高三物理高考第一轮专题复习——电磁场(含答案详解)[1]

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高三物理一轮复习专题7 电场(含高考真题)

专题7 电场1.（15江苏卷）静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载《春秋纬考异邮》中有玳瑁吸衣若只说，但下列不属于静电现象的是A．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引C．小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流D．从干燥的地毯走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉答案：C解析：C是电磁感应现象，其余是静电现象.2.（15江苏卷）一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左，不计空气阻力，则小球A．做直线运动 B．做曲线运动 C．速率先减小后增大，D．速率先增大后减小答案：BC解析：小球受重力和电场力，合力方向左下，初速度与合力不在同一直线，所以小球做曲线运动.初阶段，合力与速度夹角为钝角，速率减小，后来，合力与速度夹角为锐角，速率增大，所以速率先减小后增大.3，（15江苏卷）两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示，c时两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则A．a点的电场强度比b点的大B．a点的电势比b点的高C．c点的电场强度比d点的大D．c点的电势比d点的低答案：ACD解析：逐项判断A.根据电场线的疏密判断，a点电场强度比b大，A正确；B.根据沿电场线电势降低，a 点的电势比b 低，B 错误；C.根据电场的叠加原理，c 、d 点的电场都是正电荷与两个相同的负电荷形成的电场的叠加，c 点两个相同的负电荷形成的电场互相抵消、d 点两个相同的负电荷形成的电场方向与正电荷形成的电场方向相反，而c 、d 点与正电荷距离相等，所以c 点电场强度比d 大，C 正确；D.根据Ed U =的原理，c 、d 点与正电荷距离相等，但正电荷到c 间电场强度比到d 间电场强度大，所以电势降落大，所以c 点的电势比d 低，D 正确.4.（15江苏卷）（16分）一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量均为+q 、质量不同的离子飘入电压为0U 的加速电场，其初速度几乎为零，这些离子经过加速后通过狭缝O 沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B 的匀强磁场，最后打在底片上，已知放置底片区域已知放置底片的区域MN =L ，且OM =L .某次测量发现MN 中左侧23区域MQ 损坏，检测不到离子，但右侧13区域QN 仍能正常检测到离子. 在适当调节加速电压后，原本打在MQ 的离子即可在QN 检测到.（1）求原本打在MN 中点P 的离子质量m ；（2）为使原本打在P 的离子能打在QN 区域，求加速电压U 的调节范围；（3）为了在QN 区域将原本打在MQ 区域的所有离子检测完整，求需要调节U 的最少次数.（取20. 301lg =；lg30. 477,lg50. 699==)解析：（1）离子在电场中加速2021mv qU = 在磁场中做匀速圆周运动r v m qvB 2=，解得qmU B r 021= ① 代入L r 430=，解得022329U L qB m = ② （2）由（1）得，=U 220916L r U ，离子打在Q 点L r 65=，解得811000U U =;离子打在N 点L r =，解得9160U U =，则电压的范围9168110000U U U ≤≤ （3）由（1）可知，r ∝U第一次调节电压到1U ，使原本打到Q 点的离子打到N 点，0165U U L L =，此时，设原本半径为1r 的打在1Q 的离子打在Q 上，则01165U U r L =，解得L L r 3625)65(21==第二次调节电压到2U ，使原本打到1Q 点的离子打到N 点，022)65(U U L L=，此时，设原本半径为2r 的打在2Q 的离子打在Q 上，则02265U U r L =，解得L L r 216125)65(32== 同理，第n 次调节电压，有L r n n 1)65(+=,检测完整，有L r n 21≤，解得8.21)56lg(2lg ≈-≥n ，最少次数为3次.第三次调节电压到3U ，使原本打到2Q 点的离子打到N 点，033)65(U U L L=，此时，设原本半径为3r 的打在3Q 的离子打在Q 上，则03365U U r L =，解得L L L r 211296625)65(43<==,调节电压的次数最少为3次.5.（15海南卷）如图，一充电后的平行板电容器的两极板相距l ，在正极板附近有一质量为M 、电荷量为q （q ＞0）的粒子，在负极板附近有另一质量为m 、电荷量为-q 的粒子，在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动.已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距l 52的平面.若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则M ：m 为（）A. 3:2B. 2：1C. 5:2D. 3:1答案：A解析：设电场强度为E ，两粒子的运动时间相同，对M 有，Eq a M =，22152Eq l t M =；对m 有'Eq a m =，23152Eq l t m =，联立解得32M m =，A 正确； 6.（15海南卷）如图，两电荷量分别为Q （Q ＞0）和-Q 的点电荷对称地放置在x 轴上原点O 的两侧，a 点位于x 轴上O 点与点电荷Q 之间，b 位于y 轴O 点上方.取无穷远处的电势为零，下列说法正确的是A.b点的电势为零，电场强度也为零B.正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右C.