衡水万卷2021届高三物理二轮复习作业卷二十七磁场3含解析.doc

磁场3
一 、单选题（本大题共6小题 。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的）
1.有一边长为L的正方形导线框，质量为m，由高度H处自由下落，如图所示，其下边ab进入匀强磁场区域后，线圈开始减速运动，直到其上边cd刚好穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是L，线框在穿越匀强磁场过程中产生的电热是（ ）
A．2mgL 　　 　　　　B．2mgL+mgH
C 　　　　　　 D．

2.如图所示，在MNQP中有一垂直纸面向里匀强磁场。质量和电荷量都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从O点沿垂直于PQ的方向射入磁场，图中实线是它们的轨迹。已知O是PQ的中点，不计粒子重力。下列说法中正确的是（ ）
A．粒子a带负电，粒子b、c带正电
B．射入磁场时粒子a的速率最小
C．射出磁场时粒子b的动能最小
D．粒子c在磁场中运动的时间最长

3.如图甲所示，为一个质量为m，电荷量为q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动细杆处于匀强磁场中，（不计空气阻力），现给圆环向右初速度，在以后的运动过程中的速度图象如图乙所示。则圆环所带的电性、匀强磁场的磁感应强度B和圆环克服摩擦力所做的功w。（重力加速度为g）
乙
t
O
VO
V
VO/2

甲

A、圆环带负电， B、圆环带正电，
C、圆环带负电， D、圆环带正电，

4.类比是物理学中常用的思想方法。狄拉克曾经预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，其周围磁感线呈均匀辐射状分布，距离它r处的磁感应强度大小为B=(k为常数)。磁单极S的磁场分布如图甲所示，它与如图乙所示负点电荷Q的电场分布相似。假设磁单极子S和负点电荷Q均固定，有一带电小球分别在S和Q附近做匀速圆周运动，则关于小球做匀速圆周运动的判断不正确的是
A.若小球带正电，其运动轨迹平面可在S正上方，如图甲所示
B.若小球带正电，其运动轨迹平面可在Q正下方，如图乙所示
C.若小球带负电，其运动轨迹平面可在S正上方，如图甲所示
D.若小球带负电，其运动轨迹平面可在Q正下方，如图乙所示

5.如图所示，在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，固定着两根水平金属导轨ab和cd，导轨平面与磁场方向垂直，导轨间距离为L，在导轨左端a、c间连接一个阻值为R的电阻，导轨电阻可忽略不计。在导轨上垂直导轨放置一根金属棒MN，其电阻为r，用外力拉着金属棒向右匀速运动，速度大小为v。已知金属棒MN与导轨接触良好，且运动过程中始终与导轨垂直。则在金属棒MN运动的过程中
A．金属棒MN中的电流方向为由M到N

B．电阻R两端的电压为BLv
C．金属棒MN受到的安培力大小为
D．电阻R产生焦耳热的功率为
6.如图所示，正方形abcd区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，O点是cd边的中点一个带正电的粒子（重力忽略不计）若从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0刚好从c点射出磁场.现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与Od成30°的方向（如图中虚线所示），以各种不同的速率射入正方形内，那么下列说法中正确的是
A．该带电粒子不可能刚好从正方形的某个顶点射出磁场
B．若该带电粒子从ab边射出磁场，它在磁场中经历的时间可能是t0
C．若该带电粒子从bc边射出磁场，它在磁场中经历的时间可能是
D．若该带电粒子从cd边射出磁场，它在磁场中经历的时间一定是

二 、多选题（本大题共1小题 ）
7.图中装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁铁上下两磁极之间某一水平面固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。当磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。下列说法正确的是

A．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动
B．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动
C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动
D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动

