2021屆高三年級上冊學(xué)期期末考試物理全解全析匯編09 磁場（原卷版）

2021屆高三期末物理試題全解全析匯編

磁場

1、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末）.如圖所示，兩條平行的金屬軌道所構(gòu)成的平面與水平地面的夾

角為仇在兩軌道的頂端之間接有電源和一滑動變阻器，滑動變阻器的滑片處于中點(diǎn)位置，整個裝置處于垂

直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場中。一根金屬桿而垂直放在兩導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合電路，油桿處于靜止?fàn)?/p>

態(tài)?，F(xiàn)將滑動變阻器的滑片向N端緩慢滑動，此過程中斷桿始終保持靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法中正確的是

A.金屬桿與軌道之間一定不是光滑的

B.金屬桿所受安培力的方向沿斜面向上

C.滑片向N端滑動的過程中金屬桿所受安培力變小

D.滑片向N端滑動的過程中金屬桿對軌道的壓力變小

2、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末）.如圖所示，在一個圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場，現(xiàn)

有兩個質(zhì)量相等、所帶電荷量大小也相等的帶電粒子a和b,先后以不同的速率從圓邊沿的A點(diǎn)對準(zhǔn)圓形區(qū)

域的圓心。射入圓形磁場區(qū)域，它們穿過磁場區(qū)域的運(yùn)動軌跡如圖所示。粒子之間的相互作用力及所受重

力和空氣阻力均可忽略不計(jì)，下列說法中正確的是

A.a、b兩粒子所帶電荷的電性一定不同

B.射入圓形磁場區(qū)域時a粒子的速率較大

C.穿過磁場區(qū)域的過程洛倫茲力對a做功較多

D.穿過磁場區(qū)域過程a粒子運(yùn)動的時間較長

3、（2020?北京市西城區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖所示的平行板器件中有方向相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場。

一帶正電的粒子以某一速度從該裝置的左端水平向右進(jìn)入兩板間后，恰好能做直線運(yùn)動。忽略粒子重力的

影響，則

A.若只將粒子改為帶負(fù)電，其將往上偏

B.若只增加粒子進(jìn)入該裝置的速度，其將往上偏

C.若只增加粒子的電荷量，其將往下偏

D.若粒子從右端水平進(jìn)入，則仍沿直線水平飛出

4、（2020?北京市西城區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖所示，導(dǎo)線框與電源、滑動變阻器、電流表、開關(guān)組成閉合

回路，將導(dǎo)線框用彈簧測力計(jì)懸掛起來，導(dǎo)線框下端置于蹄形磁鐵兩極之間，與磁場方向垂直放置。在接

通電路前先觀察并記錄下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)代。接通電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表讀數(shù)為人觀察并記錄

彈簧測力計(jì)此時的讀數(shù)Q,繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表讀數(shù)為/2,/3,…，/n,觀察并記錄彈簧測力計(jì)

相應(yīng)的讀數(shù)F2,....Fn,若實(shí)驗(yàn)過程中導(dǎo)線框下端都未離開蹄形磁鐵兩極之間的區(qū)域，且該區(qū)域的

磁場可看作勻強(qiáng)磁場，則根據(jù)以上數(shù)據(jù)描繪出的彈簧測力計(jì)彈力大小/隨電流/變化的圖像可能是

F

5、（2020?北京市石景山區(qū)高三上學(xué)期期末）安德森利用云室照片觀察到宇宙射線垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場時運(yùn)動

軌跡發(fā)生彎曲。如圖照片所示，在垂直于照片平面的勻強(qiáng)磁場（照片中未標(biāo)出）中，高能宇宙射線穿過鉛

板時，有一個粒子的軌跡和電子的軌跡完全相同，但彎曲的方向反了。這種前所未知的粒子與電子的質(zhì)量

相同，但電荷卻相反。安德森發(fā)現(xiàn)這正是狄拉克預(yù)言的正電子。正電子的發(fā)現(xiàn)，開辟了反物質(zhì)領(lǐng)域的研究，