将正的试探电荷从O点移到a点，必须克服电场力做功D.将同一正的试探电荷先后从O、b点移到a点，后者电势能的变化较大答案：BC解析：因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为水平指向负电荷，所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所以中垂线的电势为零，故b点的电势为零，但是电场强度不为零，A错误；等量异种电荷连线上，电场方向由正电荷指向负电荷，方向水平向右，在中点O处电势为零，O点左侧电势为正，右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，故B正确；O点的电势低于a点的电势，电场力做负功，所以必须克服电场力做功，C正确；O点和b点的电势相等，所以先后从O、b点移到a点，电场力做功相等，电势能变化相同，D错误；7.（15四川卷）如图所示，半圆槽光滑、绝缘、固定，圆心是O，最低点是P，直径MN水平，a、b是两个完全相同的带正电小球（视为点电荷），b固定在M点，a从N点静止释放，沿半圆槽运动经过P点到达某点Q（图中未画出）时速度为零.则小球aA．从N到Q的过程中，重力与库仑力的合力先增大后减小B．从N到P的过程中，速率先增大后减小C．从N到Q的过程中，电势能一直增加D．从P到Q的过程中，动能减少量小于电势能增加量答案：BC解析：a球从N点静止释放后，受重力mg、b球的库仑斥力F C和槽的弹力N作用，a球在从N到Q的过程中，mg与F C的夹角θ逐渐减小，不妨先假设F C的大小不变，随着θ的减小mg 与F C的合力F将逐渐增大，况且，由库仑定律和图中几何关系可知，随着θ的减小F C逐渐增大，因此F一直增加，故选项A错误；在a球在从N到Q的过程中，a、b两小球距离逐渐变小，电场力一直做负功，电势能一直增加，故选项C 正确；显然在从P 到Q 的过程中，根据能的转化与守恒可知，其电势能增加量等于其机械能的减少量，b 球在Q 点时的重力势能大于其在P 点时的重力势能，因此该过程中动能一定在减少，且其减少量一定等于其电势能与重力势能增加量之和，故选项D 错误；既然在从P 到Q 的过程中，b 球的动能在减少，因此其速率也在减小，而开始在N 点时速率为0，开始向下运动段中，其速率必先增大，故选项B 正确.8.（15安徽卷）由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电量分别为q 1和q 2，其间距离为r 时，它们之间相互作用力的大小为221rq q k F =，式中k 为静电力常量.若用国际单位制的基本单位表示，k 的单位应为A ．kg ·A 2·m 2B ．kg ·A -2·m 3·s -4C ．kg ·m 2·C -2D ．N ·m 2·A -2答案：B解析：根据单位制，k 的单位为N ·m 2·C -2，而1N= 1kg ·m ·s -2，1C=1 A ·s ，代入得k 的单位为kg ·A -2·m 3·s -4，故答案为B ．9.（15 安徽卷）已知均匀带电的无穷大平面在真空中激发电场的场强大小为02σε，其中σ为平面上单位面积所带的电荷量，ε0为常量.如图所示的平行板电容器，极板正对面积为S ，其间为真空，带电量为Q .不计边缘效应时，极板可看作无穷大导体板，则极板间的电场强度大小和两极板间相互的静电引力大小分别为A ．S εQ 0和S εQ 02B ．02Q S ε和SεQ 02 C ．02Q S ε和202Q S ε D ．S εQ 0和202Q S ε 答案：D 解析：由题意，单块极板产生的电场强度为002QE S ε=，根据电场的叠加原理，极板间的电场强度大小002Q E E Sε==，选项B 、C 错误；由于一块极板在另一块极板处产生的电场强度处处相同，借用微元和累加的思想，所以另一块极板所受电场力为2002Q F QE S ε==，+ + ++ - - - - S故选项A 错误．答案为D ．10.（15海南卷）在xOy 平面内，有沿y 轴负方向的匀强电场，场强大小为E （图中未画出），由A 点斜射出一质量为m ，带电量为+q 的粒子，B 和C 是粒子运动轨迹上的两点，如图所示，其中l 0为常数.粒子所受重力忽略不计，求：（1）粒子从A 到C 过程中电场力对它做的功；（2）粒子从A 到C 过程所经历的时间；（3）粒子经过C 点时的速率.解析：（1）电场力做功与路径无关，A 、C 间沿电场线方向的距离03y l ∆=，所以电场力做功03W qE y qEl =∆=；（2）由对称性知，轨迹最高点在y 轴上，设为P 点，带电粒子在水平方向做匀速直线运动，又A 、P 、B 、C 的水平间距相等，均为l 0，所以三段轨迹经历时间也相等，设为t 0，由P 到C 竖直方向做初速为零的匀加速直线运动，有:1:3PB BC y y ∆∆=，0PB y l ∆=，由P 到B ，有20012qE l t m=，解得0t =所以粒子从A 到C 过程所经历的时间03AC t t ==；（3）由P 到C ，水平速度0022x v t l=，所以00x l v t ==，竖直方向00242y v t l =，所以0044y x l v v t==，即粒子经过C点时的速率C x v === 11.（15广东卷）（多选题）如图所示的水平匀强电场中，将两个带电小球M 和N 分别沿图示路径移动到同一水平线上的不同位置，释放后，MN 保持静止，不计重力，则A ．M 的带电量比N 大B ．M 带负电荷，N 带正电荷C ．静止时M 受到的合力比N 大D ．移动过程中匀强电场对M 做负功答案：BDl 0解析：释放后，MN保持静止，它们均受到水平匀强电场的电场力qE和相互之间的库仑力F 作用，因此有qE＝F，两者方向相反，其合力为0，故选项C错误；由牛顿第三定律可知，MN间相互作用的库仑力F，一定大小相等、方向相反，所以它们受到的水平匀强电场的电场力qE也一定大小相等、方向相反，所以两带电小球必带异种电荷，电量相等，故选项A错误；两小球带异种电荷，相互间的库仑力为引力，由图中位置关系可知，小球M受到的水平匀强电场的电场力方向向左，与电场方向相反，所以带负电，小球N受到的水平匀强电场的电场力方向向右，与电场方向相同，所以带正电，故选项B正确；由图示可知，小球M移动方向与水平匀强电场的电场力方向成钝角，所以匀强电场对M做负功，故选项D正确.。

