新人教版高三物理一轮复习 磁场复习题及答案解析
- 格式:doc
- 大小:299.50 KB
- 文档页数:8
2025年⾼考⼈教版物理⼀轮复习专题训练—法拉第电磁感应定律、⾃感和涡流(附答案解析)1.(2023·北京卷·5)如图所⽰,L是⾃感系数很⼤、电阻很⼩的线圈,P、Q是两个相同的⼩灯泡,开始时,开关S处于闭合状态,P灯微亮,Q灯正常发光,断开开关( )A.P与Q同时熄灭B.P⽐Q先熄灭C.Q闪亮后再熄灭D.P闪亮后再熄灭2.(2023·江苏卷·8)如图所⽰,圆形区域内有垂直纸⾯向⾥的匀强磁场,OC导体棒的O端位于圆⼼,棒的中点A位于磁场区域的边缘。
现使导体棒绕O点在纸⾯内逆时针转动。
O、A、C点电势分别为φO、φA、φC,则( )A.φO>φC B.φC>φAC.φO=φA D.φO-φA=φA-φC3.(2023·⼭东德州市模拟)如图甲所⽰,正⽅形虚线框为匀强磁场区域的边界,取垂直纸⾯向⾥为正⽅向,磁感应强度B随时间t变化的规律如图⼄所⽰。
匝数为n、半径为r的导线圈恰好处于虚线框的外接圆上,导线圈与电阻箱R1、定值电阻R2组成回路,回路中的其他电阻不计。
以下说法正确的是( )A.R2中的电流⽅向先向左,再向右B.回路中的电动势为C.t=t0时刻,回路中的电流为零D.R1=R2时,R1消耗的电功率最⼤4.(2023·⼴东⼴州市⼀模)如图甲所⽰为探究电磁驱动的实验装置。
某个铝笼置于U形磁体的两个磁极间,铝笼可以绕⽀点⾃由转动,其截⾯图如图⼄所⽰。
开始时,铝笼和磁体均静⽌,转动磁体,会发现铝笼也会跟着发⽣转动,下列说法正确的是( )A.铝笼是因为受到安培⼒⽽转动的B.铝笼转动的速度的⼤⼩和⽅向与磁体相同C.磁体从图⼄位置开始转动时,铝笼截⾯abcd中的感应电流的⽅向为a→d→c→b→a D.当磁体停⽌转动后,如果忽略空⽓阻⼒和摩擦阻⼒,铝笼将保持匀速转动5.(多选)(2023·辽宁沈阳市模拟)电⼦感应加速器基本原理如图所⽰,图甲的上、下两个电磁铁线圈中电流的⼤⼩、⽅向可以变化,产⽣的感⽣电场使真空室中的电⼦加速。
单元质检十磁场(时间:75分钟满分:100分)一、选择题:本题共6小题,每小题4分,共24分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(湖南常德芷兰实验学校三模)在图甲所示的螺线管中通以如图乙所示的电流,取电流沿图甲中箭头方向为正值、与图中箭头方向相反为负值,竖直向上为磁感应强度正方向,线圈中心的磁感应强度B随时间t的变化关系可能为( )答案:B解析:图中为同一直导线正反缠绕螺线管,任意时刻螺线管中两导线的电流方向相反,根据安培定则可知任意时刻两导线电流产生的磁场方向相反、大小相等,故任意时刻线圈中心的磁感应强度都为零,故B正确。
2.云南—广州特高压直流输电工程的局部仰视图如图所示,两根在同一水平面内且相互平行的长直导线A和B分别通有方向相同的电流I1和I2,且I1>I2。
a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直,b点位于两根导线间的中点,a、c两点与b点距离相等。
不考虑地磁场的影响。
下列说法正确的是( )A.a点和c点处的磁感应强度相同B.导线B和A之间因安培力的作用而相互吸引C.导线B对A的安培力大于导线A对B的安培力D.b点处的磁感应强度方向竖直向下答案:B解析:由右手定则可知导线A在其左侧产生的磁场竖直向下,在其右侧产生的磁场竖直向上,导线B在其左侧产生的磁场竖直向下,在其右侧产生的磁场竖直向上,因此a点磁场竖直向下,c点磁场竖直向上,故A错误;导线A和B电流方向相同,同种导线相互吸引,则导线A、B相互吸引,故B 正确;导线B对A的安培力与导线A对B的安培力是一对相互作用力,大小相等、方向相反,故C错误;由题知I1>I2,则导线A在b点产生的磁感应强度比导线B在b点产生的磁感应强度大,导线A在b点产生的磁场竖直向上,导线B在b点产生的磁场竖直向下,因此b点磁场竖直向上,故D错误。
3.(湖南长郡中学二模)如图所示,一绝缘容器内部为长方体空腔,容器内盛有NaCl的水溶液,容器上下端装有铂电极A和C,置于与容器表面垂直的匀强磁场中,开关K闭合前容器两侧P、Q两管中液面等高,闭合开关后( )A.M处钠离子浓度等于N处钠离子浓度B.M处钠离子浓度小于N处钠离子浓度C.M处电势高于N处电势D.P管中液面高于Q管中液面答案:D解析:根据左手定则可以知道,钠离子在洛伦兹力作用下,向M处偏转,因此M处钠离子浓度大于N处钠离子浓度,故A、B错误;根据正离子的定向移动方向与电流方向相同,而负离子移动方向与电流方向相反,根据左手定则可以知道,正负离子均偏向同一方向,可见,M处和N处仍呈电中性,因此电势相等,故C错误;当开关闭合时,液体中有从A到C方向的电流,根据左手定则可以知道,液体将受到向M处的安培力作用,在液面内部将产生压强,因此P端的液面将比Q端的高,故D正确。
第1讲电磁感应现象楞次定律一、单项选择题:在每一小题给出的四个选项中,只有一项为哪一项符合题目要求的。
1.如下列图,一水平放置的N匝矩形线框面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向斜向上,与水平面成30°角,现假设使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置,如此此过程中磁通量的改变量的大小是( C )A.3-12BS B.3+12NBSC.3+12BS D.3-12NBS[解析] sin θ磁通量与匝数无关,Φ=BS中,B与S必须垂直。
初态Φ1=B cos θ·S,末态Φ2=-B cos θ·S,磁通量的变化量大小ΔΦ=|Φ2-Φ1|=|BS(-cos 30°-sin30°)|=3+12BS,所以应选C项。
2.(2020·浙江诸暨模拟)有人设计了一种储能装置:在人的腰部固定一块永久磁铁,N 极向外;在手臂上固定一个金属线圈,线圈连接着充电电容器。
当手不停地前后摆动时,固定在手臂上的线圈能在一个摆动周期内,两次扫过别在腰部的磁铁,从而实现储能。
如下说法正确的答案是( D )A.该装置违反物理规律,不可能实现B.此装置会使手臂受到阻力而导致人走路变慢C.在手摆动的过程中,电容器极板的电性不变D.在手摆动的过程中,手臂受到的安培力方向交替变化[解析] D.在手摆动的过程中,线圈交替的进入或者离开磁场,使穿过线圈的磁通量发生变化,因而会产生感应电流,从而实现储能,该装置符合法拉第电磁感应定律,可能实现,选项A错误;此装置不会影响人走路的速度,选项B错误;在手摆动的过程中,感应电流的方向不断变化,如此电容器极板的电性不断改变。
选项C错误;在手摆动的过程中,感应电流的方向不断变化,手臂受到的安培力方向交替变化。
选项D正确。
3.如下列图,通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且与线圈相互绝缘。
当MN中电流突然减小时,线圈所受安培力的合力方向( B )A.向左B.向右C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里[解析] 解法一:当MN中电流突然减小时,单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小,根据楞次定律,线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向,由左手定如此可知ab边与cd边所受安培力方向均向右,所以线圈所受安培力的合力方向向右,B正确。
