專題03電場與磁場（原卷版）

專題03電場與磁場電場中問題1.【2024.1·江西】如圖（a）所示，有一電荷均勻分布的固定絕緣細(xì)圓環(huán)，圓心為O,軸線上的電場強(qiáng)度和電勢分布如圖（b）（c）所示?，F(xiàn)有一帶負(fù)電的粒子（重力不計(jì)）以初速度沿軸線由P運(yùn)動(dòng)到。關(guān)于粒子由P運(yùn)動(dòng)到Q的過程分析，下列說法正確的是（）A.粒子先加速后一直減速 B.靜電力對粒子做功不為0C.粒子所受靜電力先增大后一直減小 D.粒子的電勢能先減小后一直增大2.【2024.1·貴州】如圖（a），水平放置長為l的平行金屬板右側(cè)有一豎直擋板。金屬板間的電場強(qiáng)度大小為，其方向隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖（b）所示，其余區(qū)域的電場忽略不計(jì)。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子任意時(shí)刻沿金屬板中心線射入電場，均能通過平行金屬板，并打在豎直擋板上。已知粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與電場強(qiáng)度變化的周期T相同，不計(jì)粒子重力，則（）A.金屬板間距離的最小值為B.金屬板間距離最小值為C.粒子到達(dá)豎直擋板時(shí)的速率都大于D.粒子到達(dá)豎直擋板時(shí)的速率都等于3.【2024.1·安徽】如圖所示，M、N是某靜電場中一條豎直方向電場線上的兩點(diǎn)，電場線方向未標(biāo)出?，F(xiàn)有質(zhì)量為m的帶電小球在電場力和重力作用下沿該電場線向下運(yùn)動(dòng)，小球通過M點(diǎn)的速度為，經(jīng)過一段時(shí)間后，小球通過N點(diǎn)的速度為，方向向上．由此可以判斷（）A.M點(diǎn)的場強(qiáng)大于N點(diǎn)的場強(qiáng)B.M點(diǎn)的電勢低于N點(diǎn)的電勢C.小球在M點(diǎn)的動(dòng)能小于它在N點(diǎn)的動(dòng)能D.小球在M點(diǎn)的電勢能小于它在N點(diǎn)的電勢能4.【2024.1·甘肅】如圖，水平帶電平面上方有一質(zhì)量為、帶電量為的點(diǎn)電荷，當(dāng)它在點(diǎn)時(shí)所受合力為零。點(diǎn)與平面的垂直距離為和分別為靜電力常量和重力加速度，則與點(diǎn)對稱的點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為（）A. B. C. D.5.【2024.1·甘肅】用于醫(yī)學(xué)成像的射線是由電子加速后轟擊重金屬靶產(chǎn)生的。圖（a）中是電子被電場加速過程中一條電場線上的兩點(diǎn)。電子在電場力的作用下從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)的圖像如圖（b）所示，下列說法正確的是（）A.點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于點(diǎn)的電場強(qiáng)度B.點(diǎn)電勢高于點(diǎn)的電勢C.電子從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)電場力做負(fù)功D.電子在點(diǎn)的電勢能大于點(diǎn)的電勢能6.【2024.1·廣西】如圖，空間中有一勻強(qiáng)電場，大小為，方向與水平方向成角，現(xiàn)有一光滑絕緣大圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，O點(diǎn)為環(huán)心，將質(zhì)量為m、帶電荷量為的小圓環(huán)套在大圓環(huán)的M點(diǎn)并同時(shí)給小圓環(huán)一個(gè)向右的水平初速度，小圓環(huán)恰好能夠沿大圓環(huán)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g，則小圓環(huán)（）A從M點(diǎn)到Q點(diǎn)動(dòng)能減小B.在M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢能相等C.從M點(diǎn)到Q點(diǎn)電場力做負(fù)功D.動(dòng)能最大處的電勢低于動(dòng)能最小處的電勢7.【2024.1·河南】如圖所示，一個(gè)帶正電的小球，質(zhì)量為m，電荷量為q，固定于絕緣輕桿一端，輕桿的另一端光滑鉸接于O點(diǎn)，重力加速度為g。（1）未加電場時(shí)，將輕桿向左拉至水平位置，無初速度釋放，小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，求輕桿對它的拉力大小。（2）若在空間中施加一個(gè)平行于紙面的勻強(qiáng)電場，大小方向未知。將輕桿從左邊水平位置無初速度釋放，小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，受到輕桿的拉力為4mg；將輕桿從右邊水平位置無初速度釋放，小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，受到輕桿的拉力為8mg。求電場強(qiáng)度的水平分量Ex和豎直分量Ey。8.【2024.1·吉林、黑龍江】如圖（a），一點(diǎn)電荷P（未畫出）所在的水平直線上有M、N兩點(diǎn)。在M、N兩點(diǎn)分別放置試探電荷，其受到的靜電力與試探電荷的電荷量的關(guān)系分別如圖（b）中直線Ⅰ、Ⅱ所示。規(guī)定向右為正方向，則（）A.P帶正電 B.P在M點(diǎn)左側(cè)C.M點(diǎn)電勢比N點(diǎn)的低 D.M點(diǎn)電場強(qiáng)度比N點(diǎn)的小在磁場中運(yùn)動(dòng)9.【2024.1·吉林、黑龍江】空間中存在垂直于平面的磁場，兩側(cè)的勻強(qiáng)磁場方向相反，區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為區(qū)域的2倍。不同帶電粒子以速率由原點(diǎn)沿平面射入該磁場，則粒子的軌跡可能為下圖中的（）A. B.C. D.10.【2024.1·江西】磁控濺射儀是制備金屬薄膜的重要設(shè)備。為了研究磁控濺射儀中離子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng)過程，建立如下模型。如圖所示，平面內(nèi)的位置有一離子源發(fā)射大量質(zhì)量為m、電荷量為的離子，離子的初始速度大小均為，方向在平面內(nèi)并與x軸正方向的夾角在至范圍內(nèi)。在的區(qū)域內(nèi)有一沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場，在的區(qū)域內(nèi)有一垂直平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁場沿y軸方向的寬度為,且關(guān)于x軸對稱。在的位置放一沿軸y方向的無限長絕緣薄平板，所有離子經(jīng)電場加速后到達(dá)絕緣薄平板時(shí)速度大小均為。忽略離子的重力以及離子間的相互作用。（1）求的區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度的大?。