1、- 1 -2016 万卷作业卷（二十六）磁场 2一 、单选题（本大题共 4 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.（2015 广东高考真题）在同一匀强磁场中， 粒子( )和质子( )做匀速圆周运动，He4221若它们的动量大小相等，则 粒子和质子A运动半径之比是 21 B运动周期之比是 21C运动速度大小之比是 41 D受到的洛伦兹力 之比是 212.（2015 四川高考真题）小型手摇发电机线圈共 N 匝，每匝可简化为矩形线圈 abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴 OO，线圈绕 OO匀速转动，如图所示。矩形线圈 ab 边和 cd 边产生的感应电
2、动势的最大值都为 e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压A峰值是 e0 B峰值是 2e0 C有效值是 02Ne D有效值是02N3.（2015 北京高考真题）实验观察到，静止在匀强磁场中 A 点的原子核发生 衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内匀速圆周运 动，运动方向和轨迹示意如图，则（ ）A、轨迹 1 是电子的，磁场方向垂直纸面向外 B、轨迹 2 是电子的，磁场方向垂直纸面向外C、轨迹 1 是新核的，磁场方向垂直纸面向里 D、轨迹 2 是新核的，磁场方向垂直- 2 - vc dab MNlO纸面向里1.（2015 安徽高考真题）如图所示， abcd 为水平放置的平行“ ”形光滑金属导轨，间距为
3、 l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，导轨电阻不计。已知金属杆 MN 倾斜放置，与导轨成 角，单位长度的电阻为 r，保持金属杆以速度 v 沿平行于 cd 的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触 良好） 。则A电路中感应电动势的大小为 sinBlvB电路中感应电流的大小为 rC金属杆所受安培力的大小为 silv2D金属杆的发热功率为 sinrlB2二 、多选题（本大题共 3 小题 ）4.（2015 新课标 2 高考真题）指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说明正确的是A. 指南针可以仅具有一个磁极B. 指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C.指南针的指向会受到附
4、近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转5.（2015 山东高考真题）如图，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速。在圆盘减速过程中，以下说法正确的是A处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B所加磁场越强越易使圆盘停止转动- 3 -C若所加磁场反向，圆盘将加速转动D若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动 6. 质量为 m，带电量为 q 的小物块，从倾角为 的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为 B，如图所示，若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰
5、好为零，下面说法中正确的是（ ）A小物块一定带正电荷B小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动C小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动D小物块在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速度为 cosmgBq三 、简答题（本大题共 2 小题 ）7.（2015 浙江高考真题）小明同学设计了一个“电磁天平” ，如图 1 所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡。线圈的水平边长 L=0.1m，竖直边长 H=0.3m，匝数为 1N。线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度 0.BT，方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在 02.0A 范围内调节的电流 I。挂盘放上待测物体后
6、，调节线圈中电流使得天平平衡，测出电流即可测得物体的质量。 （重力加速度取 210/gms）（1）为使电磁天平的量程达到 0.5kg，线圈的匝数 1N至少为多少- 4 -（2）进一步探究电磁感应现象，另选 210N匝、形状相同的线圈，总电阻 10R，不接外电流，两臂平衡，如图 2 所示，保持 B不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度 B 随时间均匀变大，磁场区域宽度 0.1dm。当挂盘中放质量为0.01kg 的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率 t。8.（2015 天津高考真题）现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动。在真空中存在着如图所示的多层紧密相邻的匀强
