第十一章 磁场（综合训练）（山东专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第十一章　磁场（综合训练） 本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。 注意事项： 1、答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。 2、选择题答案必须使用2B铅笔正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。 3、请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。 第Ⅰ卷（共40分） 一、单选（第1~8题只有一项符合题目要求，每小题3分） 1．如图所示，通电长直螺线管周围有三只可自由转动的小磁针，闭合开关S后，三只小磁针N极的偏转方向是（    ） A．全向左 B．全向右 C．a、b向左，c向右 D．a向左，b、c向右 【答案】C 【详解】ABCD．由右手螺旋定则判断出通电螺线管的左端为N极，右端为S极；由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，所以小磁针a左端为N极，右端为S极，故a的N极向左偏；小磁针b左端为N极，右端为S极，b的N极向左偏；小磁针c应该是左端为S极，右端为N极，故c的N极向右偏，故C正确，ABD错误。 故选C。 2．如图，来自太阳和其他星体的宇宙射线含有大量高能粒子，幸好由于地磁场的存在改变了这些带电粒子的运动方向，使很多带电粒子不能到达地面，避免了其对地面生命的危害。已知潮州上空某处由南指向北的磁感应强度约为，如果有一速率、电量为的正电荷竖直向下运动穿过此处的地磁场，则该正电荷受到的洛伦兹力约为（　　） A．9.6×10-18N 向东 B．9.6×10-17N 向西 C．9.6×10-16N 向北 D．9.6×10-15N 向南 【答案】A 【详解】该正电荷受到的洛伦兹力大小为 根据左手定则可知，洛伦兹力方向向东。 故选A。 3．如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图。电子枪发射速度与磁场垂直的电子。电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节。某次操作中电子的轨迹由甲图变为乙图，下列可能的操作与判断正确的是（　　） A．仅增大励磁线圈中电流，电子运动的周期变小 B．仅增大电子枪加速电压，电子运动的周期变大 C．仅减小励磁线圈中电流，电子运动的周期变小 D．仅减小电子枪加速电压，电子运动的周期变大 【答案】A 【详解】电子在加速电场中加速，由动能定理有 电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有 电子做圆周运动的周期 解得 仅增大励磁线圈中电流，磁感应强度B增大，电子做圆周运动的周期将变小，仅减小励磁线圈中电流，电子运动的周期变大，仅增大或减小电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将不变； 故选A。 4．中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，该装置通过磁场将粒子约束在小范围内实现核聚变。其简化模型如图所示，半径为R和的两个同心圆之间的环形区域存在与环面垂直的匀强磁场，核聚变原料氕核（）和氘核（）均以相同的速率从圆心O沿半径方向射出，全部被约束在大圆形区域内。则氕核在磁场中运动的半径最大为（　　）    A． B． C． D． 【答案】A 【详解】依题意，氕核、氘核全部被约束在大圆形区域内，根据 得 由于二者速度相同，根据半径与比荷的关系，可知氕核、氘核在磁场中的轨迹半径之比为1：2。当氘核在磁场中运动轨迹刚好与磁场外边界相切时，氘核运动轨迹半径最大，由几何知识得 求得氘核的最大半径为 所以，氕核在磁场中运动的最大半径为 故选A。 5．如图所示，在足够长的竖直线的右侧有方向垂直纸面向外且范围足够大的磁感应强度为B的匀强磁场区域，一带电粒子q从P点沿与竖直线成角θ＝45°方向，以大小为v的初速度垂直磁场方向射入磁场中，经时间t从Q点射出磁场．不计粒子重力，下列说法正确的是 A．带电粒子q可能带正电荷 B．带电粒子的比荷＝ C．