安德森獲得1936年諾貝爾物理學(xué)獎。關(guān)于照片中的信息，下列說法正確的是（）

A.粒子的運(yùn)動軌跡是拋物線

B.粒子在鉛板上方運(yùn)動的速度大于在鉛板下方運(yùn)動的速度

C.粒子從上向下穿過鉛板

D,勻強(qiáng)磁場的方向垂直照片平面向里

6、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末反饋題）如圖所示，兩條平行的金屬軌道所構(gòu)成的平面與水平地

面的夾角為仇在兩軌道的頂端之間接有電源和一滑動變阻器，滑動變阻器的滑片處于中點(diǎn)位置，一根金屬

桿而垂直放在兩導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合電路，外桿處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)垂直軌道平面向上加一勻強(qiáng)磁場,

待電路穩(wěn)定后岫桿仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法中正確的是（）

A.金屬桿必所受安培力的方向豎直向上

B.金屬桿必所受安培力的方向平行斜面向下

C.調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片向M端滑動的過程中，金屬桿必仍可能保持靜止?fàn)顟B(tài)。

D.調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片向N端滑動的過程中，金屬桿M一定保持靜止?fàn)顟B(tài)。

7、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末反饋題）如圖所示，兩條平行的金屬軌道所構(gòu)成的平面與水平地

面的夾角為仇在兩軌道的頂端之間接有電源和一滑動變阻器，滑動變阻器的滑片處于中點(diǎn)位置，一根金屬

桿湖垂直放在兩導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合電路，外桿處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)垂直軌道平面向上加一勻強(qiáng)磁場,

待電路穩(wěn)定后仍桿仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法中正確的是（）

A.加入磁場后，金屬桿必所受的靜摩擦力一定減小

B.調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片向M端移動的過程中，金屬桿岫受到的靜摩擦力可能減小

C.調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，當(dāng)滑片向N端移動的過程中，金屬桿仍受到的靜摩擦力可能減小

D.如圖所示的磁場方向，若金屬桿的質(zhì)量為“電路中的電流此時為/且保持不變，金屬桿曲的有效長度

為L,則該方向的磁場有最小值〃吆：：°

1LJ

E.滑動變阻器的滑片向M端調(diào)到某一位置后，金屬桿仍可能會向上做勻加速運(yùn)動

F.滑動變阻器的滑片向N端調(diào)到某一位置后，金屬桿外可能會向下做變加速運(yùn)動

8、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末）?.將一段裸銅導(dǎo)線彎成如圖甲所示形狀的線框，將它置于一節(jié)5

號干電池的正極上（線框上端的彎折位置與正極良好接觸），一塊圓柱形強(qiáng)磁鐵吸附在電池的負(fù)極，使銅導(dǎo)

線框下面的兩端P、。與磁鐵表面保持良好接觸，放手后線框就會發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而制成了一個“簡易電動機(jī)”，

如圖乙所示。關(guān)于該“簡易電動機(jī)”，下列說法中正確的是

A.如果導(dǎo)線框下面的兩端P、Q有一端與磁鐵表面不接觸，線框也會發(fā)生轉(zhuǎn)動

B.如果磁鐵吸附在電池負(fù)極的磁極調(diào)換一下，線框轉(zhuǎn)動的方向也應(yīng)該改變

C.電池的輸出功率一定大于線圈轉(zhuǎn)動的機(jī)械功率

D.線框由靜止開始轉(zhuǎn)動的過程中，通過線框中的電流大小始終不變

9、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末反饋題）將一段裸銅導(dǎo)線彎成如圖甲所示形狀的線框，將它置于

一節(jié)5號干電池的正極上（線框上端的彎折位置與正極良好接觸），一塊圓柱形強(qiáng)磁鐵吸附在電池的負(fù)極,

使銅導(dǎo)線框下面的兩端P、。與磁鐵表面保持良好接觸，放手后線框就會發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而制成了一個“簡易