唬?）為使所有離子均能進(jìn)入右邊的磁場區(qū)域，需要在絕緣薄平板上開一狹縫，請問狹縫的最小寬度為多少？（3）狹縫寬度值取第（2）問的結(jié)果，要使所有離子進(jìn)入磁場后不再通過狹縫返回電場，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，及此條件下在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長的離子在磁場中所經(jīng)歷的時(shí)間。（假定離子與絕緣薄平板發(fā)生的碰撞為彈性碰撞，即碰撞前后沿平板方向的速度分量不變，垂直于平板方向的速度分量反向）。11.【2024.1·河南】2023年4月，我國有“人造太陽”之稱的托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。其中磁約束的簡化原理如圖：在半徑為和的真空同軸圓柱面之間，加有與軸線平行的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，。假設(shè)氘核沿內(nèi)環(huán)切線向左進(jìn)入磁場，氚核沿內(nèi)環(huán)切線向右進(jìn)入磁場，二者均恰好不從外環(huán)射出。不計(jì)重力及二者之間的相互作用，則和的速度之比為（）A. B. C. D.12.【2024.1·安徽】如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向里。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子由A點(diǎn)沿平行于直徑的方向射入磁場，經(jīng)過圓心O，最后離開磁場。已知圓形區(qū)域半徑為R，A點(diǎn)到的距離為，不計(jì)粒子重力。則（）A.粒子帶負(fù)電 B.粒子運(yùn)動(dòng)速率為C.粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 D.粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的路程為13.【2024.1·貴州】如圖，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有一方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，MN、PQ是相互垂直的兩條直徑。兩質(zhì)量相等且?guī)У攘慨惙N電荷的粒子從M點(diǎn)先后以相同速率v射入磁場，其中粒子甲沿MN射入，從Q點(diǎn)射出磁場，粒子乙沿紙面與MN方向成角射入，兩粒子同時(shí)射出磁場。不計(jì)粒子重力及兩粒子間的相互作用，則兩粒子射入磁場的時(shí)間間隔為（）A. B. C. D.14.【2024.1·廣西】如圖，一半徑為的圓內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直于紙面向里，在圓形磁場右邊有一接地的“”形金屬擋板，在bc邊中點(diǎn)O開一小孔，圓形磁場與bc邊相切于O點(diǎn)，擋板內(nèi)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，在cd邊下方處放置一足夠長的水平接收板P，初速度可忽略的大量電子，經(jīng)過電壓U加速后，有寬度為的平行電子束豎直向上進(jìn)入圓形磁場，均通過O點(diǎn)進(jìn)入，電子質(zhì)量為m，電荷量為e，忽略電子間的相互作用和電子的重力，其中已知，求：（1）電子進(jìn)入圓形磁場區(qū)域時(shí)的速度v；（2）圓形磁場區(qū)域的半徑；。（3）電子在水平接收板上擊中的區(qū)域。法拉第電磁感應(yīng)15.【2024.1·安徽】如圖甲所示，兩根平行光滑足夠長金屬導(dǎo)軌固定在傾角的斜面上，其間距。導(dǎo)軌間存在垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度。兩根金屬棒和與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好，棒通過一絕緣細(xì)線與固定在斜面上的拉力傳感器連接（連接前，傳感器已校零），細(xì)線平行于導(dǎo)軌。已知棒的質(zhì)量為棒和棒接入電路的電阻均為，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。將棒從靜止開始釋放，同時(shí)對其施加平行于導(dǎo)軌的外力F，此時(shí)拉力傳感器開始測量細(xì)線拉力，作出力隨時(shí)間t的變化圖像如圖乙所示（力大小沒有超出拉力傳感器量程），重力加速度g取。求：（1）時(shí)，金屬棒的速度大?。唬?）時(shí)，外力F的大??；（3）已知金屬棒在的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為，求這段時(shí)間外力F所做的功。16.【2024.1·甘肅】1831年，法拉第發(fā)明了第一臺發(fā)電機(jī)，示意圖如下。半徑為的銅盤安裝在金屬軸上，其邊緣置于一個(gè)磁鐵兩極之間的狹縫里，銅盤邊緣與軸通過導(dǎo)線與檢流計(jì)連接。銅盤以周期勻速旋轉(zhuǎn)，檢流計(jì)中有電流通過。已知狹縫沿半徑方向的長度為，狹縫間為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，忽略狹縫之外的磁場，下列說法正確的是（）A.檢流計(jì)中電流方向從向B.若銅盤旋轉(zhuǎn)方向和磁場方向同時(shí)反向，則檢流計(jì)中電流方向也反向C.銅盤產(chǎn)生的電動(dòng)勢為D.銅盤產(chǎn)生的電動(dòng)勢為17.【2024.1·甘肅】半圓形金屬線圈放置在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直線圈平面向里，如圖（a）。磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖（b）。已知線圈的電阻，半徑。求：（1）線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大?。唬?）線圈的電功率，及時(shí)間內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱；（3）時(shí)半圓弧受到的安培力的大小和方向。18.【2024.1·廣西】如圖，當(dāng)車輛駛?cè)牖蝰偝鰣A形區(qū)域時(shí)，車輛會改變區(qū)域內(nèi)通電線圈中的磁場，通過傳感器電路將磁場的變化轉(zhuǎn)換為交通燈的控制信號，車輛駛?cè)雸D中圓形區(qū)域時(shí)，車輛引起磁場變化的原因類似于（）A.將鐵芯放入通電線圈 B.增大通電線圈的面積C.增加通電線圈的匝數(shù) D.加大對通電線圈的壓力19.【2024.1·江西】為縮短固定翼飛行器著陸后的滑行距離，有人構(gòu)想在機(jī)身和跑道上安裝設(shè)備，使飛行器在安培力作用下短距著陸。如圖所示，在機(jī)身上安裝長為、匝數(shù)為60匝的矩形線圈，線圈通以的電流，跑道上有大小為的磁場，通過傳感器控制磁場區(qū)域隨飛機(jī)移動(dòng)，使矩形線圈始終處于圖示磁場中。忽略電磁感應(yīng)的影響，線圈所受安培力的大小和方向是（）A.,向左 B.,向右 C.,向左 D.,向右20.