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1、第 十 单 元 磁 场（A）注意事项：1.答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2.选择题的作答：每小题选出答案后，用 2 B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3.非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4.考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。一、单项选择题：本题共8 小题，每小题3 分，共 24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.关于安培力，下列说法正确的是（）A.通电直导线在某处所受安培力的方向跟该处
2、的磁场方向相同B.通电直导线在某处不受安培力的作用，则该处没有磁场C.通电直导线所受安培力的方向可以跟导线垂直，也可以不垂直D.通电直导线跟磁场垂直时受到的安培力定最大2.在重复奥斯特电流磁效应的实验时，需要考虑减少地磁场对实验的影响，则以下关于奥斯特实验的说法中正确的是（）A.通电直导线竖直放置时，实验效果最好B.通电直导线沿东西方向水平放置时，实验效果最好C.通电直导线沿南北方向水平放置时，实验效果最好D.只要电流足够大，不管通电直导线怎样放置实验效果都很好3.如图所示，水平导线中有电流/通过，导线正下方电子的初速度方向与电流/的方向相同，均平行于纸面水平向左。下列四幅图是描述电子运动轨迹
3、的示意图，正确的是（）4.某同学在学完地磁场和洛伦兹力的知识后，想到了这样一个问题：若把地磁场简化为一根通有恒定电流螺线管形成的磁场，有一带电粒子从外太空以一定的速度进入地磁场，若仅考虑洛伦兹力，则带电粒子可能做匀速圆周运动的位置在（）A.南极附近 B.北极附近C.赤道附近 D.某一经线5.磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说法中正确的是（）A.外 两处的磁感应强度大小尻B.a、。两处的磁感应强度大小无V 区C.一通电直导线分别放在乐。两处，所受的安培力大小一定有凡V 笈D.一电荷分别静止在乐8 两处均受洛伦兹力，且大小一定有6.有一边长为/的正三角形线框泌c 悬挂在弹簧测力计下面，线框中通有
4、助的方向的恒定电流/,直线.即是匀强磁场的边界线，磁 场 方 向 垂 直 于 所 在 平 面 向 里。平衡时，弹簧测力计的读数为人；若将线圈上提，让线圈上部分露出磁场，其他条件都不改变，再次平衡时，磁场边界线.珈 刚 好 过 他 和 a c 边的中点，这种情况下，弹簧测力计的读数为3片则匀强磁场的磁感应强度大小为（）7.不计重力的带电粒子穿过饱和蒸汽时，在它走过的路径上饱和蒸汽便凝成小液滴，从而显示出粒子的径迹，这是云室的原理，图示是在云室中拍摄的正、负电子运动径迹的照片。若已知在云室处有方向垂直于照片向内的匀强磁场，图中。乐Ob、0 c.如 是 从。点发出的四个粒子的径迹，则A.打 到 乐。
5、点的粒子是正电子B.打 到c、d 点的粒子是正电子C.打 到 c 点的粒子受到的洛伦兹力最小D.打 到 d 点的粒子受到的洛伦兹力最大8./弦所在区域有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为用在如边界上的点放置I一粒子源，粒子源可垂直边界，向磁场中连续射入质量为小电荷量为 7的带负电粒子，粒子速度分布在。迺 之 间，已知N/a=3 0 ,O D=a,在如边界上有粒子射出，射出粒子的范用长度为m3-V3 V3 2A.-a B.fl C.a D.2a3 3 3二、多项选择题:本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得。分。9.
6、如图，两根长直平行导线以，连线与两导线垂直，。为闻的中点，连线上以 两点关于0点对称，导线中通有大小、方向均相同的电流/,下列说法正确的是（）MnII“O bp-oA.。点的磁感应强度方向垂直于纸面向外B.沿 凡0连线从a点到点磁感应强度先减小后增大C.a、方两点的磁感应强度大小相等D.导线所受安培力方向沿内连线向右1 0.全球性“超导热”的兴起，使超导电磁船的制造成为可能。如图是电磁船的简化原理图，.MV和勿是与电源相连的两个电极，拗;与之间部分区域有垂直纸面向内的匀强磁场（磁场由超导线圈产生，其独立电路部分未画出），两电极之间的海水会受到安培力的作用，船体就在海水的反作用力推动下向前驶动，
7、下列说法正确的是（）海与.财.可；一.船头子 一 画-工”X X X/.C.D.A.要使船前进，图中极，导体棒应接直流电源的正极B.改变电极的正负或磁场方向，可控制船前进或后退C.增大电极间的电流，可增大船航行的速度D.增大匀强磁场的磁感应强度，可减小船体的推动力11.如图所示，用细线吊个质量为朋的带电绝缘小球，小球处于匀强磁场中，空气阻力不计。小球分别从A点和6点向最低点0运动，当小球两次经过。点时（）A.小球的动能相同B.细线所受的拉力相同C.小球所受的洛伦兹力相同D.小球的向心加速度大小相同12.如图所示，三条长直导线仄b、。都通以垂直纸面方向的电流，其 中a、6两根导线中电流方向垂直纸
8、面向外。点在a、。连线上，与a、b、c三条导线距离相等，且0c_LaA现 在0点垂直纸面放置一小段通电导线，电流方向垂直纸面向里，导线受力方向如图所示。则可以判断（）4QcA.0点处的磁感应强度的方向与户相同B.长导线c中的电流方向垂直纸面向外C.长导线a中电流入小于b中电流12D.长导线。中 电 流&小 于。中电流及13.4、b、c、d四种离子，它们带等量同种电荷，质量关系为他=加加=/如，以不相等的速率（匕 以=%力）进入速度选择器后，有两种离子从选择器中射出，进入磁感应强度为反的磁场，如图所示。不计离子重力，由此可以判断（）A.四种离子带正电，射向的是a离子B.四种离子带负电，射 向。的
9、是c离子C.四种离子带正电，射向以的是d离子D.四种离子带负电，射向。的是人离子14.如图，一长度为a的竖直薄挡板松.处在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为以0点有一粒子源在纸面内向各方向均匀发射电荷量为+小质量为力的带电粒子，所有粒子的初速度r（未知）大小相同。已 知 初 速 度 与 夹 角 为6 0 发射的粒子恰好经过、点（不被挡板吸收），粒子与挡板碰撞则会被吸收，0月/a,ONLMN,不计粒子重力，不考虑粒子间的相互作用.则（）2M17.（12分）如图所示，太极图由“阴鱼”和“阳鱼”构 亦 其 边 界 是 以。点为圆心、为半径的A.粒子在磁场中圆周运动的半径为坐&B.挡板左侧能被粒子
10、击中的竖直长度为aC.粒子能击中挡板右便 的粒子数占粒子总数的D.若调节初速度，大小使挡板的右（M 被粒子击中的竖直长度为a,则 r 的最小值为幽m三、非选择题：本题共4 小题，共 52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题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.（10 分）质量为0.10 g 的带负电小物块，带有5X10 K的电荷量，放在倾角为30 的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 T 的匀强磁场中，磁场方向如图所示，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物快开始离开斜面（设斜面足够长，g 取 1
11、0 m/s2）,则：（1）物块离开斜面时的速度为多少？（2）物块在斜面上滑行的最大距离是多少？圆，内部由以4 点和。点为圆心、等半径的两个半圆分割成上下两部分，其中上部分为“阳鱼”，下部分为“阴鱼”。、o 三点共线，小。两点分别在半圆。与“的圆周上且。=60 ,co a a.“阳鱼”内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，“阳鱼”与“阴鱼”的边界上无磁场。一质量为/、电荷量为g 的带正电粒子P（不计粒子所受重力）从。点以大小为由的速度沿破方向射入“阳鱼”，并从力点沿力。方向进入“阴鱼”。（1）求“阳鱼”内磁场的磁感应强度大小反若同种粒子。从。点 沿 成 方 向 射 入“阳鱼”，要使粒子。不会进入“阴鱼
12、”，求粒子。从C点射入“阳鱼”时的速度大小应满足的条件。/X X X-?、X X X,、”一 的 4 X：a C.16.（12分）如图所示，为某研究性学习小组设计的一只电流表的原理图如图所示。在质量为加、长度为的匀质细金属棒也V的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,弹簧的劲度系数为鼠在矩形区域以cd 内有匀强磁场，磁感应强度大小为6,方向垂直纸面向外。与曲 的右端川连接的绝缘轻指针可指示标尺上的示数，.师的长度大于血，a b=d”当 M V 中没有电流通过且处于平衡状态时，与矩形区域的cd边重合，且指针指到刻度尺的0刻度位置，重力加速度为g。（D 若要使该电流表能正常工作，则待测电流必
13、须从金属棒的哪一端流入？（2）刻度尺上距0刻度为x 处对应的电流大小是多少？（3）若弹簧在弹性限度内的最大伸长量为则该电流表的最大量程为多少？18.（18分）如图所示，风 A为中心开有小孔的平行板电容器的两极板，相距为其右侧有一3边长为2a的正三角形区域，区域内及边界上有垂直纸面向里的匀强磁场，在 极 板 机 之 间 加 上 电压后，板电势高于N板电势。现有一带正电的粒子，质量为用电荷量为S 其重力和初速度均忽略不计，粒子从极板时的中央小孔S,处射入电容蹈，穿过小孔后 从 距：.角形九点小a的/，处垂直力6方向进入磁场。(1)求粒子到达小孔为时的速度大小也(2)若粒子从尸点进入磁场后经时间，从
14、 从P 间离开磁场,求粒子的运动半径 和磁感应强度的大小A：(3)若 粒子能从点。间离开破场，磁感应强度4 应满足什么条件？第 十 单 元（A）答案一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共2 4分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.【答案】D【解析】安培力的方向一定与磁场垂直，也定与导线垂宜，选项A、C错误；当通电直导线与磁场平行放置时，不受安培力作用，选项B错误。2.【答案】C【解析】由于在地球表面小磁针静止时北极指北、南极指南，所以通电直导线沿南北方向水平放置时，电流在小磁针所在位置的磁场方向为东西方向，此时的效果最好。3.【答案】A【解析】由安培定则可知，在直导线的下方的磁场的方向
15、为垂直纸面向外，根据左手定则可以得知电子受到的力向下，电子向下偏转；通电直导线电流产生的磁场是以直导线为中心向四周发散的，离导线越远，电流产生的磁场的磁感应强度越小，由半径公式，=竺 可 知，电子的运动的轨eB迹半径越来越大，故A正确。4.【答案】C【解析】由题可知，带电粒子要做匀速圆周运动，则在圆周上各点的磁感应强度必须是一个定值，结合地磁场的分布图可知只有在与赤道共面、同心的圆周上各点的磁感应强度相同。5.【答案】B【解析】由磁感线的疏密可知，故B正确，A错误；由于未说明导线方向与磁场方向的关系，故安培力大小无法判断；静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力，故C D错误。6.【答案】D【解析】线圈
16、全部在磁场中时，受到安培力作用的有效长度为零，F =m g ,直线网 刚好过劭 和a c边的中点时，导线框受到安培力的有效长度为,，受到竖直向下的安培力，大小为2对导线框，由平衡条件得3/=z g +8/g，联立解得8 =等，D正确。7.【答案】A【解析】根据左手定则可知，打 到 热8点的粒子是正电子，选项A正确；根据轨迹图可知，打到。点的粒子的半径最大，速度最大，所以其受到的洛伦兹力最大，选项C、D错误。8.【答案】C【解析】当粒子以最大速度射入磁场时，粒子在磁场中运动半径然二一 二。，此时粒子从qB勿边射出：若在勿边界上有粒子射出，设粒子在磁场中运动最大半径为八如图所示，由几何关系可得一r
17、=2广，解 得 则 射 出 粒 子 的 范 围 长 度 为2 工2,故选配33C B O D*A二、多项选择题:本题共6小题，每小题4分，共2 4分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.【答案】B C【解析】根据右手螺旋定则，。点的磁感应强度为两根通电导线在此处的磁感应强度的再加，所以此处磁感应强度为0,故A错误；根据右手螺旋定则，从8到。过程中，磁感应强度逐渐减小，方向垂直于纸面向里；从。到 的 过 程 中，磁感应强度逐渐增大，方向垂直于纸面向外，所以沿夕、0连线从a点 到。点磁感应强度先减小后增大，故B正确：由于连线上&、。两点关于。点对称
18、，所以由右手螺旋定则可知，乐少两点的磁感应强度大小相等，方向相反，故C正确；导线处在导线力产生的磁场中，导线处的磁场方向垂直于纸面向里，由左手定则可知，导线所受安培力方向沿&连 线 向 左，故D错误。1 0.【答案】BC【解析】当 V接宜流电源的正极时，海水中电流方向由梆指向被 根据左手定则，海水受到的安培力指向船头方向，根据牛顿第三定律可知，船体受到海水指向船尾方向的作用力，故使船体向后运动，A错误；改变电极的正负或磁场方向，可改变安培力的方向，可控制船前进或后退，B正确；增大电极间的电流，根据安培力公式，增大了安培力（动力），由牛顿第二定律可知增大了船航行的加速度，使船航行的速度增大，C正
19、确；增大匀强磁场的磁感应强度，由安培力公式Q4可知，可增大船体的推动力，D错误。1 1.【答案】A D【解析】带电绝缘小球受到的洛伦兹力与小球的速度方向时刻垂直，则洛伦兹力对小球不做功，只改变速度方向，不改变速度大小，只有重力做功，故当小球两次经过0点时速度大小相等，动能相同，故A正确；BC.小球分别从1点和6点向最低点运动，两次经过。点时速度方向相反，由左手定则可知小球两次经过。点时洛伦兹力方向相反，则细线所受的拉力不同，故BC错误；由 可 知 小 球 的向心加速度大小相同，故D正确。1 2.【答案】BC【解析】由左手定则可知磁感应强度方向与安培力方向垂直，故A错误；由左手定则可知，0点的磁
20、感应强度方向与尸垂直斜向右下方，此磁场方向可分解为水平向右和竖直向下，所以导线。在。点产生的磁场方向应水平向右，由右手定则可知，导 线c中的电流为垂直纸面向外，B正确；导线a在0点产生的磁场方向竖直向上，导线在。点产生的磁场方向竖直向下，所以导线&中电流 小 于8中电流及，由以上分析可知无法确定导线。中电流/，是否小于6中电流A，故C正确，D错误。1 3.【答案】BDIE【解析】通过速度选择器粒子受力平衡%=G珞，解得速度U=则射出速度选择器的离4子 为。和 C,在磁感应强度为屈的磁场中，根据R 二一不，可知质量大的半径大，因射向的半径qB?大，则为。离子，射向小的是人离子，磁垂宜纸面向外，根
21、据左手定则可知四种离子带负电。M.【答案】C D【解析】粒子轨迹如图1 所示，设半径为此由几何关系可知2 Rs i n 6 0=底，解 得 昼 a,A错误：当轨迹刚好与研，相切时，粒子能打到板上最大长度，如图轨迹2,设速度方向与如,夹角为由几何关系R s i n O+K=&,解得s i n 6 =A-l,由此可得/?c o s 6 =a J 1 -s i n 6 =a,2 6 一3 ,所以，挡板左侧能被粒子击中的竖直长度为。向巧，B错误：要使粒子打到右侧，则有两个临界条件，如图轨迹1、3,夹角为60 ,则 比 例 为 _ =1,360 0 6C正确；由C选项可知使挡板的右侧被击中的卷直长度为小
22、速度方向与V 夹角为60 ,由洛伦兹三、非选择题：本题共4 小题，共 52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题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。1 5.（1 0 分）【解析】（1）物块与斜面间相互作用力为零时，开始离开斜面，此时qvB=mg c o s 30 0 （2 分）解得物块离开斜面时的速度V =*7=2&m/s。（2 分）qB（2）物块离开斜面前做匀加速直线运动，设滑行的最大距离为s,由牛顿第二定律及运动学公式分别可得m g s i n 30 =m a（2 分）V5=（2 分）2 a联立解得
23、s =1.2m.（2 分）1 6.（1 2 分）【解析】（1）由左手定则得，电流必须从金属棒是“端流入。（2 分）（2）指针指在。刻度处时，有 mg=kx。（2 分）指针指在x处时,有 磔+8/乙=4（加+x）（2 分）A x联立解得：/=.（2 分）DL2（3）弹簧伸长量最大时，有 磔+6 =左 r.（2 分）得：/m=邑 二 江。（2 分）m BL1 7.（1 2 分）【解析】（1）粒子尸在“阳鱼”内做圆周运动的轨迹如图甲所示，根据几何关系，轨迹圆的半径/-=t a n （2 分）0 2 2又q%B =m 总（2 分）%解得8=2百 八 。色分）qR（2）设粒子。以大小为g的速度从C 点
24、沿 微 方 向 射 入“阳鱼”时，其轨迹恰好与圆0 相切，如图乙所示。根据几何关系，轨迹圆的半径 为 尼 又:吟（2 分）A解得（2 分）粒子。从 C 点 射入“阳鱼”时的速度大小应满足的条件为V2 2 6%（2 分）1 8.（1 8 分）【解析】（1）由动能定理得gU=；”n，2（2 分）解得厂照.已分）2（2）粒子的轨迹图如图甲所示，粒子从进入磁场到从4、间离开，由牛顿第二定律可得2qvBn=f n-（2 分）（2分）粒子在磁场中运动的时间为r =吊（2分）甲乙B丙（3）粒子从进入磁场到从小。间离开，若粒子恰能到达为。边界，如图乙所示，设此时的磁感应强度为犯 此时粒子的轨道半径为儡 根据几何关系可知/?,=（Q A+勿）s i n 6 0 o =Q A+&（1 分）由牛顿第二定律可得夕1班=?又解得耳=也逆巴（2分）3qa粒子从进入磁场到从/、C间离开，若粒子恰能到达附、边界，如图内所示，设此时的磁感应强度为A,根据几何关系有R；=（岛-叫）s i n 6 0 0 （I分）v2由牛顿第二定律可得/码=?无-解得&=（2+上）所（2分）综上，要使粒子能从小C间离开磁场，磁 感 应 强 度 应 满 足（2+扬四加（2分）3