高考物理二輪總復(fù)習(xí)專題過關(guān)檢測專題大全集全部含詳細(xì)答案解析

高考物理二輪總復(fù)習(xí)

專題過關(guān)檢測專題大全集（全部含詳細(xì)答案解析）

高考物理二輪總復(fù)習(xí)專題過關(guān)檢測

磁場（附參考答案）

（時(shí)間:90分鐘滿分:100分）

第I卷選擇題

一、選擇題（本題共10小題,每小題4分，共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的只有一個(gè)

選項(xiàng)正確，有的有多個(gè)選項(xiàng)正確,全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0

分）

1.20世紀(jì)50年代，一些科學(xué)家提出了地磁場的“電磁感應(yīng)學(xué)說”，認(rèn)為當(dāng)太陽強(qiáng)烈活動(dòng)影響地球

而引起磁暴時(shí)，磁暴在外地核中感應(yīng)產(chǎn)生衰減時(shí)間較長的電流，此電流產(chǎn)生了地磁場.連續(xù)的

磁暴作用可維持地磁場，則外地核中的電流方向?yàn)椋ǖ卮艌鯪極與S極在地球表面的連線稱為

磁了午線）（）

A.垂直磁子午線由西向東

B.垂直磁子午線由東向西

C.沿磁子午線由南向北

D.沿磁子午線由北向南

解析:地磁場由南向北,根據(jù)安培定則可判斷，外地核中電流方向由東向西.

答案:B

2.如圖11-1所示，兩根平行放置的長直導(dǎo)線。和〃載有大小相同、方向相反的電流。受到的

磁場力大小為當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場后M受到的磁場力的大小變?yōu)槭?,

則此時(shí)b受到的磁場力的大小變?yōu)椋ǎ

圖11-1

A.BB.F1-F2C.尸2一尸1D.2FL尸2

XXXXXXXX

xx一■-J"XX

XXXXXXXM

甲乙

解析:對a導(dǎo)線，原來b導(dǎo)線對a導(dǎo)線作用力為方向向左，假設(shè)加入的勻強(qiáng)磁場垂直向里，如

圖甲所示，則，導(dǎo)線受外加勻強(qiáng)磁場的作用力為尸，則丹、F、巳之間有下列關(guān)系：

尸2二尸1一尸（尸=尸1一尸2）

同理對b導(dǎo)線分析受力，如圖乙所示，故此時(shí)導(dǎo)線b受磁場作用力：

F=F、-F=F\-（Fi-尸2）二尸2

本題正確的答案為A.

答案:A

3.帶電體表面突出的地方電荷容易密集.雷雨天當(dāng)帶電云層靠近高大建筑物時(shí)，由于靜電感應(yīng),

建筑物頂端會(huì)聚集異種電荷，避雷針通過一根豎宣導(dǎo)線接通大地而避免雷擊.你若想知道豎直

導(dǎo)線中的電流方向，進(jìn)而判斷云層所帶電荷，安全可行的方法是（）

A.在導(dǎo)線中接入電流表

B.在導(dǎo)線中接入電壓表

C.在導(dǎo)線中接入小燈泡

D.在導(dǎo)線旁放一可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針

解析:根據(jù)小磁針靜止時(shí)N極的指向判斷出其所在處的磁場方向，然后根據(jù)安培定則判斷出

電流方向，既安全又可行.

答案:D

4.下列關(guān)于磁感線的說法正確的是（）

A.磁感線可以形象地描述磁場中各點(diǎn)的磁場方向,它每一點(diǎn)的切線方向都與小磁針放在該點(diǎn)

靜止時(shí)S極所指的方向相同

B.磁感線總是從磁體的N極出發(fā)，到磁體的S極終止

C.磁場的磁感線是閉合曲線

D.磁感線就是細(xì)鐵屑在磁鐵周圍排列成的曲線，沒有細(xì)鐵屑的地方就沒有磁感線

解析:磁感線的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向，磁場的方向規(guī)定為小磁針N極受力的方向，也

就是小磁針靜止時(shí)N極的指向，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤.在磁體的外部，磁感線從N極出發(fā)指向S極,

在磁體的內(nèi)部，磁感線從S極指向N極，并且內(nèi)、外形成閉合曲線，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確.雖

然磁感線是為了研究問題的方便人為引入的,我們也可以用細(xì)鐵屑形象地“顯示”磁感線，但不

能說沒有細(xì)鐵屑的地方就沒有磁感線，所以D項(xiàng)是錯(cuò)誤的.

答案:C

二r

??

?9

\/

、、、---/

圖11-2

5.如圖11?2所示，一帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)在固定的正點(diǎn)電荷作用下繞該正電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周

期為7b，軌道平面位于紙面內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的速度方向如圖中箭頭所示.現(xiàn)加一垂直于軌道平面的

勻強(qiáng)磁場，已知軌道半徑并不因此而改變，則（）

A.若磁場方向指向紙里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于7b

B.若磁場方向指向紙里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)初的周期將小于7b

C.若磁場方向指向紙外，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)冽的周期將大于7b

D.若磁場方向指向紙外，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于7b

解析:因電荷在電場力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)有耳乜=加（——）2r,若所加

的磁場指向紙里，因電荷所受的洛倫茲力背離圓心，電荷所受的向心力減小，所以質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的

周期將增大，大于7b.若所加的磁場指向紙外，因電荷所受的洛倫茲力指向圓心，電荷所受的向

心力增大,所以質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將減小，小于心正確選項(xiàng)為A、D.