【2024.1·廣西】半徑為的圓內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小為，現(xiàn)將一單匝正方形線框放入磁場，線框平面與磁場方向垂直，其中一頂點(diǎn)與圓形磁場區(qū)域的圓心O點(diǎn)重合，如圖，當(dāng)通過線框的電流I為時(shí)，線框所受的安培力大小為（）A. B. C. D.21.【2024.1·貴州】如圖（a），足夠長的固定光滑平行金屬導(dǎo)軌CD、EF相距為L，兩導(dǎo)軌及其所構(gòu)成的平面均與水平面成角。導(dǎo)軌所在區(qū)域有方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。在C、E兩點(diǎn)通過導(dǎo)線和單刀雙擲開關(guān)K接有一匝數(shù)為n、面積為S的固定水平圓形線圈M，在M區(qū)域內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖（b）所示。時(shí)刻，開關(guān)K接1，此時(shí)將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab水平放置在導(dǎo)軌頂端，ab恰好靜止不動(dòng)。時(shí)刻，開關(guān)K改接2，ab開始運(yùn)動(dòng)。ab始終與兩導(dǎo)軌接觸良好且保持水平，其接入電路的電阻為R，電路中其余電阻不計(jì)。忽略空氣阻力，重力加速度大小為g。求：（1）時(shí)刻，通過ab的電流大小和方向；（2）時(shí)刻，M所在區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；（3）ab在導(dǎo)軌上所能達(dá)到的最大速度的大小。22.【2024.1·河南】如圖（a）所示，一個(gè)電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌，間距，左半部分傾斜且粗糙，傾角，處于沿斜面向下的勻強(qiáng)磁場中；右半部分水平且光滑，導(dǎo)軌之間存在一個(gè)三角形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向豎直向下，其邊界與兩導(dǎo)軌夾角均為。右半部分俯視圖如圖（b）。導(dǎo)體棒借助小立柱靜置于傾斜導(dǎo)軌上，其與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)。導(dǎo)體棒以的速度向右進(jìn)入三角形磁場區(qū)域時(shí)，撤去小立柱，棒開始下滑，同時(shí)對棒施加一外力使其始終保持勻速運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程中，兩棒始終垂直于導(dǎo)軌且接觸良好。已知兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為，兩棒的質(zhì)量均為，棒電阻，棒電阻不計(jì)。重力加速度大小取，以棒開始下滑為計(jì)時(shí)起點(diǎn)。求（1）撤去小立柱時(shí)，棒的加速度大?。唬?）棒中電流隨時(shí)間變化的關(guān)系式；（3）棒達(dá)到的最大速度及所用時(shí)間。23.【2024.1·吉林、黑龍江】如圖（a），水平傳送帶以恒定速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，寬為、足夠高的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域MNPQ，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，磁場下邊界QP水平。矩形導(dǎo)體框abcd無初速度地放在傳送帶上且ad與MQ重合，bc向右運(yùn)動(dòng)到NP時(shí)恰與傳送帶共速，此時(shí)施加水平向右的拉力，使導(dǎo)體框保持共速前的加速度離開磁場。ad離開磁場時(shí)撤掉拉力，同時(shí)將QP提升到傳送帶上方距上表面L處。導(dǎo)體框繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，與NP右側(cè)處的豎直固定擋板發(fā)生彈性正碰。當(dāng)ad返回NP時(shí)，施加水平向左的拉力，使導(dǎo)體框以此時(shí)的速度勻速通過磁場。已知導(dǎo)體框質(zhì)量為m，總電阻為R，ab長為，ad長為，導(dǎo)體框平面始終與磁場垂直且不脫離傳送帶，重力加速度為g。（1）求導(dǎo)體框從開始運(yùn)動(dòng)到與傳送帶共速過程中，ad兩點(diǎn)間的電勢差與時(shí)間t的關(guān)系式；（2）求導(dǎo)體框向右離開磁場過程中，拉力沖量的大??；（3）導(dǎo)體框向左通過磁場的過程中，設(shè)ad到NP的距離為x，導(dǎo)體框受到的摩擦力大小為，在圖（b）中定量畫出導(dǎo)體框通過磁場過程中圖像，不要求寫出推導(dǎo)過程。渦流24.【2024.1·江西】柔性可穿戴設(shè)備導(dǎo)電復(fù)合材料電阻率的測量需要使用一種非接觸式傳感器．如圖（a）所示，傳感器探頭線圈置于被測材料上方，給線圈通正弦交變電流如圖（b）所示，電路中箭頭為電流正方向。在時(shí)間內(nèi)關(guān)于渦旋電流的大小和方向（俯視），下列說法正確的是（）A.不斷增大，逆時(shí)針 B.不斷增大，順時(shí)針C.不斷減小，逆時(shí)針 D.不斷減小，順時(shí)針25.【2024.1·廣西】電磁爐正常工作時(shí)，面板下方的線圈周圍產(chǎn)生迅速變化的磁場，使面板上方的鐵鍋底部產(chǎn)生渦流而發(fā)熱，則（）A.通過線圈的是恒定電流 B.通過線圈的是交變電流C.用全陶瓷鍋替代鐵鍋也能發(fā)熱 D.電磁爐正常工作時(shí)面板不發(fā)熱

專題03電場與磁場電場中問題1.【2024.1·江西】如圖（a）所示，有一電荷均勻分布的固定絕緣細(xì)圓環(huán)，圓心為O,軸線上的電場強(qiáng)度和電勢分布如圖（b）（c）所示。現(xiàn)有一帶負(fù)電的粒子（重力不計(jì)）以初速度沿軸線由P運(yùn)動(dòng)到。關(guān)于粒子由P運(yùn)動(dòng)到Q的過程分析，下列說法正確的是（）A.粒子先加速后一直減速 B.靜電力對粒子做功不為0C.粒子所受靜電力先增大后一直減小 D.粒子的電勢能先減小后一直增大【答案】AD【解析】詳解】AD．由圖可知粒子由P運(yùn)動(dòng)到Q的過程中，電場力先做正功，后一直做負(fù)功，根據(jù)電場力做功與電勢能的關(guān)系可得，電勢能先減小后一直增大，動(dòng)能先增大后一直減小。故AD正確；B．根據(jù)圖（c）可知根據(jù)可知，粒子由P運(yùn)動(dòng)到Q的過程靜電力對粒子做功的代數(shù)和為0，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)圖（b）可知，粒子由P運(yùn)動(dòng)到Q的過程，場強(qiáng)先增大后減小，再增大最后再減小，故粒子所受靜電力先增大后減小，再增大最后再減小，故C錯(cuò)誤。故選AD。2.【2024.1·貴州】如圖（a），水平放置長為l的平行金屬板右側(cè)有一豎直擋板。金屬板間的電場強(qiáng)度大小為，其方向隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖（b）所示，其余區(qū)域的電場忽略不計(jì)。