1、- 1 -江西省南昌市第十中学 2017-2018 学年高二上学期第二次月考物理试题一、选择题1. 关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是( )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C. 赤道正上空的磁感线由北指南D. 两条磁感线的空隙处不存在磁场【答案】B【解析】磁感线在磁体外部由 N 极指向 S 极；内部由 S 极指向 N 极，A 错误；自由转动的小磁针放在通电螺线管内部，其 N 极指向表示磁场的方向，所以指向螺线管的北极，B 正确；由地磁场是从地理的南极指向北极，因此赤道上空的磁感线由南向北，C 错误；磁
2、感线的疏密表示磁场的强弱；只要某区域中有磁感线，则说明该部分都有磁场，包括空隙处，D 错误；选 B.【点睛】磁感线是描述磁场分布而假想的，磁感线的疏密表示磁场强弱，磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向；磁感线是闭合曲线，磁体外部磁感线是从 N 极到 S 极，而内部是从 S 极到 N 极.2. 如图所示为磁场、磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时( ) A. 小磁针 N 极向里转 B. 小磁针 N 极向外转C. 小磁针在纸面内向左摆动 D. 小磁针在纸面内向右摆动【答案】A【解析】试题分析：根据右手螺旋定
3、则判断出环形电流内部和外部的磁场，根据小磁针静止时 N 极所指的方向为磁场的方向，判断出小磁针 N 极的偏转本题中根据右手螺旋定则知，环形电流内部的磁场方向向里，外部的磁场方向向外，则小磁针的 N 极向纸面里偏转故 A正确，- 2 -考点：考查了右手螺旋定则的应用3. 在赤道正上方某处有一条东西方向水平放置的长直导线，通有从东向西流动的电流，则此通电导线所受地磁场的作用力的方向是( )A. 向南 B. 向北 C. 竖直向上 D. 竖直向下【答案】D【解析】赤道处的磁场方向从南向北，电流方向自东向西，根据左手定则，安培力的方向竖直向下故 D 正确，ABC 错误故选 D4. 如图所示，长为 2l
4、的直导线折成边长相等，夹角为 60o的 V 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为 B，当在该导线中通以电流 I 时，该 V 形通电导线受到的安培力大小为( )A. 0 B. 0.5BIlC. BIl D. 2BIl【答案】C【解析】试题分析：导线在磁场内有效长度为 ，故该 V 形通电导线受到安培力大小为 ，选项 C 正确，选项 ABD 错误。考点：安培力【名师点睛】由安培力公式 进行计算，注意式中的 应为等效长度，本题考查安培力的计算，熟记公式，但要理解等效长度的意义。视频5. 如图所示，a 和 b 是从 A 点以相同的速度垂直磁场方向射入匀强磁场的两个粒子运动的半圆形径迹，
5、已知两个粒子带电量相同，且 ra=2rb ，不计重力的影响，则由此可知 （ ）- 3 -A. 两粒子均带正电，质量比B. 两粒子均带负电，质量比C. 两粒子均带正电，质量比D. 两粒子均带负电，质量比【答案】B【解析】两粒子进入磁场后均向下偏转，可知在 A 点，均受到向下的洛伦兹力，由左手定则可知，四指所指的方向与运动方向相反，得知两个粒子均带负电；在磁场中由洛伦兹力提供向心力，则有 ，得 ，因 a、b 进入磁场的速度相同，电量也相同，又在同一磁场运动，故 ，选 B.【点睛】该题考查带电粒子在匀强磁场中的偏转，带电粒子在匀强磁场中以垂直于磁场方向运动，洛伦兹力提供向心力，粒子做匀速圆周运动根据
6、偏转方向，利用左手定则来判断粒子所带的电性，根据半径判断粒子的质量比6. 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示它的核心部分是两个 D 形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。如果用同一回旋加速器分别加速氚核（ ）和 粒子（ ） ，比较它们所加的高频交流- 4 -电源的周期和获得的最大动能的大小，有( )A. 加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较大B. 加速氚核的
7、交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较小C. 加速 粒子的交流电源的周期较大， 粒子获得的最大动能较小D. 加速 粒子的交流电源的周期较小， 粒子获得的最大动能较大【答案】D【解析】带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，根据 ，可知氚核的质量与电量的比值大于 粒子的质量与电量的比值，故氚核在磁场中运动的周期大，则加速氚核的交流电源的周期较大， 粒子在磁场中运动的周期小，则加速 粒子的交流电源的周期较小；根据 ，解得： ，则最大动能 ，氚核的质量是 粒子的倍，氚核的电量是 粒子的 倍，则氚核的最大动能是 粒子的 倍，即氚核的最大动能较小，粒子的动能较大，故 ABC 错误，D 正确，选
8、 D.【点睛】回旋加速器是通过电场进行加速，磁场进行偏转来加速带电粒子带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，根据 比较周期当粒子最后离开回旋加速器时的速度最大，根据 求出粒子的最大速度，从而得出最大动能的大小关系7. 在直径为 d 的圆形区域内存在着匀强磁场，磁感应强度为 B，磁场方向垂直圆面指向纸外。一电荷量为 q、质量为 m 的带正电粒子，从磁场区域的一条直径 AC 上的 A 点沿纸面射入磁场，其速度方向与 AC 成 15角，如图所示，此粒子在磁场区域运动的过程中，速度的方向改变了 90，重力可忽略不计，则该粒子射入时的速度大小 v 为( )- 5 -A. B. C. D. 【答
9、案】A【解析】带电粒子垂直射入匀强磁场中做匀速圆周运动时，其运动轨迹如图所示因轨迹所对应的圆心角等于速度的偏向角，由题知粒子速度的方向改变了 ，则轨迹所对应的圆心角是 ，设带电粒子圆周运动的半径为 r，则由几何知识得： ，解得：，由 ，得 ，选 A.【点睛】画出运动轨迹，由几何知识求出粒子圆周运动的半径，由半径公式求出该粒子射入时的速度大小 v8. 在方向如图所示的匀强电场(场强为 E)和匀强磁场(磁感应强度为 B)共存的场区中，一电子沿垂直电场线和磁感线的方向以速度 v0射入场区，设电子射出场区时的速度为 v，不计重力的影响，则( )A. 若 ，电子沿轨迹运动，射出场区时，速度B. 若 ，电
10、子沿轨迹运动，射出场区时，速度C. 若 ，电子沿轨迹运动，射出场区时，速度D. 若 ，电子沿轨迹运动，射出场区时，速度【答案】AD【解析】电子进入电磁场中，受到洛伦兹力与电场力两个力作用，由左手定则判断可知，洛伦兹力方向向下，而电场力方向向上若 ，则 ，电子向下偏转，沿轨迹运动，- 6 -洛伦兹力不做功，而电场力对电子负功，动能减小，速度减小，故速度 ，A 正确，B 错误；若 ，则 ，电子向上偏转，沿轨迹 运动，洛伦兹力不做功，而电场力对电子正功，动能增加，速度增大，故速度 ，C 错误，D 正确；选 AD.【点睛】电子进入电磁场中，受到洛伦兹力与电场力两个力作用，由已知条件，分析两个力的大小，
11、由左手定则判断出洛伦兹力方向，确定出电场力方向，即可确定电子的偏转方向，根据电场力做功的正负，分析速度的变化9. 如图所示，宽 h=2cm 的有界匀强磁场的纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向里，现有一群正粒子从 O 点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为 r=5cm，不计重力的影响，则( )A. 左边界：y8 cm 有粒子射出B. 左边界：04 cm 和 y-4 cm 有粒子射出【答案】BC【解析】当粒子的轨迹恰好与 x 轴方向的右边界相切时，如图所示- 7 -【点睛】粒子垂直进入磁场后做匀速圆周运动，当粒子的轨迹恰好与 x 轴方向的右边界相切
12、时，y 值正值达到最大；当粒子沿-y 轴方向射入磁场时，粒子从磁场右边界 x 轴下方射出时，y 的负值达到最大，根据几何知识求解10. 1922 年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，不计重力的影响，则下列相关说法中正确的是( ) A. 该束带电粒子带正电B. 速度选择器的上极板带正电C. 在 B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷 越小D. 在 B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大【答案】ABC【解析】带电粒子在磁场中向下偏转，磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则知，该粒子带正电A 正确在平行金属板
13、间，根据左手定则知，带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上，则电场力的方向竖直向下，知电场强度的方向竖直向下，所以速度选择器的上极板带正电B 正确进入 磁场中的粒子速度是一定的，根据 ，得 ，可知 r 越大，比荷 越小，但质量 m 不一定大C 正确，D 错误选 ABC.【点睛】根据带电粒子在磁场中的偏转方向确定带电粒子的正负根据在速度选择器中电场- 8 -力和洛伦兹力平衡确定上极板的带电情况在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力，求出粒子的轨道半径，即可知道轨迹半径与什么因素有关二、填写题11. 如图所示，一面积为 S 的长方形线圈有一半处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，这时穿过线圈的磁通量为_ ，当
14、线圈从图中位置绕轴转过 180 过程中穿过这个线圈的磁通量改变了 _【答案】 (1). 0.5BS (2). 1.5BS【解析】由题知，当长方形线圈 abcd 有一半处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中时，磁通量为： ，当线圈从图中位置转过 时，磁通量的方向与原方向相反，所以是 ；该过程中穿过这个线圈的磁通量改变了： ，大小是 【点睛】在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量为 ，图中 S 有磁感线穿过线圈的面积，即为有效面积线圈从图中位置转过 时，磁通量的方向与原方向相反12. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为 B，方向垂直纸面向外，一质量为 m，带电荷量为+q 的小物体从倾角为 的
15、绝缘光滑足够长的斜面上由静止开始下滑，则此物体在斜面 Q 上运动的最大速度为_，此物体在斜面上运动的距离为_【答案】 (1). （1） (2). （2）【解析】当洛伦兹力等于小球重力垂直斜面方向的分力时，则小球刚好要离开斜面，则有：，解得： ；由于小球在下滑过程中，做匀加速直线运动，根据受力分析，由牛顿第二定律得： ，由运动学公式 ，得：- 9 -.13. 如图所示，质量为 m，带电量为 q 的微粒，以与水平方向成 45角的速度射入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，匀强磁场的磁感应强度为 B，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，重力加速度为 g，则电场强度大小为_，微粒的速度大
16、小为_。【答案】 (1). (2). 【解析】粒子做匀速直线运动，合力为零，其中电场力向右，重力向下，洛仑兹力与速度方向和磁场方向垂直，故向左上方，故粒子向右上方运动，受力如图所示由平衡条件得， ， ，解得：电场强度为 ，微粒的速度大小为.三、计算题14. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为 B，其方向与导轨平面成 角斜向上且和棒 ab 垂直，质量为 m，长为 L，通有电流为 I 的导体棒 ab 静止在水平导轨上， （重力加速度为 g）求：（1） ab 受到的摩擦力的大小（2） ab 受到的支持力的大小.【答案】 （1）f=BILsin （2）F N=mg-BILcos 【解析】试题分析：由左手
17、定则判断安培力的方向，画出受力图；由水平方向受力平衡可得- 10 -摩擦力大小；由竖直方向受力平衡可得支持力大小.（1）ab 棒受力如图所示因为棒 ab 处于静止状态，由水平方向受力平衡可得：（2）设支持力为 ，根据竖直方向上受力平衡得：则15. 如图所示，第一象限的匀强磁场的磁感应强度为 B，一质量为 m，带电量为 q，不计重力的粒子，从 x 轴上的 P(a， 0)点沿纸面方向射入磁场，速度与 x 轴正方向夹角为 60，并恰好垂直于 y 轴射出第一象限。求：(1)带电粒子的速度 v；(2)穿过第一象限的时间 t。【答案】 （1） （2）【解析】试题分析：（1）由几何轨迹找到圆心位置，由几何关
18、系得到半径，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律列方程可得带电粒子的速度 v；（2）根据 求出粒子运动的时间（1）根据题意知，带电粒子的运动轨迹，垂直于 y 轴，必然有圆心在 y 轴上，根据半径垂直于速度，则可确定圆心 O，如图所示由几何关系得： ，解得：- 11 -由 ，得：（2）粒子圆周运动的周期为：由几何知识知，粒子在第一象限内运动的圆弧对应的圆心角为：则粒子的运动时间为：【点睛】带电粒子在磁场中运动常用到的解题思路为：找到圆心位置，由几何关系求半径，由洛伦兹力提供向心力得到速度，由圆心角确定运动的时间16. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为 B，宽度为 d，边界为 CD 和 EF。一电子
19、从 CD 边界外侧以速率 v0垂直匀强磁场射入，入射方向与 CD 边界间夹角为 。已知电子的质量为 m，电荷量为 e，不计重力的影响，求：（1）为使电子能从磁场的另一侧 EF 射出，电子的速率 v0满足什么条件?（2）电子在磁场中运动的最长时间是多少？【答案】 （1） （2） 【解析】试题分析：（1）电子在磁场中做匀速圆周运动，当其轨迹恰好与 EF 边相切时，轨迹半径最小，对应的速度最小 （2）电子在磁场中做匀速圆周运动，周期不变，圆心角最大，则运动的时间最长.（1）作出电子的运动轨迹图，如图所示电子恰好从 EF 边射出时，由几何知识得：- 12 -解得：由 ，解得：（2）因电子在磁场中的周期
20、为 ，与速度、半径无关故当电子能从左侧射出时，圆心角最大，运动的时间最长由几何关系得：则最长时间为：【点睛】当入射速率 很小时，电子会在磁场中转动一段圆弧后又从 CD 一侧射出，速率越大，轨道半径越大，当轨道与边界 EF 相切时，电子恰好不能从 EF 射出当电子能从左侧射出时，圆心角最大，运动的时间最长，由 求最长的运动时间.17. 一个匀强磁场，磁场方向垂直于 xy 平面，在 xy 平面上，磁场分布在一个圆形区域内。一个质量为 m、电荷量为 q 的带正电的粒子，由原点 O 进入磁场，初速为 v，方向沿 x 正方向。粒子飞出磁场后，再过一段时间，经过 y 轴上的 P 点，此时速度方向与 y 轴
21、的夹角为30，P 到 O 的距离为 L，如图所示，不计重力的影响。求: （1）磁场的磁感强度 B 的大小（2） xy 平面上磁场区域的最小面积【答案】 （1） （2）（1）画出磁场区域及粒子运动的轨迹如图所示- 13 -设粒子圆周运动的半径为 r，由几何知识得：r+2r=L解得：由 ，得：（2）由图可知，当磁场半径为 时，有最小面积则几何知识得：则最小面积为18. 如图所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右，电场宽度为 L；中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为 B，方向垂直纸面向外；右侧区域匀强磁场的磁感应强度大小也为 B，方向垂直纸面向里，其右
22、边可向右无限延伸。一个质量为 m、电量为 q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的 O 点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后，又回到 O 点，然后重复上述运动过程。求：（1）带电粒子在匀强磁场中的半径（2）中间磁场区域的宽度 d（3）带电粒子从 O 点开始运动到第一次回到 O 点所用时间 t.【答案】 （1） （2） （3）- 14 -【解析】试题分析：（1）带正电的粒子在电场中做匀加速直线运动，垂直进入磁场后做匀速圆周运动，画出粒子运动的轨迹，根据动能定理即可求解带电粒子在磁场中运动的速率；（2）粒子在磁场中由洛伦兹力充当向心力，由牛顿第二定律求出轨迹的半径根据几何关系求解中间磁场区域的宽度；（3）先求出在电场中运动的时间，再求出在两段磁场中运动的时间，三者之和即可带电粒子从 O 点开始运动到第一次回到 O 点所用时间（1）带电粒子在电场中加速，由动能定理得：带电粒子在磁场中偏转，由牛顿第二定律得：联立得：（2）作出粒子的运动轨迹图如图所示由于在两磁场区域中粒子运动半径相同，则三段圆弧的圆心组成的三角形 是等边三角形，其边长为 2R所以中间磁场区域的宽度为（3）在电场中在中间磁场中运动时间在右侧磁场中运动时间则粒子第一次回到 O 点的所用时间为