若PQ之间的距离等于L，则带电粒子在匀强磁场中的轨迹半径R＝L D．粒子射出磁场时与水平线的夹角为θ 【答案】D 【详解】A项：由题意可知，粒子要从Q点射出，所以粒子应向左上方偏转，由左手定则可知，粒子应带负电，故A错误； B项：由题可知，粒子在磁场中运动的弦切角为450，由公式，解得：，故B错误； C项：若PQ之间的距离等于L即粒子在磁场中做圆周运动对应的弦长为L，由数学知识可知，，解得：，故C错误； D项：由粒子在磁场中做圆周运动的对称性可知，粒子射出磁场时与水平线的夹角为θ，故D正确． 故应选：D． 6．竖直导线ab与水平面上放置的圆线圈隔有一小段距离，其中直导线固定，线圈可自由运动，当同时通以如图4所示方向的电流时（圆线圈内电流从上向下看是逆时针方向电流），则从左向右看，线圈将（ ） A．不动． B．顺时针转动，同时靠近导线． C．顺时针转动，同时离开导线． D．逆时针转动，同时靠近导线． 【答案】D 【详解】分析：根据安培定则判断通电导线AB产生的磁场方向，采用电流元法和特殊位置法分析圆环所受安培力，判断圆环的运动情况． 解答：解：根据安培定则可知，通电导线AB在右侧产生的磁场方向垂直纸面向里．采用电流元法，将圆环分成前后两半，根据左手定则可知，外侧半圆受到的安培力向上，内侧受到的安培力向下，圆环将逆时针转动．再用特殊位置法：圆环转过90°时，通电直导线AB对左半圆环产生吸引力，对右半圆环产生排斥力，由于吸引力大于排斥力，圆环靠近AB．则从左向右看，线圈将逆时针转动，同时靠近直导线AB．故D正确，A、B、C错误． 故选D． 7．如图所示，水平地面上平行放置两根足够长的通电直导线a和b，电流大小相等，方向垂直纸面向里，竖直线MN位于直导线a、b的中垂面上。通电直导线c中的电流方向垂直纸面向外。现在从M点由静止释放直导线c，直导线c可沿中垂面落至地面上的N点。整个过程导线a和b静止不动，不计空气阻力，则由M点运动到N点的过程中（　　） A．导线c在M点受到的安培力水平向右 B．导线c在M点受到的安培力竖直向下 C．导线c可能做加速度一直增大的加速运动 D．导线c可能做加速度一直减小的加速运动 【答案】C 【详解】AB．根据右手螺旋定则可知通电直导线a和b在点的磁场方向如图所示 由矢量的叠加可知通电直导线a和b在点的磁场方向水平向右，根据左手定则可知导线c在M点受到的安培力竖直向上，故AB错误； CD．若距离点无穷远处，磁感应强度为零，点磁感应强度为零，所以从无穷远处到点磁感应强度先增大后减小，由于不清楚点的位置，所以通电直导线c所受安培力可能先增大后减小，也可能一直减小，结合牛顿第二定律 可知导线c可能做加速度一直增大的加速运动，也可能先做加速度减小加速运动再做加速度增大的加速度运动，故C正确，D错误。 故选C。 8．回旋加速器是利用磁场和电场使带电粒子作回旋运动，经过多次加速，粒子最终从D形盒边缘引出，能量可达几十兆电子伏特（MeV）。如图所示为回旋加速器原理示意图，利用回旋加速器对粒子进行加速，此时D形盒中磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T，加速电压为U。忽略相对论效应和粒子在D形盒缝隙间的运动时间，下列说法正确的是（　　） A．保持B、U和T不变，该回旋加速器可以加速质子 B．仅增大加速电压U，粒子在回旋加速器中运动的总时间不变 C．仅增大加速电压U，粒子获得的最大动能增大 D．回旋加速器既能加速带正电的粒子，又能加速带负电的粒子 【答案】D 【详解】A．根据加速电场的周期和粒子在磁场运动的周期相同，粒子在磁场中运动的周期 由于质子与粒子的比荷不同，所以不能加速质子，故A错误； BC．根据 解得 带电粒子射出时的动能为 可知最大动能与加速器的半径、磁感应强度以及电荷的电量和质量有关，与加速电场无关；设在电场中加速的次数为n，根据 可得U越大，n越小，在磁场中运动的时间越短；故BC错误； D．根据粒子在磁场中周期公式有 当调整磁感应强度大小，同时结合其他的一些调整后，也可以加速负电荷，故D正确； 故选D。 二、多选题（第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 9．如图所示，虚线上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B。一群电子以不同速率从边界上的P点以相同的入射方向射入磁场。其中某一速率为v的电子从Q点射出边界。已知电子入射方向与边界的夹角为，则（　　） A．