2022届高三物理一轮复习10：电磁感应、交流电(答案)

2022届高三物理一轮复习10：电磁感应、交流电（参考答案）一、选择题1．【答案】C 。

【解析】A 、楞次总结出判断电磁感应现象中感应电流方向的规律，故A 错误；B 、乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡立即熄灭，开关处电压等于电源的电动势加上自感电动势，开关处可能会产生电火花，故B 错误；C 、丙图中，在真空冶炼中，可以利用高频电流产生的涡流冶炼出高质量的合金，故C 正确；D 、奥斯特通过实验研究，发现了电流周围存在磁场，故D 错误．2．【答案】B 。

【解析】解：A 、由楞次定律的第二种描述：“来拒去留”可知要使Q 向右运动，通过Q 、P 的磁通量应减小，所以流过P 的电流需减小；而S 闭合过程中电流增大，磁通量增大，故A 错误；B 、S 断开的瞬间，流过P 的电流减小，磁通量减小，所以Q 将向右运动，故B 正确；C 、在S 闭合的情况下，若将移动滑动头向b 端移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中电流增大，磁通量增大，故会使Q 左移，故C 错误；D 、在S 闭合的情况下，保持电阻R 的阻值不变，则电路中的电流不变，所以穿过Q 的磁通量不变，所以Q 内不能产生感应电流，Q 不动，故D 错误； 3．【答案】 AD【解析】 t 1时刻线圈Q 中电流在增大，电流的磁场增强，穿过线圈P 的磁通量增加，P 有远离Q 的趋势，受到Q 的排斥作用，设这个力大小为F ，则有F N ＝F ＋G ，即F N >G ，A 选项正确．t 2时刻Q 中电流恒定，线圈P 中磁通量不变，不产生感应电流，P 只受重力G 与桌面支持力F N 作用而平衡，有F N ＝G ，故B 选项错．同理在t 4时刻Q 中电流恒定，有F N ＝G ，D 选项正确．t 3时刻Q 中电流变化，P 中磁通量变化，产生感应电流，但Q 中I ＝0，对P 无磁场力作用，仍是F N ＝G ，故C 选项错． 4．【答案】BD【解析】由右手定则可知M 点电势高于N 点电势，故A 错误．根据法拉第电磁感应定律可得E ＝ΔΦΔt ＝Blv ，故B 正确．由左手定则知，金属杆所受安培力方向垂直于MN 斜向上，故C 错误．由E ＝Blv ，I ＝E R ，R ＝lsin θr ，F ＝BI l sin θ，解得F ＝B 2lvr，故D 正确．5．【答案】BC【解析】AB 、根据B-t 图象，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向一直为顺时针，但在t 0时刻，磁场的方向发生变化，故安培力方向A F 的方向在t 0时刻发生变化，则A 错误，B 正确；CD 、由闭合电路欧姆定律得：E I R =，又根据法拉第电磁感应定律得：22B r E t t π∆Φ∆==∆∆，又根据电阻定律得：2rR Sπρ=，联立得：004B rS I t ρ=，则C 正确，D 错误。