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子任意時(shí)刻沿金屬板中心線射入電場，均能通過平行金屬板，并打在豎直擋板上。已知粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與電場強(qiáng)度變化的周期T相同，不計(jì)粒子重力，則（）A.金屬板間距離的最小值為B.金屬板間距離最小值為C.粒子到達(dá)豎直擋板時(shí)的速率都大于D.粒子到達(dá)豎直擋板時(shí)的速率都等于【答案】AD【解析】【詳解】AB．在t=nT(n=0、1、2……)時(shí)刻進(jìn)入電場的粒子在電場中的豎直位移最大，粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為T，則豎直方向先做勻加速運(yùn)動(dòng)后做勻減速運(yùn)動(dòng)，由對稱性，則沿豎直方向的位移金屬板間距離的最小值為選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；CD．粒子出離電場時(shí)的水平速度均為豎直方向，在t=t0時(shí)刻進(jìn)入電場的粒子，先加速時(shí)間為，然后再減速時(shí)間，在時(shí)刻速度減為零；然后再反向加速t0時(shí)間，再反向減速t0時(shí)間，即在t=T+t0時(shí)刻出離電場時(shí)豎直速度再次減為零，粒子出離電場后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則達(dá)到豎直擋板時(shí)的速率等于，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。3.【2024.1·安徽】如圖所示，M、N是某靜電場中一條豎直方向電場線上的兩點(diǎn)，電場線方向未標(biāo)出?，F(xiàn)有質(zhì)量為m的帶電小球在電場力和重力作用下沿該電場線向下運(yùn)動(dòng)，小球通過M點(diǎn)的速度為，經(jīng)過一段時(shí)間后，小球通過N點(diǎn)的速度為，方向向上．由此可以判斷（）A.M點(diǎn)的場強(qiáng)大于N點(diǎn)的場強(qiáng)B.M點(diǎn)的電勢低于N點(diǎn)的電勢C.小球在M點(diǎn)的動(dòng)能小于它在N點(diǎn)的動(dòng)能D.小球在M點(diǎn)的電勢能小于它在N點(diǎn)的電勢能【答案】D【解析】【詳解】該電場線豎直方向，帶電小球僅在重力和沿電場線的電場力的作用下，在M點(diǎn)速度方向豎直向下變?yōu)樵贜點(diǎn)豎直向上。由此可知小球先減速后反向加速，電場力方向豎直向上。A．僅一條電場線分布，未知周圍電場線分布情況，且不知道MN兩點(diǎn)的加速度大小關(guān)系，故無法判斷兩點(diǎn)的電場場強(qiáng)關(guān)系，A錯(cuò)誤；B．由分析得知小球所受電場力方向豎直向上，但未知小球所帶電荷的電性，故無法判斷MN兩點(diǎn)的電勢高低，B錯(cuò)誤；C．小球從M到N點(diǎn)，未知重力做功和電場力做功的大小關(guān)系和速度大小關(guān)系，故無法判斷小球在MN兩點(diǎn)的動(dòng)能大小關(guān)系，C錯(cuò)誤；D．小球電場力方向豎直向上，從M點(diǎn)到N點(diǎn)電場力做負(fù)功，電勢能增加，故小球在M點(diǎn)的電勢能小于N點(diǎn)的電勢能，D正確。故選D。4.【2024.1·甘肅】如圖，水平帶電平面上方有一質(zhì)量為、帶電量為的點(diǎn)電荷，當(dāng)它在點(diǎn)時(shí)所受合力為零。點(diǎn)與平面的垂直距離為和分別為靜電力常量和重力加速度，則與點(diǎn)對稱的點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【詳解】點(diǎn)電荷在M點(diǎn)時(shí)，所受合力為零，則解得點(diǎn)的電場強(qiáng)度和點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，方向相反。故選A。5.【2024.1·甘肅】用于醫(yī)學(xué)成像的射線是由電子加速后轟擊重金屬靶產(chǎn)生的。圖（a）中是電子被電場加速過程中一條電場線上的兩點(diǎn)。電子在電場力的作用下從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)的圖像如圖（b）所示，下列說法正確的是（）A.點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于點(diǎn)的電場強(qiáng)度B.點(diǎn)電勢高于點(diǎn)的電勢C.電子從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)電場力做負(fù)功D.電子在點(diǎn)的電勢能大于點(diǎn)的電勢能【答案】AD【解析】【詳解】A．根據(jù)v－t圖像的變化特點(diǎn)可知，從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)電荷做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，負(fù)電荷在、N兩點(diǎn)的加速度大小關(guān)系為負(fù)電荷僅受電場力的作用，則得故A正確；BC．由圖乙可知負(fù)電荷的速度在增大，根據(jù)動(dòng)能定理可知從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)電場力對負(fù)電荷做了正功，即則得故BC錯(cuò)誤；D．由圖乙可知負(fù)電荷的速度在增大，根據(jù)動(dòng)能定理可知電場力對負(fù)電荷做了正功，根據(jù)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系因?yàn)殡妶隽ψ稣Γ妱菽軠p小，即得則故D正確。故選AD。6.【2024.1·廣西】如圖，空間中有一勻強(qiáng)電場，大小為，方向與水平方向成角，現(xiàn)有一光滑絕緣大圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，O點(diǎn)為環(huán)心，將質(zhì)量為m、帶電荷量為的小圓環(huán)套在大圓環(huán)的M點(diǎn)并同時(shí)給小圓環(huán)一個(gè)向右的水平初速度，小圓環(huán)恰好能夠沿大圓環(huán)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g，則小圓環(huán)（）A從M點(diǎn)到Q點(diǎn)動(dòng)能減小B.在M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢能相等C.從M點(diǎn)到Q點(diǎn)電場力做負(fù)功D.動(dòng)能最大處的電勢低于動(dòng)能最小處的電勢【答案】D【解析】【詳解】C．小圓環(huán)帶正電，從M點(diǎn)到Q點(diǎn)電場力做正功，C錯(cuò)誤；B．作出等勢面如圖：沿電場線方向電勢降低，則在M點(diǎn)的電勢高于N點(diǎn)的電勢，正電荷在電勢高的地方電勢能大，所以在M點(diǎn)的電勢能大于N點(diǎn)的電勢能，B錯(cuò)誤；A．