该匀强磁场的方向垂直纸面向里 B．所有电子在磁场中的轨迹半径相同 C．速率越大的电子在磁场中运动时间越长 D．在此过程中每个电子的速度方向都改变 【答案】AD 【详解】A．由左手定则可判断，该匀强磁场的方向垂直纸面向里，A正确； B．由洛伦兹力作为向心力可得 整理得 电子的轨迹半径与速度大小有关，B错误； CD．由周期公式 可知，电子在磁场中的运动周期相同，由几何关系可知，在此过程中每个电子的速度方向都改变，即轨迹圆心角为，电子在磁场中的运动时间 故不同速率的电子在磁场中运动时间都相同，C错误，D正确。 故选AD。 10．如图所示，匀强磁场中通电导线abc中bc边与磁场方向平行，ab边与磁场方向垂直，线段ab、bc长度相等，通电导线所受的安培力大小为F。现将通电导线以ab为轴逆时针（俯视看）旋转的过程中，通电导线一直处于磁场中，则旋转后导线abc所受到的安培力的情况下列说法正确的是（　　） A．以为轴逆时针（俯视看）旋转时所受的安培力大小为 B．以为轴逆时针（俯视看）旋转时所受的安培力大小为 C．以为轴逆时针（俯视看）旋转时所受的安培力大小为 D．以为轴逆时针（俯视看）旋转时所受的安培力大小为 【答案】BC 【详解】设、长度均为，图示位置只有受到安培力作用，则有 AB．以为轴逆时针（俯视看）旋转时，此时边与磁场方向垂直，则旋转后导线abc所受到的安培力大小为 故A错误，B正确； CD．以为轴逆时针（俯视看）旋转时，边受到的安培力大小为 边受到的安培力大小为 则旋转后导线abc所受到的安培力大小为 故C正确，D错误。 故选BC。 11．如图，不可伸长的轻绳上端固定，下端系有一半径、质量的圆形金属框。金属框下半部分有方向垂直于框面的匀强磁场。已知圆形金属框的导线单位长度的阻值；磁感应强度大小B随时间t的变化关系为（SI），则（　　） A．时金属框中产生的感应电动势为零 B．时金属框中的电流大小为5A C．时细绳对金属框拉力为12N D．在到时间内金属框产生的焦耳热约为0.314J 【答案】BCD 【详解】A．根据题意可知时金属框中磁通量的变化率不为零，则时金属框中产生的感应电动势不为零，故A错误； B．金属框的电阻 感应电动势 根据题意可得 金属框中的电流大小为 可知金属框中的电流恒定，代入数据可得时金属框中的电流大小，故B正确； C．时磁感应强度为，根据楞次定律（增缩减扩）可知金属框所受的安培力竖直向下，根据平衡条件可得 可得时细绳对金属框拉力为，故C正确； D．在到时间内金属框产生的焦耳热约为 代入数据可得，故D正确。 故选BCD。 12．如图，在方向水平向右、磁感应强度为B的匀强磁场中，垂直于磁场和纸面放入一根通电直导线，以导线为中心，半径为R的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度小于B，下列说法正确的是 A．导线的电流方向垂直纸面向外 B．b、d两点的实际磁感应强度大小相等 C．b、d两点的实际磁感应强度方向相同 D．a点的实际磁感应强度小于B 【答案】AB 【详解】A．由题，c点的磁感应强度小于B，说明通电导线在c点产生的磁感应强度大小应满足 方向与匀强磁场的磁感应强度相反，根据安培定则判断可知，直导线中的电流方向垂直纸面向外。故A正确； BC．直导线在b点的磁感应强度大小为，方向向下；直导线在d点的磁感应强度大小也为，方向向上，则b、d两点的实际磁感应强度大小均为 但是b点的磁感应强度方向指向左下方，而d点的磁感应强度方向指向右上方，方向不同，选项B正确；C错误； D．直导线在a点的磁感应强度大小为，方向与原磁场方向相同，则a点的实际磁感应强度大于B，选项D错误； 故选AB。 点睛：本题关键掌握安培定则和平行四边形定则，知道空间任意一点的磁感应强度都通电导线产生的磁场和匀强磁场的叠加而成的。 第Ⅱ卷（共60分） 三、实验题：本题共2小题，共14分 13．（1）探究电磁感应现象应选用如图_____（选填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验。在这个现象中感应电流的方向与_____的方向和磁感线方向有关。 （2）如图丙所示，A为弹簧测力计（量程足够大），B为条形磁铁（下端为S极），C为螺线管，螺线管线圈的电阻忽略不计。闭合开关S1，记下弹簧测力计示数。现将S1断开，S2由1改接到2，则弹簧测力计的示数将_____；若S2接2不变，再闭合S1，弹簧测力计的示数将_____。