高中物理人教版1第三章磁場 一等獎(jiǎng)

物理學(xué)科高二寒假作業(yè)6作業(yè)范圍∶選修3-1第三章磁場時(shí)間∶60分鐘分值∶100分第Ⅰ卷一、選擇題（本題共10小題，每小題7分，共70分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的題題只有一項(xiàng)符合題目要求，有的題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得7分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分）題號(hào)12345678910答案1、物理學(xué)的發(fā)展是許多物理學(xué)家奮斗的結(jié)果，下面關(guān)于一些物理學(xué)家的貢獻(xiàn)說法正確的是（）A、安培通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了通電導(dǎo)線對(duì)磁體有作用力，首次揭示了電與磁的聯(lián)系；B、奧斯特認(rèn)為安培力是帶電粒子所受磁場力的宏觀表現(xiàn)，并提出了著名的洛侖茲力公式；C、庫侖在前人工作的基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)研究確認(rèn)了真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力遵循的規(guī)律——庫侖定律D、安培不僅提出了電場的概念，而且采用了畫電場線這個(gè)簡潔的方法描述電場?！緛碓础?023屆廣東省湛江一中等四校高三上學(xué)期第一次聯(lián)考物理試卷解析∶奧斯特發(fā)現(xiàn)電流周圍存在磁場，首次揭示了電與磁的聯(lián)系，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；洛倫茲認(rèn)為安培力是帶電粒子所受磁場力的宏觀表現(xiàn)，著名的洛倫磁力公式，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；庫侖在前工作的基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)研究確認(rèn)了真空兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用遵循的規(guī)律—庫侖定律，，選項(xiàng)C正確；法拉第不僅提出了電場的概念，而且采用了畫電場線這個(gè)簡潔的方法描述電場，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；掛選C。答案∶C。題型∶選擇題。難度∶容易。2、如圖1所示，E、F分別表示蓄電池兩極，P、Q分別表示螺線管兩端，當(dāng)閉合開關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小磁針N極偏向螺線管Q端，下列判斷正確的是（）A、F為蓄電池正極；B、螺線管P端為S極；C、流過電阻R的電流方向向下；D、管內(nèi)磁場方向由Q指向P?！緛碓础?023學(xué)年陜西漢中市寧強(qiáng)縣天津高中高二下第二次月考物理卷解析∶閉合開關(guān)后，小磁針N極偏向螺線管Q端，說明螺線管的左端為N極，右端為S極。用右手握住螺線管，使大拇指指向螺線管的N極，四指環(huán)繞的方向就是電流的方向，由此可知，電流從左端流出，右端流入，因此電源的F極為正極，E極為負(fù)極，流過電阻R的電流方向向上，C錯(cuò)誤，A正確；螺線管的左端P為N極，右端Q為S極，所以螺線管內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向由Q指向P，故B錯(cuò)誤，D正確；故選AD。答案∶AD。題型∶多選題。難度∶容易。解析∶導(dǎo)線周圍的磁場的磁感線，是圍繞導(dǎo)線形成的同心圓，空間某點(diǎn)的磁場沿該點(diǎn)的切線方向，即與該點(diǎn)和導(dǎo)線的連線垂直，根據(jù)右手螺旋定則，可知三根導(dǎo)線在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如答圖1所示。已知直線電流在其空間某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與電流強(qiáng)度成正比，與點(diǎn)到通電導(dǎo)線的距離成反比，已知I1=2I2=2I3，I2在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，O點(diǎn)到三根導(dǎo)線的距離相等，可知B3=B2=B，B1=2B，由幾何關(guān)系可知三根導(dǎo)線在平行于AB方向的合磁場為零，垂直于AB方向的合磁場為B。綜上可得，O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于AB向左。故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。答案∶B。