[必刷题]2024高三物理下册电磁场专项专题训练(含答案)

[必刷题]2024高三物理下册电磁场专项专题训练（含答案）试题部分一、选择题：A. 匀速直线运动B. 匀速圆周运动C. 匀加速直线运动D. 匀加速圆周运动2. 下列关于电磁感应现象的描述，错误的是：A. 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流B. 感应电流的方向与磁场方向有关C. 感应电流的大小与导体运动速度成正比D. 感应电流的大小与导体长度成正比A. 电势能减小B. 电势能增加C. 电势增加D. 电势减小A. 电容器充电时，电场能转化为磁场能B. 电容器放电时，电场能转化为磁场能C. 电感器中的电流增大时，磁场能转化为电场能D. 电感器中的电流减小时，磁场能转化为电场能A. 电磁波在真空中传播速度为3×10^8 m/sB. 电磁波的传播方向与电场方向垂直C. 电磁波的传播方向与磁场方向垂直D. 电磁波的波长与频率成正比A. 匀速直线运动B. 匀速圆周运动C. 匀加速直线运动D. 匀加速圆周运动A. 洛伦兹力的方向垂直于带电粒子的速度方向B. 洛伦兹力的大小与带电粒子的速度成正比C. 洛伦兹力的大小与磁感应强度成正比D. 洛伦兹力的方向与磁场方向垂直8. 一个闭合线圈在磁场中转动，下列关于感应电动势的说法，正确的是：A. 感应电动势的大小与线圈面积成正比B. 感应电动势的大小与磁场强度成正比C. 感应电动势的大小与线圈转速成正比D. 感应电动势的方向与磁场方向平行A. 变化的电场会产生磁场B. 变化的磁场会产生电场C. 静止的电荷会产生磁场D. 静止的磁场会产生电场A. 电场强度与磁场强度成正比B. 电场强度与磁场强度成反比C. 电场强度与电磁波频率成正比D. 电场强度与电磁波波长成正比二、判断题：1. 带电粒子在电场中一定受到电场力的作用。

（）2. 电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向三者相互垂直。

（）3. 在LC振荡电路中，电容器充电完毕时，电场能最大，磁场能为零。

高考物理专题电磁学知识点之磁场全集汇编含答案

高考物理专题电磁学知识点之磁场全集汇编含答案一、选择题1．如图所示为研究某种带电粒子的装置示意图，粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的O 点，出现一个光斑．在垂直于纸面向里的方向上加一磁感应强度为B 的匀强磁场后，粒子束发生偏转，沿半径为r 的圆弧运动，打在荧光屏上的P 点，然后在磁场区域再加一竖直向下，场强大小为E 的匀强电场，光斑从P 点又回到O 点，关于该粒子（不计重力），下列说法正确的是A ．粒子带负电B ．初速度为B v EC ．比荷为2q B r m ED ．比荷为2qE m B r2．如图所示，有abcd 四个离子，它们带等量的同种电荷，质量不等．有m a ＝m b ＜m c ＝m d ，以不等的速度v a ＜v b ＝v c ＜v d 进入速度选择器后有两种离子从速度选择器中射出，进入B 2磁场，由此可判定( )A ．射向P 1的是a 离子B ．射向P 2的是b 离子C ．射到A 1的是c 离子D ．射到A 2的是d 离子3．如图所示，边长为L 的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通一逆时针方向的电流，图中虚线过ab 边中点和ac 边中点，在虚线的下方有一垂直于导线框向里的匀强磁场，此时导线框通电处于静止状态，细线的拉力为F 1；保持其他条件不变，现虚线下方的磁场消失，虚线上方有相同的磁场同时电流强度变为原来一半，此时细线的拉力为F 2 。