小圓環(huán)受到的電場力受力如圖：則小圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的等效最高點(diǎn)和等效最低點(diǎn)分別為A點(diǎn)和B點(diǎn)，在A點(diǎn)速度最小，在B點(diǎn)速度最大，則從M點(diǎn)到Q點(diǎn)動(dòng)能先增大后減小，A錯(cuò)誤；D．根據(jù)沿電場線方向電勢降低，則在B點(diǎn)電勢低于A點(diǎn)的電勢，即動(dòng)能最大處的電勢低于動(dòng)能最小處的電勢，D正確。故選D。7.【2024.1·河南】如圖所示，一個(gè)帶正電的小球，質(zhì)量為m，電荷量為q，固定于絕緣輕桿一端，輕桿的另一端光滑鉸接于O點(diǎn)，重力加速度為g。（1）未加電場時(shí)，將輕桿向左拉至水平位置，無初速度釋放，小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，求輕桿對它的拉力大小。（2）若在空間中施加一個(gè)平行于紙面的勻強(qiáng)電場，大小方向未知。將輕桿從左邊水平位置無初速度釋放，小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，受到輕桿的拉力為4mg；將輕桿從右邊水平位置無初速度釋放，小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，受到輕桿的拉力為8mg。求電場強(qiáng)度的水平分量Ex和豎直分量Ey?！敬鸢浮浚?）3mg；（2），方向豎直向下，，方向水平向左【解析】【詳解】（1）未加電場，則從水平位置無初速度釋放到最低點(diǎn)時(shí)，有則小球在最低點(diǎn)有解得FT=3mg（2）加電場后，無論輕桿從哪邊釋放小球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)受到的拉力均比無電場時(shí)大，則說明電場在豎直方向的分量向下；而輕桿從左邊釋放小球到最低點(diǎn)受到的拉力小于輕桿從右邊釋放小球到最低點(diǎn)受到的拉力，則說明電場在水平方向的分量向左，則桿從左邊水平位置無初速度釋放，到小球到達(dá)最低點(diǎn)的過程中有則小球在最低點(diǎn)有其中FT1=4mg桿從右邊水平位置無初速度釋放，到小球到達(dá)最低點(diǎn)的過程中有則小球在最低點(diǎn)有其中FT2=8mg聯(lián)立解得，8.【2024.1·吉林、黑龍江】如圖（a），一點(diǎn)電荷P（未畫出）所在的水平直線上有M、N兩點(diǎn)。在M、N兩點(diǎn)分別放置試探電荷，其受到的靜電力與試探電荷的電荷量的關(guān)系分別如圖（b）中直線Ⅰ、Ⅱ所示。規(guī)定向右為正方向，則（）A.P帶正電 B.P在M點(diǎn)左側(cè)C.M點(diǎn)電勢比N點(diǎn)的低 D.M點(diǎn)電場強(qiáng)度比N點(diǎn)的小【答案】C【解析】【詳解】AB．由圖像中直線Ⅰ可知，在M點(diǎn)放置的試探電荷帶正電，受到的電場力向右，則M點(diǎn)的場強(qiáng)方向向右；由圖像中直線Ⅱ可知，在N點(diǎn)放置的試探電荷帶負(fù)電，受到的電場力向右，則N點(diǎn)的場強(qiáng)方向向左；可知點(diǎn)電荷P應(yīng)位于M、N兩點(diǎn)之間，且P帶負(fù)電，故AB錯(cuò)誤；CD．根據(jù)由圖像可知，直線Ⅰ對應(yīng)的場強(qiáng)大于直線Ⅱ?qū)?yīng)的場強(qiáng)，即M點(diǎn)電場強(qiáng)度比N點(diǎn)的大；根據(jù)可知M點(diǎn)比N點(diǎn)離負(fù)點(diǎn)電荷P更近，則M點(diǎn)電勢比N點(diǎn)低，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。在磁場中運(yùn)動(dòng)9.【2024.1·吉林、黑龍江】空間中存在垂直于平面的磁場，兩側(cè)的勻強(qiáng)磁場方向相反，區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為區(qū)域的2倍。不同帶電粒子以速率由原點(diǎn)沿平面射入該磁場，則粒子的軌跡可能為下圖中的（）A. B.C. D.【答案】ABD【解析】【詳解】因區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為區(qū)域的2倍，根據(jù)可知區(qū)域的圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為區(qū)域的圓周運(yùn)動(dòng)的半徑的2倍。A．該圖中粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為即粒子沒能到達(dá)兩磁場的分界線，則該軌跡可能存在，選項(xiàng)A正確；B．該圖中粒子在x<a中運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌跡半徑為則在x>a區(qū)域運(yùn)動(dòng)的半徑應(yīng)該為則軌跡與y軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)應(yīng)該是則B正確；C．該圖中粒子在x<a區(qū)域的軌道半徑小于在x>a區(qū)域的軌道半徑，則選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．該圖中粒子在x<a區(qū)域的軌道半徑為r=a，則在x>a區(qū)域的軌道半徑為則軌跡與y軸交點(diǎn)選項(xiàng)D正確。故選ABD。10.【2024.1·江西】磁控濺射儀是制備金屬薄膜的重要設(shè)備。為了研究磁控濺射儀中離子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng)過程，建立如下模型。如圖所示，平面內(nèi)的位置有一離子源發(fā)射大量質(zhì)量為m、電荷量為的離子，離子的初始速度大小均為，方向在平面內(nèi)并與x軸正方向的夾角在至范圍內(nèi)。在的區(qū)域內(nèi)有一沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場，在的區(qū)域內(nèi)有一垂直平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁場沿y軸方向的寬度為,且關(guān)于x軸對稱。在的位置放一沿軸y方向的無限長絕緣薄平板，所有離子經(jīng)電場加速后到達(dá)絕緣薄平板時(shí)速度大小均為。忽略離子的重力以及離子間的相互作用。（1）求的區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度的大??；（2）為使所有離子均能進(jìn)入右邊的磁場區(qū)域，需要在絕緣薄平板上開一狹縫，請問狹縫的最小寬度為多少？（3）狹縫寬度值取第（2）問的結(jié)果，要使所有離子進(jìn)入磁場后不再通過狹縫返回電場，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值，及此條件下在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長的離子在磁場中所經(jīng)歷的時(shí)間。