磁场时间:45分钟满分:100分一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分.1~5题为单选题,6~8题为多选题)1.关于磁铁、电流间的相互作用,下列说法正确的是( )A.甲图中,电流不产生磁场,电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的B.乙图中,磁体对通电导线的力是通过磁体的电流发生的C.丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的D.丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的2.[2024·江苏常州教学探讨合作联盟联考]通电的等腰梯形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流方向如图所示,ab边与MN平行.关于通电直导线MN产生的磁场对线框的作用,下列说法正确的是( )A.线框所受安培力的合力为零B.线框有两条边所受的安培力方向相同C.线框有两条边所受的安培力大小相同D.线框在安培力作用下肯定有向右的运动趋势3.如图所示,两个完全相同、所在平面相互垂直的导体圆环P、Q中间用绝缘细线连接,通过另一绝缘细线悬挂在天花板上,当P、Q中同时通有图示方向的恒定电流时,关于两圆环的转动(从上向下看)以及细线中张力的改变,下列说法正确的是( )A.P顺时针转动,Q逆时针转动,转动时P与天花板连接的细线张力不变B .P 逆时针转动,Q 顺时针转动,转动时两细线张力均不变C .P 、Q 均不动,P 与天花板连接的细线和与Q 连接的细线张力均增大D .P 不动,Q 逆时针转动,转动时P 、Q 间细线张力不变 4.[2024·广西名校联考]如图所示,间距为0.3m 的平行导轨所在平面与水平面之间的夹角为θ,匀强磁场的磁感应强度方向垂直平行导轨斜面对上,大小随时间改变的规律为B =(2+2t ) T .将一根长为0.3m 、质量为0.2kg 的导体棒垂直放置在导轨上,导体棒中通有大小为1A 、方向从a 到b 的电流.t =0和t =2s 时刻,导体棒刚好都能处于静止状态.取g =10m/s 2,已知sin37°=0.6,则( )A .平行导轨的倾角θ=30°B .导体棒对平行导轨的压力大小为1NC .导体棒与平行导轨间的最大静摩擦力大小为0.3ND .t =1s 时,导体棒所受的摩擦力为05.[2024·山东菏泽一模]已知通电长直导线在其四周某点产生磁场的磁感应强度大小B 0与通电导线中的电流I 成正比,与该点到通电导线的距离r 成反比,即B 0=k Ir,式中k 为比例系数.现有两条相距为L 的通电长直导线a 和b 平行放置,空间中存在平行于图示的菱形PbQa 的匀强磁场(图中未画出).已知菱形PbQa 的边长也为L ,当导线a 和b 中通以大小相等、方向如图所示的电流I 时,P 点处的磁感应强度恰好为零.则下列说法正确的是( )A .Q 点处的磁感应强度大小为k ILB .匀强磁场的方向从P 点指向Q 点,大小为2k I LC .匀强磁场的方向从Q 点指向P 点,大小为2k I LD .两导线连线中点处的磁感应强度大小为3k I L6.[2024·山西寿阳一中月考]有一方向竖直向下的匀强磁场垂直光滑绝缘平面,如图所示(俯视图).在A处静止放置一个不带电的金属球a,另一来自原点的运动金属球b恰好沿y 轴正方向撞向a球.碰撞后,两球的运动情景图可能正确的有( )7.回旋加速器在科学探讨中得到了广泛应用,其原理如图所示.D1和D2是两个中空的半圆形金属盒,置于与盒面垂直的匀强磁场中,它们接在电压为U、周期为T的沟通电源上.位于D1的圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽视),它们在两盒之间被电场加速.当质子被加速到最大动能E k后,再将它们引出.忽视质子在电场中的运动时间,则下列说法中正确的是( )A.若只增大交变电压U,则质子的最大动能E k会变大B.若只增大交变电压U,则质子在回旋加速器中运行的时间会变短C.若只将交变电压的周期变为2T,仍可用此装置加速质子D.质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为n-1n8.[2024·山东烟台一中月考]如图所示,AB与BC间有垂直纸面对里的匀强磁场,∠B =30°,P为AB上的点,PB=L.一对正、负电子(重力及电子间的作用均不计)同时从P点以同一速度沿平行于BC的方向射入磁场中,正、负电子中有一个从S点垂直于AB方向射出磁场,另一个从Q点射出磁场,则下列说法正确的是( )A.负电子从S点射出磁场B.正、负电子同时离开磁场C.正、负电子各自离开磁场时,两电子速度方向的夹角为150°D.Q、S两点间的距离为L二、非选择题(本题共3个小题,52分)9.[2024·山东济南模拟](14分)如图所示,金属梯形框架导轨放置在竖直平面内,顶角为θ,底边ab长为l,垂直于梯形平面有一个磁感应强度大小为B的匀强磁场.在导轨上端放置一根水平金属棒cd,其质量为m,导轨上接有电源,使abcd构成回路,回路电流恒为I,cd棒恰好静止.已知金属棒和导轨之间接触良好,不计摩擦阻力,重力加速度为g,求:(1)cd棒所受的安培力;(2)cd棒与ab边之间高度差h.10.[2024·河南南阳期末](18分)在直角坐标系xOy中,其次象限内有垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出),第一象限三角形OPM区域有如图所示的匀强电场,电场线与y轴的夹角、MP与x轴的夹角均为30°,已知P点的坐标为(9l,0),在以O′为圆心的环状区域内有垂直于纸面对里的匀强磁场,外圆与直线MP相切于P点,内、外圆的半径分别为l和2l.一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以速度v0由坐标为(-l,0)的A点沿与y轴平行的方向射入其次象限匀强磁场中,经磁场偏转由坐标为(0,3l)的B点进入匀强电场,经电场偏转恰由P点进入环状磁场区域,不计粒子重力.(1)求其次象限内匀强磁场的磁感应强度大小;(2)求匀强电场的电场强度大小;(3)要使粒子在环状磁场区域内做完整的圆周运动,求环状区域匀强磁场的磁感应强度的取值范围.11.(20分)如图所示,在水平面的上方有垂直纸面对外的匀强磁场,磁感应强度大小B =5T,还有水平向左的匀强电场,其大小为E=50V/m.质量为M=2kg木块的上表面上钉着一颗小钉子,质量m=0.5kg的光滑带电小球通过一长为l=0.22m的细线与小钉子相连接,细线与木块上表面垂直,小球的带电荷量为q=0.5C.木块与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,现将木块由静止释放.(重力加速度大小g=10m/s2,小球可看成质点)(1)求木块释放瞬间小球和木块之间弹力的大小;(2)木块脱离地面的瞬间,求细线对小球的拉力;(3)从释放木块到木块脱离地面过程中木块的位移为x0=6.4m,求木块克服滑动摩擦力做的功.(结果保留1位小数)单元检测卷(九)1.解析:导线中的电流对小磁针的作用、磁体对电流的作用、电流之间的相互作用都是通过磁场发生的,故C 正确.答案:C2.解析:本题考查安培定则、左手定则、安培力的矢量性.直导线中的电流方向由N 到M ,依据安培定则,导线右侧区域磁感应强度方向垂直纸面对里,依据左手定则,ab 边受向左的安培力,cd 边受到向右的安培力,ad 边受到斜向左下方的安培力,bc 受到斜向左上方的安培力,其中bc 边和ad 边所受的安培力大小相同,选项B 错误,C 正确;离MN 越远的位置磁感应强度越小,故依据安培力公式F =BIL ,cd 边受到的安培力小于ab 边、bc 边和ad 边受到的安培力的矢量和,则线框在安培力作用下肯定有向左的运动趋势,四个边所受的安培力的合力不为零,选项A 、D 错误.答案:C3.解析:依据安培定则,P 产生的磁场的方向垂直于纸面对外,Q 产生的磁场水平向右,依据左手定则,P 将顺时针转动,Q 逆时针转动;转动后P 、Q 两环的相邻处电流的方向相同,所以两个圆环相互吸引,P 、Q 间细线张力减小.由整体法可知,P 与天花板连接的细线张力总等于两环的重力之和,大小不变;故A 正确,B 、C 、D 错误.故选A.答案:A4.解析:t =0和t =2 s 时刻,导体棒恰好处于静止状态,可知t =0时,导体棒刚好要沿导轨向下运动,t =2 s 时,导体棒刚好要沿导轨向上运动,又因为导体棒所受安培力的方向肯定沿导轨向上,故依据平衡条件知,t =0时有mg sin θ=F fmax +B 0IL ,t =2 s 时有mg sinθ+F fmax =B 2IL ,解得F fmax =0.6 N ,sin θ=0.6,即θ=37°,选项A 、C 错误.导体棒对平行导轨的压力F N =mg cos 37°=1.6 N ,选项B 错误.t =1 s 时,F 安=B 1IL =1.2 N ,mg sinθ=1.2 N ,因mg sin θ=F 安,故导体棒所受摩擦力为零,选项D 正确.答案:D5.解析:由题意知每股电流在P 点处产生的磁场的磁感应强度大小为B =k IL,由安培定则知导线a 和b 中的电流在P 点处产生的磁场的磁感应强度方向分别垂直Pa 和Pb ,由平行四边形定则知合磁场由Q 指向P ,大小仍为k I L,则匀强磁场的磁感应强度方向应由P 点指向Q点,且大小为k IL,才能使P 点处的磁感应强度恰为零,B 、C 项错误;同理可知Q 点处的磁感应强度也为零,A 项错误;由于两导线连线中点到两导线的距离均为L2,两导线在该处产生的磁感应强度加倍,大小均为2k I L ,合磁感应强度的大小为3k I L,D 项正确.答案:D6.