已知重力加速度为g ，则导线框的质量为A ．2123F F g +B ．212 3F F g -C ．21F F g -D ．21 F F g+ 4．如图甲是磁电式电流表的结构图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布。

线圈中a 、b 两条导线长度均为l ，未通电流时，a 、b 处于图乙所示位置，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B 。

通电后，a 导线中电流方向垂直纸面向外，大小为I ，则（）A ．该磁场是匀强磁场B ．线圈平面总与磁场方向垂直C ．线圈将逆时针转动D ．a 导线受到的安培力大小始终为BI l5．如图，一带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动。

6 电磁场(一) 高三物理高考重点知识重点专题突破

专题六电磁场（1）【重点知识提醒】【重点方法提示】1.电场中主要研究方法(1)理想化模型。

如点电荷、匀强电场。

(2)比值定义法。

电场强度、电势的定义方法是定义物理量的一种重要方法。

(3)类比的方法。

电场和重力场的类比；电场力做功与重力做功的类比；电势能与重力势能的类比；2.电势的两个结论(1)沿电场线方向电势降低最快，但是电势降低的方向不一定是电场方向。

(2)在匀强电场中，沿同一方向，相等距离上电势变化量相同。

3.静电力做功的求解方法(1)由功的定义式W＝Fl cos α来求；(2)利用结论“电场力做功等于电荷电势能变化量的负值”来求，即W＝－ΔE p；(3)利用W AB＝qU AB来求。

4.电流产生的磁场的合成对于电流在空间某点的磁场，首先应用安培定则判断各电流在该点的磁场方向(磁场方向与该点和电流连线垂直)，然后应用平行四边形定则合成。

5.磁场力做功分析磁场力包括洛伦兹力和安培力，由于洛伦兹力的方向始终和带电粒子的运动方向垂直，洛伦兹力不做功，但是安培力可以做功。

6.分析安培力问题的技巧(1)熟悉两个常用的等效模型①变曲为直：图甲所示通电导线，在计算安培力的大小和判断方向时均可等效为ac直线电流。

②化电为磁：环形电流可等效为小磁针，通电螺线管可等效为条形磁铁，如图乙。

(2)注意两个定则、一个公式的应用①安培定则：用来判断通电导线、环形电流、通电螺线管周围的磁场分布规律。

②左手定则：用来判断通电导线在磁场中所受安培力的方向。

③一个公式：F＝BIL，注意公式中B、I、L必须两两垂直，否则需要求出互相垂直的分量。

【重点题型讲练】【例1】如图所示为静电除尘机理图，废气先经过一个机械过滤装置，再进入静电除尘区，放电极(位于中央)和集尘极分别接到高压直流电源的两极上，其间电场线如图。

带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极运动并沉积，达到除尘目的。

不考虑尘埃间的相互作用及其他作用，下列说法正确的是()A.电场线方向由放电极指向集尘极B.图中a点电场强度小于b点电场强度C.尘埃会沿电场线从c向d运动D.尘埃在运动过程中动能增大解析由题“带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极运动并沉积”，知集尘极带正电荷，是正极，所以电场线方向由集尘极指向放电极，故A错误；a点电场线比b点密，所以a点电场强度大于b点电场强度，故B错误；放电极与集尘极间是非匀强电场，所受的电场力是变化的，速度方向与电场力的方向不同，尘埃不会沿电场线从c向d运动，故C错误；带电尘埃在运动过程中电场力做正功，动能增大，D正确。

2021届高考一轮物理：磁场含答案

2021届高考一轮物理：磁场含答案一轮：磁场**一、选择题1、三根在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为I，方向如图所示。

a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等。

将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B 1、B2和B3，下列说法中正确的是( )A.B1=B2<B3B.B1=B2=B3C.a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里D.a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里2、(多选)如图为通电螺线管。

A为螺线管外一点，B、C两点在螺线管的垂直平分线上，则下列说法正确的是( )A．磁感线最密处为A处，最疏处为B处B．磁感线最密处为B处，最疏处为C处C．小磁针在B处和A处N极都指向左方D．小磁针在B处和C处N极都指向右方3、如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝，线圈由粗细均匀、单位长度质量为2．5g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0．5T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为(g取10 m/s2)( )A．0．1 A B．0．2 A C．0．05 A D．0．01 A4、如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场。

