【解析】河北省衡水中学2015-2016学年高二上学期二调物理试卷

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2015-2016学年河北省衡水高二（上）二调物理试卷 一、选择题（本题共15小题，每小题4分，共60分，1-10题为单项选择题，11-15为多项选择题，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）1．下列关于磁场的说法中，正确的是(     )A．磁场只有在磁极与磁极磁极与电流发生相互作用时才产生B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为设定的C．磁极和磁极之间是直接发生相互作用的D．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质 2．如图所示，通电螺线管周围能自由转动的小磁针a、b、c、d已静止，N指向正确的是(     )A．小磁针a B．小磁针b C．小磁针c D．小磁针d 3．图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面向内运动，它所受洛伦兹力的方向是(     )A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 4．关于磁电式电流表的说法，以下选项中正确的是(     )①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力大小与电流大小有关，而与所处位置无关．A．①② B．③④ C．①②④ D．①②③④ 5．如图所示，装有导电液的玻璃器皿放在上端为S极的蹄形磁铁的磁场中，器皿中心的圆柱形电极与电源负极相连，内壁边缘的圆环形电极与电源正极相连．电流方向与液体旋转方向（从上往下看）分别是(     )A．由边缘流向中心、顺时针旋转B．由边缘流向中心、逆时针旋转C．由中心流向边缘、顺时针旋转D．由中心流向边缘、逆时针旋转 6．如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场（磁场足够大），一对正、负电子分别以相同速度沿与x 轴成30°角的方向从原点垂直磁场射入，则负电子与正电子在磁场中运动时间之比为：（不计正、负电子间的相互作用力）(     )A．1： B．2：1 C．：1 D．1：2 7．如图所示，两平行导轨与水平面成θ角倾斜放置，电源、电阻、金属细杆及导轨组成闭合回路，细杆与导轨间的摩擦不计．整个装置分别处在如图所示的匀强磁场中，其中可能使金属细杆处于静止状态的是(     )A． B． C． D． 8．如图所示，摆球带负电的单摆，在一匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向里，摆球在AB间摆过程中，由A摆到最低点时，摆线拉力为F1，摆球加速度大小为a1；由B摆到最低点C时，摆线拉力的大小为F2，摆球加速度为a2，则(     )A．F1＞F2，a1=a2 B．F1＜F2，a1=a2 C．F1＞F2，a1＞a2 D．F1＜F2，a1＜a2 9．如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m、带电量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是(     )A．滑块受到的摩擦力不变B．滑块到地面时的动能与B的大小无关C．B很大时，滑块最终可能静止于斜面上D．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面并指向斜面 10．一个带负电的小球在轻绳拉力作用下在光滑绝缘水平面上绕着竖直方向的轴O在匀强磁场中做逆时针方向的匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示．若小球运动到A点时绳子突然断开，关于小球在绳断开后可能的运动情况，以下说法中正确的是(     )A．小球做逆时针匀速圆周运动，半径大于原绳长B．小球做逆时针匀速圆周运动，半径等于原绳长C．小球做顺时针匀速圆周运动，半径大于原绳长D．小球做顺时针匀速圆周运动，半径小于原绳长 11．如图所示，金属板放在垂直于它的匀强磁场中，当金属板中有电流通过时，在金属板的上表面A和下表面A′之间会出现电势差，这种现象称为霍尔效应．若匀强磁场的磁感应强度为B，金属板宽度为h、厚度为d，通有电流I，稳定状态时，上、下表面之间的电势差大小为U．已知电流I与导体单位体积内的自由电子数n、电子电荷量e、导体横截面积S和电子定向移动速度v之间的关系为I=neSv．则下列说法中正确的是(     )A．在上、下表面形成电势差的过程中，电子受到的洛仑兹力方向向上B．达到稳定状态时，金属板上表面A的电势高于下表面A′的电势C．只将金属板的厚度d减小为原来的一半，则上、下表面之间的电势差大小变为D．