電動機(jī)”，如圖乙所示。關(guān)于該“簡易電動機(jī)”，下列說法中正確的是（）

A.線框轉(zhuǎn)動起來是由于受到電場力的作用

B.如果磁鐵吸附在電池負(fù)極的是S極，那么從上向下看，線框做逆時針轉(zhuǎn)動

C.電池輸出的電功率等于線框旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功率

D,電池輸出的電功率大于線框旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功率

E.如果線框下面只有一端導(dǎo)線與磁鐵良好接觸，則線框?qū)⑸舷抡駝?/p>

10、（2020?北京市豐臺區(qū)高三上學(xué)期期末）下列關(guān)于場的說法正確的是（）

A.電場和磁場并不是真實(shí)存在的物質(zhì)

B.電場對放入其中的電荷一定有力的作用

C.磁場對放入其中的電荷一定有力的作用

D.將放入電場中的電荷移走，電場隨之消失

H、（2020?北京市豐臺區(qū)高三上學(xué)期期末）導(dǎo)線中沒有電流時，其周圍空間沒有磁場；當(dāng)導(dǎo)線通有電流時,

其周圍空間有磁場。由此可猜想：定向運(yùn)動的電荷周圍有磁場。猜想的主要依據(jù)是（）

A.導(dǎo)線兩端有電壓時，導(dǎo)線中形成電流

B.電流是電荷定向運(yùn)動形成的

C.導(dǎo)線中存在正電荷和負(fù)電荷

D.導(dǎo)線中存在可以自由移動的電荷

12、（2020?北京市豐臺區(qū)高三上學(xué)期期末）某同學(xué)在利用如圖所示裝置“探究影響通電導(dǎo)線受力的因素”實(shí)驗(yàn)

中，把三塊相同的蹄形磁體并排放在桌面上，用細(xì)導(dǎo)線將一根銅質(zhì)導(dǎo)體棒水平懸掛在磁體的兩極間，導(dǎo)體

棒的方向與磁場方向垂直，當(dāng)導(dǎo)體棒中有電流通過時，導(dǎo)體棒帶動細(xì)導(dǎo)線偏離豎直方向，離開豎直方向最

大角度稱為擺動角。該同學(xué)在保持電流大小不變的條件下，通過兩組實(shí)驗(yàn)作對比研究。實(shí)驗(yàn)I：電流從細(xì)導(dǎo)

線2流入、細(xì)導(dǎo)線3流出；實(shí)驗(yàn)H電流從細(xì)導(dǎo)線1流入、細(xì)導(dǎo)線4流出，關(guān)于兩組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列說法正

確的是（）

A.實(shí)驗(yàn)I中細(xì)導(dǎo)線向外擺動，擺動角小于實(shí)驗(yàn)n擺動角

B.實(shí)驗(yàn)I中細(xì)導(dǎo)線向外擺動，擺動角大于實(shí)驗(yàn)II擺動角

C.實(shí)驗(yàn)I中細(xì)導(dǎo)線向里擺動，擺動角小于實(shí)驗(yàn)II擺動角

D.實(shí)驗(yàn)I中細(xì)導(dǎo)線向里擺動，擺動角大于實(shí)驗(yàn)II擺動角

13、（2020?北京市大興區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖所示，正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場。一帶電粒子

垂直磁場邊界從〃點(diǎn)射入，從方點(diǎn)射出。下列說法正確的是

II

II

J--------?

II

?XXX1

A.粒子帶正電

B.粒子在匕點(diǎn)速率大于在。點(diǎn)速率

C.若僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，則粒子可能從〃點(diǎn)右側(cè)射出

D.若僅減小入射速率，則粒子在磁場中運(yùn)動時間變長

14、（2020?北京市朝陽區(qū)高三上學(xué)期期末）以下與“IV”相等的是

A.IN-m/CB.U/sC.ITm/s2D.IWb/C

15、（2020?北京市朝陽區(qū)高三上學(xué)期期末）在光滑水平面上，細(xì)繩的一端拴一帶正電的小球，小球繞細(xì)繩的

另一端。沿順時針做勻速圓周運(yùn)動，水平面處于豎直向下的足夠大的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示（俯視）。某時