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 甲 导体切割磁感线运动（或“导体运动”） 变小 变大 【详解】（1）[1][2]探究电磁感应现象的实验装置，只需要有磁场、导体棒、电流表即可，不需要电源，分析图甲与乙可知，探究电磁感应现象应选用甲图装置，在电磁感应现象中，感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向和磁感线的方向有关。 （2）[3]根据安培定则，由图丙可知，闭合开关，螺线管上端是N极，条形磁铁下端是S极，条形磁铁受到向下的吸引力，现将S1断开，S2由1改到2，电路电流变小，通电的螺线管圈数变少，电磁铁的磁性变弱，螺线管对条形磁铁的吸引力变小，弹簧测力计示数变小； [4]若S2接2不变，闭合S1，电阻R2短路，电路电流变大 ，螺线管的磁场变强，条形磁铁受到的吸引力变大，弹簧测力计的示数变大。 14．某化工厂用体积巨大的绝缘容器盛放电解质溶液，容器竖直放置，为了方便溶液缓慢流出，设计了如图（剖面图）所示的装置，将容器置于垂直于剖面向里的强磁场中（图中未画出），容器中间用绝缘挡板分开，在容器底部内侧装有铂电极D，上方有铂电极漂浮在液面上，当液面下降时，铂电极会随液面下降，始终与液面良好接触。容器左侧盛放溶液，右侧盛放溶液。 （1）某次生产活动中需要使溶液从P管口流出，开关S应接________（填“a”或“b”），在同一水平面上，此时M点的电势_________（填“高于”“低于”或“等于”）N点的电势。 （2）若想加快电解质溶液流出的速度，可采取的措施为________（写出一项即可）。 【答案】 b 等于 换用电动势更大的电源（增强磁场） 【详解】（1）[1] 要使溶液从P管口流出，液体应该受到向左的安培力，根据左手定则，则液体中电流应该向上，上方铂电极应该为负，故S应该接b。 [2]因为M、N在同一水平面上，所以两点电势相同。 [3] 若想加快电解质溶液流出的速度，则要所受的安培力，由 可知，可以增强磁场，或者增大电流，故采取的措施为换用电动势更大的电源（增强磁场）。 四、计算题：本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 15．如图所示，金属棒MN质量、长度、两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，金属棒中通以沿棒方向、大小为的恒定电流电流，平衡时两悬线向右偏离竖直方向的夹角均为。（） （1）判断MN中电流的方向（填“M到N”或“N到M”），并求金属棒受安培力的大小； （2）求匀强磁场的磁感应强度B； （3）如果由静止开始通入大小为的恒定电流，摆线长为，求导体棒在运动过程中的最大动能。 【答案】（1）M到N，；（2）；（3） 【详解】（1）选金属棒MN为研究对象，其受力情况如图所示 根据金属棒受安培力的方向结合左手定则可以判断电流方向为M到N 根据平衡条件得 （2）根据安培力公式可得 可得匀强磁场的磁感应强度为 （3）重力与安培力的合力为 根据动能定理可得 求得 16．如图所示，在xOy坐标系所在的平面内，第一象限内有沿x轴负方向的匀强电场，第二、三象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场。在x轴上C点沿y轴正方向发射一比荷为k的带正电粒子，粒子初速度为v0，C点坐标为（d，0），粒子从 y轴上的D点离开电场，D点坐标为（0，2d），粒子经磁场后再次到达y轴时刚好从坐标原点O处经过。不计粒子重力。求： （1）匀强电场的场强E的大小和匀强磁场的磁感应强度B的大小； （2）粒子从C 运动到O经历的时间。    【答案】（1），；（2） 【详解】 （1）粒子在电场中做类平抛运动，设经历时间为t1，则竖直方向 水平方向 解得 设粒子离开电场时速度大小为v，与y轴夹角为，则粒子从C到D由动能定理知 解得 ， 设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，则洛伦兹力提供向心力 由几何关系 解得 （2）由（1）可知 ， 所以粒子在磁场中运动的时间 解得 17．如图所示的平行板器件中，存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度B1=0.20T，方向垂直纸面向里，电场强度E1=1.0×105V/m，PQ为板间中线．