答案:AD

6.在某地上空同時(shí)存在著勻強(qiáng)的電場與磁場，一質(zhì)量為m的帶正電小球，在該區(qū)域內(nèi)沿水平方

向向右做直線運(yùn)動(dòng)，如圖11-3所示.關(guān)于場的分布情況可能的是（）

圖11-3

A.該處電場方向和磁場方向重合

B.電場豎直向上，磁場垂直紙面向里

C.電場斜向里側(cè)上方，磁場斜向外側(cè)上方，均與v垂直

D.電場水平向右，磁場垂直紙面向里

解析:帶電小球在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)一定受重力和電場力,是否受洛倫茲力需具體分析.A選項(xiàng)中

若電場、磁場方向與速度方向垂直，則洛倫茲力與電場力垂直，如果與重力的合力為零就會(huì)做

直線運(yùn)動(dòng).B選項(xiàng)中電場力、洛倫茲力都向上，若與重力合力為零，也會(huì)做直線運(yùn)動(dòng).C選項(xiàng)電場

力斜向里側(cè)上方,洛倫茲力向外側(cè)下方，若與重力合力為零，就會(huì)做直線運(yùn)動(dòng).D選項(xiàng)三個(gè)力合

力不可能為零，因此本題選A、B、C.

答案:ABC

7.如圖11-4所示，水平正對放置的帶電平行金屬板間的勻強(qiáng)電場方向豎直向上，勻強(qiáng)磁場方

向垂直紙面向里，一帶電小球從光滑絕緣軌道上的。點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過軌道端點(diǎn)戶進(jìn)入

板間后恰好沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng).現(xiàn)在使小球從稍低些的h點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過軌道

端點(diǎn)P進(jìn)入兩板之間的場區(qū).關(guān)于小球和小球現(xiàn)在的運(yùn)動(dòng)情況，以下判斷中正確的是（）

圖11-4

A.小球可能帶負(fù)電

B.小球在電、磁場中運(yùn)動(dòng)的過程冽能增大

C.小球在電、磁場中運(yùn)動(dòng)的過程電勢能增大

D.小球在電、磁場中運(yùn)動(dòng)的過程機(jī)械能總量不變

解析:如果小球帶負(fù)電，則小球在金屬板間受到向下的重力、向下的電場力、向下的洛倫茲

力，則小球不能沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以小球只能帶正電，此時(shí)洛倫茲力向上，電

場力向上，且「洛+廣電二，〃g,當(dāng)小球從稍低的b點(diǎn)由靜止釋放時(shí)，小球進(jìn)入金屬板間的速度

將減小，則F洛減小/總+F電小球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動(dòng)，電場力做負(fù)功，合外力做正功.所以小

球在電磁場中運(yùn)動(dòng)的過程中動(dòng)能增大，電勢能增加，機(jī)械能減小，故B、C正確，A、D錯(cuò).

答案:BC

8.如圖11-5所示，兩平行金屬板的間距等于極板的長度，現(xiàn)有重力不計(jì)的正離子束以相同的初

速度w平行于兩板從兩板正中間射入.第一次在兩極板間加恒定電壓，建立場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電

場,則正離子束剛好從上極板邊緣飛出.第二次撤去電場,在兩板間建立磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向

垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，正離子束剛好從下極板邊緣飛出，則E和B的大小之比為（）

A

圖11-5

511

A]%B-2v°Cq%Dv°

解析:根據(jù)題意①

兩板間為勻強(qiáng)電場時(shí)，離子做類平拋運(yùn)動(dòng).

設(shè)粒子在板間的飛行時(shí)間為f,則

水平方向無WZ②

豎直方向：4=L〃2=匹/③

222m

兩板間為勻強(qiáng)磁場時(shí)，設(shè)偏轉(zhuǎn)半徑為r

由幾何關(guān)系有r2=(r-^)2+L2?

2

又9%8=m為一⑤

r

④⑤聯(lián)立得￡二?”

B4

答案:A

9.如圖11-6所示，空間有一垂直.紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場，一質(zhì)量為0.2kg

且足夠長的絕緣塑料板靜止在光滑水平面上.在塑料板左端無初速度放置一質(zhì)量為0.1kg、帶

電荷量為+0.2C的滑塊，滑塊與絕緣塑料板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,滑塊受到的最大靜摩擦

力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力.現(xiàn)對塑料板施加方向水平向左、大小為0.6N的恒力遇取lOm/s)

則()

圖11-6

A.塑料板和滑塊一直做加速度為2m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)

B.滑塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)

C.最終塑料板做加速度為2m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)，滑塊做速度為10m/s的勻速運(yùn)動(dòng)

D.最終塑料板做加速度為3m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)，滑塊做速度為10m/s的勻速運(yùn)動(dòng)

解析:滑塊隨塑料板向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到豎直向上的洛倫茲力，和塑料板之間的正壓力逐漸減小.