刻細(xì)繩突然斷裂，則下列推斷正確的是

XX_____xX

,二\

X/XX'、、X

LA\

X\XX/X

XX.........XX

A.小球?qū)㈦x圓心。越來越遠(yuǎn)，且速率越來越小

B.小球?qū)㈦x圓心。越來越遠(yuǎn)，且速率保持不變

C.小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運(yùn)動，運(yùn)動周期與繩斷前的周期一定相等

D.小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運(yùn)動，運(yùn)動半徑與繩斷前的半徑可能相等

16、（2020?北京新學(xué)道臨川學(xué)校高三上學(xué)期期末）如圖所示，光滑絕緣水平面上，有一矩形線圈沖入一勻強(qiáng)

磁場，線圈全部進(jìn)入磁場區(qū)域時，其動能恰好等于它在磁場左側(cè)時的一半，設(shè)磁場寬度大于線圈寬度，那

么（）

XX

XX

A.線圈恰好在剛離開磁場的地方停下

B.線圈在磁場中某位置停下

線圈在未完全離開磁場時即已停下

D.線圈完全離開磁場以后仍能繼續(xù)運(yùn)動，不會停下來

17、（2020?北京市通州區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖所示，兩根垂直紙面平行放置的直導(dǎo)線M和N,通有大小

相等方向相反的電流L在紙面上與M、N距離相等的一點(diǎn)P處，M、N導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別

為Bi、B2,則下圖中正確標(biāo)出BI與B2合矢量B的方向的是（）

M0、

9、、/A0

、、、PB.

N?rnN@r

A0A?

11

18、（2020?北京市通州區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖所示，三塊相同蹄形磁鐵并列放置在水平桌面上，磁鐵的N

極在上，S極在下，固定不動。導(dǎo)體棒用圖中以。輕而柔軟的細(xì)導(dǎo)線懸掛起來，它們與導(dǎo)體棒和電源構(gòu)成

回路（電源沒有在圖中畫出），導(dǎo)線么方接在直流電源的正負(fù)極兩端，認(rèn)為導(dǎo)體棒所在位置附近均為強(qiáng)磁

場，接通電源后，逐漸加大電流，看到導(dǎo)體棒的擺動幅度也逐漸變大。根據(jù)本次試驗(yàn)操作的現(xiàn)象，下列說

法正確的是

A.導(dǎo)線。接在直流電源的負(fù)極，導(dǎo)線人接在直流電源的正極

B.電流越大，導(dǎo)體棒受到的安培力越大

C.電流的方向影響導(dǎo)體棒受到安培力的方向

D.磁場越強(qiáng)，導(dǎo)體棒受到的安培力越大

19、（2020?北京市通州區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖所示，正方形區(qū)域aba/中充滿勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙

面向里，一個氫核從邊的中點(diǎn)機(jī)沿著既垂直于。。邊又垂直于磁場的方向，以一定速度u射入磁場，正

好從"邊中點(diǎn)"射出磁場，若將磁場的感應(yīng)強(qiáng)度6變?yōu)樵瓉淼囊话?，其他條件不變，則這個氫核射出磁場

的位置是

nb

XXxX

B

xX

1xx

XXxX

A.a點(diǎn)

B.b點(diǎn)

C.在。、〃之間某點(diǎn)

D.在。、〃之間某點(diǎn)

20、（2020?北京市通州區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖所示，天平可以用來測定磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁場方向垂直紙面（虛

線圍成的區(qū)域），天平的右臂下面掛有一個矩形線圈，共N匝，線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場中，下底邊長為L,

右側(cè)邊深入磁場中的長為右，線圈中通有電流/（方向如圖）時，在天平左、右兩邊加上質(zhì)量分別為叫、加2

的祛碼，天平平衡；當(dāng)電流反向（大小不變）時，右邊再加上質(zhì)量為機(jī)的祛碼后天平重新平衡，下列說法

中正確的是（）

A.磁場的方向是垂直紙面向里

B.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度8=理

ILN

C.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度3=

21LN

D.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度8

21L、N

21、（2020?北京市通州區(qū)高三上學(xué)期期末）在勻強(qiáng)磁場中放置一個矩形截面的載流導(dǎo)體，當(dāng)磁場方向與電流

方向垂直時，在導(dǎo)體內(nèi)的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間會出現(xiàn)電勢差，這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，