只将电流I减小为原来的一半，则上、下表面之间的电势差大小变为 12．如图所示，一条形磁铁静止在斜面上，固定在磁铁中心的垂直上方的水平导 线中通有垂直流向纸外的恒定电流，若将磁铁的N极位置与S极位置对调后，仍放在斜面上原来的位置，若磁铁仍然静止，则磁铁对斜面的压力FN和摩擦力Ff的变化情况分别是(     )A．FN增大 B．FN减小 C．Ff减小 D．Ff不变 13．如图所示，匀强磁场的方向竖直向下，磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管．在水平拉力F的作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出，则(     )A．小球带负电B．小球运动的轨迹是一条抛物线C．洛伦兹力对小球做正功D．维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大 14．如图所示，水平固定一截面为正方形绝缘方管的长度为L，空间存在场强为E、方向水平向右的匀强电场和磁感应强度为B．方向竖直向下的匀强磁场，将质量为m、带电量为+q的小球从左侧管口无初速度释放，已知小球与管道各接触面间动摩擦因数均为μ，小球运动到右侧管口处时速度为v，该过程(     )A．洛伦兹力对小球做功为qvBLB．电场力对小球做功为qELC．系统因摩擦而产生的热量为μmgLD．系统因摩擦而产生的热量为qEL﹣mv2 15．如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O和y轴上的点a（0，L）．一质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场，并从x轴上的b点射出磁场，此时速度的方向与x轴正方向的夹角为60°．下列说法正确的是(     )A．电子在磁场中运动的半径为LB．电子在磁场中运动的时间为C．磁场的磁感应强度B=D．电子在磁场中做圆周运动的速度不变  二、非选择题16．利用通电导线在磁场中受到的安培力与磁感应强度的关系就可以测定磁感应强度的大小．实验装置如图所示，弹簧测力计下端挂一矩形导线框，导线框接在图示电路中，线框的短边置于蹄型磁体的N、S极间磁场中的待测位置．①在接通电路前，待线框静止后，先观察并记录下弹簧测力计的读数F0；②接通电路，调节滑动变阻器使电流表读数为I，待线框静止后，观察并记录下弹簧测力计的读数F（F＞F0）．由以上测量数据可知：导线框所受重力大小等于__________；磁场对矩形线框位于磁场中的一条边的作用力大小为__________．若已知导线框在磁场中的这条边的长度为L、线圈匝数为N，则利用上述数据计算待测磁场的磁感应强度的表达示为B=__________． 17．如图所示，一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平等且间距为L，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，当导体棒中通一自右向左的电流I时，导体棒静止在与竖直方向成37°角的导轨上，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）磁场的磁感应强度B；（2）每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN． 18．如图所示，两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上．两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场．将喷墨打印机的喷口放置在两极板的正中央处，从喷口连续不断喷出质量均为m、水平速度大小均为v0、带电荷量为q的墨滴，调节电源电压，使墨滴在电场区域恰能沿中心线水平向右做匀速直线运动；进入电场和磁场共存区域后，最终打在上极板的P点，且速度方向与上极板成53°角．（sin53°=0.8，cos53°=0.6）．（1）判断墨滴所带电荷的种类，并求出两板间的电压；（2）求磁感应强度B的值． 19．如图所示，在倾角为30°的斜面OA的左侧有一竖直档板，其上有一小孔P，OP=0.5m．现有一质量m=4×10﹣20kg，带电量q=+2×10﹣14C的粒子，从小孔以速度v0=3×104m/s水平射向磁感应强度B=0.2T、方向垂直纸面向外的一圆形磁场区域．且在飞出磁场区域后能垂直打在OA面上，粒子重力不计．求：（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径；（2）粒子在磁场中运动的时间；（3）圆形磁场区域的最小半径． 20．（14分）在如图所示的坐标系中，x轴水平，y轴垂直，x轴上方空间只存在重力场，第Ⅲ象限存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面向里的匀强磁场，在第Ⅳ象限由沿x轴负方向的匀强电场，场强大小与第Ⅲ象限存在的电场的场强大小相等．一质量为m，带电荷量大小为q的质点a，从y轴上y=h处的P1点以一定的水平速度沿x轴负方向抛出，它经过x=﹣2h处的P2点进入第Ⅲ象限，恰好做匀速圆周运动，又经过y轴上的y=﹣2h的P3点进入第Ⅳ象限，试求：（1）质点a到达P2点时速度的大小和方向；（2）第Ⅲ象限中匀强电场的电场强度和匀强磁场的磁感应强度的大小；（3）说明质点a从P3进入第Ⅳ象限后的运动情况（不需要说明理由）  