（假定離子與絕緣薄平板發(fā)生的碰撞為彈性碰撞，即碰撞前后沿平板方向的速度分量不變，垂直于平板方向的速度分量反向）?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3），【解析】【詳解】（1）在電場中，由動(dòng)能定理解得的區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度的大小為（2）粒子在電場中沿著y軸方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿著x軸方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。則當(dāng)粒子出射速度與x軸夾角為60°（或-60°）時(shí)，偏離x軸最遠(yuǎn)，此時(shí)粒子能通過狹縫，其他粒子均能通過狹縫。設(shè)粒子出射速度與x軸夾角為60°時(shí)粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，在x軸方向，解得則狹縫的最小寬度為（3）如圖所示，當(dāng)粒子出射速度與x軸夾角為-60°時(shí)，粒子容易通過狹縫返回電場，則當(dāng)此情況下粒子不通過狹縫返回電場，其他粒子均不會返回。離子進(jìn)入磁場時(shí)的水平速度為因?yàn)閯t在磁場中，由洛倫茲力提供向心力解得由幾何關(guān)系可知聯(lián)立可得則磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值為此情況下，粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)得軌跡半徑為粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期由圖可知，離子在磁場中運(yùn)動(dòng)的圓心角為磁場在y軸的寬度為,且關(guān)于x軸對稱，當(dāng)粒子出射速度與x軸夾角為-60°時(shí),在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長，粒子與擋板第二次碰撞后射出磁場，設(shè)離開磁場的位置與軌跡圓心連線與水平方向的夾角，則則粒子與擋板第二次碰后在磁場中運(yùn)動(dòng)的圓心角為則在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長的離子在磁場中所經(jīng)歷的時(shí)間為11.【2024.1·河南】2023年4月，我國有“人造太陽”之稱的托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。其中磁約束的簡化原理如圖：在半徑為和的真空同軸圓柱面之間，加有與軸線平行的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，。假設(shè)氘核沿內(nèi)環(huán)切線向左進(jìn)入磁場，氚核沿內(nèi)環(huán)切線向右進(jìn)入磁場，二者均恰好不從外環(huán)射出。不計(jì)重力及二者之間的相互作用，則和的速度之比為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【詳解】由題意可知，根據(jù)左手定則，作圖如圖所示由幾何關(guān)系可知，氘核半徑為，有則由幾何關(guān)系可知，氚核的半徑為，有則即由洛倫茲力提供向心力可得由題意可知，氘核和氚核的比荷之比為故和的速度之比為故選A。12.【2024.1·安徽】如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向里。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子由A點(diǎn)沿平行于直徑的方向射入磁場，經(jīng)過圓心O，最后離開磁場。已知圓形區(qū)域半徑為R，A點(diǎn)到的距離為，不計(jì)粒子重力。則（）A.粒子帶負(fù)電 B.粒子運(yùn)動(dòng)速率為C.粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 D.粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的路程為【答案】AD【解析】【詳解】A．由于粒子經(jīng)過圓心O，最后離開磁場，可知，粒子在A點(diǎn)所受洛倫茲力向下，根據(jù)左手定則，四指指向與速度方向相反，可知，粒子帶負(fù)電，故A正確；B．由于圓形區(qū)域半徑為R，A點(diǎn)到的距離為，令粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，根據(jù)幾何關(guān)系有解得粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力，則有解得故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)上述，作出運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示由于圓形區(qū)域半徑為R，A點(diǎn)到的距離為，根據(jù)上述，粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑也為R，則與均為等邊三角形，則軌跡所對應(yīng)的圓心角為，粒子圓周運(yùn)動(dòng)的周期則粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為故C錯(cuò)誤；D．結(jié)合上述可知，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的路程為故D正確。故選AD13.【2024.1·貴州】如圖，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有一方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，MN、PQ是相互垂直的兩條直徑。兩質(zhì)量相等且?guī)У攘慨惙N電荷的粒子從M點(diǎn)先后以相同速率v射入磁場，其中粒子甲沿MN射入，從Q點(diǎn)射出磁場，粒子乙沿紙面與MN方向成角射入，兩粒子同時(shí)射出磁場。不計(jì)粒子重力及兩粒子間的相互作用，則兩粒子射入磁場的時(shí)間間隔為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【詳解】O1是粒子甲運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心，由題意可知，四邊形OQO1M是正方形，所以甲乙運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑均為R，甲的運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心角為。而粒子乙往左偏轉(zhuǎn)飛出磁場，它的圓心角為。甲運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為乙運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為因?yàn)閮闪Ｗ油瑫r(shí)射出磁場，所以兩粒子射入磁場的時(shí)間間隔為故選B。14.