題型∶選擇題。難度∶較易。3、圖2中分別標(biāo)明了通電直導(dǎo)線中電流I、勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流所受安培力F的方向，其中正確的是（）圖1AB圖2CD【來源】【百強(qiáng)?！?023學(xué)年浙江省溫州中學(xué)高二10月月考物理試卷解析∶磁場方向垂直紙面向里，電流方向水平向右，根據(jù)左手定則，安培力的方向豎直向上，故A正確；磁場方向垂直紙面向外，電流方向垂直紙面向里，電流方向與磁場方向平行，不受安培力，故B錯(cuò)誤；磁場方向水平向左，電流方向垂直紙面向外，根據(jù)左手定則，安培力的方向豎直向下，故C錯(cuò)誤；磁場方向豎直向上，電流方向水平向右，根據(jù)左手定則，安培力的方向垂直紙面向外，故D錯(cuò)誤。答案∶A。題型∶選擇題。難度∶較易。4、已知直線電流在其空間某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與電流強(qiáng)度成正比，與點(diǎn)到通電導(dǎo)線的距離成反比?，F(xiàn)有平行放置的三根長直通電導(dǎo)線，分別通過一個(gè)直角三角形△ABC的三個(gè)頂點(diǎn)且與三角形所在平面垂直，如圖3所示，∠ACB=600，O為斜邊的中點(diǎn)。已知I1=2I2=2I3，I2在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則關(guān)于O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法正確的是（）A、大小為2B，方向垂直AB向左；B、大小為B，方向垂直AB向左；C、大小為2B，方向垂直AB向右；D、大小為B，方向垂直AB向右?！緛碓础?023屆湖北省部分重點(diǎn)中學(xué)高三上學(xué)期起點(diǎn)考試物理試卷5、如圖4所示為航母上電磁彈射裝置的等效電路圖（俯視圖），使用前先給超級(jí)電容器C充電，彈射時(shí)，電容器釋放儲(chǔ)存電能所產(chǎn)生的強(qiáng)大電流經(jīng)過導(dǎo)體棒EF，EF在磁場（方向垂直紙面向外）作用下加速。則下列說法正確的是（）A、電源給電容器充電后，M板帶正電；B、導(dǎo)體棒在安培力作用下向右運(yùn)動(dòng)；C、超級(jí)電容器相當(dāng)電源，放電時(shí)兩端電壓不變；D、在電容器放電過程中，電容器電容不斷減小?！緛碓础?023屆浙江省名校協(xié)作體高三上學(xué)期聯(lián)考物理試卷圖3答圖1圖4圖5解析∶由電路圖可知，電源給電容器充電后，M板帶負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電容器放電時(shí)流過EF的電流方向?yàn)閺腇到E，根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)體棒在安培力作用下向右運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；超級(jí)電容器相當(dāng)電源，放電時(shí)兩端電壓逐漸減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在電容器放電過程中，電容器的電容保持不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選B。答案∶B。題型∶選擇題。難度∶較易。6、速度相同的一束粒子（不計(jì)重力）經(jīng)速度選擇器射入質(zhì)譜儀后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖5所示，則下列相關(guān)說法中正確的是（）A、該束帶電粒子帶正電；B、速度選擇器的P1極板帶負(fù)電；C、能通過狹縫S0的帶電粒子的速率等于；D、若粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)半徑越大，則該粒子的比荷越小?！緛碓础俊景購?qiáng)?！?023屆河北省定州中學(xué)高三上學(xué)期第二次月考物理試卷解析∶由圖可知，帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2時(shí)向下偏轉(zhuǎn)，所以粒子所受的洛倫茲力方向向下，根據(jù)左手定則判斷該束粒子帶正電，故A正確；在平行金屬板在受到電場力和洛倫茲力兩個(gè)力作用而做勻速直線，由左手定則可知，洛倫茲力方向豎直向上，粒子帶正電，電場強(qiáng)度方向向下，所以速度選擇器的P1極板帶正電；故B錯(cuò)誤；粒子能通過狹縫，電場力與洛倫茲力平衡，則有：qVB1=qE，解得：，故C正確；粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2中受到洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：，解得：，可見由于V是一定的，B不變，半徑r越大，則越小，故D正確；故選ACD。答案∶ACD。題型∶多選題。