2015-2016学年河北省衡水高二（上）二调物理试卷  一、选择题（本题共15小题，每小题4分，共60分，1-10题为单项选择题，11-15为多项选择题，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）1．下列关于磁场的说法中，正确的是(     )A．磁场只有在磁极与磁极磁极与电流发生相互作用时才产生B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为设定的C．磁极和磁极之间是直接发生相互作用的D．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质【考点】磁现象和磁场．【分析】磁场的存在不需要靠相互作用才产生．磁场是客观存在的．磁极和磁极之间是通过磁场发生相互作用的．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质．【解答】解：A、磁场的存在不需要靠相互作用才产生，没有磁极间的作用，磁铁的磁场一样存在，单独的通电导线也能产生磁场，故A错误．B、磁场是客观存在的，磁感线是人为设定的，故B错误．C、磁极和磁极之间是通过磁场发生相互作用的，故C错误．D、磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质，故D正确．故选：D【点评】本题重点掌握磁场的物质属性，磁场和电场虽然看不见，摸不着，但是都是物质的一种表现形式． 2．如图所示，通电螺线管周围能自由转动的小磁针a、b、c、d已静止，N指向正确的是(     )A．小磁针a B．小磁针b C．小磁针c D．小磁针d【考点】通电直导线和通电线圈周围磁场的方向．【分析】用右手螺旋定则判断出通电螺线管的磁极，再由磁极间的相互作用规律判断小磁针静止时的磁极指向．【解答】解：由右手螺旋定则判断出通电螺线管的左端为N极，右端为S极，由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，只有小磁针c的指向正确．故选：C．【点评】本题考查了磁极间的相互作用规律和右手螺旋定则：让四指弯曲，跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指指的方向是通电螺线管的N极． 3．图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面向内运动，它所受洛伦兹力的方向是(     )A．向上 B．向下 C．向左 D．向右【考点】洛仑兹力；通电直导线和通电线圈周围磁场的方向．【分析】根据等距下电流所产生的B的大小与电流成正比，得出各电流在O点所产生的B的大小关系，由安培定则确定出方向，再利用矢量合成法则求得B的合矢量的方向．【解答】解：根据题意，由右手螺旋定则知b与d导线电流产生磁场正好相互抵消，而a与c导线产生磁场正好相互叠加，由右手螺旋定则，则得磁场方向水平向左，当一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向内运动，根据左手定则可知，它所受洛伦兹力的方向向上．故A正确，BCD错误．故选：A．【点评】考查磁感应强度B的矢量合成法则，会进行B的合成，从而确定磁场的大小与方向． 4．关于磁电式电流表的说法，以下选项中正确的是(     )①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力大小与电流大小有关，而与所处位置无关．A．①② B．③④ C．①②④ D．①②③④【考点】磁电式电表原理．【专题】实验题；定性思想；实验分析法；电磁感应与电路结合．【分析】磁电式电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐射分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐射分布的磁场特点是大小相等、方向不同．根据安培力的大小公式F=BIL，即可求解．【解答】解：①、根据力矩平衡条件可知，稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的，故①正确；②、由图看出，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐射分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐射分布的磁场特点是大小相等．