解析:本题考查带电小球在磁场中运动轨迹分析.由题意分析知带电金属球b 带正电,受到洛伦兹力作用做逆时针方向的圆周运动.与a 球碰撞后,两球都带上了正电,均做逆时针方向的圆周运动.碰撞后,两球速度可能同向,运动轨迹内切;两球速度可能反向,运动轨迹外切,选项A 、D 正确,B 、C 错误.答案:AD7.解析:由r =mv qB可知,质子经加速后的最大速度与回旋加速器的最大半径有关,而与交变电压U 无关,故A 错误;增大交变电压,质子加速次数减小,所以质子在回旋加速器中的运行时间变短,B 正确;为了使质子能在回旋加速器中加速,质子的运动周期应与交变电压的周期相同,C 错误;由nqU =12mv 2n 以及r n =mv nqB 可得质子第n 次被加速前、后的轨道半径之比为n -1:n ,D 正确.答案:BD8.解析:由左手定则可知,正电子从S 点射出磁场,A 错误;作出正、负电子运动轨迹,如图所示,由几何关系可知,正、负电子在磁场中做圆周运动的偏转角均为60°,正、负电子在磁场中运动的周期相同,则在磁场中运动的时间相同,故正、负电子同时离开磁场,B 正确;由图可知,正、负电子各自离开磁场时,两速度方向的夹角为120°,C 错误;由图可知,PQ =PS =R =BP =L 且PQ 与PS 间的夹角为60°,则△PQS 为等边三角形,Q 、S 两点间的距离为L ,D 正确.答案:BD9.解析:(1)cd 棒恰好静止,由平衡条件知,cd 棒所受安培力的大小为F =mg ,方向竖直向上.(5分)(2)由F =BIl 得L =mg BI(3分)依据几何学问得:h =L -l2tanθ2(2分)把L 代入解得:h =mg BI -l 2tan θ2=mg -BIl2BI tanθ2.(4分)答案:(1)mg ,方向竖直向上(2)mg -BIl2BI tanθ210.解析:本题考查带电粒子在组合场中的临界问题.(1)设其次象限内匀强磁场的磁感应强度大小为B 1,粒子进入磁场区域做匀速圆周运动的半径为R ,由几何关系可得(R -l )2+(3l )2=R 2,解得R =2l ,由洛伦兹力供应向心力可得qv 0B 1=m v 20R ,解得B 1=mv 02ql.(2)由几何关系知粒子恰好垂直匀强电场方向进入电场,做类平抛运动,则有(9l -l )sin 60°=v 0t ,(9l -l )cos 60°+2l =12at 2,又qE =ma ,解得E =mv 24ql.(3)粒子做类平抛运动,沿电场方向的分速度v ′=at =3v 0,粒子进入环状磁场的速度v =v 20+(3v 0)2=2v 0,方向恰好沿MP ,即外圆的切线方向.要做完整的圆周运动半径R 0应满意R 0≤l2或32l ≤R 0≤2l ,由qvB 2=m v 2R 0,解得B 2≥4mv 0ql 或mv 0ql ≤B 2≤4mv 03ql.答案:(1)mv 02ql (2)mv 204ql (3)B 2≥4mv 0ql 或mv 0ql ≤B 2≤4mv 03ql11.解析:(1)木块释放瞬间,小球不受洛伦兹力.木块和小球整体的受力状况如图所示依据牛顿运动定律可得:qE-F f=(M+m)a1F N-(M+m)g=0F f=μF N求得:a1=5 m/s2以小球为探讨对象可得:qE-N=ma1求得:N=22.5 N(2)木块脱离地面时,地面对木块的支持力为零,以木块和小球整体为探讨对象,f洛-(M+m)g=0qE=(M+m)a2求得:a2=10 m/s2以小球为探讨对象,如图所示,依据牛顿其次定律可得:f洛-mg-T sin θ=0qE-T cos θ=ma2求得:T=20 2 Nθ=45°细线的拉力大小为20 2 N,方向斜向左下方,与水平方向间的夹角为45°.(3)木块离开地面时小球距悬点的水平距离和竖直距离分别为x1=l cos 45°=0.2 mh=l sin 45°=0.2 m木块脱离地面的瞬间,对整体、重力和洛伦兹力相等qvB =(M +m )g求得:v =(M +m )gqB=10 m/s依据动能定理可得:qE (x 0+x 1)-W f -mg (h +l )=12(M +m )v 2求得:W f =37.6 J答案:(1)22.5 N (2)见解析 (3)37.6 J。
2025年⾼考⼈教版物理⼀轮复习专题训练—带电粒⼦在有界匀强磁场中的运动(附答案解析)1.(多选)如图所⽰,虚线MN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MN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MN的夹⾓为θ,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等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2θ2.(多选)如图所⽰,⼀单边有界磁场的边界上有⼀粒⼦源,以与⽔平⽅向成θ⾓的不同速率向磁场中射⼊两个相同的粒⼦1和2,粒⼦1经磁场偏转后从边界上A点出磁场,粒⼦2经磁场偏转后从边界上B点出磁场,OA=AB,则( )A.粒⼦1与粒⼦2的动能之⽐为1∶2B.粒⼦1与粒⼦2的动能之⽐为1∶4C.粒⼦1与粒⼦2在磁场中运动的弧长之⽐为1∶1D.粒⼦1与粒⼦2在磁场中运动的弧长之⽐为1∶23.(多选)(2024·北京市模拟)如图所⽰,匀强磁场限定在⼀个圆形区域内,磁感应强度⼤⼩为B,⼀个质量为m、电荷量为q、初速度⼤⼩为v的带电粒⼦沿磁场区域的直径⽅向从P点射⼊磁场,从Q点沿半径⽅向射出磁场,粒⼦射出磁场时的速度⽅向与射⼊磁场时相⽐偏转了θ⾓,忽略粒⼦重⼒,下列说法正确的是( )A.粒⼦带负电B.粒⼦在磁场中运动的轨迹长度为C.粒⼦在磁场中运动的时间为D.圆形磁场区域的半径为tan θ4.如图,边长为l的正⽅形abcd内存在匀强磁场,磁感应强度⼤⼩为B,⽅向垂直于纸⾯(abcd 所在平⾯)向外。
ab边中点有⼀电⼦发射源O,可向磁场内沿垂直于ab边的⽅向发射电⼦。
已知电⼦的⽐荷为k。
则从a、d两点射出的电⼦的速度⼤⼩分别为( )A.kBl,kBlB.kBl,kBlC.kBl,kBlD.kBl,kBl5.如图所⽰,四分之⼀圆区域OMN内存在⽅向垂直纸⾯向外的匀强磁场,P点为半径OM的中点。
2025年⾼考⼈教版物理⼀轮复习阶段复习练(四)—电场和磁场(附答案解析)1.(2024·⼭西晋城市第⼀中学期中)如图甲所⽰,计算机键盘为电容式传感器,每个键下⾯由相互平⾏、间距为d的活动⾦属⽚和固定⾦属⽚组成,两⾦属⽚间有空⽓间隙,两⾦属⽚组成⼀个平⾏板电容器,如图⼄所⽰。
其内部电路如图丙所⽰,则下列说法正确的是( )A.按键的过程中,电容器的电容减⼩B.按键的过程中,电容器的电荷量增⼤C.按键的过程中,图丙中电流⽅向从a流向bD.按键的过程中,电容器间的电场强度减⼩2.(2023·⼴东深圳市期末)如图所⽰,将⼀轻质矩形弹性软线圈ABCD中A、B、C、D、E、F 六点固定,E、F为AD、BC边的中点。
⼀不易形变的长直导线在E、F两点处固定,现将矩形绝缘软线圈中通⼊电流I1,直导线中通⼊电流I2,已知I1≪I2,长直导线和线圈彼此绝缘。
则稳定后软线圈⼤致的形状可能是( )3.(多选)如图甲所⽰,为特⾼压输电线路上使⽤六分裂阻尼间隔棒的情景。
其简化如图⼄,间隔棒将6条输电导线分别固定在⼀个正六边形的顶点a、b、c、d、e、f上,O为正六边形的中⼼,A点、B点分别为Oa、Od的中点。
已知通电导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流⼤⼩成正⽐,与到导线的距离成反⽐。
6条输电导线中通有垂直纸⾯向外、⼤⼩相等的电流,其中a导线中的电流对b导线的安培⼒⼤⼩为F,则( )A.A点和B点的磁感应强度相同B.其中b导线所受安培⼒⼤⼩为FC.a、b、c、d、e五根导线在O点的磁感应强度⽅向垂直于ed向下D.a、b、c、d、e五根导线在O点的磁感应强度⽅向垂直于ed向上4.(2024·江苏常州市检测)如图所⽰,ABCD为真空中⼀正四⾯体区域,M和N分别为AC边和AD边的中点,A处和C处分别有等量异种点电荷+Q和-Q。
则( )A.B、D处电场强度⼤⼩相等,⽅向不同B.电⼦在M点的电势能⼩于在N点的电势能C.将⼀试探正电荷从B沿直线BD移动到D静电⼒做正功D.将位于C处的电荷-Q移到B处时M、N点电场强度⼤⼩相等5.(2024·河南周⼝市期中)如图所⽰,在竖直平⾯内有⽔平向左的匀强电场,在匀强电场中有⼀根长为L的绝缘细线,细线⼀端固定在O点,另⼀端系⼀质量为m的带电⼩球。