【2024.1·廣西】如圖，一半徑為的圓內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直于紙面向里，在圓形磁場右邊有一接地的“”形金屬擋板，在bc邊中點(diǎn)O開一小孔，圓形磁場與bc邊相切于O點(diǎn)，擋板內(nèi)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，在cd邊下方處放置一足夠長的水平接收板P，初速度可忽略的大量電子，經(jīng)過電壓U加速后，有寬度為的平行電子束豎直向上進(jìn)入圓形磁場，均通過O點(diǎn)進(jìn)入，電子質(zhì)量為m，電荷量為e，忽略電子間的相互作用和電子的重力，其中已知，求：（1）電子進(jìn)入圓形磁場區(qū)域時(shí)的速度v；（2）圓形磁場區(qū)域的半徑；。（3）電子在水平接收板上擊中的區(qū)域?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3），區(qū)域如圖左【解析】【詳解】（1）電子初速度為0，忽略電子間的相互作用和電子的重力，經(jīng)過電壓U加速，則解得（2）因?yàn)橛袑挾葹榈钠叫须娮邮Q直向上進(jìn)入圓形磁場，均通過O點(diǎn)，畫圖可知，圓形磁場半徑等于電子在其運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑，即（3）擋板內(nèi)電子進(jìn)入擋板內(nèi)磁場，由可知在擋板內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為圓形磁場內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)半徑的2倍，即當(dāng)圓的軌跡與ab邊相切時(shí)，即粒子在O點(diǎn)速度方向向上，此時(shí)粒子可以射到收集板，如左圖所示。隨著粒子在O點(diǎn)速度從豎直向上往順時(shí)針偏轉(zhuǎn)時(shí)，其軌跡也繞O點(diǎn)順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，當(dāng)偏轉(zhuǎn)到圓的軌跡與ad邊相切時(shí)，此時(shí)粒子剛好不能射到收集板，如右圖所示在右邊大三角形中在三角形中則代入解得電子在水平接收板上擊中的區(qū)域?yàn)檫@一區(qū)域。法拉第電磁感應(yīng)15.【2024.1·安徽】如圖甲所示，兩根平行光滑足夠長金屬導(dǎo)軌固定在傾角的斜面上，其間距。導(dǎo)軌間存在垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度。兩根金屬棒和與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好，棒通過一絕緣細(xì)線與固定在斜面上的拉力傳感器連接（連接前，傳感器已校零），細(xì)線平行于導(dǎo)軌。已知棒的質(zhì)量為棒和棒接入電路的電阻均為，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。將棒從靜止開始釋放，同時(shí)對其施加平行于導(dǎo)軌的外力F，此時(shí)拉力傳感器開始測量細(xì)線拉力，作出力隨時(shí)間t的變化圖像如圖乙所示（力大小沒有超出拉力傳感器量程），重力加速度g取。求：（1）時(shí)，金屬棒的速度大小；（2）時(shí)，外力F的大??；（3）已知金屬棒在的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為，求這段時(shí)間外力F所做的功?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）設(shè)棒NQ的質(zhì)量為M，當(dāng)t=0時(shí)解得，棒NQ受到沿斜面向上的拉力，對棒NQ分析根據(jù)，解得感應(yīng)電動(dòng)勢為根據(jù)，解得（2）當(dāng)，棒NQ受到沿斜面向上的拉力，對棒NQ分析根據(jù)，解得感應(yīng)電動(dòng)勢為根據(jù)，解得由以上可知棒ab的速度可表示為由于FT隨時(shí)間均勻增大，所以ab在做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度為對棒ab分析解得（3）在的時(shí)間內(nèi)金屬棒的位移為對金屬棒運(yùn)用動(dòng)能定理分析這段時(shí)間ab克服安培力所做的功等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱，因?yàn)殡娐防镉袃筛娮柘嗟鹊陌?，所以電路中產(chǎn)生的焦耳熱為9J。所以16.【2024.1·甘肅】1831年，法拉第發(fā)明了第一臺發(fā)電機(jī)，示意圖如下。半徑為的銅盤安裝在金屬軸上，其邊緣置于一個(gè)磁鐵兩極之間的狹縫里，銅盤邊緣與軸通過導(dǎo)線與檢流計(jì)連接。銅盤以周期勻速旋轉(zhuǎn)，檢流計(jì)中有電流通過。已知狹縫沿半徑方向的長度為，狹縫間為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，忽略狹縫之外的磁場，下列說法正確的是（）A.檢流計(jì)中電流方向從向B.若銅盤旋轉(zhuǎn)方向和磁場方向同時(shí)反向，則檢流計(jì)中電流方向也反向C.銅盤產(chǎn)生的電動(dòng)勢為D.銅盤產(chǎn)生的電動(dòng)勢為【答案】C【解析】【詳解】A．根據(jù)右手定則可知，檢流計(jì)中電流方向從P向Q，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)右手定則可知，若銅盤旋轉(zhuǎn)方向和磁場方向同時(shí)反向，則檢流計(jì)中電流方向不變，故B錯(cuò)誤；CD．銅盤產(chǎn)生的電動(dòng)勢為故C正確D錯(cuò)誤。故選C。17.【2024.1·甘肅】半圓形金屬線圈放置在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直線圈平面向里，如圖（a）。磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖（b）。已知線圈的電阻，半徑。求：（1）線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大??；（2）線圈的電功率，及時(shí)間內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱；（3）時(shí)半圓弧受到的安培力的大小和方向?！敬鸢浮浚?）；（2），；（3），垂直向下【解析】【詳解】（1）線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為（2）線圈的電功率為時(shí)間內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱為（3）由圖可知時(shí)半圓弧受到的安培力的大小為根據(jù)左手定則半圓弧受到的安培力的方向?yàn)榇怪毕蛳隆?8.【2024.1·廣西】如圖，當(dāng)車輛駛?cè)牖蝰偝鰣A形區(qū)域時(shí)，車輛會改變區(qū)域內(nèi)通電線圈中的磁場，通過傳感器電路將磁場的變化轉(zhuǎn)換為交通燈的控制信號，車輛駛?cè)雸D中圓形區(qū)域時(shí)，車輛引起磁場變化的原因類似于（）A.