根据安培力的大小F=BIL，即可知：线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正确，③错误；④、磁场呈幅状，故电流与磁场始终相互垂直，结合F=BIL，即可知，线圈所受磁力大小与电流大小有关，而与所处位置无关，故④正确．故选：C【点评】解决本题要注意磁场分布的特点，运用公式F=BIL，注意辐向磁场与匀强磁场的区别即可． 5．如图所示，装有导电液的玻璃器皿放在上端为S极的蹄形磁铁的磁场中，器皿中心的圆柱形电极与电源负极相连，内壁边缘的圆环形电极与电源正极相连．电流方向与液体旋转方向（从上往下看）分别是(     )A．由边缘流向中心、顺时针旋转B．由边缘流向中心、逆时针旋转C．由中心流向边缘、顺时针旋转D．由中心流向边缘、逆时针旋转【考点】洛仑兹力．【分析】在电源外部，电流由正极流向负极；由左手定则可以判断出导电液体受到的安培力方向，从而判断出液体的旋转方向．【解答】解：在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转；故选B．【点评】本题是一道基础题，知道在电源外部电流由正极流向负极、熟练应用左手定则即可正确解题． 6．如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场（磁场足够大），一对正、负电子分别以相同速度沿与x 轴成30°角的方向从原点垂直磁场射入，则负电子与正电子在磁场中运动时间之比为：（不计正、负电子间的相互作用力）(     )A．1： B．2：1 C．：1 D．1：2【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动．【专题】应用题；定量思想；比例法；带电粒子在磁场中的运动专题．【分析】电子在磁场中做匀速圆周运动，求出电子在磁场中转过的圆心角，然后求出电子的运动时间之比．【解答】解：电子在磁场中做圆周运动的周期：T=相等，电子在磁场中做圆周运动的轨迹如图所示，由几何知识可知：α=120°，β=60°，电子在磁场中的匀速时间：t=T，负电子与正电子在磁场中运动时间之比：==；故选：D．【点评】本题考查了求电子在磁场中的运动时间之比，考查了电子在磁场中的运动，分析清楚电子运动过程、作出电子运动轨迹是解题的关键，应用电子做圆周运动的周期公式即可解题，解题时注意几何知识的应用． 7．如图所示，两平行导轨与水平面成θ角倾斜放置，电源、电阻、金属细杆及导轨组成闭合回路，细杆与导轨间的摩擦不计．整个装置分别处在如图所示的匀强磁场中，其中可能使金属细杆处于静止状态的是(     )A． B． C． D．【考点】安培力；左手定则．【分析】本题在磁场中考查了物体平衡问题，对物体正确进行受力分析，看能否满足平衡条件，同时知道左手定则的内容：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线进入手心，并使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．【解答】解：A、磁场的方向与电流的方向相同，不受安培力，金属杆受重力和支持力不可能平衡．故A错误．B、金属杆所受的安培力方向竖直向上，若安培力与重力平衡，金属杆能处于平衡状态．故B正确．C、金属杆受垂直于斜面向上的安培力，重力，支持力，不可能平衡．故C错误．D、金属杆受到水平向右的安培力，重力，支持力，三个力可能处于平衡状态．故D正确．故选BD．【点评】这类问题的解题思路和以前所学物体平衡解题思路一样，只不过在受力分析时多了安培力，注意正确应用左手定则判断安培力的方向． 8．如图所示，摆球带负电的单摆，在一匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向里，摆球在AB间摆过程中，由A摆到最低点时，摆线拉力为F1，摆球加速度大小为a1；由B摆到最低点C时，摆线拉力的大小为F2，摆球加速度为a2，则(     )A．F1＞F2，a1=a2 B．F1＜F2，a1=a2 C．F1＞F2，a1＞a2 D．F1＜F2，a1＜a2【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力．【专题】带电粒子在磁场中的运动专题．【分析】摆球摆到最低点的时候，速度大小相等，重力、摆线拉力、洛伦兹力的合力提供向心力，根据向心力公式即可求解．【解答】解：设摆球所带电量为q，摆线长为r，磁场强度为B，在最低点时的速率为v，在摆动过程中，只有重力做功，机械能守恒，所以到达最低点速度相等，则由A摆到最低点时：F1+Bqv﹣mg=m由B摆到最低点时：F2﹣Bqv﹣mg=m解得：F1＜F2，根据牛顿第二定律得：ma=m所以两次通过C点时的加速度相同，即a1=a2．