ra∶rb=1∶，故B错误；两粒子的轨迹所对圆心角分别为：θa=120°，θb=60°，两粒子在磁场中运动时间相等，即，TaB=2T，洛伦兹力提供向心力，根据，运动周期，两粒子的电荷量，在同一磁场中，B相同，周期与质量成正比，所以ma∶mb=Ta∶Tb=1∶2，故D正确；由得，即速度与轨迹半径成正比，与质量成反比，，故C错误。答案∶AD。题型∶多选题。难度∶较难。第Ⅱ卷二、非选择题。（本卷共2小题，每小题15分，共30分。)11、如图10所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在竖直平面内，两导轨间的距离为L=1m，导轨间连接的定值电阻R=3Ω，导轨上放一质量为m=的金属杆ab，金属杆始终与导轨连接良好，杆的电阻r=1Ω，其余电阻不计，整个装置处于磁感应强度为B=的匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向里。重力加速度g=10m/s2，现让金属杆从AB水平位置由静止释放。求∶（1）金属杆的最大速度；（2）当金属杆的加速度是5m/s2，安培力的功率是多大？（3）若从金属杆开始下落到刚好达到最大速度的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q=，则多少？【来源】【百强校】2023学年广西桂林十八中高二理下期中物理试卷解析∶（1）设金属杆下落时速度为V，感应电动势为E=BLV，电路中的电流为，金属杆受到的安培力为F=BIL，当安培力与重力等大反向时，金属杆速度最大，即F=mg，联立可得：V=4m/s。（2）设此时金属杆的速度为V1，安培力为F1，则有，根据牛顿第二定律有∶mg-F1=ma，安培力的功率为P=F1V1，已知a=5m/s2，联立可得P=1W。（3）电路中总焦耳热∶，由能量守恒可得∶，所以金属杆下落的高度为∶h=，此时过程中平均感应电动势为∶，平均电流为∶，通过电阻R的电量为∶q=t，联立解得∶q=。答∶（1）金属杆的最大速度为V=4m/s；（2）安培力的功率是P=1W；（3）通过电阻R的电量是q=。题型∶计算题。难度∶较难。12、如图11所示，在以O1点为圆心且半径为r=的圆形区域内，存在着方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B=的匀强磁场（图中未画出）、圆的左端跟y轴相切于直角坐标系原点O，右端与一个足够大的荧光屏MN相切于x轴上的A点、一比荷=×108C/kg的带正电粒子从坐标原点O沿x轴正方向入射，粒子重力不计.（1）若粒子在圆形区域的边界Q点射出匀强磁场区域，O1A与O1Q之间的夹角为θ=60°，求粒子从坐标原点O入射的初速度V0以及粒子在磁场中运动的时间t；（2）若将该圆形磁场以过坐标原点O并垂直于纸面的直线为轴，逆时针缓慢旋转90°，在此过程中不间断地沿OA方向射入题干中所述粒子，粒子入射的速度V=3×106m/s，求在此过程中打在荧光屏MN上的粒子与A点的最远距离。【来源】2023届广东省湛江一中等四校高三上学期第一次联考物理试卷解析∶（1）粒子从Q点射出磁场，轨迹如答图4所示，O1为粒子做匀速圆周运动的圆心，则轨道半径为，由，得，周期，所以运动时间。答图4答图5（2）由题意可知，粒子在匀强磁场中做匀速圆