紧靠平行板右侧边缘xoy坐标系的第一象限内，有一边界AO，与y轴的夹角∠AOy=45°，边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度 B2=0.25T，边界线的下方有竖直向上的匀强电场，电场强度E2=5.0×105V/m，一束带电量q=8.0×10﹣19C、质量m=8.0×10﹣26kg的正离子从P点射入平行板间，沿中线PQ做直线运动，穿出平行板后从y轴上坐标为（0，0.4m）的Q点垂直y轴射入磁场区，多次穿越边界限OA．不计离子重力，求： (1)离子运动的速度为多大？ (2)离子通过y轴进入磁场到第二次穿越边界线OA所需的时间？ 【答案】(1)5.0×105m/s  (2) 8.28×10−7s 【详解】（1）粒子做直线运动 解得 （2）离子进入磁感应强度为的磁场中做匀速圆周运动 解得 离子轨迹如图： 交OA边界C点，圆弧对应圆心角90° 运动时间 离子过C点速度方向竖直向下，平行于电场线进入电场做匀减速直线运动 返回边界上的C点时间，由匀变速直线运动规律可知 所以离子从进入磁场到第二次穿越边界OA所用时间 18．平面直角坐标系xOy中，第Ⅱ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，如图所示。一个氘核和一个氦核先后由点P（-2L，L），以相同的动量平行于x轴沿x轴正方向射出，由坐标原点O射入磁场，离开磁场时速度垂直于x轴。已知的比荷为k，不计粒子重力及粒子间相互作用。求： （1）和由点P射出的初速度大小； （2）磁感应强度B的大小； （3）和离开磁场的位置坐标。 【答案】（1），；（2）；（3）， 【详解】（1）设的初速度大小为，的初速度大小为。核做类平抛运动，有 ， 其中 解得 由于动量相同，则 解得 （2）核做类平抛运动，有 ， 其中 可得 核从点进入第三象限，速度方向与x轴正方向夹角为，由几何关系可知 核从点进入磁场，速度方向与y轴负方向夹角为，进入磁场时的速度为 在磁场中的轨道半径为 洛伦兹力提供向心力 解得 （3）核做类平抛运动，从O点进入磁场时，速度方向与x轴的夹角为，大小为 核在磁场中运动 离开磁场时距O点的距离为 所以，核离开磁场时的坐标为，核在磁场中运动 离开磁场时距O点的距离为 所以，核离开磁场时的坐标为 15 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十一章　磁场（综合训练） 本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。 注意事项： 1、答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。 2、选择题答案必须使用2B铅笔正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。 3、请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。 第Ⅰ卷（共40分） 一、单选（第1~8题只有一项符合题目要求，每小题3分） 1．如图所示，通电长直螺线管周围有三只可自由转动的小磁针，闭合开关S后，三只小磁针N极的偏转方向是（    ） A．全向左 B．全向右 C．a、b向左，c向右 D．a向左，b、c向右 2．如图，来自太阳和其他星体的宇宙射线含有大量高能粒子，幸好由于地磁场的存在改变了这些带电粒子的运动方向，使很多带电粒子不能到达地面，避免了其对地面生命的危害。已知潮州上空某处由南指向北的磁感应强度约为，如果有一速率、电量为的正电荷竖直向下运动穿过此处的地磁场，则该正电荷受到的洛伦兹力约为（　　） A．9.6×10-18N 向东 B．9.6×10-17N 向西 C．9.6×10-16N 向北 D．9.6×10-15N 向南 3．如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图。电子枪发射速度与磁场垂直的电子。电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节。某次操作中电子的轨迹由甲图变为乙图，下列可能的操作与判断正确的是（　　） A．仅增大励磁线圈中电流，电子运动的周期变小 B．仅增大电子枪加速电压，电子运动的周期变大 C．仅减小励磁线圈中电流，电子运动的周期变小 D．仅减小电子枪加速电压，电子运动的周期变大 4．