難度∶一般。7、如圖6所示，回旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動(dòng)能的裝置、其核心部分是兩個(gè)D型金屬盒，置于勻強(qiáng)磁場中，兩盒分別與高頻電源相連。則下列說法正確的是（）A、離子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期隨半徑增大；B、離子從磁場中獲得能量；C、帶電粒子加速所獲得的最大動(dòng)能與加速電壓的大小有關(guān)；D、帶電粒子加速所獲得的最大動(dòng)能與金屬盒的半徑有關(guān)?！緛碓础俊景購?qiáng)?！?023學(xué)年浙江省溫州中學(xué)高二10月月考物理試卷解析∶粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力提供向心力，故∶qVB=mVω，其中∶，聯(lián)立解得∶，故周期與半徑無關(guān)，故A錯(cuò)誤；磁場使粒子偏轉(zhuǎn)，電場使粒子加速，故B錯(cuò)誤；根據(jù)得，最大速度∶，則最大動(dòng)能∶，知最大動(dòng)能和金屬盒的半徑以及磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，與加速電壓的大小無關(guān)，故C錯(cuò)誤，D正確。答案∶D。題型∶選擇題。難度∶一般。8、如圖7所示為圓柱形區(qū)域的橫截面，在該區(qū)域加沿圓柱軸線方向的勻強(qiáng)磁場、帶電粒子（不計(jì)重力）第一次以速度V1沿截面直徑入射，粒子飛出磁場區(qū)域時(shí)，速度方向偏轉(zhuǎn)60°角；該帶電粒子第二次以速度V2從同一點(diǎn)沿同一方向入射，粒子飛出磁場區(qū)域時(shí)，速度方向偏轉(zhuǎn)90°角。則帶電粒子第一次和第二次在磁場中運(yùn)動(dòng)的（）A、半徑之比為∶1；B、速度之比為1∶；C、時(shí)間之比為2∶3；D、時(shí)間之比為3∶2?！緛碓础?023學(xué)年河南省平頂山市郟縣一高高二上第六次周考物理試卷圖6圖7答圖2圖8解析∶設(shè)圓柱形區(qū)域?yàn)镽，帶電粒子第一次以速度V1沿直徑入射時(shí)，軌跡如答圖所示，粒子飛出磁場區(qū)域時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)60°角，則知帶電粒子軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角θ=60°，軌跡半徑r1=Rtan60°，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：；電粒子第一次以速度V2沿直徑入射時(shí)，粒子飛出磁場區(qū)域時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)90°角，則知帶電粒子軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角θ=90°，軌跡半徑r2=R，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：；所以軌跡半徑之比：r1∶r2=∶1，時(shí)間之比：t1∶t2=2∶3;根據(jù)半徑公式得，速度之比：V1∶V2=∶1，故A、C正確，B、D錯(cuò)誤，故選AC。答案∶AC。題型∶多選題。難度∶一般。9、如圖8所示，質(zhì)量為m，電荷量為+q的帶電粒子，以不同的初速度兩次從O點(diǎn)垂直于磁感線和磁場邊界向上射入勻強(qiáng)磁場，在洛倫茲力作用下分別從M、N兩點(diǎn)射出磁場，測得OM∶ON=3∶4，則下列說法中錯(cuò)誤的是（）A、兩次帶電粒子在磁場中經(jīng)歷的時(shí)間之比為3∶4；B、兩次帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的路程長度之比為3∶4；C、兩次帶電粒子在磁場中所受的洛倫茲力大小之比為3∶4D、兩次帶電粒子在磁場中所受的洛倫茲力大小之比為4∶3?！緛碓础?023學(xué)年河南省平頂山市郟縣一高高二上第六次周考物理試卷解析∶粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有：，解得，周期：，運(yùn)動(dòng)時(shí)間，故A錯(cuò)誤；由于軌道半徑之比3∶4，故弧長之比為3∶4，即路程之比3∶4，故B正確；由于，由于軌道半徑之比3∶4，故速度之比為3∶4；由于洛倫茲力F=qVB∝V，故洛倫茲力為3∶4，故C正確，D錯(cuò)誤；由于本題選錯(cuò)誤的，故選AD。答案∶AD。題型∶多選題。難度∶較難。10、（）A、a粒子帶負(fù)電，b粒子帶正電；B、兩粒子的軌道半徑之比ra∶rb=∶1；C、兩粒子的速度之比Va∶Vb=1∶2；D、兩粒子的質(zhì)量之比ma∶mb=1∶2?！