開始時(shí)，塑料板和滑塊加速度相同，由F=[M+m)a得,。=2m*,對滑塊有的叫一夕的)二，迎,當(dāng)v=6

m/s時(shí),滑塊恰好相對于塑料板有相對滑動(dòng)，開始做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)〃吆f田，即v=IO

m/s時(shí)滑塊對塑料板的壓力為零入=0,塑料板所受的合力為0.6N,則〃'=—=3而/足、D

M

正確.

答案:BD

10.環(huán)形對撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置，其核心部件是一個(gè)高度真空的圓環(huán)狀的空腔.若

帶電粒子初速度可視為零，經(jīng)電壓為U的電場加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對撞機(jī)的環(huán)狀空腔

內(nèi),空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.帶電粒子將被限制在圓環(huán)

狀空腔內(nèi)運(yùn)動(dòng).要維持帶電粒子在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是

()

A.對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大

B.對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小

C.對于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度比加速電壓U越大,粒子運(yùn)動(dòng)的周期越小

D.對于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度8,不管加速電壓U多大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變

解析:帶電粒子經(jīng)過加速電場后速度為u=帶電粒子以該速度進(jìn)入對撞機(jī)的環(huán)狀空

=也=摯給定的加速電壓，即〃

腔內(nèi),且在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運(yùn)動(dòng)，因此R

BqVB?q

一定，則帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)越小,A錯(cuò)誤,B正確;帶電粒子運(yùn)動(dòng)周期為

7=網(wǎng)，與帶電粒子的速度無關(guān)，當(dāng)然就與加速電壓U無關(guān)，因此，對于給定的帶電粒子和磁

Bq

感應(yīng)強(qiáng)度5,不管加速電壓U多大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變.

答案:BD

第n卷非選擇題

二、填空計(jì)算題(共6題，每題10分，共60分)

11.在原子反應(yīng)堆中抽動(dòng)液態(tài)金屬時(shí)，由于不允許轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械部分和液態(tài)金屬接觸，常使用一種

電磁泵.如圖11-7所示是這種電磁泵的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中4是導(dǎo)管的一段，垂直于勻強(qiáng)磁場放

置,導(dǎo)管內(nèi)充滿液態(tài)金屬.當(dāng)電流/垂直于導(dǎo)管和磁場方向穿過液態(tài)金屬時(shí),液態(tài)金屬即被驅(qū)動(dòng),

并保持勻速運(yùn)動(dòng).若導(dǎo)管內(nèi)截面寬為高為4磁場區(qū)域中的液體通過的電流為/,磁感應(yīng)強(qiáng)度

為B,求：

圖II-7

(1)電流/的方向；

(2)驅(qū)動(dòng)力對液體造成的壓強(qiáng)差.

解析：(1)驅(qū)動(dòng)力即安培力方向與流動(dòng)方向一致，由左手定則可判斷出電流/的方向由下向上.

(2)把液體看成由許多橫切液片組成，因通電而受到安培力作用，液體勻速流動(dòng),所以有安培力

F=Ap-S,他=￡=殷二竺，即驅(qū)動(dòng)力對液體造成的壓強(qiáng)差為㈣.

Sabaa

答案：(1)電流方向由下向上

BI

⑵——

a

12.一種半導(dǎo)體材料稱為“霍爾材料”，用它制成的元件稱為“霍爾元件”，這種材料有可定向移動(dòng)

的電荷，稱為“載流子''，每個(gè)載流子的電荷量大小為行1.6x10?C,霍爾元件在自動(dòng)檢測、控

制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如錄像機(jī)中用來測量錄像磁鼓的轉(zhuǎn)速、電梯中用來檢測電梯門是否關(guān)

閉以及自動(dòng)控制升降電動(dòng)機(jī)的電源的通斷等.

圖11-8

在一次實(shí)驗(yàn)中，一塊霍爾材料制成的薄片寬ab=1.0xl()-2m、長慶=4610-2m、厚力=1.0x10

3m,水平放置在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度8=2.0T的勻強(qiáng)磁場中加方向通有/=3.0A的電流,

如圖11-8所示，由于磁場的作用，穩(wěn)定后,在沿寬度方向上產(chǎn)生1.0x10-5v的橫向電壓.

(I)假定載流子是電子,ad、慶兩端中哪端電勢較高？

(2)薄板中形成電流I的載流子定向運(yùn)動(dòng)的速率為多大？

(3)這塊霍爾材料中單位體職內(nèi)的載流子個(gè)數(shù)為多少？

解析:⑴由左手定則可判斷，電子受洛倫茲力作用偏向be邊，故ad端電勢高.

(2)穩(wěn)定時(shí)載流子在沿寬度方向上受到的磁場力和電場力平衡

ab

U_l.OxlQ-5

nVs=5x10-4nVs.

嬴-2.0x1.0x10-2

27

(3)由電流的微觀解釋可得:故n=Z/<?vS=3.75xlO個(gè)/n?.

答案:⑴ad端

(2)5x10-4m/s

(3)3.75x1027個(gè)/n?

13.將氫原子中電子的運(yùn)動(dòng)看做是繞氫核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這時(shí)在研究電子運(yùn)動(dòng)的磁效應(yīng)時(shí),

可將電子的運(yùn)動(dòng)等效為一個(gè)環(huán)形電流，環(huán)的半徑等于電子的軌道半徑現(xiàn)對一氫原子加上一

個(gè)外磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為民方向垂直電子的軌道平面.這時(shí)電子運(yùn)動(dòng)的等效電流用

表示.現(xiàn)將外磁場反向，但磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變，仍為仇這時(shí)電子運(yùn)動(dòng)的等效電流用

/112

表示.假設(shè)在加上外磁場以及外磁場反向時(shí),氫核的位置、電子運(yùn)動(dòng)的軌道平面以及軌道半徑

都不變，求外磁場反向前后電子運(yùn)動(dòng)的等效電流的差，即小一加等于多少?(用m和e表示電子

的質(zhì)量和電荷量)

解析:用r表示電子的軌道半徑J表示電子速度，則等效電流/=￡上①

2斤

當(dāng)加上一垂直于軌道平面的外磁場后，設(shè)順著外磁場方向看，電子做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電子受

到氫核對它的庫侖力指向圓心，而受到洛倫茲力背向圓心.設(shè)此時(shí)速度為也，根據(jù)題意得

k/八小匕2

~~evB=-1-②

rlr

當(dāng)外磁場反向后，軌道半徑「不變，此時(shí)運(yùn)動(dòng)速度變?yōu)橐?，此時(shí)電子受到氫核對它的庫侖力不變,

而洛倫茲力大小變?yōu)殂@為方向變?yōu)橹赶驁A心，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律可得

——十

ev2B@

由②(§)式解得v2—Vj=------④

m

Be2

由①?兩式可得14-

2m兀

2機(jī)乃

14.在電子顯像管內(nèi)部，由熾熱的燈絲上發(fā)射出的電子在經(jīng)過一定的電壓加速后，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁

場區(qū)域，最后打到熒光屏上，當(dāng)所加的偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0時(shí)，電子應(yīng)沿直線運(yùn)動(dòng)打在熒

光屏的正中心位置.但由于地磁場對帶電粒子運(yùn)動(dòng)的影響,會(huì)出現(xiàn)在未加偏轉(zhuǎn)磁場時(shí)電子束偏

離直線運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，所以在精密測量儀器的顯像管中常需要在顯像管的外部采取磁屏蔽措施

以消除地磁場對電子運(yùn)動(dòng)的影響.

已知電子質(zhì)量為，小電荷量為%從熾熱燈絲發(fā)射出的電子(可視為初速度為0)經(jīng)過電壓為U

的電場加速后，沿水平方向由南向北運(yùn)動(dòng).若不采取磁屏蔽措施,且己知地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的

豎直向下分量的大小為B,地磁場對電子在加速過程中的影響可忽略不計(jì).在未加偏轉(zhuǎn)磁場的

情況下,(1)試判斷電子束將偏向什么方向;⑵求電子在地磁場中運(yùn)動(dòng)的加速度的大小;(3)若加

速電場邊緣到熒光屏的距離為，，求在地磁場的作用下使到達(dá)熒光屏的電子在熒光屏上偏移

的距離.

解析:⑴根據(jù)左手定則，可以判斷出電子束將偏向東方.

1

(2)設(shè)從加速電場射出的電子速度為也則根據(jù)動(dòng)能定理有:耳機(jī)%72=切

從加速電場射出的電子在地磁場口受到洛倫茲力的作用而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)電子的加速度

為根據(jù)牛頓第二定律,

由以上各式解得

(3)設(shè)電了在地磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑為凡根據(jù)牛頓第二定律

也3二加上得八翳

設(shè)電子在熒光屏上偏移的距離為孔根據(jù)圖中的幾何關(guān)系，有:二？

結(jié)合以上關(guān)系，得

答案：(])東方

15.回旋加速器的示意圖如圖11-9甲，置于真空中的金屬D形盒，其半徑為R,兩盒間距為4

在左側(cè)。形盒圓心處放有粒子源S,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向如圖所示.此加速器所接

的高頻交流電源如圖11-9乙所示，電壓有效值為U.粒子源射出的帶電粒子質(zhì)量為機(jī)、電荷量

為g.設(shè)粒子從粒子源S進(jìn)入加速電場時(shí)的初速度不計(jì)，且此時(shí)高頻電源電壓恰好達(dá)到最大值,

忽略粒子在加速電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，加速粒子的電壓按交流電的最大值且可近似認(rèn)為保持不

變.粒子在電場中的加速次數(shù)等于在磁場中回旋半周的次數(shù).求：

⑴粒子在加速器中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間i.

(2)試推證當(dāng)Q"時(shí)，粒子在電場中加速的總時(shí)間相對于在D形盒中回旋的總時(shí)間可忽略不

計(jì)(粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不考慮磁場的影響).

(3)粒子笫1次和笫n次分別在右半盒中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑的比值R\：R.,.

丫導(dǎo)向板

圖11-9

解析:由于加速粒子的電壓按交流電的最大值且近似認(rèn)為保持不變，故粒子在電場中做勻加

速直線運(yùn)動(dòng).

⑴設(shè)粒子加速后的最大速度為R此時(shí)軌道半徑最大為R,由牛頓第二定律得：9濁=〃7匕

R

粒子的回旋周期為：7=出

v

粒子加速后的最大動(dòng)能為:&=-mv2

2

設(shè)粒子在電場中加速的次數(shù)為〃，則:反二〃qUm

高頻電源電壓的最大值Um

又忽略粒子在加速電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，則運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t=77-

2

仙m亞兀BR?

聯(lián)立解1得:/=--------.

4U

⑵粒子在電場中間斷的加速運(yùn)動(dòng)，可等效成不間斷的勻加速直線運(yùn)動(dòng).粒子在電場中加速的

乂…-d

總時(shí)間為:％=—=-2-n--d

vv

2

粒子在O形盒中回旋的總時(shí)間:J=〃變

V

故工=也，又R?d,所以乙<<1,因此人可忽略不計(jì).

t2兀Rt2

(3)設(shè)粒子第1、2、3……〃次在右半盒中運(yùn)動(dòng)的速度分別為也、也、嗎……為,則由動(dòng)能定理

得:夕“1=6環(huán)2/2

2

3qUm

2

2

2

rnv

(2〃-1)必=?

v

又qvB=

聯(lián)立解得R］：R“=1:V2n-1(n取1,2,3,…).

2匹兀BR?

答案:⑴FT"

⑵略

(3)1:-1

16.(2010湖北部分重點(diǎn)中學(xué)高三二聯(lián),25)在xOy平面內(nèi)工>0的區(qū)域存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)

磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為3二0.47^<0的區(qū)域存在沿入軸正方向的勻強(qiáng)電場.現(xiàn)有質(zhì)量為

9

切=4.0x10kg,帶電荷量為片2.0><10一7c的正粒子從x軸正方向上的歷點(diǎn)以速度Vo=20m/s

進(jìn)入磁場，如圖11-10所示例與x軸正方向的夾角族45。4點(diǎn)與。點(diǎn)相距為仁2m.己知粒子

能以沿著y軸負(fù)方向的速度垂直穿過x軸負(fù)半軸上的N點(diǎn),不計(jì)粒子重力.求：

圖11-10

⑴粒子穿過)，軸正半軸的位置以及穿過y軸正半軸時(shí)速度與y軸的夾角；

(2)x<0區(qū)域電場的場強(qiáng)；

(3)試問粒子能否經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)0?若不能，請說明原因;若能,請求出粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)所

經(jīng)歷的時(shí)間.

解析：(1)粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由洛倫茲力提供向心力

Bqv(y=mv^/R

得:火=1m

過M點(diǎn)做初速度vo的垂線交)，軸正方向于P點(diǎn)，則尸M=〃cos45。

得:PM=2m=2R

由兒何關(guān)系得尸M為軌跡圓的直徑/點(diǎn)即為粒子穿過)，軸正半軸的位置

OP=PMsin450=V2/n

由圓的對稱性得粒子經(jīng)過此處時(shí)的速度與y軸夾角為打45°.

(2)設(shè)粒子由P點(diǎn)到N點(diǎn)歷時(shí)田則：

x軸方向:vosin45°—Eqti/m=0

y軸方向:如hcos45°=OP

聯(lián)立求解,代入數(shù)據(jù)得力=0.1s,

E=2V2V7m?2.82V7m

（3）粒子能到達(dá)0點(diǎn)

粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)周期為:人2加?/8g

從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到。點(diǎn)經(jīng)過的軌跡如圖

經(jīng)歷的時(shí)間為：z=772+3774+2h

代入數(shù)據(jù)得：

片(n/8+0.2)s=0.59s.

答案:(1)45。(2)2.82V/m⑶0.59s

高考物理二輪總復(fù)習(xí)專題過關(guān)檢測

電磁感應(yīng)（附參考答案）

（時(shí)間:90分鐘滿分:100分）

一、選擇題（本題共10小題，共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有

的有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分）

1.如圖12-1所示，金屬桿而、〃可以在光滑導(dǎo)軌PQ和RS上滑動(dòng)，勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面

向里，當(dāng)。氏cd分別以速度刈、電滑動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)回路感生電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，則片和

V2的大小、方向可能是（）

P平$萬

XXXX

圖12-1

AW1>V2,也向右，也向左

B.V|>V2,V]WV2都向左

C.V|=V2,V1和丫2都向右

D.V|=V2,V|和V2都向左

解析:因回路abdc中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感生電流，由題意可知回路abdc的面積應(yīng)增大，選

項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，B正確.

答案:B

2.（2010河北唐山高三摸底，12）如圖12-2所示，把一個(gè)閉合線圈放在蹄形磁鐵兩磁極之間（兩

磁極間磁場可視為勻強(qiáng)磁場），蹄形磁鐵和閉合線圈都可以繞。。軸轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)蹄形磁鐵勻速轉(zhuǎn)

動(dòng)時(shí)，線圈也開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定后，有（）

圖12-2

A.線圈與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同

B.線圈與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反

C.線圈中產(chǎn)生交流電

D.線圈中產(chǎn)生為大小改變、方向不變的電流

解析:本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律等考點(diǎn).根據(jù)楞次定律的推廣含義可知A正

確、B錯(cuò)誤；最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)磁鐵比線圈的轉(zhuǎn)速大，則磁鐵相對線圈中心軸做勻速圓周

運(yùn)動(dòng)，所以產(chǎn)生的電流為交流電.

答案:AC

3.如圖12-3所示，線圈M和線圈P繞在同一鐵芯上.設(shè)兩個(gè)線圈中的電流方向與圖中所標(biāo)的

電流方向相同時(shí)為正.當(dāng)M中通入下列哪種電流時(shí),在線圈P中能產(chǎn)生正方向的恒定感應(yīng)電流

()

卜

圖12-4

解析:據(jù)楞次定律，尸中產(chǎn)生正方向的恒定感應(yīng)電流說明M中通入的電流是均勻變化的，且

方向?yàn)檎较驎r(shí)應(yīng)均勻減弱，故D正確.

答案:D

4.如圖12?5所示，邊長為L的正方形導(dǎo)線框質(zhì)量為機(jī)，由距磁場H高處自由下落，其下邊

ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場后，線圈開始做減速運(yùn)動(dòng)，直到其上邊cd剛剛穿出磁場時(shí)，速度減為ab

邊進(jìn)入磁場時(shí)的一半,磁場的寬度也為L,則線框穿越勻強(qiáng)磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為()

H

_X_X_jX__X_之XLX

XXXXXXXX

........「

圖12-5

31

A..2mgLB.2mgL+mgHC.2mgL+—mgHD.2mgLt—tngH

44

解析:設(shè)剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度為也,剛穿出磁場時(shí)的速度彩=/①

線框自開始進(jìn)入磁場到完全穿出磁場共下落高度為2L由題意得g機(jī)②

mv~+mg2L=—mv2+Q③

2}

3

由①?③得Q=2mgL+—mgH.C選項(xiàng)正確.

4

答案:C

5.如圖12-6（a）所示，圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上方懸掛一相同線圈。，和。共軸

中通有變化電流,電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖12-6（b）所示,P所受的重力為G,桌面對尸的支持

力為尸乂則（）

AJi時(shí)刻FN>GB也時(shí)刻FN>GC/3時(shí)刻FN<GDJ4時(shí)刻F后G

解析川時(shí)刻,Q中電流正在增大，穿過P的磁通量增大I中產(chǎn)生與Q方向相反的感應(yīng)電流，反

向電流相互排斥，所以尸N>G;B時(shí)刻。中電流穩(wěn)定，尸中磁通量不變，沒有感應(yīng)電流，尸XG#3時(shí)

刻。中電流為零,P中產(chǎn)生與。在，3時(shí)刻前方向相同的感應(yīng)電流，而Q中沒有電流，所以無相

互作用,Ev=G#4時(shí)刻,P中沒有感應(yīng)電流廠產(chǎn)G.

答案:AD

6.用相同導(dǎo)線繞制的邊長為L或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)體線框，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)

磁場，如圖12-7所示.在每個(gè)線框進(jìn)入磁場的過程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為U”、6、

〃和下列判斷正確的是（）

___A/M：xxxXx

□□□IIn：xx*x*

bN|||I?xxxxK

c,VJ.v!XXXXX

圖12-7

A.Ua<Uh<Uc<UdB.“VUh<Ud<U

C.Ucl=Ub<U產(chǎn)UcD.Ub<U（l<Ue

解析:線框進(jìn)入磁場后切割磁感線〃、6產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢是c、d電動(dòng)勢的一半.而不同的線

框的電阻不同.設(shè)a線框電阻為4岫、。、d線框的電阻分別為6八8八6匚則

3r3BLv5r5BLv6r3BLv

U?=BLv----=-------,U=BLv----=-------,U,=B2Lv----=-------,

“4r4h'6r6t8r2

Ud=52Lu?竺=絲".所以B正確.

6r3

答案:B

7.（2010安徽皖南八校高三二聯(lián)，16）如圖12-8所示，用一塊金屬板折成橫截面為T?'形的金

屬槽放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的勻強(qiáng)磁場中，并以速度力向右勻速運(yùn)動(dòng)，從槽口右側(cè)射入的

帶電微粒的速度是V2,如果微粒進(jìn)入槽后恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌

道半徑r和周期7分別為（）

.___

XF1XI★一★★”

xxx^xX

X卜XXX1XX

圖12-8

也網(wǎng)i也空1RYL為L口A迎1

gggggggg

解析:金屬板折成T2,形的金屬槽放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，并以速度ri向右勻速

運(yùn)動(dòng)時(shí)，左板將切割磁感線，上、下兩板間產(chǎn)生電勢差，由右手定則可知上板為正，下板為

負(fù)，￡=—=^-=BVl,微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則重力等于電場力，方向相反，故有

dI

"=或=也，向心力由洛倫茲力提供，所以q彩8=〃，也一,得7?二把2二色殳，周期

ggrqBg

故B項(xiàng)正確.

嶺g

答案:B

8.超導(dǎo)磁懸浮列車是利用超導(dǎo)體的抗磁作用使列車車體向上浮起，同時(shí)通過周期性地變換磁

極方向而獲得推進(jìn)動(dòng)力的新型交通工具.其推進(jìn)原理可以簡化為如圖12-9所示的模型:在水

平面上相距L的兩根平行直導(dǎo)軌間，有豎直方向等距離分布的勻強(qiáng)磁場⑤和&，且B尸&=&

每個(gè)磁場的寬度都是/,相間排列，所有這些磁場都以相同的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)跨在

兩導(dǎo)軌間的長為L.寬為I的金屬框。力cd（懸浮在導(dǎo)軌上方）在磁場力作用下也將會(huì)向右運(yùn)動(dòng).