故选B【点评】解得本题要注意，摆球从A到C和从B到C的过程中，摆球的匀速速度相反，所以洛伦兹力方向也相反，难度适中． 9．如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m、带电量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是 (     )A．滑块受到的摩擦力不变B．滑块到地面时的动能与B的大小无关C．B很大时，滑块最终可能静止于斜面上D．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面并指向斜面【考点】带电粒子在混合场中的运动．【专题】带电粒子在磁场中的运动专题．【分析】小滑块向下运动的过程中受到重力，支持力，垂直斜面向下的洛伦兹力，摩擦力，向下运动的过程中，速度增大，洛伦兹力增大，支持力增大，滑动摩擦力增大，当加速度减到0，做匀速运动．【解答】解：A、小滑块向下运动的过程中受到重力，支持力，摩擦力，根据左手定则可知洛伦兹力垂直斜面向下，向下运动的过程中，速度增大，洛伦兹力增大，支持力增大，滑动摩擦力增大．故A错误，D正确．  B、B的大小不同，洛伦兹力大小不同，导致滑动摩擦力大小不同，根据动能定理，摩擦力功不同，到达底端的动能不同．故B错误．  C、滑块到地面时当B很大，则摩擦力有可能很大，当滑块受到的摩擦力与重力向下的分力相等时，滑块做匀速直线运动，洛伦兹力与摩擦力不再增大，所以滑块不可能静止在斜面上．故C错误．故选：D．【点评】解决本题的关键知道洛伦兹力的方向和洛伦兹力的大小以及能够正确的受力分析，理清物体的运动状况． 10．一个带负电的小球在轻绳拉力作用下在光滑绝缘水平面上绕着竖直方向的轴O在匀强磁场中做逆时针方向的匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示．若小球运动到A点时绳子突然断开，关于小球在绳断开后可能的运动情况，以下说法中正确的是(     )A．小球做逆时针匀速圆周运动，半径大于原绳长B．小球做逆时针匀速圆周运动，半径等于原绳长C．小球做顺时针匀速圆周运动，半径大于原绳长D．小球做顺时针匀速圆周运动，半径小于原绳长【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；向心力．【专题】带电粒子在磁场中的运动专题．【分析】运动的带电粒子在磁场中受力洛伦兹力的作用，分小球带正电和负电两种情况进行讨论，用左手定则判断洛伦兹力的方向，根据向心力公式分析绳子所受的力，绳子断开后，绳子的拉力为零，小球仅受洛伦兹力，根据受力情况判断小球的运动情况即可．【解答】解：小球带负电沿逆时针方向旋转，小球所受的洛伦兹力方向背离圆心，当洛伦兹力的大小大于小球原来所受合力大小时，绳子断后，小球做顺时针的匀速圆周运动，半径变大；当洛伦兹力的大小等于小球原来所受合力大小时，半径不变；也可能洛伦兹力小于之前合力的大小，则半径减小．故AB错误，CD正确．故选：CD．【点评】解题的关键是能正确分析向心力的，知道如何判断洛伦兹力的方向；该题中需要区分小球带正电与带负电的情况，难度适中． 11．如图所示，金属板放在垂直于它的匀强磁场中，当金属板中有电流通过时，在金属板的上表面A和下表面A′之间会出现电势差，这种现象称为霍尔效应．若匀强磁场的磁感应强度为B，金属板宽度为h、厚度为d，通有电流I，稳定状态时，上、下表面之间的电势差大小为U．已知电流I与导体单位体积内的自由电子数n、电子电荷量e、导体横截面积S和电子定向移动速度v之间的关系为I=neSv．则下列说法中正确的是(     )A．在上、下表面形成电势差的过程中，电子受到的洛仑兹力方向向上B．达到稳定状态时，金属板上表面A的电势高于下表面A′的电势C．只将金属板的厚度d减小为原来的一半，则上、下表面之间的电势差大小变为D．只将电流I减小为原来的一半，则上、下表面之间的电势差大小变为【考点】霍尔效应及其应用．【分析】金属中移动的是自由电子，根据左手定则，判断出电子的偏转方向，从而得出电势的高低．最终电子受电场力和洛伦兹力平衡，根据平衡求出电势差的大小．【解答】解：A、B、电流向右、磁场向内，根据左手定则，安培力向上；电流是电子的定向移动形成的，故洛伦兹力也向上；故上极板聚集负电荷，下极板带正电荷，故下极板电势较高；故A正确；B错误；C、D、电子最终达到平衡，有：evB=e则：U=vBh电流的微观表达式：I=nevS=nevhd则：v=，代入得：U=Bh=∝只将金属板的厚度d减小为原来的一半，则上、下表面之间的电势差大小变为2U，故C错误；只将电流I减小为原来的一半，则上、下表面之间的电势差大小变为，故D正确．故选：AD．【点评】解决本题的关键会运用左手定则判断电子的偏转方向，当上下表面有电荷后，之间形成电势差，最终电荷受电场力和洛伦兹力平衡． 12．如图所示，一条形磁铁静止在斜面上，固定在磁铁中心的垂直上方的水平导 线中通有垂直流向纸外的恒定电流，若将磁铁的N极位置与S极位置对调后，仍放在斜面上原来的位置，若磁铁仍然静止，则磁铁对斜面的压力FN和摩擦力Ff的变化情况分别是(     )A．FN增大 B．FN减小 C．Ff减小 D．Ff不变【考点】电流的磁场对磁针的作用．【分析】先判断电流所在位置的磁场方向，然后根据左手定则判断安培力方向；再根据牛顿第三定律得到磁体受力方向，最后对磁体受力分析，根据平衡条件判断．【解答】解：条形磁铁在导线处产生的磁场方向平行于斜面向上，由左手定则知导线所受安培力垂直斜面向上，根据牛顿第三定律则条形磁铁所受安培力垂直斜面向下，若将磁铁的N极位置与S极位置对调后，同理可知条形磁铁所受安培力垂直斜面向上，故磁铁对斜面的压力F减小，根据平衡条件：Ff=mgsinθ保持不变；故选：BD．【点评】本题关键先对电流分析，得到其受力方向，再结合牛顿第三定律和平衡条件分析磁体的受力情况． 13．如图所示，匀强磁场的方向竖直向下，磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管．在水平拉力F的作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出，则(     )A．小球带负电B．小球运动的轨迹是一条抛物线C．洛伦兹力对小球做正功D．维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大【考点】洛仑兹力；带电粒子在匀强磁场中的运动．【专题】带电粒子在磁场中的运动专题．【分析】小球能从管口处飞出，说明小球受到指向管口洛伦兹力，由左手定则，分析电性．将小球的运动分解为沿管子向里和垂直于管子向右两个方向．根据受力情况和初始条件分析两个方向的分运动情况，研究轨迹，确定F如何变化．【解答】解：A、小球能从管口处飞出，说明小球受到指向管口洛伦兹力，根据左手定则判断，小球带正电．故A错误；B、小球垂直于管子向右的分运动是匀速直线运动．小球沿管子方向受到洛伦兹力的分力F1=qv1B，q、v1、B均不变，F1不变，则小球沿管子做匀加速直线运动．与平抛运动类似，小球运动的轨迹是一条抛物线，故B正确；C、洛伦兹力总是与速度垂直，不做功，故C错误；D、设小球沿管子的分速度大小为v2，则小球受到垂直管子向左的洛伦兹力的分力F2=qv2B，v2增大，则F2增大，而拉力F=F2，则F逐渐增大，故D正确．故选：BD．【点评】本题中小球做类平抛运动，其研究方法与平抛运动类似：运动的合成与分解，其轨迹是抛物线．熟练应用左手定制判断洛伦兹力方向． 14．如图所示，水平固定一截面为正方形绝缘方管的长度为L，空间存在场强为E、方向水平向右的匀强电场和磁感应强度为B．方向竖直向下的匀强磁场，将质量为m、带电量为+q的小球从左侧管口无初速度释放，已知小球与管道各接触面间动摩擦因数均为μ，小球运动到右侧管口处时速度为v，该过程(     )A．洛伦兹力对小球做功为qvBLB．电场力对小球做功为qELC．系统因摩擦而产生的热量为μmgLD．系统因摩擦而产生的热量为qEL﹣mv2【考点】带电粒子在混合场中的运动；功能关系．【分析】根据左手定则判断出洛伦兹力的方向，然后结合锂离子的特点判断洛伦兹力做的功；根据电场力的方向、大小以及小球运动的位移，计算出电场力做的功；使用Q=fs计算因摩擦产生的内能．【解答】解：A、小球向右运动，由左手定则可知，小球受到的洛伦兹力的方向垂直于纸面向里，与运动的方向垂直，使用洛伦兹力不做功．故A错误；B、小球受到的电场力大小为F=qE，方向向右，小球运动的方向也向右，所以电场力做的功：W=FL=qEL．故B正确；C、小球在运动的过程中，受到向下的重力，向右的电场力，垂直于纸面向里的洛伦兹力，和支持力的作用，在正方形绝缘方管的平面内，支持力的方向与重力、洛伦兹力的合力的方向相反，大小为：系统因摩擦而产生的热量为：Q=fL=μNL＞μmgL．故C错误；D、小球运动的过程中只有电场力和摩擦力做功，由动能定理得：qEL﹣Wf=，所以：．故D正确．故选：BD【点评】该题考查带电小球在复合场中的运动，涉及受力分析、左手定则、以及摩擦力做功等问题，对小球的受力分析一定要细致，否则，在计算摩擦力做功的过程中，容易出现错误，将摩擦力计算为μmg． 15．如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O和y轴上的点a（0，L）．一质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场，并从x轴上的b点射出磁场，此时速度的方向与x轴正方向的夹角为60°．下列说法正确的是(     )A．电子在磁场中运动的半径为LB．电子在磁场中运动的时间为C．磁场的磁感应强度B=D．电子在磁场中做圆周运动的速度不变【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动．【专题】带电粒子在磁场中的运动专题．【分析】带电粒子在匀强磁场中在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动．所以由几何关系可确定运动圆弧的半径与已知长度的关系，从而确定圆磁场的圆心，并能算出粒子在磁场中运动时间．【解答】解：A、电子的轨迹半径为R，由几何知识有：Rsin30°=R﹣L，解得：R=2L，故A错误．B、电子在磁场中运动时间t=，周期：T=，解得：t=．故B正确．C、根据R==2L得，磁感应强度B=，故C正确．D、电子在磁场中做匀速圆周运动，速度大小不变，方向在改变，故D错误．故选：BC．【点评】本题考查了带电粒子在磁场中的运动，关键作出粒子的运动轨迹，确定圆心、半径、圆心角，结合半径公式和周期公式进行求解，难度中等． 二、非选择题16．利用通电导线在磁场中受到的安培力与磁感应强度的关系就可以测定磁感应强度的大小．实验装置如图所示，弹簧测力计下端挂一矩形导线框，导线框接在图示电路中，线框的短边置于蹄型磁体的N、S极间磁场中的待测位置．①在接通电路前，待线框静止后，先观察并记录下弹簧测力计的读数F0；②接通电路，调节滑动变阻器使电流表读数为I，待线框静止后，观察并记录下弹簧测力计的读数F（F＞F0）．由以上测量数据可知：导线框所受重力大小等于F0；磁场对矩形线框位于磁场中的一条边的作用力大小为F﹣F0．若已知导线框在磁场中的这条边的长度为L、线圈匝数为N，则利用上述数据计算待测磁场的磁感应强度的表达示为B=．【考点】磁感应强度．【专题】电场力与电势的性质专题．【分析】向根据共点力的平衡分析出导线框的重力与安培力的大小，然后由磁感应强度的定义式即可求出磁感应强度．【解答】解：在接通电路前，待线框静止后，先观察并记录下弹簧测力计的读数F0；由于导线框此时只受到重力和弹簧的拉力，所以重力等于弹簧的拉力，即F0；接通电路，调节滑动变阻器使电流表读数为I，待线框静止后，观察并记录下弹簧测力计的读数F，此时导线框受到重力、安培力和拉力的作用，处于平衡状态，平衡方程为：F﹣G﹣F安=0所以：F安=F﹣G=F﹣F0又：F安=NBIL则：B=．故答案为：F0，F﹣F0，．【点评】解决本题的关键掌握安培力的大小公式，掌握左手定则判断安培力的方向，基础题． 17．如图所示，一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平等且间距为L，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，当导体棒中通一自右向左的电流I时，导体棒静止在与竖直方向成37°角的导轨上，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）磁场的磁感应强度B；（2）每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN．【考点】共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用；电场强度．【专题】图析法；共点力作用下物体平衡专题．【分析】（1）对导体棒受力分析，受重力、支持力和安培力，然后根据平衡条件，结合合成法得到安培力，最后求出磁场的磁感应强度；（2）对导体棒受力分析，受重力、支持力和安培力，然后根据平衡条件，结合合成法得到支持力，最后得到每个圆导轨对导体棒的支持力大小．【解答】解：（1）从右向左看受力分析如图所示：由受力平衡得到：解得：即磁场的磁感应强度B的大小为．（2）两个导轨对棒的支持力为2FN，满足：2FNcos37°=mg解得：即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为．【点评】本题难点在于题图是立体图形，受力分析时力图难以构建，关键是将题图转化为平面图，再作图分析． 18．如图所示，两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上．两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场．将喷墨打印机的喷口放置在两极板的正中央处，从喷口连续不断喷出质量均为m、水平速度大小均为v0、带电荷量为q的墨滴，调节电源电压，使墨滴在电场区域恰能沿中心线水平向右做匀速直线运动；进入电场和磁场共存区域后，最终打在上极板的P点，且速度方向与上极板成53°角．（sin53°=0.8，cos53°=0.6）．（1）判断墨滴所带电荷的种类，并求出两板间的电压；（2）求磁感应强度B的值．【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；带电粒子在匀强电场中的运动．【专题】带电粒子在磁场中的运动专题．【分析】（1）根据电场力和重力平衡求出电荷量的大小，通过电场力的方向确定电荷的正负．（2）墨滴垂直进入电磁场共存区域，重力仍与电场力平衡，粒子做匀速圆周运动，画出轨迹，通过几何关系得出粒子的轨道半径，根据洛伦兹力提供向心力求出磁感应强度的大小．