课练29 电磁感应现象楞次定律1.(多项选择)如下列图,将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上,线圈B的两端连接到灵敏电流计上,把线圈A放进线圈B的里面.下面几种情况,灵敏电流计指针可能有偏转的是( )A.闭合开关瞬间B.开关闭合且电路稳定后C.开关闭合,拔出线圈A的过程D.开关闭合,将滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程2.(多项选择)如下列图是研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置,在电梯轿厢上安装永久磁铁,电梯的井壁上铺设线圈,能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害.关于该装置,如下说法正确的答案是 ( )A.当电梯突然坠落时,该安全装置可起到阻碍电梯下落的作用B.当电梯突然坠落时,该安全装置可使电梯停在空中C.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,闭合线圈A、B中电流方向一样D.当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落3.如下列图为一个简易的电磁弹射玩具.线圈、铁芯组合充当炮筒,硬币充当子弹.现将一个金属硬币放在铁芯上(金属硬币半径略大于铁芯半径),电容器刚开始时处于无电状态,如此如下说法正确的答案是( )A.要将硬币射出,可直接将开关拨到2B.当开关拨向1时,电路中有短暂电流出现,且电容器上极板带负电C.开关由1拨向2的瞬间,铁芯中的磁通量减小D.开关由1拨向2的瞬间,硬币中会产生向上的感应磁场4.(多项选择)如图甲所示,虚线abcd(在水平面内)为矩形匀强磁场区域,磁场方向竖直向下,圆形闭合金属线圈以某初速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动.图乙给出的是圆形闭合金属线圈四个可能到达的位置,不计空气阻力,如下说法正确的答案是 ( )A.①位置线圈中感应电流方向为顺时针B.②位置线圈中一定没有感应电流C.①④位置线圈的速度可能为零D.②③位置线圈的速度可能为零5.(多项选择)如下列图,M、N为两个有一定质量的载流超导线圈,M放置在水平桌面上,N悬停于M正上方,假设增大N的质量,使得N向下运动,如此如下说法正确的答案是( ) A.线圈M和N中的电流绕行方向相反B.线圈N受到的作用力减小C.线圈M中的电流增大D.线圈M对桌面的压力减小6.如下列图,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过导轨平面,且与竖直方向的夹角为θ.在如下过程中,一定能在导轨与导体棒构成的回路中产生感应电流的是( )A.ab向右运动,同时使θ减小B.使磁感应强度B减小,θ同时也减小C.ab向左运动,同时增大磁感应强度BD.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ(0°<θ<90°)练高考小题7.[2016·海南卷,4]如图,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内,环的圆心与两导线距离相等,环的直径小于两导线间距.两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流.假设( )A.金属环向上运动,如此环上的感应电流方向为顺时针方向B.金属环向下运动,如此环上的感应电流方向为顺时针方向C.金属环向左侧直导线靠近,如此环上的感应电流方向为逆时针方向D.金属环向右侧直导线靠近,如此环上的感应电流方向为逆时针方向8.[2016·江苏卷,6](多项选择)电吉他中电拾音器的根本结构如下列图,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音.如下说法正确的有( )A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作B.取走磁体,电吉他将不能正常工作C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化9.[2019·全国卷Ⅲ,14]楞次定律是如下哪个定律在电磁感应现象中的具体表现?( )A.电阻定律 B.库仑定律C.欧姆定律 D.能量守恒定律10.[2016·全国卷Ⅱ,20](多项选择)法拉第圆盘发电机的示意图如下列图.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中.圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,如下说法正确的答案是( ) A.假设圆盘转动的角速度恒定,如此电流大小恒定B.假设从上向下看,圆盘顺时针转动,如此电流沿a到b的方向流动C.假设圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,如此电流方向可能发生变化D.假设圆盘转动的角速度变为原来的2倍,如此电流在R上的热功率也变为原来的2倍练模拟小题11.[2019·江苏省泰州市黄桥中学模拟]如下列图,匀强磁场垂直圆形线圈指向纸内,a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点,现用外力在上述四点将线圈拉成正方形,且线圈仍处在原平面内,如此在线圈发生形变的过程中( )A.线圈中将产生abcda方向的感应电流B.线圈中将产生adcba方向的感应电流C.线圈中的感应电流方向无法判断D.线圈中无感应电流12.[2019·江西省景德镇模拟](多项选择)如下列图,一根长导线弯曲成“〞形,通以直流电流I,正中间用绝缘线悬挂一金属环C,环与导线处于同一竖直平面内.在电流I 增大的过程中,如下判断正确的答案是( )A.金属环中无感应电流产生B.金属环中有逆时针方向的感应电流C.悬挂金属环C的绝缘线的拉力大于环的重力D.悬挂金属环C的绝缘线的拉力小于环的重力13.[2019·湖北省武汉调研]如下列图,竖直长导线通有恒定电流,一矩形线圈abcd可绕其竖直对称轴O1O2转动.当线圈绕轴以角速度ω沿逆时针(沿轴线从上往下看)方向匀速转动,从图示位置开始计时,如下说法正确的答案是( )A.t=0时,线圈产生的感应电动势最大B.0~π2ω时间内,线圈中感应电流方向为abcdaC.t=π2ω时,通过线圈的磁通量为零,线圈产生的感应电动势也为零D.线圈每转动一周电流方向改变一次14.[2019·山东省枣庄八中模拟](多项选择)如下列图,水平放置的圆形闭合铜线圈沿着固定的条形磁铁的竖直轴线自由下落.如此在它穿过条形磁铁的过程中( )A.线圈中感应电流的方向从上向下看先顺时针再逆时针B.线圈中感应电流方向没有改变C.线圈所受的安培力始终为阻力D.线圈的机械能增加15.[2019·江苏省南京模拟](多项选择)匀强磁场方向垂直纸面,规定垂直纸面向里的方向为正,磁感应强度B随时间t变化的规律如图甲所示.在磁场中有一细金属圆环,圆环平面位于纸面内,如图乙所示(磁场未画出).用I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流,F1、F2、F3分别表示电流为I1、I2、I3时,金属圆环上很小一段受到的安培力,如此( )A.I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向B.I2沿逆时针方向,I3沿顺时针方向C.F1方向指向圆心,F2方向指向圆心D.F2方向背离圆心向外,F3方向指向圆心16.[2019·安徽省宣城模拟]如图甲所示,水平面上的平行导轨MN、PQ上放着两根导体棒ab、cd,两棒间用绝缘细线系住.开始匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示,图线与t轴的交点为t0.I和F T分别表示通过导体棒中的电流和细线的拉力(不计电流间的相互作用).如此在t0时刻( )A.I=0,F T=0 B.I=0,F T≠0C.I≠0,F T=0 D.I≠0,F T≠0———[综合测评提能力]———一、单项选择题(此题共8小题,每一小题3分,共24分)1.[2019·西安模拟]如下列图,导轨间的磁场方向垂直于纸面向里,圆形金属环B正对带铁芯的线圈A,当金属棒MN在导轨上向右加速滑动时,如此( )A.MN无电流,B环无感应电流B.MN有向上电流,B环无感应电流C.MN有向下电流,从左向右看B有逆时针方向电流D.MN有向上电流,从左向右看B有顺时针方向电流2.[2019·武汉联考]如下列图,金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上,导轨左端接一定值电阻R,在ef右侧存在有界匀强磁场B,磁场方向垂直导轨平面向下,在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导轨在同一平面内.金属棒ab在水平恒力F的作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动,导轨电阻不计,在金属棒匀速运动前,如下有关圆环的说法正确的答案是( )A.圆环内产生变大的感应电流,圆环有收缩的趋势B.圆环内产生变小的感应电流,圆环有收缩的趋势C.圆环内产生变大的感应电流,圆环有扩张的趋势D.圆环内产生变小的感应电流,圆环有扩张的趋势3.如图甲所示,绕在铁棒上的线圈ab中通有按如图乙所示规律变化的电流,以电流方向从a到b为正,在0~t0时间内,用丝线悬挂的铝环M始终静止不动,如此( )A.铝环M中有方向变化的感应电流B.铝环M中感应电流先减小后增大C.铝环M受到的摩擦力一直向右D.铝环M中感应电流的大小保持不变4.[2019·吉林长春质检]电动汽车越来越被人们所喜爱,某种无线充电方式的根本原理如下列图,路面上依次铺设圆形线圈,相邻两个线圈由供电装置通以反向电流,车身底部固定感应线圈,通过充电装置与蓄电池相连,汽车在此路面上行驶时,就可以进展充电,假设汽车正在匀速行驶,如下说法正确的答案是 ( )A.感应线圈中电流的磁场方向一定与路面线圈中电流的磁场方向相反B.感应线圈中产生的是方向改变、大小不变的电流C.感应线圈一定受到路面线圈磁场的安培力,会阻碍汽车运动D.给路面上的线圈通以同向电流,不会影响充电效果5.某同学学习了电磁感应相关知识之后,做了探究性实验:将闭合线圈按图示方式放在电子秤上,线圈上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁,手握磁铁在线圈的正上方静止,此时电子秤的示数为m0.如下说法正确的答案是( )A.将磁铁N极加速插向线圈的过程中,电子秤的示数小于m0B.将静止于线圈内的磁铁匀速抽出的过程中,电子秤的示数大于m0C.将磁铁N极加速插向线圈的过程中,线圈中产生的电流沿逆时针方向(俯视)D.将磁铁N极匀速插向线圈的过程中,磁铁减少的重力势能等于线圈中产生的焦耳热6.[2019·河南周口检测]如下列图,A为水平放置的胶木圆盘,在其侧面均匀分布着负电荷,在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B,使B的环面水平且与圆盘面平行,其轴线与胶木圆盘A的轴线OO′重合.现使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,如此( )A.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大B.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小C.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小D.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大7.[2019·浙江五校联考]如图1所示的是工业上探测物件外表层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术.其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流,借助探测线圈测定涡电流的改变,从而获得构件内部是否断裂与位置的信息.如图2所示的是一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置,将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中,闭合开关S 的瞬间,套环将立刻跳起.关于对以上两个运用实例理解正确的答案是( )A.涡流探伤技术运用了互感原理,跳环实验演示了自感现象B.能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料C.以上两个案例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源D.以上两个案例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源8.[2019·福建泉州检测]水平放置的光滑绝缘杆上挂有两个铜环M和N,通电密绕长螺线管穿过两环,如下列图,螺线管中部区域的管外磁场可以忽略,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,两环将( )A.一起向左移动 B.一起向右移动C.相互靠拢 D.相互别离二、多项选择题(此题共2小题,每一小题4分,共8分)9.如下列图,光滑水平面上存在有界匀强磁场,直径与磁场宽度一样的圆形金属线框以一定的初速度斜向上匀速通过磁场.在必要的时间段内施加必要的水平拉力保证其做匀速运动,如此如下说法中正确的答案是( )A.金属线框内感应电流经历两次先增大后减小B.金属线框内感应电流方向先沿顺时针方向再沿逆时针方向C.拉力方向与速度方向一样D.拉力方向与速度方向无关10.[2019·安徽黄山八校联考]如图甲所示,等离子气流(由等电量的正、负离子组成)从左端连续不断地以速度v0射入P1和P2两极板间的匀强磁场中,ab直导线通过滑动变阻器与P1、P2相连接,线圈A与直导线cd相连接,线圈A内存在按图乙所示规律变化的磁场,且磁感应强度B的正方向规定为向左,如此如下表示正确的答案是( )A.0~1 s内ab、cd导线互相排斥B.1~2 s内ab、cd导线互相吸引C.2~3 s内ab、cd导线互相排斥D.3~4 s内ab、cd导线互相吸引三、非选择题(此题共3小题,共32分)11.(10分)如图甲所示,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ=37°角固定,M、P之间接电阻箱R,导轨所在空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度B=1 T.质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上,其接入电路的电阻值为r.现从静止释放杆ab,测得最大速度为v m.改变电阻箱的阻值R,得到v m与R的关系如图乙所示.导轨间距L=2 m,重力加速度g取10 m/s2,轨道足够长且电阻不计.(1)杆ab 下滑过程中,判断感应电流的方向.(2)求R =0时,闭合电路中的感应电动势E 的最大值.(3)求金属杆的质量m 和阻值r .12.(12分)[2019·重庆检测]如下列图,匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里,宽度为l ,上、下边界与地面平行,下边界与地面相距72l .将一个边长为l ,质量为m ,总电阻为R 的正方形刚性导电线框ABCD 置于匀强磁场区域上方,线框CD 边与磁场上边界平行,从高于磁场上边界h 的位置由静止释放,h 的值能保证AB 边匀速通过磁场区域.从AB 边离开磁场到CD 边落到地面所用时间是AB 边通过磁场时间的2倍(重力加速度为g ).求:(1)线框通过磁场过程中电流的方向;(2)磁场区域内磁感应强度的大小;(3)CD边刚进入磁场时线框加速度与h的函数关系,分析h在不同情况下加速度的大小和方向,计算线框通过磁场区域产生的热量.13.(11分)如图甲所示,两根足够长的平行光滑金属导轨间距L=0.5 m,导轨电阻不计.导轨与水平面成30°角固定在一范围足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上,两根一样的金属杆MN、PQ垂直放在金属导轨上,金属杆质量均为m=0.12 kg,电阻均为R=0.1 Ω.用长为d=1.0 m的绝缘细线OO′将两金属杆的中点相连,在下述运动中,金属杆与金属导轨始终接触良好.(1)在MN上施加平行于导轨的拉力,使MN保持静止,穿过回路的磁场的磁感应强度变化规律如图乙所示,如此在什么时刻回路MNQP的面积发生变化?(2)假设磁场的方向不变,磁感应强度大小恒为B=0.4 T,将细线OO′剪断,同时用平行于导轨的拉力使金属杆MN以v1=2 m/s的速度沿导轨向上做匀速运动,求拉力的最大功率与回路电阻的最大发热功率.课练29 电磁感应现象楞次定律[狂刷小题夯根底]1.ACD 感应电流产生的条件是闭合回路中通过线圈的磁通量发生变化,闭合开关瞬间有磁通量变化,有感应电流,A项正确;开关闭合且电路稳定后,电流不再发生变化,通过线圈B的磁通量无变化,无感应电流,B项错误;拔出线圈A,如此通过线圈B的磁通量减小,有感应电流,C项正确;滑片P滑动,滑动变阻器接入电路的电阻发生变化,电流发生变化,线圈A产生的磁场发生变化,如此通过线圈B的磁通量发生变化,有感应电流,D项正确.2.AD 假设电梯突然坠落,线圈内的磁感应强度发生变化,将在线圈中产生感应电流,感应电流会阻碍磁铁的相对运动,可起到应急避险作用,故A正确;感应电流会阻碍磁铁的相对运动,但不能阻止磁铁的运动,故B错误;当电梯坠落至题图位置时,闭合线圈A中向上的磁场减弱,感应电流的方向从上向下看是逆时针方向,线圈B中向上的磁场增强,感应电流的方向从上向下看是顺时针方向,可知线圈A与线圈B中感应电流的方向相反,故C错误;结合A选项的分析可知,当电梯坠落至题图位置时,闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落,故D正确.3.D 电容器刚开始时处于无电状态,直接将开关拨到2,如此不能将硬币射出,选项A错误;当开关拨向1时,电容器充电,电路中有短暂电流出现,电容器上极板带正电,选项B错误;当开关由1拨向2瞬间,电容器放电,铁芯中产生向下增大的磁场,根据楞次定律,如此硬币中会产生向上的感应磁场,选项C错误,D正确.4.BC 根据楞次定律,①位置,线圈中感应电流方向为逆时针,选项A错误;②位置,线圈完全进入磁场,磁通量不变,没有感应电流产生,选项B正确;①④位置,线圈进或出磁场时,磁通量变化,线圈中会产生感应电流,线圈受到与速度方向相反的安培力的作用而减速运动,速度可能为零,故C正确;②③位置,线圈已完全进入磁场,磁通量不变,没有感应电流产生,不再受安培力,线圈在磁场中做匀速运动,所以②③位置线圈的速度不可能2.B 金属棒ab在水平恒力F的作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动,金属棒ab切割磁感线产生感应电动势和感应电流,由于受到与速度成正比的安培力作用,金属棒ab的速度逐渐增大,加速度逐渐减小,左侧金属圆环内的磁通量逐渐增大,但磁通量变化率逐渐减小,根据法拉第电磁感应定律可知,圆环内产生逐渐变小的感应电流;根据楞次定律可知,圆环有收缩的趋势,选项B正确,A、C、D三项错误.3.D 此题考查安培定如此、楞次定律知识,意在考查考生的分析推理能力.根据题意可知,当电流从a流向b时,由右手螺旋定如此可知,穿过铝环M的磁场方向水平向右,由于ab中电流均匀减小,所以穿过M的磁通量均匀变小,根据楞次定律和法拉第电磁感应定律可得,铝环M的感应电流方向为顺时针方向(从左向右看),且大小不变;后半段时间电流从b 流向a,由右手螺旋定如此可知,穿过铝环M的磁场方向水平向左,ba中电流增大,如此穿过M的磁通量变大,根据楞次定律可知,感应电流方向为顺时针方向(从左向右看),故铝环M 中感应电流大小、方向均不变,A、B错误,D正确;铝环M中感应电流的大小、方向均保持不变,但线圈ab中产生磁场的方向变化,所以铝环M受到的摩擦力方向也变化,C错误.4.C 由安培定如此知路面上相邻圆形线圈内部的磁场方向相反,分析可知汽车在行驶过程中,感应线圈中感应电流产生的磁场方向与地面线圈产生的磁场方向时而一样,时而相反,故A项错误;由于路面线圈中的电流不知如何变化,产生的磁场也无法确定,所以感应线圈中的电流大小不能确定,故B项错误;感应线圈随汽车一起运动过程中会产生感应电流,在路面线圈的磁场中受到安培力,根据“来拒去留〞可知,此安培力一定阻碍相对运动,即阻碍汽车运动,故C项正确;给路面线圈通以同向电流,多个路面线圈内部产生一样方向的磁场,感应线圈中的磁通量的变化率与路面线圈通以反向电流时相比变小,所以会影响充电效果,故D项错误.5.C 此题以探究性实验为载体,考查感应电流的产生和方向判定、楞次定律的推论与应用,考查考生的理解能力和推理能力.将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程,穿过线圈的磁通量发生了变化,线圈中产生了感应电流,线圈与条形磁铁会发生相互作用,根据楞次定律的推论“来拒去留〞可知,在将磁铁插入线圈(无论是匀速、加速还是减速)的过程中,线圈与磁铁相互排斥,导致电子秤的示数大于m0,在抽出磁铁(无论是匀速、加速还是减速)的过程中,线圈与磁铁相互吸引,导致电子秤的示数小于m0,A、B错误.根据楞次定律可判断,将一条形磁铁的N极加速插向线圈时,线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向(俯视),C正确;磁铁N极匀速插向线圈的过程中,磁铁受到重力、拉力、斥力作用,重力和拉力的合力做的功等于线圈中产生的焦耳热,D错误.6.B 胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,形成环形电流,。
专题8磁场考点一:基本概念及规律 一 磁场 1.定义:2.磁场的方向的规定:① ② 二.磁感线1什么叫磁感线?对磁感线有何要求? 2熟记几种常见磁场的磁感线的分布:“内外有别”......练习:请画出条形磁体、直线电流、环形电流、通电螺线管的磁感线的分布?思考:有人说:“磁感线总是从北极出发,回到南极”对吗?“同名磁极相互排斥,异名磁极相互”不完全正确,你怎么看?说明:①电流产生的磁场 安培定则电流与磁场间的方向关系安培定则Ⅰ: 安培定则Ⅱ: ②地磁场的说明ⅰ、地磁场的N (S )极在地球南(北)极附近;ⅱ、地磁场的水平分量总是从南极指向北极,而竖直分量在南半球向上,在北半球向下;ⅲ、在赤道平面(中性面)上, 距离地球表面相等的各点磁感应强度相等,方向水平;练习: A 组 1.关于地磁场,下列说法正确的是( ) A .地球是一个巨大的磁体,地磁N 极在地南极附近,S 极在地北极附近 B .地磁场在地表附近某处,有两个分量,水平分量指向地北极附近,竖直分量一定竖直向下.若指南针放在地心,则它的N 极指向地球北极D .若指南针放在地心,则它的N 极指向地球南极2.下列描述哪些是正确的( ) A .磁感线从磁体的N 极出发到磁体的S 极终止B .自由转动的小磁针放在通电螺线管内部,其N 极指向螺线管的北极 .磁感线的方向就是磁场方向D .两条磁感线空隙处不存在磁场 3 磁场中某区域的磁感线如图3-26所示.则( )A .、b 两处磁感强度大小不等,B >Bb . B .、b 两处磁感强度大小不等,B <Bb . .同一小段通电导线放在处时受力一定比b 处时大.D.同一小段通电导线放在处时受力可能比b处时小4.如图所示,一束带电粒子沿水平方向平行地飞过磁针上方时,磁针的S 极向纸外偏转,这一带电粒子束可能是()A.向右飞行的正离子束 B.向左飞行的正离子束.向右飞行的负离子束 D.向左飞行的负离子束5 (07广东)磁体之间的相互作用是通过磁场发生的。
考点规范练34 磁场 磁场对通电导线的作用力一、单项选择题1.某同学用铁钉与漆包线绕制成电磁铁,当接通电路后,放在其正上方的小磁针N 极指向左侧,如图所示,则下列说法正确的是( )A.导线A 端接电池负极B.小磁针所在位置的磁场方向水平向左C.小磁针所在位置的磁场方向垂直纸面向外D.若小磁针放在电磁铁左侧,小磁针N 极仍指向左侧2.如图所示,质量m=0.5 kg 的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度l=1 m 的光滑绝缘框架上,磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。
右侧回路中,电源的电动势E=8 V 、内阻r=1 Ω,额定功率为8 W 、额定电压为4 V 的电动机M 正常工作。
取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度大小g 取10 m/s 2,则磁场的磁感应强度大小为( )A.2 TB.1.73 TC.1.5 TD.1 T3.一通电直导线与x 轴平行放置,匀强磁场的方向与xOy 坐标平面平行,导线受到的安培力为F 。
若将该导线做成34圆环,放置在xOy 坐标平面内,如图所示,并保持通电的电流不变,两端点a 、b 连线也与x 轴平行,则圆环受到的安培力大小为( )A.FB.√23πFC.2√23πFD.3√2π3F 4.如图所示,两根相互绝缘的通电长直导线分别沿x 轴和y 轴放置,沿x 轴方向的电流为I 0。
已知通电长直导线在其周围激发磁场的磁感应强度B=k Ir ,其中k 为常量,I 为导线中的电流,r 为场中某点到导线的垂直距离。
图中A 点的坐标为(a ,b ),若A 点的磁感应强度为零,则沿y 轴放置的导线中电流的大小和方向分别为( )A.ab I 0,沿y 轴正向 B.ab I 0,沿y 轴负向 C.ba I 0,沿y 轴正向D.ba I 0,沿y 轴负向5.光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分,O 点为圆弧的圆心。
高三物理第一轮专题复习——电磁场 例1. (高考题)在以坐标原点O 为圆心、半径为r 的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示。
一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x 轴的交点A 处以速度v 沿-x 方向射入磁场,恰好从磁场边界与y 轴的交点C 处沿+y 方向飞出。
(1)请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷q/m ; (2)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B ’,该粒子仍从A 处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角,求磁感应强度B ’多大?此次粒子在磁场中运动所用时间t 是多少?例2.(调研)电子自静止开始经M 、N 板间(两板间的电压为U )的电场加速后从A 点垂直于磁场边界射入宽度为d 的匀强磁场中,电子离开磁场时的位置P 偏离入射方向的距离为L ,如图所示.求匀强磁场的磁感应强度.(已知电子的质量为m ,电量为e )例3.(高考)如图所示,abcd 为一正方形区域,正离子束从a 点沿ad 方向以0υ=80m/s 的初速度射入,若在该区域中加上一个沿ab 方向的匀强电场,电场强度为E ,则离子束刚好从c 点射出;若撒去电场,在该区域中加上一个垂直于abcd 平面的匀强磁砀,磁感应强度为B ,则离子束刚好从bc 的中点e 射出,忽略离子束中离子间的相互作用,不计离子的重力,试判断和计算:(1)所加磁场的方向如何?(2)E 与B 的比值B E /为多少? 例4.(北京市西城区)在高能物理研究中,粒子回旋加速器起着重要作用,如图甲为它的示意图。
它由两个铝制D 型金属扁盒组成,两个D 形盒正中间开有一条窄缝。
两个D 型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压。
图乙为俯视图,在D 型盒上半面中心S 处有一正离子源,它发出的正离子,经狭缝电压加速后,进入D 型盒中。
在磁场力的作用下运动半周,再经狭缝电压加速。
章末检测(八)(时间:60分钟,分值:100分)一、单项选择题(本大题共5小题,每小题6分,共30分,每小题只有一个选项符合题意)1.欧姆在探索导体的导电规律的时候,没有电流表,他利用小磁针的偏转检测电流,具体的做法是:在地磁场的作用下,处于水平静止的小磁针上方,平行于小磁针水平放置一直导线,当该导线中通有电流的时候,小磁针就会发生偏转;当通过该导线的电流为I时,发现小磁针偏转了30°,由于直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比,当他发现小磁针偏转了60°时,通过该导线的电流为()A.3I B.2IC.3I D.I2.用如图所示的回旋加速器分别加速氘核21H和氦核42He.下列说法中正确的是()A.它们的最大速度相同B.它们的最大动能相同C.加速氘核21H时高频电源的频率大于加速氦核42He的频率D.加速氘核21H时高频电源的频率小于加速氦核42He的频率3.如图所示,为一圆形区域的匀强磁场,在O点处有一放射源,沿半径方向射出速度为v 的不同带电粒子,其中带电粒子1从A点飞出磁场,带电粒子2从B点飞出磁场,不考虑带电粒子的重力,则()A.带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为3∶1B.带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为3∶1C.带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为2∶1D.带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为1∶24.如图所示,在第二象限内有水平向右的匀强电场,电场强度为E;在第一、四象限内分别存在如图所示的匀强磁场,磁感应强度大小相等.有一个带电粒子以初速度v0从x轴上的P点垂直进入匀强电场,恰好与y轴成45°角射出电场,再经过一段时间又恰好垂直于x 轴进入下面的磁场.已知O、P之间的距离为d,则带电粒子()A.在电场中运动的时间为2d v0B.在磁场中做圆周运动的半径为2dC .自进入磁场至第二次经过x 轴所用时间为7πd4v 0D .从进入电场时开始计时,粒子在运动过程中第二次经过x 轴的时间为(4+7π)d2v 05.空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场.其方向随时间做周期性变化,磁感应强度B 随时间t 变化的图线如图所示.规定B >0时,磁场的方向穿出纸面,一带电荷量q =5π×10-7C ,质量m =5×10-10 kg 的带电粒子,位于某点O 处,在t =0时刻以初速度v 0=π m/s 沿垂直磁场方向开始运动,不计重力的作用,不计磁场的变化及可能产生的一切其他影响.则在磁场变化N 个(N 为整数)周期的时间内带电粒子的平均速度的大小等于( )A .π m/s B.π2m/s C .2 2 m/s D. 2 m/s二、多项选择题(本大题共4小题,每小题6分,共24分,每小题有多个选项符合题意) 6.有两根长直导线a 、b 互相平行放置,如图所示为垂直于导线的截面图.在图中所示的平面内,O 点为两根导线连线的中点,M 、N 为两根导线附近的两点,它们在两导线连线的中垂线上,且与O 点的距离相等.若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I ,则关于线段MN 上各点的磁感应强度的说法中正确的是( )A .M 点和N 点的磁感应强度大小相等,方向相同B .M 点和N 点的磁感应强度大小相等,方向相反C .在线段MN 上各点的磁感应强度都不可能为零D .在线段MN 上只有一点的磁感应强度为零 7.如图所示,一个半径为R 的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交,环上各点的磁感应强度B 大小相等,方向均与环面轴线方向成θ角(环面轴线为竖直方向).若导电圆环上载有如图所示的恒定电流I ,则下列说法正确的是( )A .导电圆环有收缩的趋势B .导电圆环所受安培力方向竖直向上C .导电圆环所受安培力的大小为2BIRD .导电圆环所受安培力的大小为2πBIR sin θ 8.如图所示,有两根长为L 、质量为m 的细导体棒a 、b ,a 被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上,b 被水平固定在与a 在同一水平面的另一位置,且a 、b 平行,它们之间的距离为x .当两细棒中均通以电流强度为I 的同向电流时,a 恰能在斜面上保持静止,则下列关于b 的电流在a 处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是( )A .方向向上B .大小为2mg2LIC .要使a 仍能保持静止,而减小b 在a 处的磁感应强度,可使b 上移D .若使b 下移,a 将不能保持静止 9.如图所示,已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U 加速后,水平进入互相垂直的匀强电场E 和匀强磁场B 的复合场中(E 和B 已知),小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动,则( )A .小球可能带正电B .小球做匀速圆周运动的半径为r =1B 2UEgC .小球做匀速圆周运动的周期为T =2πEBgD .若电压U 增大,则小球做匀速圆周运动的周期增加三、非选择题(本大题共3小题,共46分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)10.(12分)如图所示为一电流表的原理示意图.质量为m 的均质细金属棒MN 的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,绝缘弹簧劲度系数为k .在矩形区域abcd 内有匀强磁场,磁感应强度大小为B ,方向垂直纸面向外.与MN 的右端N 连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN 的长度大于 ab .当MN 中没有电流通过且处于平衡状态时,MN 与矩形区域的cd 边重合,当MN 中有电流通过时,指针示数可表示电流强度.(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g ) (2)若要电流表正常工作,MN 的哪一端应与电源正极相接?(3)若k =2.0 N/m ,ab =0.20 m ,cb =0.050 m ,B =0.20 T ,此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的作用)(4)若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为多大? 11.(15分)如图所示,在半径为R =m v 0Bq的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B ,圆形区域右侧有一竖直感光板,圆弧顶点P 有一速率为v 0的带正电的粒子平行于纸面进入磁场,已知粒子的质量为m ,电荷量为q ,粒子重力不计.(1)若粒子对准圆心射入,求它在磁场中运动的时间;(2)若粒子对准圆心射入,且速率为3v 0,求它打到感光板上时速度的垂直分量;(3)若粒子以速率v 0从P 点以任意角入射,试证明它离开磁场后均垂直打在感光板上. 12.(19分)如图所示,在xOy 平面内,第一象限中有匀强电场,场强大小为E ,方向沿y 轴正方向.在x 轴的下方有匀强磁场,磁感应强度大小为B ,方向垂直纸面向里.今有一个质量为m 、电荷量为q 的带负电的粒子(不计粒子的重力和其他阻力),从y 轴上的P 点以初速度v 0垂直于电场方向进入电场.经电场偏转后,沿着与x 轴正方向成30°角的方向进入磁场.(1)求P 点离坐标原点O 的距离h ;(2)求粒子从P 点出发到粒子第一次离开磁场时所用的时间;(3)其他条件不改变,只改变磁感应强度,当磁场的磁感应强度B 取某一合适的数值,粒子离开磁场后能否返回到原出发点P ,并说明理由.章末检测(八)1.[解析]选A.设导线中的电流产生的磁感应强度为B ′=kI ,由安培定则知其方向与地磁场方向垂直,如图所示,小磁针指向即为合磁场方向,由题意得:⎩⎪⎨⎪⎧B 地·tan 30°=kI B 地·tan 60°=kI ′代入数据得:I ′=3I ,故A 正确.2.[解析]选A.根据q vB =m v 2r 得v =qBrm,当r =R (回旋加速器的半径)时,速度最大,因为两核的比荷qm相同,所以A 正确;它们的质量不等,B 错误;在回旋加速器中,欲使核得到加速,高频电源的频率必须等于核做圆周运动的频率,C 、D 均错误.3.A4.[解析]选D.粒子在电场中做类平抛运动,沿x 轴方向上的平均速度为v 02,所以在电场中运动的时间为2dv 0.由题意知,进入磁场时竖直方向速度等于水平方向速度v 0,故速度为2v 0,在磁场中做圆周运动的半径为22d ,在第一象限内运动时间为t 1=38T =2πr 2v 0×38=3πd2v 0,在第四象限内运动时间为t 2=12T =πr 2v 0=2πdv 0,所以自进入磁场至第二次经过x 轴的时间为t =t 1+t 2=7πd 2v 0,从进入电场到第二次经过x 轴的时间为t ′=2dv 0+t =(4+7π)d 2v 0,所以只有D正确.5.[解析]选C.由题意可得T =2πm qB =0.02 s ,R =mv 0qB =0.01 m ,又t =5×10-3 s =T 4,而磁场的变化周期为T ′=1×10-2 s ,则粒子运动的平均速度为v =N ·22R NT ′=2 2 m /s ,选项C 正确.6.[解析]选BD.两根导线分别在M 点和N 点产生的磁感应强度大小相等,方向相反,所以M 点、N 点的磁感应强度大小相等,方向相反,选项B 正确;线段MN 中点O 的磁感应强度为零,选项D 正确.7.[解析]选ABD.B 的水平分量为B 水平=B·sin θ,竖直向上的分量为B 竖直=B·c os θ,B 竖直对环上各点的安培力方向均指向圆心,故A 正确.B 水平对环上各点的安培力方向向上,大小为F =B·sin θ·I ·(2πR ),故B 、D 正确.8.[解析]选ACD.要使a 恰能在斜面上保持静止,由安培定则可知b 的电流在a 处产生的磁场的磁感应强度方向应向上,A 正确.a 的受力如图甲所示.t a n 45°=F 安mg =BIL mg ,所以B =mgIL,B 错误.b 无论上移还是下移,b 在a 处的磁感应强度均减小.若上移,a 的受力如图乙所示.上移过程中F N 逐渐减小,F 安先减小后增大,两个力的合力等于mg ,此时a 仍能保持静止,故C 正确.若使b 下移,同理可分析a 将不能保持静止,D 正确.9.[解析]选BC.小球在复合场中做匀速圆周运动,则小球受到的电场力和重力满足mg =Eq ,则小球带负电,A 错误;因为小球做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,由牛顿第二定律和动能定理可得:B q v =mv 2r ,Uq =12m v 2,联立两式可得:小球做匀速圆周运动的半径r=1B 2UE g ,由T =2πr v 可以得出T =2πE Bg,与电压U 无关,所以B 、C 正确,D 错误.10.[解析](1)设当电流表示数为零时,弹簧的伸长量为Δx 则有mg =kΔx (2分)解得:Δx=mgk.(1分)(2)为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒MN 的安培力必须向下,因此M 端应接正极.(2分)(3)设电流表满偏时通过MN 的电流强度为I m ,则有B I m ab +mg =k (cb +Δx )(2分)联立并代入数据得I m =2.5 A .(1分)(4)设量程扩大后,磁感应强度变为B ′,则有 2B ′I m ab +mg =k (cb +Δx ).(2分) 解得:B ′=k cb2I m ab.代入数据得:B ′=0.10 T .(2分)[答案](1)mgk(2)M 端 (3)2.5 A(4)0.10 T11.[解析](1)设带电粒子进入磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为r ,由牛顿第二定律得B q v 0=m v 20r(2分)所以r =R (1分)带电粒子在磁场中的运动轨迹为四分之一圆周,轨迹对应的圆心角为π2,如图甲所示,则甲t =π2R v 0=πm 2Bq.(2分) (2)由(1)知,当v =3v 0时,带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为3R ,其运动轨迹如图乙所示(1分)乙由图乙可知∠PO 2O =∠OO 2A =30°(1分) 所以带电粒子离开磁场时偏转角为60°(1分) 粒子打到感光板上的垂直分量为v ⊥=v sin 60°=32v 0(2分)(3)由(1)知,当带电粒子以v 0射入时,粒子在磁场中的运动轨迹半径为R ,设粒子射入方向与PO 方向之间的夹角为θ,带电粒子从区域边界S 射出,带电粒子运动轨迹如图丙所示(2分)丙因PO 3=O 3S =PO =SO =R所以四边形POSO 3为菱形(2分) 由图可知:PO ∥O 3S ,v 0⊥SO 3因此,带电粒子射出磁场时的方向为水平方向,与入射方向无关.(1分) [答案]见解析 12.[解析](1)由几何关系得:v y =33v 0①(1分) v =233v 0②(1分) 根据动能定理有:qEh =12m v 2-12m v 20③(2分)联立②③解得:h =mv 206qE④(1分)(2)粒子在电场中运动的时间t 1=v ya⑤(1分)加速度为a =qEm⑥(1分)联立①⑤⑥解得:t 1=3mv 03qE⑦(1分)在磁场中运动的时间由几何关系知t 2=56T ⑧(2分)速率与周期的关系T =2πRv⑨(1分)根据牛顿第二定律及圆周运动公式有:q vB =m v 2R⑩(1分)联立⑨⑩解得:T =2πmqB ⑪(1分)联立⑧⑪解得:t 2=2πm3qB⑫(1分)联立⑦⑫得共用时间t =t 1+t 2=3mv 03qE +5πm3qB⑬(1分)(3)能够返回到原出发点P (1分)只要B连续变化,圆的半径就连续变化,由几何关系知粒子在x轴上离开磁场的位置就可以连续变化,在第Ⅱ象限没有电场和磁场,粒子在该象限做匀速直线运动,每次运动方向都与x轴正方向成30°角,当B取某一合适数值时必有一个满足条件的|x|,同时必有h=|x|t a n 30°(3分)[答案]见解析。