設(shè)金屬框的總電阻為R，運(yùn)動(dòng)中所受到的阻力恒為R，金屬框的最大速度為則磁場向

右勻速運(yùn)動(dòng)的速度v可表示為（）

XX???XXXX

XXXXXX

加??

XXXX

??XX

XX?XXXX

???

圖12-9

2222

A.v=(停Evm-F/R)/咪“B.v=(4BLvm+/7/?)/4BL

2222121

C.v=(4BLvm一F/R)/4BLD.v=(2BLvm+F/R)/2BL

解析:導(dǎo)體棒ad和be各以相對磁場的速度（i，-vm）切割磁感線運(yùn)動(dòng)，由右手定則可知回路中

產(chǎn)生的電流方向?yàn)?。兒?回路中產(chǎn)生的電動(dòng)勢為七=2兒”一臉,回購中電流為I=2BL{v-

*/R,由于左右兩邊ad和be均受到安培力，則合安培力為尸合=2、譏1=482爐"一外）//?，依題

意金屬框達(dá)到最大速度時(shí)受到的阻力與安培力平衡，則生尸合，解得磁場向右勻速運(yùn)動(dòng)的速

2222

度v=（4BLvm+FfR）/4BL,B對.

答案:B

9.矩形導(dǎo)線框時(shí)“放在勻強(qiáng)磁場中,磁感線方向與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的

圖象如圖12-10甲所示,/=0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里.在。?4s時(shí)間內(nèi)，線框中的

感應(yīng)電流（規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)檎较颍h邊所受安培力（規(guī)定向上為正方向）隨時(shí)間變化的圖

象分別為圖乙中的（）

甲

乙

圖12-0

解析:在。?1s內(nèi),穿過線框中的磁通量為向里的減少，由楞次定律，感應(yīng)電流的磁場垂直紙面

向里，由安培定則，線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向.由法拉第電磁感應(yīng)定

ARqp

律,￡1二〃一士,E一定，由/=一，故/一定.由左手定則，油邊受的安培力向上.由于磁場變?nèi)?

ArR

故安培力變小.同理可判出在1--2S內(nèi)，線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向0〃邊受的安培

力為向下的變強(qiáng).2?3s內(nèi)，線框中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,出？邊受的安培力為向上的

變?nèi)酰虼诉x項(xiàng)AD對.

答案:AD

10.如圖12-11甲所示，用裸導(dǎo)體做成U形框架岫cd,4與兒相距L=0.2m,其平面與水平面成

<9=30。角.質(zhì)量為勿=1kg的導(dǎo)體棒PQ與曲、兒接觸良好，回路的總電阻為R=lQ.整個(gè)裝置放

在垂直于框架平面的變化磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化情況如圖乙所示（設(shè)圖

甲中8的方向?yàn)檎较颍?仁0時(shí),&）=10T、導(dǎo)體棒PQ與cd的距離的=0.5m.若夕。始終靜止,

關(guān)于PQ與框架間的摩擦力大小在。?力=0.2s時(shí)間內(nèi)的變化情況，下面判斷正確的是（）

圖12-11

A.一直增大B.一直減小C.先減小后增大D.先增大后減小

解析：由圖乙，歿="=50T/s/=0時(shí),回路所圍面積S=U）=0.1n?,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢

△t八

AR.qp

E=------=5V,Z=—=5A,安培力F=B（）IL=\0N,方向沿斜面向上.而下滑力w^sin30°=5

ArR

N,小于安培力,故剛開始摩擦力沿斜面向下.隨著安培力減小,沿斜面向下的摩擦力也減小，當(dāng)

安培力等于下滑力時(shí)，摩擦力為零.安培力再減小，摩擦力變?yōu)檠匦泵嫦蛏锨以龃?故選項(xiàng)C對.

答案:C

二、填空題（共2小題，共12分）

11.（6分）如圖12/2所示，有一彎成0角的光滑金屬導(dǎo)軌POQ,水平放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的

勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直.有一金屬棒MN與導(dǎo)軌的OQ邊垂直放置，金屬棒從O

點(diǎn)開始以加速度。向右運(yùn)動(dòng)，求t秒末時(shí)，棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成的回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢是

圖12-12

解析:該題求的是“少末感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值，可利用公式放Mu求解，而.上面錯(cuò)誤解法求的是

___1

平均值.開始運(yùn)動(dòng)t秒末時(shí)，金屬棒切割磁感線的有效長度為L=ODtan0=-at2tan0.

2

根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，這時(shí)金屬棒切割磁感線的速度為v=at.

由題知8、八v三者互相垂直，有后=8/口=，8/rtan?,即金屬棒運(yùn)動(dòng)，秒末時(shí)，棒與導(dǎo)軌

2

所構(gòu)成的回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢是￡=工8/戶tan。

2

答案」842f③tan。

2

12.（6分）如圖12-13所示，有?閉合的矩形導(dǎo)體樞，樞上V、N兩點(diǎn)間連有?電壓表，整個(gè)裝置

處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場口，且框面與磁場方向垂直.當(dāng)整個(gè)裝置以速度v向右勻速平

動(dòng)時(shí),M、N之間有無電勢差?（填“有”或“無”），電壓表的示數(shù)為.