這個電勢差也被叫做霍爾電壓。同時在導(dǎo)體內(nèi)形成霍爾電場E”，利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用

于測量和自動控制等領(lǐng)域。如圖所示，在勻強(qiáng)磁場3（磁場方向垂直于前后表面），有一載流導(dǎo)體，已知上

表面寬為d,側(cè)面高為〃（已在圖中標(biāo)出），若通過導(dǎo)體的電流為/,電壓表示數(shù)為U,電子的電荷量為e,

導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為〃，下列說法中正確的是

ncdlJ

B.磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為3=

C.導(dǎo)體內(nèi)形成的霍爾電場島=4

a

D.若圖中的電流/是電子的定向運(yùn)動產(chǎn)生的，則上表面比下表面地勢高。

22、（2020?北京市通州區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖中PQ是勻強(qiáng)磁場里的一片金屬片，其平面與磁場方向平行，

一個粒子從某點(diǎn)以與PQ垂直的速度射出，動能是紇-該粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡如圖所示。今測得它在

金屬片兩邊的軌道半徑之比是10:9,若在穿越金屬板過程中粒子受到的阻力大小及電荷量恒定，則下列說

法正確的是

B.該粒子的動能減少了工七八

100"

9

C.該粒子做圓周運(yùn)動的周期減小一

10

D.該粒子最多能穿越金屬板6次

23、（2020?北京市通州區(qū)高三上學(xué)期期末）某課外探究小組用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置測量學(xué)校所在位置的電磁場

的水平分量紇，將一段細(xì)長的直導(dǎo)體棒南北方向放置，并與開關(guān)、導(dǎo)線、電阻箱和電動勢為七、內(nèi)阻為一

的電源組成如圖所示的電路。在導(dǎo)體棒的正下方距離為〃處放一小磁針，開關(guān)斷開時小磁針與導(dǎo)體棒平行,

現(xiàn)閉合開關(guān)，緩慢調(diào)節(jié)電阻箱接入電路中的電阻值，發(fā)現(xiàn)小磁針逐漸偏離南北方向，當(dāng)電阻箱接入電路的

電阻值為9r時，小磁針的偏轉(zhuǎn)角恰好為60。，已知通電長直導(dǎo)線周圍某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為8=左（（式中/為

通過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度、L為該點(diǎn)到通電長直導(dǎo)線的距離，左為常數(shù)），導(dǎo)體棒和導(dǎo)線電阻均可忽略不計(jì)，則

該位置地磁場的水平分量為大小為

B-

B.

…倭9hr

百ZE

C.BD.=-----

k30hrknhr

24、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末）.如圖所示為質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理圖，它是一種分離和檢測不同

同位素的重要工具。質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同核素互稱為同位素?，F(xiàn)讓待測的不同帶電

粒子經(jīng)加速后進(jìn)入速度選擇器，速度選擇器的平行金屬板之間有相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場（圖中未

畫出），磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,電場強(qiáng)度為及金屬板靠近平板S,在平板S上有可讓粒子通過的狹縫P,帶電粒

子經(jīng)過速度選擇器后，立即從P點(diǎn)沿垂直平板S且垂直于磁場方向的速度進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為氏、并以平板

S為邊界的有界勻強(qiáng)磁場中，在磁場中偏轉(zhuǎn)后打在記錄它的照相底片上，底片厚度可忽略不計(jì)，且與平板S

重合。根據(jù)粒子打在底片上的位置，便可以對它的比荷（電荷量與質(zhì)量之比）情況進(jìn)行分析。在下面的討

論中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為無的勻強(qiáng)磁場區(qū)域足夠大，空氣阻力、帶電粒子所受的重力及它們之間的相互作用力

