内容正文:
一、单选题(每小题4分,共28分)
1.将一根通有电流、长为的通电直导线,以四种不同方式放入磁感应强度大小均为、方向不同的匀强磁场中,如下列四个选项图中所示。则其中导线所受安培力大小为的是( )
A.B.C.D.
2.利用如图所示的电流天平,可以测量匀强磁场中的磁感应强度B。它的右臂挂着矩形线圈,匝数为N,cd边水平且长为l,cd边处于方框内的匀强磁场中,磁感应强度方向与线圈平面垂直。当线圈中通入电流I时,调节砝码使两臂达到平衡;当线圈中通入大小不变、方向相反的电流I′时,在左盘中增加质量为m的砝码,两臂再次达到新的平衡,重力加速度为g。则方框内磁场的磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
3.根据磁场对电流会产生作用力的原理,人们研制出一种新型的发射炮弹的装置—电磁炮,其原理如图所示:把待发炮弹(导体)放置在强磁场中的两平行导轨上,给导轨通以大电流,使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿导轨加速运动,并以某一速度发射出去。现要提高电磁炮的发射速度,你认为下列方案在理论上可行的是( )
A.减小电流I的值 B.增加炮弹的质量
C.增大磁感应强度B的值 D.减小磁感应强度B的值
4.如果直流电动机转子线圈按如图所示方式连接,则闭合电键后( )
A.转子线圈能持续转动
B.应该使用换向器,转子线圈才会持续转动
C.电动机的线圈在左图位置时不会转动
D.电动机的线圈在右图位置时也能转动
5.如图所示,阴极射线管中电子束由阴极沿轴正方向射出,在荧光屏上会出现一条亮线。要使该亮线向轴正方向偏转,可以采用的措施是( )
A.仅加上轴正方向的磁场
B.仅加上轴负方向的磁场
C.仅加上轴正方向的电场
D.仅加上轴负方向的电场
6.每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来,地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向,使它们不能到达地面,这对地球上的生命有十分重要的意义。假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来,在地磁场的作用下,它将( )
A. 向东偏转
B. B.向南偏转
C. C.向西偏转
D. D.向北偏转
7.如图所示,圆形区域内存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,比荷相同的两个粒子沿直径AB方向从A点射入磁场中,分别从圆弧上的P、Q两点射出,下列说法正确的是( )
A.从P点射出的粒子与从Q点射出的粒子在磁场中运动轨道半径之比为3∶1
B.从P点射出的粒子与从Q点射出的粒子在磁场中做匀速圆周运动周期之比为2∶1
C.从P点射出的粒子与从Q点射出的粒子在磁场中速率之比为1∶3
D.两粒子分别从A到P、Q经历时间之比为3∶1
二、多选题(每小题6分,共18分,漏选得3分)
8.磁电式电流表的构造如左图所示,其最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈。两磁极间装有极靴,极靴中间又有一个用软铁制成的圆柱,极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向,如右图所示。当线圈中通以恒定电流时,安培力带动线圈偏转,在螺旋弹簧的反向作用下最终使线圈稳定。下列说法正确的是( )
A.极靴与圆柱间的磁场是匀强磁场
B.线圈转动过程中不产生感应电流
C.线圈通电转动停止后,仍然受到安培力
D.若线圈a、b两边通以如右图所示方向的电流时,a边受到的安培力方向向上
9.超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪声新型船,如图所示是电磁船的简化俯视图,AB和CD是与电源相连的导体板,AB与CD之间部分区域浸没在海水中,固定在船上的超导线圈(其独立电路部分未画出)产生垂直纸面向里的匀强磁场,使海水受到安培力作用,下列说法正确的是( )
A.船的动力来自于海水对超导线圈的作用力
B.船所获得的推力,与电源的电动势有关
C.要使船前进,图中CD应接电源的正极
D.仅改变电源的正负极,可以控制船的前进和后退
10.如图所示,在垂直纸面向外的匀强磁场中,一质量为m、电荷量为+q(q>0)的带电滑块从光滑绝缘斜面的顶端由静止释放,滑至底端时恰好不受弹力,已知磁感应强度的大小为B,斜面的倾角为,重力加速度为g,滑块可视为质点,下列说法正确的是( )
A.滑块滑至底端时的速率为 B.滑块滑至底端时的速率为
C.滑块经过斜面中点时的速率为 D.斜面的高度为
三、解答题(4小题,共54分)
11.(14分)如图所示,在y>0的区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于xOy平面并指向纸外,磁感应强度大小为B。一带电的粒子(质量为m、电荷量为q)以速度v0从O点射入磁场,入射方向在xOy平面内,与x轴正向的夹角为θ=30°,并从x负半轴离开匀强磁场。粒子重力不计。求:
(1)判断粒子的电性;
(2)该粒子在磁场中离x轴的最远距离;
(3)该粒子在磁场中运动的时间。
12.(12分)如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场左、右边缘平行,磁场的宽度为d,正粒子射入磁场的速度方向与左边缘夹角为θ,已知粒子质量为m、带电荷量为q,运动到磁场右侧边界时恰好相切。
(1)粒子做匀速圆周的半径是多大?
(2)粒子射入磁场的速度是多大?
13.(14分)如图所示,在半径为R的圆中有垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场,一质量为m、电荷量为q()的带电粒子沿着AO方向射入磁场,恰从C点射出磁场,,不计粒子所受重力,求:
(1)粒子运动的速度大小v;
(2)粒子在磁场中运动的时间t。
14.(14分)在中国“夸父一号”太阳探测卫星的离子推进器测试中,需研究带电粒子仅在磁场力作用下在磁场中的运动规律。科学家设计了一个正方形匀强磁场区域abcd,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外。一质量为m、电荷量为+q的粒子以速度v0垂直于ab边从a点射入磁场区域并从b点离开磁场。
(1)求带电粒子在磁场中运动的半径和磁场区域的边长;
(2)求带电粒子在磁场中运动的时间;
(3)其他条件不变,当从a点的入射速度为多大时,粒子从cd边中点射出。
2027届高二第二学期 第2周末总结 (3月15日 )
试卷第1页,共3页
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参考答案
2027届高二第二学期 第2周末总结 (3月15日 )
答案第1页,共2页
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1.A【详解】由通电直导线在匀强磁场中受安培力的有效长度应与磁场方向垂直,可知四个选项中所受安培力大小为的为A项中导线。故选A。
2.B【详解】线圈的cd边处于方框内的匀强磁场中,匝数为N,边长为l,当线圈中通入电流I时,所受的安培力大小为
当电流反向时,需要在左盘中增加质量为m的砝码,两臂才能再次达到新的平衡,说明原来的安培力方向向上,当电流反向时,安培力方向变为向下,因为电流的大小不变,故安培力的大小不变,所以线圈所受安培力的大小应等于所增加砝码重力的一半,即解得故选B。
3.C【详解】根据动能定理可得
可知要提高电磁炮的发射速度,可以增大电流I的值,增大磁感应强度B的值,减小炮弹的质量。故选C。
4.B【详解】ABC.当转子线圈在左图位置时,由左手定则可知,从前往后看,转子线圈会顺时针转动,待转过后,由左手定则可知,转子线圈会逆时针转动,故转子线圈不能持续转动,需要换向器才能持续转动,AC错误,B正确;
D.当转子线圈在右图位置时,由左手定则可知,ab受到竖直向下的力,转子线圈不能转动,D错误;故选B。
5.B【详解】根据左手定则,四指所指方向跟负电荷运动方向相反,即四指指向轴负方向,拇指指向洛伦兹力方向,则仅加上轴负方向的磁场,故选B。
6.A【详解】赤道上地磁场水平向北,粒子带正电且速度垂直地面向下,根据左手定则可知,粒子受到的洛伦兹力方向水平向东,所以,粒子向东偏转。故选A。
7.A【详解】A.做出带电粒子运动轨迹如图所示,根据几何关系可知,到达P点的粒子在磁场中转过的角度为,到达Q点的粒子在磁场中转过的角度为
设圆形磁场的半径为R,根据几何关系可得
,
解得故A正确;
B.带电粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力得圆周运动半径
圆周运动周期
周期与粒子速度无关,只与粒子比荷和磁感应强度有关,所以从P点射出的粒子与从Q点射出的粒子在磁场中做匀速圆周运动周期相同,故B错误;
C.带电粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力解得
从P点射出的粒子与从Q点射出的粒子在磁场中运动轨道半径之比为3∶1,可知速度之比也为3:1,故C错误;
D.两粒子圆周运动周期相同,到达P点的粒子在磁场中转过的角度为,到达Q点的粒子在磁场中转过的角度为,可得
得故D错误;故选A。
8.CD【详解】A.磁场是辐向分布的,方向不同,所以极靴与圆柱间的磁场不是匀强磁场,故A错误;
B.线圈在转动过程中线圈在切割磁感线,会产生感应电动势,也就有感应电流,故B错误;
C.线圈中通电流时,线圈受到安培力的作用使线圈转动,螺旋弹簧被扭紧,阻碍线圈转动,随着弹力的增加,当弹力与安培力平衡时线圈停止转动,故C正确;
D.若线圈a、b两边通以如右图所示方向的电流时,根据左手则,可知a边受到的安培力方向向上,故D正确。故选CD。
9.ABD【详解】A.船的动力是海水对超导线圈的作用力,A正确;
B.船所获得的推力为,Ⅰ与电源的电动势有关,故船所获得的推力,与电源的电动势有关,B正确;
C.若图中CD接电源的正极,海水的电流方向从CD板流向AB板,根据左手定则,海水所受的安培力向前,根据牛顿第三定律,海水对船的力向后,使船后退,C错误;
D.仅改变电源的正负极,就可以改变海水受到的安培力的方向,即改变海水对船的力的方向,则推进力方向将与原方向相反,故可以控制船的前进和后退,D正确。
10.AC【详解】AB.由左手定则可知,滑块所受洛伦兹力垂直斜面向上,滑块滑至底端时恰不受弹力,则有
解得故A正确,B错误;
C.设斜面的高度为,设滑块经过斜面中点时的速率为,由动能定理得
解得故C正确;
D.滑块从斜面顶端运动到底端的过程中,由动能定理得
代入数据解得故D错误。
故选AC。
11.【详解】(1)粒子进入磁场后向左偏转,从x负半轴离开,根据左手定则可知粒子带负电。
(2)依题意画出粒子的运动轨迹,如图所示
可知当粒子的速度方向与x轴平行时离x轴最远,有
由牛顿第二定律有
解得
(3)由图可知粒子在磁场中运动转过的圆心角,则粒子在磁场中运动的时间由得
解得
12.【详解】
(1)根据几何关系
解得r=
(2)根据洛伦兹力提供向心力
解得v=
13.【详解】(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动 由几何关系可得
(2)可以分析出粒子在磁场中偏转了90°
解得
14.【详解】(1)由题干可知粒子在匀强磁场中运动半个圆周,由题意可知
解得带电粒子在磁场中运动的半径
磁场区域的边长,解得
(2)带电粒子在磁场中运动的时间
由,解得
(3)粒子从cd边中点射出,由几何关系可得
解得
再由,得
$