圖12-13

解析:當(dāng)矩形導(dǎo)線框向右平動(dòng)切割磁感線時(shí),A3、CD、MN均產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，其大小均為BLv,

根據(jù)右手定則可知，方向均向上.由于三個(gè)邊切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小相等，方向相同，相當(dāng)

于三個(gè)相同的電源并聯(lián)，回路中沒有電流.而電壓表是由電流表改裝而成的，當(dāng)電壓表中有電

流通過時(shí)，其指針才會(huì)偏轉(zhuǎn).既然電壓表中沒有電流通過,其示數(shù)應(yīng)為零.也就是說,M、N之間雖

有電勢差但電壓表示數(shù)為零.

答案:有0

三、計(jì)算、論述題（共4個(gè)題，共48分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步

驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）

13.（10分）如圖12-14所示是一種測量通電線圈中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的裝置，把一個(gè)很小的

測量線圈4放在待測處，線圈與測量電荷量的沖擊電流計(jì)G串聯(lián)，當(dāng)用雙刀雙擲開關(guān)S使螺線

管的電流反向時(shí)，測量線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,從而引起電荷的遷移，由表G測出電荷量Q,

就可以算出線圈所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.已知測量線圈的匝數(shù)為N,直徑為d,它和表G串聯(lián)電

路的總電阻為凡則被測出的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？

圖12-14

解析:當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)S使螺線管的電流反向時(shí)，測量線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，根據(jù)法拉第

△①2B越)2

電磁感應(yīng)定律可得:E=N—=N-----

由歐姆定律和電流的定義得：

/=￡=區(qū)即。=9加

RAtR

聯(lián)立可解得：B=2駕.

T^d2

答案?翌

小片

14.(12分)如圖12-15所示，線圈內(nèi)有理想邊界的磁場，開始時(shí)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為治.當(dāng)磁場均

勻增加時(shí),有一帶電微粒靜止于平行板(兩板水平放置)電容器中間，若線圈的匝數(shù)為〃，平行板

電容器的板間距離為4粒子的質(zhì)量為肛帶電荷量為以設(shè)線圈的面積為S)求：

圖12-15

(1)開始時(shí)穿過線圈平面的磁通量的大小.

(2)處于平行板電容器間的粒子的帶電性質(zhì).

(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率.

解析:⑴加麻.

(2)由楞次定律，可判出上板帶正電.故推出粒子應(yīng)帶負(fù)電.

廠△①

⑶E二〃——，,AO=ABS,

Nt

q.§=wg,聯(lián)立解得:竺二嗎.

dArnqS

，，」ABm又d

答案:(l)8oS(2)負(fù)電(3)—=高■

ArnqS

15.(12分)兩根光滑的長直金屬導(dǎo)軌MN、MM平行置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為/,電阻

不計(jì)，M、歷處接有如圖12-16所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R,電容器的電容為

C.長度也為/、阻值同為R的金屬棒時(shí)垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為8、方向豎

直向下的勻強(qiáng)磁場中.必在外力作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)且與導(dǎo)軌保持良好接觸,在ab運(yùn)動(dòng)距離

為s的過程中，整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱為。.求：

圖12/6

⑴ab運(yùn)動(dòng)速度y的大??；

(2)電容器所帶的電荷量q.

解析:本題是電磁感應(yīng)中的電路問題Mb切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢為電源.電動(dòng)勢可由

E二B八，計(jì)算.其中v為所求，再結(jié)合閉合(或部分)電路歐姆定律、焦耳定律、電容器及運(yùn)動(dòng)學(xué)知

識(shí)列方程可解得.

⑴設(shè)ab上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E,回路中的電流為Lab運(yùn)動(dòng)距離s所用時(shí)間為1，三個(gè)電阻R

與電源串聯(lián)，總電阻為4凡則

E=B/v

E

由閉合電路歐姆定律有1=——

4R

v

由焦耳定律有。=尸(42[

由上述方程得

B212s

(2)設(shè)電容器兩極板間的電勢差為U,則有U=IR

電容器所帶電荷量行CU

解得q=塾.

Bls

答案:⑴耀⑵等

BlsBls

16.(14分)如圖12-17所示，水平地面上方的H高區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，水平界面尸產(chǎn)是磁場的上

邊界,磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,方向是水平的，垂直于紙面向里.在磁場的正上方,有一個(gè)位于豎直平面

內(nèi)的閉合的矩形平面導(dǎo)線框必必如長為人加長為，2冉＞/2,線框的質(zhì)量為肛電阻為凡使線框

abed從高處自由落下，油邊下落的過程中始終保持水平,已知線框進(jìn)入磁場的過程中的運(yùn)動(dòng)

情況是:cd邊進(jìn)入磁場以后，線框先做加速運(yùn)動(dòng)，然后做勻速運(yùn)動(dòng)，直到面邊到達(dá)邊界PP為止.

從線框開始下落到cd邊剛好到達(dá)水平地面的過程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求：

口

C

I--------------------------------P'

fxxxxxxx

Wxxxxxxx

圖12-17

(1)線框必cd在進(jìn)入磁場的過程中，通過導(dǎo)線的某一橫截面的電荷量是多少？

(2)線框是從c