三 、简答题（本大题共2小题 ）
8.（2015山东高考真题）如图所示，直径分别为D和2D的同心圆处于同一竖直面内，O为圆心，GH为大圆的水平直径。两圆之间的环形区域（Ⅰ区）和小圆内部（Ⅱ区）均存在垂直圆面向里的匀强磁场。间距为d的两平行金属极板间有一匀强电场，上极板开有一小孔。一质量为m，电量为+q的粒子由小孔下方d/2处静止释放，加速后粒子以竖直向上的速度v射出电场，由点紧靠大圆内侧射入磁场。不计粒子的重力。

（1）求极板间电场强度的大小；
（2）若粒子运动轨迹与小圆相切，求区磁感应强度的大小；
（3）若Ⅰ区，Ⅱ区磁感应强度的大小分别为2mv/qD，4mv/qD，粒子运动一段时间后再次经过H点，求这段时间粒子运动的路程。

9.（2015江苏高考真题）一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为的加速电场，其初速度几乎为零，这些离子经过加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在底片上，已知放置底片区域已知放置底片的区域MN =L，且OM =L。某次测量发现MN中左侧区域MQ损坏，检测不到离子，但右侧区域QN仍能正常检测到离子. 在适当调节加速电压后，原本打在MQ的离子即可在QN检测到。
（1）求原本打在MN中点P的离子质量m；
（2）为使原本打在P的离子能打在QN区域，求加速电压U的调节范围；
（3）为了在QN区域将原本打在MQ区域的所有离子检测完整，求需要调节U的最少次数。（取；）

0.2016万卷作业卷（二十七）答案解析
一 、单选题
1.【答案】C 解析：线圈在穿越磁场过程中，由动能定理
而，
2.【答案】D
【命题立意】考查带电粒子在磁场中的运动
【解析】根据若a、b、c均为正电荷,运动电荷所受洛伦兹力方向即可判断出a、b、c向均应向左偏转，与b、c偏转方向实际相反，因此粒子a带正电，粒子b、c带负电，故A错误；
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，即：
，解得，由此可得知，当速度越大时，轨道半径越大，射入磁场时粒子c的速率最小，动能最小，故B、C均错误；粒子运动的周期为，故粒子在磁场中的偏转角越大，运动时间越长，故D正确。
3.【答案】B
解：因圆环最后做匀速直线运动，根据左手定则正电荷
在竖直方向上平衡得

动能定理得，圆环克服摩擦力所做的功w

4.【答案】B
5.【答案】C
6.【答案】D

二 、多选题
7.【答案】AD

三 、简答题
8.【答案】（1）（2）或（3）5.5πD
【解析】（1）离子在电场中，根据动能定理，，解得
（2）若粒子的运动轨迹与小圆相切，则当内切时，半径为
由，解得
则当外切时，半径为
由，解得
（3）若Ⅰ区域的磁感应强度为，则粒子运动的半径为；Ⅱ区域的磁感应强度为，则粒子运动的半径为；
设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的周期分别为T1、T2，由运动公式可得：
；

据题意分析，粒子两次与大圆相切的时间间隔内，运动轨迹如图所示，根据对称性可知，Ⅰ区两段圆弧所对的圆心角相同，设为，Ⅱ区内圆弧所对圆心角为，圆弧和大圆的两个切点与圆心O连线间的夹角设为，由几何关系可得：；；
粒子重复上述交替运动回到H点，轨迹如图所示，设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的时间分别为t1、t2，可得：；

设粒子运动的路程为s，由运动公式可知：s=v(t1+t2)
联立上述各式可得：s=5.5πD
9.【答案】（1） （2） （3）3次
【解析】（1）离子在电场中加速：
在磁场中做匀速圆周运动：
解得：
代入，解得
（2）由（1）知，U=离子打在Q点
离子打在N点r=L，，则电压的范围
（3）由（1）可知，r正比于
有题意知，第一次调节电压到，使原本Q点的离子打在N点
此时，原本半径为的打在Q的离子打在Q上
解得
第二次调节电压到，原本打在Q的离子打在N点，半径为r的打在Q的离子打在Q上，则：，
解得
同理，第n次调节电压，有
洁厕完整，有
则解得n≥≈2.8
最少次数为3次

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