闭合开关S后导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调换图中电源极性，使导体棒中电流反向，导体棒中电流仍为I，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2。

忽略回路中电流产生的磁场，则匀强磁场的磁感应强度B的大小为( )A．kIL(x1＋x2) B．kIL(x2－x1) C．k2IL(x2＋x1) D．k2IL(x2－x1)5、两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。

高三物理复习物理模型组合讲解电磁场中的单杆模型

准兑市爱憎阳光实验学校模型组合讲解——电磁场中的单杆模型［模型概述］在电磁场中，“导体棒〞主要是以“棒生电〞或“电动棒〞的内容出现，从组合情况看有棒与电阻、棒与电容、棒与电感、棒与弹簧；从导体棒所在的导轨有“平面导轨〞、“斜面导轨〞“竖直导轨〞。

［模型讲解］一、单杆在磁场中匀速运动例1. 〔预测题〕如图1所示，R R 125==6ΩΩ，，电压表与电流表的量程分别为0～10V 和0～3A ，电表均为理想电表。

导体棒ab 与导轨电阻均不计，且导轨光滑，导轨平面水平，ab 棒处于匀强磁场中。

图1〔1〕当变阻器R 接入电路的阻值调到30Ω，且用F 1＝40N 的水平拉力向右拉ab 棒并使之到达稳速度v 1时，两表中恰好有一表满偏，而另一表又能平安使用，那么此时ab 棒的速度v 1是多少？〔2〕当变阻器R 接入电路的阻值调到3Ω，且仍使ab 棒的速度到达稳时，两表中恰有一表满偏，而另一表能平安使用，那么此时作用于ab 棒的水平向右的拉力F 2是多大？解析：〔1〕假设电流表指针满偏，即I ＝3A ，那么此时电压表的示数为U ＝IR 并＝15V ，电压表示数超过了量程，不能正常使用，不合题意。

因此，该是电压表正好到达满偏。

当电压表满偏时，即U 1＝10V ，此时电流表示数为设a 、b 棒稳时的速度为v 1，产生的感电动势为E 1，那么E 1＝BLv 1，且E 1＝I 1(R 1＋R 并)＝20Va 、b 棒受到的安培力为 F 1＝BIL ＝40N 解得v m s 11=/〔2〕利用假设法可以判断，此时电流表恰好满偏，即I 2＝3A ，此时电压表的示数为U I R 22=并＝6V 可以平安使用，符合题意。

由F ＝BIL 可知，稳时棒受到的拉力与棒中的电流成正比，所以F I I F N N 2211324060===×。

二、单杠在磁场中匀变速运动例2. 〔质量检测〕如图2甲所示，一个足够长的“U 〞形金属导轨NMPQ 固在水平面内，MN 、PQ 两导轨间的宽为L ＝0.50m 。

2020届高三物理一轮复习二模三模试题汇编：专题11 带电粒子在电磁场中的运动(含解析)

带电粒子在电磁场中运动一．计算题1. （2019全国考试大纲调研卷3）如图所示，在两块水平金属极板间加有电压U构成偏转电场，一束比荷为带正电的粒子流（重力不计），以速度v o=104m/s沿水平方向从金属极板正中间射入两板。

粒子经电场偏转后进入一具有理想边界的半圆形变化磁场区域，O为圆心，区域直径AB长度为L=1m，AB与水平方向成45°角。

区域内有按如图所示规律作周期性变化的磁场，已知B0=0. 5T，磁场方向以垂直于纸面向外为正。

粒子经偏转电场后，恰好从下极板边缘O点与水平方向成45°斜向下射入磁场。

求：（1）两金属极板间的电压U是多大？（2）若T o=0．5s，求t=0s时刻射人磁场的带电粒子在磁场中运动的时间t和离开磁场的位置。

（3）要使所有带电粒子通过O点后的运动过程中不再从AB两点间越过，求出磁场的变化周期B o，T o应满足的条件。

【参考答案】（1）100V（2），射出点在AB间离O点（3）【名师解析】（1）粒子在电场中做类平抛运动，从O点射出使速度代入数据得U=100V（2）粒子在磁场中经过半周从OB中穿出，粒子在磁场中运动时间射出点在AB间离O点2.（2019江苏高邮市第二学期质检）如图所示，半径为r的圆形匀强磁场区域Ⅰ与x轴相切于坐标系的原点O，磁感应强度为B0，方向垂直于纸面向外．磁场区域Ⅰ右侧有一长方体加速管，加速管底面宽度为2r，轴线与x轴平行且过磁场区域Ⅰ的圆心，左侧的电势比右侧高．在加速管出口下侧距离2r处放置一宽度为2r的荧光屏．加速管右侧存在方向垂直于纸面向外磁感应强度也为B0的匀强磁场区域Ⅱ．在O点处有一个粒子源，能沿纸面向y>0的各个方向均匀地发射大量质量为m、带电荷量为q且速率相同的粒子，其中沿y 轴正方向射入磁场的粒子，恰能沿轴线进入长方形加速管并打在荧光屏的中心位置．（不计粒子重力及其相互作用）（1）求粒子刚进入加速管时的速度大小v0；（2）求加速电压U；（3）若保持加速电压U 不变，磁场Ⅱ的磁感应强度B =0.9 B 0，求荧光屏上有粒子到达的范围？（2）粒子在磁场区域Ⅱ的轨道半径为22R r =22v Bqv m R =又B = B 02v v =（2分）由动能定理得（3分）（3）粒子经磁场区域Ⅰ后，其速度方向均与x 轴平行；经证明可知： OO 1CO 2是菱形，所以CO 2和y 轴平行，v 和x 轴平行．磁场Ⅱ的磁感应强度B2减小10%，即，（2分）荧光屏上方没有粒子到达的长度为（2分）即荧光屏上有粒子到达的范围是：距上端处到下端，总长度（2分）3.(14分)（2019广东广州天河区二模）如图所示，在x轴上方存在匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。

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精品文档。 1欢迎下载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0=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BE/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

v0 d a b c · e 精品文档

。 2欢迎下载制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。如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度，由导出装置导出。已知正离子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B，D型盒的半径为R。每次加速的时间很短，可以忽略不计。正离子从离子源出发时的初速度为零。（1）为了使正离子每经过窄缝都被加速，求交变电压的频率；（2）求离子能获得的最大动能；（3）求离子第1次与第n次在下半盒中运动的轨道半径之比。

例5．（高考题）如图甲所示，图的右侧MN为一竖直放置的荧光屏，O为它的中点，OO’与荧光屏垂直，且长度为l。在MN的左侧空间内

存在着方向水平向里的匀强电场，场强大小为E。乙图是从甲图的左边去看荧光屏得到的平面图，在荧光屏上以O为原点建立如图的直角坐标系。一细束质量为m、电荷为q的带电粒子以相同的初速度v0

从O’点沿O’O方向射入电场区域。粒子的重力和粒子间的相互作用都

可忽略不计。（1）若再在MN左侧空间加一个匀强磁场，使得荧光屏上的亮点恰好位于原点O处，求这个磁场的磁感强度的大小和方向。（2）如果磁感强度的大小保持不变，但把方向变为与电场方向相

同，则荧光屏上的亮点位于图中A点处，已知A点的纵坐标 ly33，求它的横坐标的数值。

例6．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，方向垂直纸面向里。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）中间磁场区域的宽度d；（2）带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间t。

B B E

L d

y l N x A

E O O

O′

甲乙精品文档

。 3欢迎下载 a b c

d F B

甲 v0

c a

b d 乙

O F b O′ O1’ O1

R M

P B N Q d0 d

例7．（高考模拟）如下图所示，PR是一块长为L= 4m的绝缘平板，固定在水平地面上，整个空间有一个平行于PR的匀强电场E，在板的右半部分有一个垂直于纸面向里的匀强磁场B，一个质量为0.1Kg，带电量为0.5C的物体，从板的P端由静止开始在电场力和摩擦力的作用下向右作匀加速直线运动，进入磁场后恰能作匀速运动，当物体碰到板R端竖直绝缘挡板后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场，物体返回时在磁场中仍做匀速运动，离开

磁场后做匀减速运动停在C点，PC=4L，物体与平板间的动摩擦因数μ=0.4，（g=10m/s2）求：（1）判断物体带正电还是带负电以及电场强度E的方向（说明理由）；（2）物体与挡板碰撞后的速度V2和磁感应强度B的大小；（3）物体与挡板碰撞前的速度V1和电场强度E的大小。

例8．两根水平平行固定的光滑金属导轨宽为L，足够长，在其上放置两根长也为L且与导轨垂直的金属棒ab和cd，它们的质量分别为2m、m，电阻阻值均为R（金属导轨及导线的电阻均可忽略不计），整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。（1）现把金属棒ab锁定在导轨的左端，如图甲，对cd施加与导轨平行的水平向右的恒力F，使金属棒cd向右沿导轨运动，当金属棒cd的运动状态稳定时，金属棒cd的运动速度是多大？此时拉力F瞬时功率多大？（2）若当金属棒cd的速度为最大速度的一半时，金属棒cd的加速度多大？（3）若对金属棒ab解除锁定，如图乙，使金属棒cd获得瞬时水平向右的初速度v0，当它们的运动状态达到稳定的过程中，流过金属棒ab的电量q是多少？整个过程中ab和cd相对运动的位移s是多大？整个过程中回路中产生的焦耳热Q是多少？

例9．如图，光滑平行的水平金属导轨MN、PQ相距l，在M点和精品文档

。 4欢迎下载 P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间OO1O1′O′矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的匀强磁场，

磁感强度为B。一质量为m，电阻为r的导体棒ab，垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d0。现用一大小为F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由静止开始运动，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的接触，导轨电阻不计）。求：（1）棒ab在离开磁场右边界时的速度；（2）棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能；（3）试分析讨论ab棒在磁场中可能的运动情况。

例10．（江苏高考）如图12所示，两互相平行的水平金属导轨MN、PQ放在竖直平面内，相距为L=0.4m，左端接平行板电容器，板间距离为d=0.2m，右端接滑动变阻器R(R的最大阻值为2Ω)，整个空间有水平匀强磁场，磁感应强度为B=10T，方向垂直于导轨所在平面。导体棒CD与导轨接触良好，棒的电阻为r=1Ω，其它电阻及摩擦均不计，现用与导轨平行的大小为F=2N的恒力作用，使棒从静止开始运动，取g=10m/s2。求： (1)导体棒处于稳定状态时，拉力的最大功率是多大? (2)导体棒处于稳定状态时，当滑动触头在滑动变阻器中点时，一带电小球从平行板电容器左侧沿两极板的正中间入射，在两极板间恰好做匀速直线运动；当滑动触头在滑动变阻器最下端时，该带电小球以同样的方式和速度入射，在两极间恰好能做匀速圆周运动，求圆周的半径是多大?

例11．（北京朝阳区）如图1所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为R。在金属线框的下方有一匀强磁场区域， MN和M ′N ′是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向与线框平面垂直。现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落，图2是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的速度－时间图象，图像中坐标轴上所标出的字母均为已知量。求：（1）金属框的边长；（2）磁场的磁感应强度；（3）金属线框在整个下落过程中所产生的热量。

例12．如图所示，光滑平行的金属导轨MN、PQ相距l，其框架平

图12

0 t1 t2 t3 t

t N ′ M N

M ′

a b c d

图1 图2

M P

Q O O1

O1′ O′

R l a b d d0 θ θ B 精品文档。 5欢迎下载面与水平面成θ角，在M点和P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间OO1O1′O′矩形区域内有垂直导轨平面向下、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、电阻为r的导体棒ab，垂直搁置于导轨上，与磁场上边界相距d0，现使它由静止开始运动，在棒ab离开磁场前已经做匀速直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的接触，导轨电阻不计）。求： ⑴棒ab在离开磁场下边界时的速度； ⑵棒ab通过磁场区的过程中整个电路所消耗的电能。

例13．如图15甲所示，空间存在着一个范围足够大的竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感强度大小为B。边长为l的正方形金属框abcd（下简称方框）放在光滑的水平地面上，其外侧套着一个与方框边长相同的U型金属框

架MNPQ（下简称U型框），U型框与方框架之间接触良好且无摩擦。两个金属框每条边的质量均为m，每条边的电阻均为r。（1）将方框固定不动，用力拉动U型框使它以速度v0垂直NP边向右匀速运动，当U型框的MQ端滑至方框的最右侧（如图所示）时，方框上的bc两端的电势差为多大？此时方框的热功率为多大？（2）若方框不固定，给U型框垂直NP边向右的初速度v0，如果U型框恰好不能与方框分离，则在这一过程中两框架上产生的总热量为多少？（3）若方框不固定，给U型框垂直NP边向右的初速度v(v>v0)，U型框最终将与方框分离。如果从U型框和方框不再接触开始，经过时间t方框最右侧和U型框最左侧距离为s。求两金属框分离时的速度各为多大？

图15 甲 a b

c d

乙

a b

c d v0

M N

P Q

M N

Q P