中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，该装置通过磁场将粒子约束在小范围内实现核聚变。其简化模型如图所示，半径为R和的两个同心圆之间的环形区域存在与环面垂直的匀强磁场，核聚变原料氕核（）和氘核（）均以相同的速率从圆心O沿半径方向射出，全部被约束在大圆形区域内。则氕核在磁场中运动的半径最大为（　　）    A． B． C． D． 5．如图所示，在足够长的竖直线的右侧有方向垂直纸面向外且范围足够大的磁感应强度为B的匀强磁场区域，一带电粒子q从P点沿与竖直线成角θ＝45°方向，以大小为v的初速度垂直磁场方向射入磁场中，经时间t从Q点射出磁场．不计粒子重力，下列说法正确的是 A．带电粒子q可能带正电荷 B．带电粒子的比荷＝ C．若PQ之间的距离等于L，则带电粒子在匀强磁场中的轨迹半径R＝L D．粒子射出磁场时与水平线的夹角为θ 6．竖直导线ab与水平面上放置的圆线圈隔有一小段距离，其中直导线固定，线圈可自由运动，当同时通以如图4所示方向的电流时（圆线圈内电流从上向下看是逆时针方向电流），则从左向右看，线圈将（ ） A．不动． B．顺时针转动，同时靠近导线． C．顺时针转动，同时离开导线． D．逆时针转动，同时靠近导线． 7．如图所示，水平地面上平行放置两根足够长的通电直导线a和b，电流大小相等，方向垂直纸面向里，竖直线MN位于直导线a、b的中垂面上。通电直导线c中的电流方向垂直纸面向外。现在从M点由静止释放直导线c，直导线c可沿中垂面落至地面上的N点。整个过程导线a和b静止不动，不计空气阻力，则由M点运动到N点的过程中（　　） A．导线c在M点受到的安培力水平向右 B．导线c在M点受到的安培力竖直向下 C．导线c可能做加速度一直增大的加速运动 D．导线c可能做加速度一直减小的加速运动 8．回旋加速器是利用磁场和电场使带电粒子作回旋运动，经过多次加速，粒子最终从D形盒边缘引出，能量可达几十兆电子伏特（MeV）。如图所示为回旋加速器原理示意图，利用回旋加速器对粒子进行加速，此时D形盒中磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T，加速电压为U。忽略相对论效应和粒子在D形盒缝隙间的运动时间，下列说法正确的是（　　） A．保持B、U和T不变，该回旋加速器可以加速质子 B．仅增大加速电压U，粒子在回旋加速器中运动的总时间不变 C．仅增大加速电压U，粒子获得的最大动能增大 D．回旋加速器既能加速带正电的粒子，又能加速带负电的粒子 二、多选题（第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 9．如图所示，虚线上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B。一群电子以不同速率从边界上的P点以相同的入射方向射入磁场。其中某一速率为v的电子从Q点射出边界。已知电子入射方向与边界的夹角为，则（　　） A．该匀强磁场的方向垂直纸面向里 B．所有电子在磁场中的轨迹半径相同 C．速率越大的电子在磁场中运动时间越长 D．在此过程中每个电子的速度方向都改变 10．如图所示，匀强磁场中通电导线abc中bc边与磁场方向平行，ab边与磁场方向垂直，线段ab、bc长度相等，通电导线所受的安培力大小为F。现将通电导线以ab为轴逆时针（俯视看）旋转的过程中，通电导线一直处于磁场中，则旋转后导线abc所受到的安培力的情况下列说法正确的是（　　） A．以为轴逆时针（俯视看）旋转时所受的安培力大小为 B．以为轴逆时针（俯视看）旋转时所受的安培力大小为 C．以为轴逆时针（俯视看）旋转时所受的安培力大小为 D．以为轴逆时针（俯视看）旋转时所受的安培力大小为 11．如图，不可伸长的轻绳上端固定，下端系有一半径、质量的圆形金属框。金属框下半部分有方向垂直于框面的匀强磁场。已知圆形金属框的导线单位长度的阻值；磁感应强度大小B随时间t的变化关系为（SI），则（　　） A．时金属框中产生的感应电动势为零 B．时金属框中的电流大小为5A C．时细绳对金属框拉力为12N D．在到时间内金属框产生的焦耳热约为0.314J 12．如图，在方向水平向右、磁感应强度为B的匀强磁场中，垂直于磁场和纸面放入一根通电直导线，以导线为中心，半径为R的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度小于B，下列说法正确的是 A．导线的电流方向垂直纸面向外 B．