均可忽略不計(jì)。

（1）若某帶電粒子打在底片上的A點(diǎn)，測得尸與A之間的距離為x,求該粒子的比荷與：

m

（2）若有兩種質(zhì)量不同的正一價離子，質(zhì)量分別為如和他2,它們經(jīng)速度選擇器和勻強(qiáng)磁場后，分別打在

底片上的A.和A2兩點(diǎn)，測得P到A2的距離與4到A2的距離相等，求這兩種離子的質(zhì)量之比"；

加2

（3）若用這個質(zhì)譜儀分別觀測氫的兩種同位素離子（所帶電荷量為e）,它們分別打在照相底片上相距為d

的兩點(diǎn)；

①為了便于觀測，希望”的數(shù)值大一些為宜。試分析說明為了便于觀測，應(yīng)如何改變勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度

Bo的大小；

②研究小組的同學(xué)對上述氏影響d的問題進(jìn)行了深入的研究。為了直觀，他們以d為縱坐標(biāo)、以《為橫坐

標(biāo)，畫出了d隨卷變化的關(guān)系圖像，該圖像為一條過原點(diǎn)的直線。測得該直線的斜率為晨求這兩種同位

素離子的質(zhì)量之差A(yù)mo

25、（202（）?北京市東城區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末）帶電粒子的電荷量與質(zhì)量之比（且）叫做比荷。比荷的測定

m

對研究帶電粒子的組成和結(jié)構(gòu)具有重大意義。利用質(zhì)譜儀可以測量帶電粒子的比荷。如圖所示為一種質(zhì)譜

儀的原理示意圖。某帶電粒子從容器A下方的小孔飄入加速電場（其初速度可視為零），之后自。點(diǎn)沿著與

磁場邊界垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中，最后打到照相底片上的P點(diǎn)。忽略重力的影響。當(dāng)加速電場的電勢

差為U,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時，0點(diǎn)與P點(diǎn)間的距離為L.

(1)請你說該帶電粒子帶正電還是帶負(fù)電。

(2)求該帶電粒子的比荷。

底片U

26、(2020?北京市西城區(qū)高三上學(xué)期期末)如圖所示，兩平行金屬板間距為心電勢差為U,板間電場可視

為勻強(qiáng)電場；金屬板下方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場，帶電量為+外質(zhì)量為〃，的粒子,由靜止開始從

正極板出發(fā)，經(jīng)電場加速后射出，并進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動，忽略重力的影響，求：

(1)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E的大?。?/p>

(2)粒子從電場射出時速度v的大小;

(3)粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑R。

27、（2020?北京市石景山區(qū)高三上學(xué)期期末）如圖甲所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間的距離為L,金屬導(dǎo)軌所

在的平面與水平面夾角為仇導(dǎo)體棒心與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，其質(zhì)量為加，長度為L,通過的電流為/。

（1）沿棒岫中電流方向觀察，側(cè)視圖如圖乙所示，為使導(dǎo)體棒而保持靜止，需加一勻強(qiáng)磁場，磁場方向

垂直于導(dǎo)軌平面向上，求磁感應(yīng)強(qiáng)度辦的大?。?/p>

（2）若（1）中磁場方向改為豎直向上，如圖丙所示，求磁感應(yīng)強(qiáng)度&的大小；

（3）若只改變磁場，且磁場的方向始終在與棒外垂直的平面內(nèi)，欲使導(dǎo)體棒外保持靜止，求磁場方向變

化的最大范圍。

28、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末反饋題）如圖所示為示波管的結(jié)構(gòu)原理圖，加熱的陰極K發(fā)出

的電子（初速度可忽略不計(jì)）經(jīng)電勢差為Uo的AB兩金屬板間的加速電場加速后，從一對水平放置的平行

正對帶電金屬板的左端中心O'點(diǎn)沿中心軸線。'0射入金屬板間（0'0垂直于熒光屏M）,兩金屬板間偏轉(zhuǎn)電

場的電勢差為U,電子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)后打在右側(cè)豎直的熒光屏M上。整個裝置處在真空中，加速電場與

偏轉(zhuǎn)電場均視為勻強(qiáng)電場，忽略電子之間的相互作用力，不考慮相對論效應(yīng)。已知電子的質(zhì)量為〃?，電荷

量為e；加速電場的金屬板AB間距離為面；偏轉(zhuǎn)電場的金屬板長為板間距離為d,其右端到熒光屏M

的水平距離為Li.

（1）電子所受重力可忽略不計(jì)，求：

①電子飛出偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)距離（側(cè)移距離）y；

②電子飛出偏轉(zhuǎn)電場時偏轉(zhuǎn)角的正切tan。；

③電子打在熒光屏上時的動能Ek,并說明此動能與加速電場對電子做功的大小關(guān)系；

④若偏轉(zhuǎn)電場的電壓為。，電子打在熒光屏上的位置與。點(diǎn)的豎直距離匕其中單位偏轉(zhuǎn)電壓引起的偏轉(zhuǎn)

量｝W稱為示波管的靈敏度。在示波器結(jié)構(gòu)確定的情況下，為了提高示波管的靈敏度，請分析說明可采取

哪些措施。

（2）在解決一些實(shí)際問題時，為了簡化問題，常忽略一些影響相對較小的量，這對最終的計(jì)算結(jié)果并沒有

太大的影響，因此這種處理是合理的。在本題所述的物理情景中，若已知Uo=125V,U=80V,do=2.0xl（y2m,

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t/=l.OxlO-m,Li=l.OxlO-m,L2=0.10m,m=9.0xl0-kg,e=1.6xlO'C,重力加速度g=10m/s2。請利用這

些數(shù)據(jù)分析說明下列過程中忽略電子所受重力是合理的。

①對于電子在偏轉(zhuǎn)電場中的運(yùn)動；

②對于電子在離開偏轉(zhuǎn)電場后的運(yùn)動。

29、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末反饋題）如圖所示為質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理圖，它是一種分離和檢測

不同同位素的重要工具。質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同核素互稱為同位素。現(xiàn)讓待測的不同

帶電粒子經(jīng)加速電場后進(jìn)入速度選擇器，速度選擇器的平行金屬板之間有相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場

（圖中未畫出），磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電場強(qiáng)度為瓦金屬板靠近平板S,在平板S上有可讓粒子通過的狹縫P,

帶電粒子經(jīng)過速度選擇器后，立即從P點(diǎn)沿垂直平板S且垂直于磁場方向的速度進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bo、并

以平板S為邊界的有界勻強(qiáng)磁場中，在磁場中偏轉(zhuǎn)后打在記錄它的照相底片上，底片厚度可忽略不計(jì)，且

與平板S重合。根據(jù)粒子打在底片上的位置，便可以對它的比荷（電荷量與質(zhì)量之比）情況進(jìn)行分析。在

下面的討論中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bo的勻強(qiáng)磁場區(qū)域足夠大，空氣阻力、帶電粒子所受的重力及它們之間的相

互作用力均可忽略不計(jì)。

（1）帶電粒子通過狹縫P時的速度大小也

（2）不同的帶電粒子經(jīng)加速電場加速后可獲得不同的速率，這些粒子進(jìn)入速度選擇器后，要想使通過狹縫

P的帶電粒子速度大一些，應(yīng)怎樣調(diào)整速度選擇器的電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；

（3）若用這個質(zhì)譜儀分別觀測氫的兩種同位素離子（iH和2H）,它們分別打在照相底片上相距為力的兩點(diǎn)；

若用這個質(zhì)譜儀相同條件下再分別觀測碳的兩種同位素離子和它們分別打在照相底片上相距為

（QC'4C）,

力的兩點(diǎn)。請通過計(jì)算說明，"與"2的大小關(guān)系；

（4）若氫的兩種同位素離子（所帶電荷量為e）的質(zhì)量分別為陽和7M2,且已知如〉相2,它們同時從加速電

場射出。試分析說明這兩種粒子哪一種先到達(dá)照相底片，并求出它們到達(dá)照相底片上的時間差加。

30、（2020?北京市海淀區(qū)區(qū)高三上學(xué)期期末反饋題）如圖所示為一種質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理圖，它是一種分離和

檢測不同同位素的重要工具。質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同核素互稱為同位素。讓離子源發(fā)

出的不同帶電粒子，經(jīng)一對相距為4兩極板間電壓為U的平行正對金屬板所形成的加速電場加速后，從

緊靠金屬板的平板S上的狹縫P沿垂直平板5射入以平板S為邊界的有界勻強(qiáng)磁場中，并在磁場中偏轉(zhuǎn)后

打在記錄它的照相底片上，底片厚度可忽略不計(jì)，且與平板S重合。磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為8、方向與速度方

向垂直。

根據(jù)粒子打在底片上的位置，便可以對它的比荷（電荷量與質(zhì)量之比）的情況進(jìn)行分析。在下面的討論中，

帶電粒子進(jìn)入加速電場的初速度、粒子所受的重力及它們之間的相互作用力均可忽略不計(jì)。

（1）若某帶電粒子打在照片底片上的A點(diǎn)，測得A與P之間的距離為X,求該粒子的比荷q/m-.

（2）若有兩種質(zhì)量不同的正一價離子，它們的質(zhì)量分別為砌和，"2,它們經(jīng)加速電場和勻強(qiáng)磁場后，分別

打在照相底片上的4和A2兩點(diǎn)。已知電子的電荷量為e,求4、4間的距離△心

（3）若有兩種質(zhì)量不同的正一價離子，質(zhì)量分別為陽和m2,它們經(jīng)加速電場和勻強(qiáng)磁場后，分別打在照

相底片上的4和4兩點(diǎn)，測得P到上的距離與4到A2的距離相等，求這兩種離子的質(zhì)量之比如,“2；

（4）若用這個質(zhì)譜儀分別觀測氫的兩種同位素離子CH和2H）,它們分別打在照相底片上相距為4的兩點(diǎn)；

若用這個質(zhì)譜儀分別觀測碳的兩種同位素離子（he和MC）,它們分別打在照相底片上相距為小的兩點(diǎn)。請

通過計(jì)算說明，&與4的大小關(guān)系；

（5）若用這個質(zhì)譜儀分別觀測氫的兩種同位素離子，它們分別打在照相底片上相距為d的兩點(diǎn)。為了便于

觀測，希望4的數(shù)值大一些為宜，試分析說明為使d增大一些可采取哪些措施；

（6）若氫的兩種同位素離子的電荷量均為e,質(zhì)量分別為如和,〃2,且已知，m>m2,它們同時進(jìn)入加速電場。

試分析說明這兩種粒子哪一種先到達(dá)照相底片，并求出它們到達(dá)照相底片上的時間差加。

31、（2020?北京市大興區(qū)高三上學(xué)期期末）導(dǎo)線中自由電子的定向移動形成電流，電流可以從宏觀和微觀兩

個角度來認(rèn)識。

（1）一段通電直導(dǎo)線的橫截面積為S,它的摩爾質(zhì)量為M,密度為p,阿伏伽德羅常數(shù)位NA。導(dǎo)線中每個

帶電粒子定向運(yùn)動的速率為。，粒子的電荷量為e,假設(shè)每個電子只提供一個自由電子。

①推導(dǎo)該導(dǎo)線中電流的表達(dá)式；

②如圖所示，電荷定向運(yùn)動時所受洛倫茲力的矢量和，在宏觀上表現(xiàn)為導(dǎo)線所受的安培力。按照這個思路，

請你嘗試由安培力的表達(dá)式推導(dǎo)出洛倫茲力的表達(dá)式。

（2）經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為金屬導(dǎo)體中恒定電場形成穩(wěn)恒電流。金屬導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下，定向

運(yùn)動形成電流。自由電子在定向運(yùn)動的過程中，不斷地與金屬離子發(fā)生碰撞。碰撞后自由電子定向運(yùn)動的

速度變?yōu)榱?，將能量轉(zhuǎn)移給金屬離子，使得金屬離子的熱運(yùn)動更加劇烈，這就是焦耳熱產(chǎn)生原因。

某金屬直導(dǎo)線電阻為R,通過的電流為人請從宏觀和微觀相結(jié)合的角度，證明：在時間f內(nèi)導(dǎo)線中產(chǎn)生的

焦耳熱為。=心心（可設(shè)電