【解答】解：（1）由于电场方向向上，电荷所受电场力向上，可知墨滴带正电荷；墨滴在电场区域做匀速直线运动，设两板间电压为U，得：q=mg得：U=（2）墨滴垂直进入电、磁场共存区域，重力仍与电场力平衡，合力等于洛伦兹力，墨滴做匀速圆周运动，有：qv0B=m由图示可得：cos53°==0.6得：R=d联立解得：B=答：（1）判断墨滴带正电荷，两板间的电压为；（2）磁感应强度B的值为．【点评】本题考查粒子在复合场中的运动，知道粒子在电场和重力场区域做匀速直线运动，进入电场、磁场和重力场区域，做匀速圆周运动．结合牛顿第二定律和共点力平衡进行求解． 19．如图所示，在倾角为30°的斜面OA的左侧有一竖直档板，其上有一小孔P，OP=0.5m．现有一质量m=4×10﹣20kg，带电量q=+2×10﹣14C的粒子，从小孔以速度v0=3×104m/s水平射向磁感应强度B=0.2T、方向垂直纸面向外的一圆形磁场区域．且在飞出磁场区域后能垂直打在OA面上，粒子重力不计．求：（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径；（2）粒子在磁场中运动的时间；（3）圆形磁场区域的最小半径．【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力．【专题】带电粒子在磁场中的运动专题．【分析】（1）粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律求出粒子在磁场中做圆周运动的半径，并由圆周运动公式求出周期．（2）画出粒子运动的轨迹如图，由几何知识得到轨迹对应的圆心角θ，由t=T求出粒子在磁场中运动的时间；（3）当粒子的轨迹圆正好以PQ为直径时，圆形磁场区域的半径最小，则知最小半径的值．【解答】解：（1）粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律得    qvB=m得，轨迹半径为 r==0.3m，周期为 T=（2）画出粒子运动的轨迹如图，由几何知识得到轨迹对应的圆心角θ=60°，则粒子在磁场中运动的时间为   t=T===（3）当粒子的轨迹圆正好以PQ为直径时，圆形磁场区域的半径最小，根据几何知识得知，PQ=r，则磁场最小的半径为Rmin==0.15m答：（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径为0.3m；（2）粒子在磁场中运动的时间是；（3）圆形磁场区域的最小半径是0.15m．【点评】本题中圆形磁场区域最小的直径等于入射点与出射点间的距离是常用的经验结论，在本题中要灵活运用． 20．（14分）在如图所示的坐标系中，x轴水平，y轴垂直，x轴上方空间只存在重力场，第Ⅲ象限存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面向里的匀强磁场，在第Ⅳ象限由沿x轴负方向的匀强电场，场强大小与第Ⅲ象限存在的电场的场强大小相等．一质量为m，带电荷量大小为q的质点a，从y轴上y=h处的P1点以一定的水平速度沿x轴负方向抛出，它经过x=﹣2h处的P2点进入第Ⅲ象限，恰好做匀速圆周运动，又经过y轴上的y=﹣2h的P3点进入第Ⅳ象限，试求：（1）质点a到达P2点时速度的大小和方向；（2）第Ⅲ象限中匀强电场的电场强度和匀强磁场的磁感应强度的大小；（3）说明质点a从P3进入第Ⅳ象限后的运动情况（不需要说明理由）【考点】带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动．【专题】带电粒子在复合场中的运动专题．【分析】（1）带电粒子先做平抛运动，将运动分解成水平方向匀速直线运动与竖直方向自由落体运动，从而求出粒子到达P2点时速度的大小和方向；（2）当带电粒子进入电场、磁场与重力场中时，重力与电场力相平衡，洛伦兹力提供向心力使其做匀速圆周运动，由平衡可得出电场强度大小，再几何关系可求出磁感应强度大小．（3）分析带电粒子的受力情况，结合初速度，即可判断粒子的运动情况．【解答】解：（1）质点从P1到P2，由平抛运动规律得：  h=gt2得：t=则2h=v0t，得：  v0===  vy=gt=故粒子到达P2点时速度的大小为：v==2，方向与x轴负方向成45°角．（2）质点从P2到P3，重力与电场力平衡，洛仑兹力提供向心力Eq=mg，且有 qvB=m根据几何知识得：（2R）2=（2h）2+（2h）2，解得：E=，B=（3）由上分析可知质点所受的电场力竖直向上，则质点带正电．质点a从P3进入第Ⅳ象限后，受到水平向右的电场力和重力作用，它们的合力大小为 F=mg，方向与质点刚进入第Ⅳ象限速度方向相反，所以质点做匀减速直线运动．答：（1）质点a到达P2点时速度的大小2，方向与x轴负方向成45°角；（2）第Ⅲ象限中匀强电场的电场强度是，匀强磁场的磁感应强度的大小是；（3）质点a从P3进入第Ⅳ象限后做匀减速直线运动．【点评】本题考查带电粒子在场中三种运动模型：匀速圆周运动、平抛运动和匀减速直线运动，考查综合分析能力，以及空间想像的能力，应用数学知识解决物理问题的能力．