將鐵芯放入通電線圈 B.增大通電線圈的面積C.增加通電線圈的匝數(shù) D.加大對通電線圈的壓力【答案】A【解析】【詳解】當(dāng)車輛駛?cè)牖蝰偝鰣A形區(qū)域時(shí)，車輛會改變區(qū)域內(nèi)通電線圈中的磁場，利用的是互感現(xiàn)象，汽車上大部分是金屬，汽車經(jīng)過線圈時(shí)會引起汽車磁通量的變化，從而產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而改變區(qū)域內(nèi)通電線圈中的磁場；此過程類似將鐵芯放入通電線圈，鐵芯的磁通量也會變化，也會產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而改變通電線圈中的磁場。故選A。19.【2024.1·江西】為縮短固定翼飛行器著陸后的滑行距離，有人構(gòu)想在機(jī)身和跑道上安裝設(shè)備，使飛行器在安培力作用下短距著陸。如圖所示，在機(jī)身上安裝長為、匝數(shù)為60匝的矩形線圈，線圈通以的電流，跑道上有大小為的磁場，通過傳感器控制磁場區(qū)域隨飛機(jī)移動(dòng)，使矩形線圈始終處于圖示磁場中。忽略電磁感應(yīng)的影響，線圈所受安培力的大小和方向是（）A.,向左 B.,向右 C.,向左 D.,向右【答案】A【解析】【詳解】由左手定則可知，各處的安培力方向如圖所示所以線圈所受安培力的大小為由左手定則可知，線圈所受安培力的方向?yàn)樗较蜃?。故選A。20.【2024.1·廣西】半徑為的圓內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小為，現(xiàn)將一單匝正方形線框放入磁場，線框平面與磁場方向垂直，其中一頂點(diǎn)與圓形磁場區(qū)域的圓心O點(diǎn)重合，如圖，當(dāng)通過線框的電流I為時(shí)，線框所受的安培力大小為（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【詳解】線框在磁場有效線段的長度安培力大小為故選B。21.【2024.1·貴州】如圖（a），足夠長的固定光滑平行金屬導(dǎo)軌CD、EF相距為L，兩導(dǎo)軌及其所構(gòu)成的平面均與水平面成角。導(dǎo)軌所在區(qū)域有方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。在C、E兩點(diǎn)通過導(dǎo)線和單刀雙擲開關(guān)K接有一匝數(shù)為n、面積為S的固定水平圓形線圈M，在M區(qū)域內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖（b）所示。時(shí)刻，開關(guān)K接1，此時(shí)將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab水平放置在導(dǎo)軌頂端，ab恰好靜止不動(dòng)。時(shí)刻，開關(guān)K改接2，ab開始運(yùn)動(dòng)。ab始終與兩導(dǎo)軌接觸良好且保持水平，其接入電路的電阻為R，電路中其余電阻不計(jì)。忽略空氣阻力，重力加速度大小為g。求：（1）時(shí)刻，通過ab的電流大小和方向；（2）時(shí)刻，M所在區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；（3）ab在導(dǎo)軌上所能達(dá)到的最大速度的大小?！敬鸢浮浚?），；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）對導(dǎo)體棒ab受力分析，由平衡條件可得，時(shí)刻，通過ab的電流大小為由左手定則可知，通過ab的電流方向?yàn)橛?。?）時(shí)刻，由法拉第電磁感應(yīng)定律由閉合電路的歐姆定律得可得，此時(shí)M所在區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為（3）當(dāng)K接2時(shí)，對導(dǎo)體棒ab受力分析，由牛頓第二定律由閉合電路歐姆定律導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為聯(lián)立可得當(dāng)加速度時(shí)，導(dǎo)體棒有最大速度，則ab在導(dǎo)軌上所能達(dá)到的最大速度的大小為22.【2024.1·河南】如圖（a）所示，一個(gè)電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌，間距，左半部分傾斜且粗糙，傾角，處于沿斜面向下的勻強(qiáng)磁場中；右半部分水平且光滑，導(dǎo)軌之間存在一個(gè)三角形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向豎直向下，其邊界與兩導(dǎo)軌夾角均為。右半部分俯視圖如圖（b）。導(dǎo)體棒借助小立柱靜置于傾斜導(dǎo)軌上，其與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)。導(dǎo)體棒以的速度向右進(jìn)入三角形磁場區(qū)域時(shí)，撤去小立柱，棒開始下滑，同時(shí)對棒施加一外力使其始終保持勻速運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程中，兩棒始終垂直于導(dǎo)軌且接觸良好。已知兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為，兩棒的質(zhì)量均為，棒電阻，棒電阻不計(jì)。重力加速度大小取，以棒開始下滑為計(jì)時(shí)起點(diǎn)。求（1）撤去小立柱時(shí)，棒的加速度大??；（2）棒中電流隨時(shí)間變化的關(guān)系式；（3）棒達(dá)到的最大速度及所用時(shí)間?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3），【解析】【詳解】（1）撤去小立柱時(shí)，導(dǎo)體棒剛剛進(jìn)入三角形磁場區(qū)域，沒有感應(yīng)電動(dòng)勢，則對Q棒受力分析（2）只有P棒在切割磁感線，所以感應(yīng)電動(dòng)勢為磁場穿過閉合電路的面積與時(shí)間的關(guān)系為所以（3）對Q棒受力分析當(dāng)Q棒速度達(dá)到最大時(shí)解得此時(shí)，三角形磁場總長有而P棒在4s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移為2m，小于L1。Q棒的加速度與時(shí)間的關(guān)系為畫出Q棒的a-t圖，則Q棒速度的變化量等于圖線下方與坐標(biāo)軸圍成的面積，則棒達(dá)到的最大速度為所用時(shí)間=4s。23.【2024.1·吉林、黑龍江】如圖（a），水平傳送帶以恒定速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，寬為、足夠高的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域MNPQ，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，磁場下邊界QP水平。矩形導(dǎo)體框abcd無初速度地放在傳送帶上且ad與MQ重合，bc向右運(yùn)動(dòng)到NP時(shí)恰與傳送帶共速，此時(shí)施加水平向右的