b、d两点的实际磁感应强度大小相等 C．b、d两点的实际磁感应强度方向相同 D．a点的实际磁感应强度小于B 第Ⅱ卷（共60分） 三、实验题：本题共2小题，共14分 13．（1）探究电磁感应现象应选用如图_____（选填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验。在这个现象中感应电流的方向与_____的方向和磁感线方向有关。 （2）如图丙所示，A为弹簧测力计（量程足够大），B为条形磁铁（下端为S极），C为螺线管，螺线管线圈的电阻忽略不计。闭合开关S1，记下弹簧测力计示数。现将S1断开，S2由1改接到2，则弹簧测力计的示数将_____；若S2接2不变，再闭合S1，弹簧测力计的示数将_____。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 14．某化工厂用体积巨大的绝缘容器盛放电解质溶液，容器竖直放置，为了方便溶液缓慢流出，设计了如图（剖面图）所示的装置，将容器置于垂直于剖面向里的强磁场中（图中未画出），容器中间用绝缘挡板分开，在容器底部内侧装有铂电极D，上方有铂电极漂浮在液面上，当液面下降时，铂电极会随液面下降，始终与液面良好接触。容器左侧盛放溶液，右侧盛放溶液。 （1）某次生产活动中需要使溶液从P管口流出，开关S应接________（填“a”或“b”），在同一水平面上，此时M点的电势_________（填“高于”“低于”或“等于”）N点的电势。 （2）若想加快电解质溶液流出的速度，可采取的措施为________（写出一项即可）。 四、计算题：本题共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 15．如图所示，金属棒MN质量、长度、两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，金属棒中通以沿棒方向、大小为的恒定电流电流，平衡时两悬线向右偏离竖直方向的夹角均为。（） （1）判断MN中电流的方向（填“M到N”或“N到M”），并求金属棒受安培力的大小； （2）求匀强磁场的磁感应强度B； （3）如果由静止开始通入大小为的恒定电流，摆线长为，求导体棒在运动过程中的最大动能。 16．如图所示，在xOy坐标系所在的平面内，第一象限内有沿x轴负方向的匀强电场，第二、三象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场。在x轴上C点沿y轴正方向发射一比荷为k的带正电粒子，粒子初速度为v0，C点坐标为（d，0），粒子从 y轴上的D点离开电场，D点坐标为（0，2d），粒子经磁场后再次到达y轴时刚好从坐标原点O处经过。不计粒子重力。求： （1）匀强电场的场强E的大小和匀强磁场的磁感应强度B的大小； （2）粒子从C 运动到O经历的时间。    17．如图所示的平行板器件中，存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度B1=0.20T，方向垂直纸面向里，电场强度E1=1.0×105V/m，PQ为板间中线．紧靠平行板右侧边缘xoy坐标系的第一象限内，有一边界AO，与y轴的夹角∠AOy=45°，边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度 B2=0.25T，边界线的下方有竖直向上的匀强电场，电场强度E2=5.0×105V/m，一束带电量q=8.0×10﹣19C、质量m=8.0×10﹣26kg的正离子从P点射入平行板间，沿中线PQ做直线运动，穿出平行板后从y轴上坐标为（0，0.4m）的Q点垂直y轴射入磁场区，多次穿越边界限OA．不计离子重力，求： (1)离子运动的速度为多大？ (2)离子通过y轴进入磁场到第二次穿越边界线OA所需的时间？ 18．平面直角坐标系xOy中，第Ⅱ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，如图所示。一个氘核和一个氦核先后由点P（-2L，L），以相同的动量平行于x轴沿x轴正方向射出，由坐标原点O射入磁场，离开磁场时速度垂直于x轴。已知的比荷为k，不计粒子重力及粒子间相互作用。求： （1）和由点P射出的初速度大小； （2）磁感应强度B的大小； （3）和离开磁场的位置坐标。 15 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $