全品复习方案高考物理大一轮复习真题汇编K单元Word文档下载推荐.docx
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开关闭合后,金属棒往右运动,说明棒受到向右的安培力;
由左手定则可知,电流应垂直纸面向外(ab指向a1b1);
所以应按“电源正极→开关→滑动变阻器下接线柱→滑动变阻器上接线柱→电流表→ab→a1b1→电源负极”的顺序连接回路.
(2)由动能定理BIL·
s=
mv2-0可知,要增大金属棒离开导轨时的速度v,可以增大磁感应强度B、增大电流I、增大两导轨间的距离L或增大导轨的长度s;
但两导轨间的距离不变而只是换一根更长的金属棒后,等效长度L并不会发生改变,但金属棒的质量增大,故金属棒离开导轨时的速度v减小.
17.K1 K2[2016·
北京卷]中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:
“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也.”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布示意如图.结合上述材料,下列说法不正确的是( )
A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合
B.地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近
C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用
17.C [解析]根据“则能指南,然常微偏东,不全南也”知,选项A正确.由图可知地磁场的南极在地理北极附近,选项B正确.由图可知在两极附近地磁场与地面不平行,选项C不正确.由图可知赤道附近的地磁场与地面平行,射向地面的带电宇宙粒子运动方向与磁场方向垂直,会受到磁场力的作用,选项D正确.
12.B7 J2 K1[2016·
天津卷]电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置,其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度.电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论:
如图1所示,将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上,斜面与水平方向夹角为θ.一质量为m的条形磁铁滑入两铝条间,恰好匀速穿过,穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定,其引起电磁感应的效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同.磁铁端面是边长为d的正方形,由于磁铁距离铝条很近,磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场,磁感应强度为B,铝条的高度大于d,电阻率为ρ.为研究问题方便,铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场,其他部分电阻和磁场可忽略不计,假设磁铁进入铝条间以后,减少的机械能完全转化为铝条的内能,重力加速度为g.
(1)求铝条中与磁铁正对部分的电流I;
(2)若两铝条的宽度均为b,推导磁铁匀速穿过铝条间时速度v的表达式;
(3)在其他条件不变的情况下,仅将两铝条更换为宽度b′>
b的铝条,磁铁仍以速度v进入铝条间,试简要分析说明磁铁在铝条间运动时的加速度和速度如何变化.
[答案]
(1)
(2)
(3)略
[解析]
(1)磁铁在铝条间运动时,两根铝条受到的安培力大小相等,均为F安,有
F安=IdB ①
磁铁受到沿斜面向上的作用力为F,其大小
F=2F安 ②
磁铁匀速运动时受力平衡,则有
F-mgsinθ=0 ③
联立①②③式可得I=
④
(2)磁铁穿过铝条时,在铝条中产生的感应电动势为E,有
E=Bdv ⑤
铝条与磁铁正对部分的电阻为R,由电阻定律有
R=ρ
⑥
由欧姆定律有
I=
⑦
联立④⑤⑥⑦式可得v=
⑧
(3)磁铁以速度v进入铝条间,恰好做匀速运动时,磁铁受到沿斜面向上的作用力F,联立①②⑤⑥⑦式可得F=
⑨
当铝条的宽度b′>
b时,磁铁以速度v进入铝条间时,磁铁受到的作用力变为F′,有
F′=
⑩
可见F′>
F=mgsinθ,磁铁所受到的合力方向沿斜面向上,获得与运动方向相反的加速度,磁铁将减速下滑,此时加速度最大.之后,随着运动速度减小,F′也随着减小,磁铁所受的合力也减小,由于磁铁加速度与所受到的合力成正比,磁铁的加速度逐渐减小.综上所述,磁铁做加速度逐渐减小的减速运动,直到F′=mgsinθ时,磁铁重新达到平衡状态,将再次以较小的速度匀速下滑.
8.K1[2016·
海南卷]如图1(a)所示,扬声器中有一线圈处于磁场中,当音频电流信号通过线圈时,线圈带动纸盆振动,发出声音.俯视图(b)表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面),磁场方向如图中箭头所示.在图(b)中( )
A.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里
B.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外
C.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里
D.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外
8.BC [解析]当电流沿顺时针方向时,由左手定则可判断出,线圈受到的安培力垂直于纸面向外,A错误,B正确;
当电流沿逆时针方向时,由左手定则可判断出,线圈受到的安培力垂直于纸面向里,C正确,D错误.
上海卷]如图1所示,一束电子沿z轴正向流动,则在图中y轴上A点的磁场方向是( )
A.+x方向B.-x方向
C.+y方向D.-y方向
8.A [解析]电子沿z轴正向流动,应用安培定则时,大拇指指向要与电子运动方向相反,判断磁感线环绕方向为从上向下看沿顺时针方向,A正确.
21.K1[2016·
上海卷]形象描绘磁场分布的曲线叫作________,通常________的大小也叫作磁通量密度.
21.[答案]磁感线 磁感应强度
[解析]磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线的切线方向表示磁场方向.
K2磁场对运动电荷的作用
18.K2[2016·
全国卷Ⅱ]一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与筒的轴平行,筒的横截面如图所示.图中直径MN的两端分别开有小孔,筒绕其中心轴以角速度ω顺时针转动.在该截面内,一带电粒子从小孔M射入筒内,射入时的运动方向与MN成30°
角.当筒转过90°
时,该粒子恰好从小孔N飞出圆筒.不计重力.若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞,则带电粒子的比荷为( )
A.
B.
C.
D.
18.A [解析]作出粒子的运动轨迹如图所示,其中O′为粒子运动轨迹的圆心,由几何关系可知∠MO′N′=30°
.
由粒子在磁场中做匀速圆周运动的规律可知qvB=m
,T=
,得T=
,即比荷
=
,由题意知t粒子=t筒,即
·
T=
T筒,则T=3T筒,又T筒=
,故
,选项A正确.
全国卷Ⅲ]平面OM和平面ON之间的夹角为30°
,其横截面(纸面)如图1所示,平面OM上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外.一带电粒子的质量为m,电荷量为q(q>
0).粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场,速度与OM成30°
角.已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,并从OM上另一点射出磁场.不计重力.粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为( )
18.D [解析]设射入磁场的入射点为A,延长入射速度v所在直线交ON于一点C,则轨迹圆与AC相切;
由于轨迹圆只与ON有一个交点,所以轨迹圆与ON相切,所以轨迹圆的圆心必在∠ACD的角平分线上,作出轨迹圆如图所示,其中O′为圆心,B为出射点.
由几何关系可知∠O′CD=30°
,Rt△O′DC中,CD=O′D·
cot30°
R;
由对称性知,AC=CD=
等腰△ACO中,OA=2AC·
cos30°
=3R;
等边△O′AB中,AB=R,所以OB=OA+AB=4R.由qvB=m
得R=
,所以OB=
,D正确.
22.K2[2016·
北京卷]如图1所示,质量为m、电荷量为q的带电粒子,以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场,在磁场中做匀速圆周运动.不计带电粒子所受重力.
(1)求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T;
(2)为使该粒子做匀速直线运动,还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场,求电场强度E的大小.
22.[答案]
(1)
(2)vB
[解析]
(1)洛伦兹力提供向心力,有f=qvB=m
带电粒子做匀速圆周运动的半径R=
匀速圆周运动的周期T=
(2)粒子受电场力F=qE,洛伦兹力f=qvB.粒子做匀速直线运动,则
qE=qvB
场强E的大小E=vB.
4.K2[2016·
四川卷]如图1所示,正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场.一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域,当速度大小为vb时,从b点离开磁场,在磁场中运动的时间为tb,当速度大小为vc时,从c点离开磁场,在磁场中运动的时间为tc,不计粒子重力.则( )
A.vb∶vc=1∶2,tb∶tc=2∶1
B.vb∶vc=2∶1,tb∶tc=1∶2
C.vb∶vc=2∶1,tb∶tc=2∶1
D.vb∶vc=1∶2,tb∶tc=1∶2
4.A [解析]由题可得带正电粒子在匀强磁场中受洛伦兹力作用做匀速圆周运动,且洛伦兹力提供做圆周运动的向心力,作出粒子两次运动的轨迹如图所示
由qvB=m
=mr
可以得出vb∶vc=rb∶rc=1∶2,又由t=
T可以得出时间之比等于偏转角之比.由图看出偏转角之比为2∶1,则tb∶tc=2∶1,选项A正确.
K3带电粒子在组合场及复合场中运动
15.I3 K3[2016·
全国卷Ⅰ]现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图1所示,其中加速电压恒定.质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场.若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍.此离子和质子的质量比约为( )
A.11B.12
C.121D.144
[解析]D 粒子在电场中加速,设离开加速电场的速度为v,则qU=
mv2,粒子进入磁场做圆周运动,半径r=
,因两粒子轨道半径相同,故离子和质子的质量比为144,选项D正确.
15.K3[2016·
江苏卷]回旋加速器的工作原理如图1甲所示,置于真空中的D形金属盒半径为R,两盒间狭缝的间距为d,磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,被加速粒子的质量为m,电荷量为+q,加在狭缝间的交变电压如图乙所示,电压值的大小为U0.周期T=
.一束该种粒子在t=0~
时间内从A处均匀地飘入狭缝,其初速度视为零.现考虑粒子在狭缝中的运动时间,假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动,不考虑粒子间的相互作用.求:
(1)出射粒子的动能Em;
(2)粒子从飘入狭缝至动能达到Em所需的总时间t0;
(3)要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出,d应满足的条件.
15.[答案]
(1)
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