緛碓础俊景購?qiáng)?！?023學(xué)年甘肅省蘭州一中高二上期末物理試卷圖9答圖3圖10圖11解析∶根據(jù)左手定則可判出：a粒子帶負(fù)電，b粒子帶正電，故A正確；兩粒子在磁場中作圓周運(yùn)動(dòng)，OA、OB分別為其軌跡圓心，磁場寬度為d，有幾何關(guān)系可知，rb=d，所以ra∶rb=1∶，故B錯(cuò)誤；兩粒子的軌跡所對(duì)圓心角分別為：θa=120°，θb=60°，兩粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，即，TaB=2T，洛倫茲力提供向心力，根據(jù)，運(yùn)動(dòng)周期，兩粒子的電荷量，在同一磁場中，B相同，周期與質(zhì)量成正比，所以ma∶mb=Ta∶Tb=1∶2，故D正確；由得，即速度與軌跡半徑成正比，與質(zhì)量成反比，，故C錯(cuò)誤。答案∶AD。題型∶多選題。難度∶較難。第Ⅱ卷二、非選擇題。（本卷共2小題，每小題15分，共30分。)11、如圖10所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在豎直平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為L=1m，導(dǎo)軌間連接的定值電阻R=3Ω，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m=的金屬桿ab，金屬桿始終與導(dǎo)軌連接良好，桿的電阻r=1Ω，其余電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=的勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面向里。重力加速度g=10m/s2，現(xiàn)讓金屬桿從AB水平位置由靜止釋放。求∶（1）金屬桿的最大速度；（2）當(dāng)金屬桿的加速度是5m/s2，安培力的功率是多大？（3）若從金屬桿開始下落到剛好達(dá)到最大速度的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q=，則多少？【來源】【百強(qiáng)校】2023學(xué)年廣西桂林十八中高二理下期中物理試卷解析∶（1）設(shè)金屬桿下落時(shí)速度為V，感應(yīng)電動(dòng)勢為E=BLV，電路中的電流為，金屬桿受到的安培力為F=BIL，當(dāng)安培力與重力等大反向時(shí)，金屬桿速度最大，即F=mg，聯(lián)立可得：V=4m/s。（2）設(shè)此時(shí)金屬桿的速度為V1，安培力為F1，則有，根據(jù)牛頓第二定律有∶mg-F1=ma，安培力的功率為P=F1V1，已知a=5m/s2，聯(lián)立可得P=1W。（3）電路中總焦耳熱∶，由能量守恒可得∶，所以金屬桿下落的高度為∶h=，此時(shí)過程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢為∶，平均電流為∶，通過電阻R的電量為∶q=t，聯(lián)立解得∶q=。答∶（1）金屬桿的最大速度為V=4m/s；（2）安培力的功率是P=1W；（3）通過電阻R的電量是q=。題型∶計(jì)算題。難度∶較難。12、如圖11所示，在以O(shè)1點(diǎn)為圓心且半徑為r=的圓形區(qū)域內(nèi)，存在著方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=的勻強(qiáng)磁場（圖中未畫出）、圓的左端跟y軸相切于直角坐標(biāo)系原點(diǎn)O，右端與一個(gè)足夠大的熒光屏MN相切于x軸上的A點(diǎn)、一比荷=×108C/kg的帶正電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向入射，粒子重力不計(jì).（1）若粒子在圓形區(qū)域的邊界Q點(diǎn)射出勻強(qiáng)磁場區(qū)域，O1A與O1Q之間的夾角為θ=60°，求粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O入射的初速度V0以及粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；（2）若將該圓形磁場以過坐標(biāo)原點(diǎn)O并垂直于紙面的直線為軸，逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)90°，在此過程中不間斷地沿OA方向射入題干中所述粒子，粒子入射的速度V=3×106m/s，求在此過程中打在熒光屏MN上的粒子與A點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離?！緛碓础?023屆廣東省湛江一中等四校高三上學(xué)期第一次聯(lián)考物理試卷解析∶（1）粒子從Q點(diǎn)射出磁場，軌跡如答圖4所示，O1為粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，則軌道半徑為，由，得，周期，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間。答圖4答圖5（2）由題意可知，粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