7、电场和匀强磁场，电场和磁场的宽度均为 d。电场强度为 E，方向水平向右；磁感应强度为 B，方向 垂直纸面向里。电场、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直，一个质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子在第 1 层电场左侧边界某处由静止释放，粒子始终在电场、磁场中运动，不计粒子重力及运动时的电磁辐射- 5 -（1）求粒子在第 2 层磁场中运动时速度 的大小与轨迹半径2v2r（2）粒子从第 n 层磁场右侧边界穿出时，速度的方向与水平方向的夹角为 ，试求nsin（3）若粒子恰好不能从第 n 层磁场右侧边界穿出，试问在其他条件不变的情况下，也进入第 n 层磁场，但比荷较该粒子大的粒子能否穿出该层磁场右侧边界
8、，请简要推理说明之- 6 -0.2016 万卷作业卷（二十六）答案解析一 、单选题1.【答案】B【解析】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由 可知，由于两粒子的动量 mvmvR=qB大小相等，则 粒子与质子的运动半径之比等于电荷量之比的倒数，即为 1：2，A 项错误；由 可知，两粒子的运动周期之比 ，B 项正确；由 p=mv2mT=qBT41H2可知，速度之比等于质量比的倒数，即为 1：4，C 项错误；由 f=qvB 可知，洛伦兹力大小之比为 1：2，D 项错误。2.【答案】D【解析】由题意可知，线圈 ab 边和 cd 边产生的感应电动势的最大值都为 e0，因此对单匝矩形线圈总电动势最大值为
9、2e0，又因为发电机线圈共 N 匝，所以发电机线圈中总电动势最大值为 2Ne0，根据闭合电路欧姆定律可知，在不计线圈内阻时，输出电压等于感应电动势的大小，即其峰值为 2Ne0，故选项 A、B 错误；又由题意可知，若从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的感应电流为正弦式交变电流，由其有效值与峰值的关系可知， U 2m，即 U 0Ne，故选项 C 错误；选项 D 正确。3.【答案】D【解析】 静止的核发生 衰变（ ）由内力作用，满足动量守恒，则新01AZXYe核 和电子的动量等大反向，垂直射入匀强磁场后均做匀速圆周运动，由 可Y 2vqBmr知 ，则两个新核的运动半径与电量成反比，即 ，则新核为小
10、圆，电子mvrqB 1eYrz为大圆；而新核带正电，电子带负电，由左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，选项 D正确。4.【答案】B【解析】金属棒的有效切割长度为 l，电路中感应电动势的大小 ，选项 A 错误；EBlv金属棒的电阻 ，根据欧姆定律电路中感应电流的大小 ，选项sinrlR sinIRrB 正确；金属杆所受安培力的大小 ，选项 C 错误；根据焦耳定律，2sinlBlvFIr金属杆的发热功率为 ，选项 D 错误答案为 B2BlvPIRr二 、多选题5.【答案】BC【解析】指南针不可以只有一个磁极，故 A 错误；指南针能够指向南北，说明地球有磁场，故 B 正确；当附近的铁块磁化是，指南针的
11、指向会收到附近铁块的干扰，故 C 正确；- 7 -根据安培定则，在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时会产生磁场，指南针会偏转与导线垂直，故 D 项错误。6.【答案】ABD【解析】思路点拨根据右手定则可知，圆盘切割磁场部分产生的电流方向指向圆心 D，电源内部电流方向由电势低处流向电势高处，故靠近圆心处电势高，A 项正确；磁场越强，产生的感应电动势越大，感应电流越大，圆盘受到的阻力越大，圆盘越容易停止转动，B 项正确；磁场反向，切割部分产生的感应电流反向，根据左手定则可知圆盘受到的阻力的方向不变，C 项错误；若所加磁场充满整个圆盘，则穿过圆盘任意位置的磁通量不变，圆盘不产生感应电流
12、，同盘不受阻力，故圆盘将做匀速转动，D 项正确。7.BD三、简答题8.【答案】 （1） 25N匝（ 2） 0.1/BTst【解析】 （1）线圈收到安培力 F=N B IL 天平平衡 mg= N B IL 0代入数据得 N =25 匝 1（2）由电磁感应定律得 E= 2 tE= 2 BLd t由欧姆定律得 I=E/R 线圈受到安培力 F= 20NI天平平衡 mg= 22 BdL tR- 8 -代入数据可得 =0.1T/s B t9.【答案】 （1） ； （2） ； （3）见解析；qmEdmEnqdB2si【解析】(1)粒子在进入第 2 层磁场时，经过两次电场加速，中间穿过磁场时洛伦兹力不做功。由
13、动能定理，有 2qEd=0.5mv2解得 2qEdvm粒子在第 2 层磁场中受到的洛伦兹力充当向心力，有2vqB=mr联立解得 r2= qEdB（2）设粒子在第 n 层磁场中运动的速度为 vn，轨迹半径为 rn（下标表示粒子所在层数）， 21nmvqdnnrB粒子进入到第 n 层磁场时，速度的方向与水平方向的夹角为 ,从第 n 层磁场右侧边界突出时速度方向与水平方向的夹角为 ，粒子在电场中运动时，垂直于电场线方向的速n度分量不变，有： nnvvsisi1由图根据几何关系可以得到：- 9 -drnnsii联立可得： drnn1sisi由此可看出 ， ， 为一等差数列，公差为 d，可得：1sir2drnsi当 n=1 时，由下图可看出： dr1sin联立可解得： mEnqdB2si（3）若粒子恰好不能从第 n 层磁场右侧边界穿出，则：，2n1sin在其他条件不变的情况下，打印服务比荷更大的粒子，设其比荷为 ，假设通穿出第mqn 层磁场右侧边界，粒子穿出时速度方向与水平方向的夹角为 ，由于 ，则导n致： 1sin说明 不存在，即原假设不成立，所以比荷较该粒子大的粒子不能穿出该层磁场右侧边界。
