【高二物理】选修1-1《磁场》、《电磁感应》解答题集锦.docx

《磁场》、《电磁感应》期末考试解答题集锦
1、【日照市】
16．（12分）如图所示，细绳绕过轻滑轮连接着边长为L的正方形导线框A1和物块A2，线框A1的电阻R，质量为M，物块A2的质量为m（M＞m），
两匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ的高度也为L，磁感应强度均为
B，方向水平且与线框平面垂直。线框ab边距磁场边界
高度为h。开始时各段绳都处于伸直状态，把它们由静
止释放，ab边刚好穿过两 磁场的分界线CC′进入磁场
Ⅱ时线框做匀速运动，不计绳与骨轮间的摩擦。求：
（1）ab边刚进入Ⅰ时线框A1的速度v1的大小；
（2）ab边进入磁场Ⅱ后线框A1的速度v2的大小。
2、．【济南市】15. （13分）如图所示的坐标系，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向。在x轴上方空间的第一、第二象限内，既无电场也无磁场，在第三象限，存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面（纸面）向里的匀强磁场，在第四象限，存在沿y轴负方向、场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带电质点，从y轴上y = h处的P1点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限。然后经过x轴上x=-2h处的P2点进入第三象限，带电质点恰好能做匀速圆周运动。之后经过y轴上y=-2h处的P3点进入第四象限。已知重力加速度为g。试求：
（1） 粒子到达P2点时速度的大小和方向
（2） 第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小
（3） 带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向。
3、．【莱阳一中】20．(10分) 如图所示，带有等量异种电荷的两平行金属板A和B水平放置，板间匀强电场的场强大小为E，方向竖直向下，两板正中央均开有小孔，板长为L，板间距离为L／3，整个装置处于真空环境中，在A板小孔正上方、距小孔为L处的P点，由静止释放一个带正电的小球(可看做质点)，小球进入AB两板间时加速度变为原来的2倍，设小球通过上、下孔时的速度分别为、。现改变两板的带电性质，使两板间场强方向与原来相反，但大小不变，同时在两板之间加上垂直纸面向里的水平匀强磁场，再次在P点由静止释放该小球，小球从A板小孔进入两板间后，不碰撞极板而能从两板间飞出。求：(重力加速度为g)
(1) 与之比
(2)磁感应强度B的取值范围

4、．【莱阳一中】21．(12分)如图(a)所示，两根足够长的光滑平行金属导轨相距为L=0．40m，导轨平而与水平面成角，上端下端通过导线分别连接阻值的电阻，质量为m=0．20kg、阻值的金属棒ab放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，整个装置处在垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B—1T。现通过小电动机对金属棒施加拉力，使金属棒沿导轨向上做匀加速直线运动，0．5s时电动机达到额定功率，此后电动机功率保持不变，经足够长时间后，棒达到最大速度5． 0m／s。此过程金属棒运动的—t图象如图(b)所示，试求：(取重力加速度g=10m／)
(1)电动机的额定功率P
(2)金属棒匀加速运动时的加速度a的大小
(3)在0～0．5s时间内电动机牵引力F与速度的关系
5、．【临沂高新区】16．如图所示，MN和PQ为固定在水平面上的平行金属轨道，轨距为0.2m，质量为0.1kg的金属杆ab置于轨道上，与轨道垂直，整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T，现用F=2N的水平向右的恒力拉ab杆由静止开始运动，电路中除了电阻R=0.05Ω之外，其余电阻不计，设轨道光滑，求：
（1）ab杆的速度达到5m/s时的加速度多大？
（2）当ab杆达到最大速度后，撤去外力F，此后感应电流还能产生多少电热？
6、．【青岛十九中】17．（12分）如图所示，半径为r、圆心为Ol的虚线所围的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，在磁场右侧有一坚直放置的平行金属板M和N，两板问距离为L，在MN板中央各有一个小孔O2、O3、O1、O2、O3在同一水平直线上，与平行金属板相接的是两条竖直放置间距为L的足够长的光滑金属导轨，导体棒PQ与导轨接触良好，与阻值为R的电阻形成闭合回路（导轨与导体棒的电阻不计），该回路处在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，整个装黄处在真空室中，有一束电荷量为+q、质量为m的粒子流（重力不计），以速率v0圆形磁场边界上的最低点E沿半径方向射入圆形磁场区域，最后从小孔O3射出。现释放导体棒PQ，其下滑h后开始匀速运动，此后粒子恰好不能从O3，而从圆形磁场的最高点F射出。求：
（1）圆形磁场的磁感应强度B’。 （2）导体棒的质量M。
（3）棒下落h的整个过程中，电阻上产生的电热。（4）粒子从E点到F点所用的时间
7、．P
A
E
B
【威海一中】14.（8分）半径为R的光滑绝缘圆环固定在竖直平面内，并且处于水平向右的匀强电场E和垂直于纸面向外的匀强磁场B中．环上套有一个质量为m的带电小球，让小球从与环心等高的P点由静止释放，恰好能滑到圆环的最高点A．求：
（1）小球的带电性质和带电量．
（2）小球运动过程中对环的最大压力．
8、．【威海一中】a
M
P
N
B0
b
Q
θ
R
c
d
15．（10分）如图所示，MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨，NQ⊥MN。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°，NQ间连接有一个R=5Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感强度为B0=1T。将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度，cd距离NQ为s=1m。试解答以下问题：（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）请定性说明金属棒在达到稳定速度前的加速度和速度各如何变化？
（2）当金属棒滑行至cd处时回路中的电流多大？
（3）金属棒达到的稳定速度是多大？
（4）若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0，从此时刻起，让磁感强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则磁感强度B应怎样随时间t变化（写出B与t的关系式）?
9、．【威海一中】17．（12分）如图4所示，在以O为圆心，半径为R=10cm的圆形区域内，有一个水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.1T，方向垂直纸面向外。竖直平行放置的两金属板A、K相距为d=20mm，连在如图所示的电路中，电源电动势E=91V，内阻r=1Ω定值电阻R1=10Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为80Ω，S1、S2为A、K板上的两上小孔，且S1、S2跟O点在垂直极板的同一直线上，OS2=2R，另有一水平放置的足够长的荧光屏D，O点跟荧光屏D之间的距离为H=2R。比荷为2×105C/kg的正离子流由S1进入电场后，通过S2向磁场中心射去，通过磁场后落到荧光屏D上。离子进入电场的初速度、重力、离子之间的作用力均可忽略不计。问：
（1）请分段描述正离子自S1到荧光屏D的运动情况。
（2）如果正离子垂直打在荧光屏上，电压表的示数多大？
（3）调节滑动变阻器滑片P的位置，正离子到达荧光屏的最大范围多大？
10．【潍坊市】17． (12分)如图甲所示，偏转电场的两个平行极板水平放置，板长L=0．08m，板距足够大，两板的右侧有水平宽度l=0．06m、竖直宽度足够大的有界匀强磁场．一个比荷为的带负电粒子(其重力不计)以vo=8X105m/s速度从两板中间沿与板平行的方向射人偏转电场，进入偏转电场时，偏转电场的场强恰好按图乙所示的规律变化，粒子离开偏转电场后进入匀强磁场，最终垂直磁场右边界射出．求：
(1)粒子在磁场中运动的速率v；
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径R；
(3)磁场的磁感应强度B
11、．【郓城实验中学】15．（10分）如图所示，一绝缘圆环轨道位于竖直平面内，半径为R，空心内径远小于R，以圆环圆心O为原点在环面建立平面直角坐标系xoy，在第四象限加一竖直向下的匀强电场，其他象限加垂直环面向外的匀强磁场．一带电量为+q、质量为m的小球在轨道内从b点由静止释放，小球刚好能顺时针沿圆环轨道做圆周运动，求：
（1）匀强电场的电场强度E
（2）若小球第二次到达最高点a时恰好对轨道无压力，求磁感应强度B．

（乙）
（甲）
F
3F0
t1
t
F0
O
F
12、．【郓城实验中学】16．（12分）如图（甲）所示，一正方形金属线框放置在绝缘的光滑水平面上，并位于一竖直向下的有界匀强磁场区域内，线框的右边紧贴着磁场的边界，从t＝0时开始，对线框施加一水平向右的外力F，使线框从静止开始做匀加速直线运动，在时刻穿出磁场．已知外力F随时间变化的图像如图（乙）所示（图中的、均为已知量），线框的质量为m、电阻为R，．试求
（1）线框在磁场中运动的加速度；
（2）匀强磁场的磁感应强度；
（3）线框拉出磁场的过程中通过线框横截面的电荷量。

13、．【枣庄市】16．（9分）甲图为质谱仪的原理图。带正电粒子从静止开
始经过电势差为U的电场加速后，从G点垂直于MN
进入偏转磁场。该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、
方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为
B。带电粒子经偏转磁场后，最终到达照片底片上的H
点。测得G、H间的距离为d，粒子的重力可忽略不计。
（1）设粒子的电荷量为q，质量为m，试证明该粒子的比荷为：；
（2）若偏转磁场的区域为圆形，且与MN相切于G点，如图以所示，其它条件不变，要保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场后不能打到MN边界上（MN足够长），
求磁场区域的半径应满足的条件。