高考物理二轮复习专题练习 ：磁场 (2word版含答案).doc

试卷第 1页，共 8页磁场磁场一、单选题一、单选题1如图所示，三根长直导线 a、b、c 均垂直于纸面放置，a、b、c 中通入大小均为 I、方向均垂直纸面向里的恒定电流，ac与ab间夹角为 120，a，c 间距与 a、b 间距相等，空间一点 O 到三根直导线的距离也相等，已知通电长直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度大小IBkr，k 为比例系数，r 为该点到长直导线的距离，I 为导线的电流强度。O 点的磁感应强度大小为0B，则每根直导线中电流在 O 点产生的磁场的磁感应强度大小为（）A0BB012BC013BD014B2回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源相连接的两个 D 形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能被加速，两个 D 形金属盒中有垂直于盒面、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场。如图所示，两 D 形盒间的狭缝很小，粒子穿过狭缝的时间可忽略，两 D 形盒接在电压为 U、频率为 f 的交流电源上，若 A 处粒子源产生的质子在回旋加速器中被加速，下列说法正确的是（）AA 处粒子源产生的质子在磁场中运动的周期的一半和高频交流电的周期相等B若只增大交流电压 U，则质子从回旋加速器中射出时的动能变大C若只增大 D 形盒的半径，则质子从回旋加速器中射出时的动能可能不变D若 D 形盒中磁感应强度大小 B 增大，则其所接交流电频率 f 必须增大才能使装置正常工作3某科学兴趣小组发明的一种新式弹簧阻尼减震装置原理图如图所示。弹簧上端固定，试卷第 2页，共 8页下端悬挂一个条形磁铁。距条形磁铁下端某位置处放一个固定的闭合金属线圈，现让磁铁从某一高度下落，磁铁上下振动时穿过闭合金属线圈。则磁铁上下振动的过程中，下列说法正确的是（）A穿过线圈的磁通量不变B线圈中会产生感应电流C磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒D其他条件不变，如果线圈不闭合，磁铁从开始运动到停下来的时间变短4如图所示，P、Q 是两个等量异种点电荷，MN 是它们连线的中垂线，在垂直纸面的方向上有磁场。如果某正电荷以初速度 V0沿中垂线 MN 运动，不计重力，则（）A若正电荷做匀速直线运动，则所受洛伦兹力的大小不变B若正电荷做匀速直线运动，则所受洛伦兹力的大小改变C若正电荷做变速直线运动，则所受洛伦兹力的大小不变D若正电荷做变速直线运动，则所受洛伦兹力的大小改变5质量为 m，电阻率为，横截面积为 S，长度为 L 的粗细均匀的金属棒 MN 两端由等长的轻质绝缘细线悬挂，金属棒置于竖直方向的匀强磁场中，初始细线竖直，金属棒静止。现在 MN 两端加上大小为 U 的电压，使电流由 M 流向 N，要使金属棒的绝缘细线静止时与竖直方向摆角成 60角，已知重力加速度为 g，则下列说法正确的是（）试卷第 3页，共 8页A磁场方向竖直向上或向下，大小为2mgUSB磁场方向竖直向上或向下，大小为3mgUSC增长绝缘细线长度，其余条件不变，金属棒摆角将小于 60D增大金属棒长度，其余条件不变，金属棒摆角将大于 606如图所示，等腰直角三角形 OPQ 区域内（含边界）存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 B。一质量为 m、带电量为+q 的粒子 1 从 O 点沿 OP 方向射入磁场，质量为 2m、带电量为-q 的粒子 2 从 P 点沿 PO 方向射入磁场，不计粒子的重力和它们之间的相互作用，则（）A粒子 1 不能经过 Q 点B粒子 2 可以经过 Q 点C粒子 1 在磁场中运动的时间可能为23mBqD粒子 2 在磁场中运动的时间可能为34mBq7 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（31H）和粒子（42He）比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有（）试卷第 4页，共 8页A加速氚核的交流电源的周期较小B加速氘核和粒子的交流电源的周期一样大C氚核获得的最大动能较小D氚核和粒子获得的最大动能一样大二、多选题二、多选题8通电直导线 ab 的质量为 m，长为 l，用两根细线把导线 ab 水平吊起，导线上的电流为 I，方向如图所示。在竖直方向加一个方向向上的匀强磁场，磁感应强度为 B，导线处于平衡时悬线与竖直方向成=30角，下列说法正确的是（）Amg=33BIlB悬线的拉力 T=12mgC若增大磁感应强度，则悬线的偏角将增大D若将导线 ab 拉到最低处由静止释放，则导线 ab 可摆过的最大角度为 609某污水流量计原理可以简化为如图所示的模型：污水内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，流量Q等于单位时间通过横截面的液体体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（）AM点电势比N点电势低试卷第 5页，共 8页B当污水中离子浓度升高时，MN、两点电压将增大C只需要测量磁感应强度B、直径d及MN、两点电压U，就能够推算污水的流量D只需要测量磁感应强度B及MN、两点电压U，就能够推算污水的流速10如图所示，a、b 两质量相同的绝缘物体叠放在光滑水平面上，a 带正电，电荷量为q，b 不带电。空间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，场强大小为 E。现将两物体静止释放，开始时两物体能一起运动，下列说法正确是（）A两物体一起运动的过程中，物体间的弹力逐渐减小，摩擦力也逐渐减小B两物体一起运动的过程中，物体间的弹力逐渐减小，摩擦力不变C当两物体间的最大静摩擦力等于 0.5qE 时开始相对滑动D当两物体间弹力等于 0 时，两物体开始相对滑动11 一匀强磁场的磁感应强度大小为 B，方向垂直于纸面向里，其边界如图中虚线所示，三角形 bce 为等腰直角三角形，其中bec=90，be=ec=l，ab、bc 与 cd 共线，ab 间的距离等于 l。一束质量均为 m、电量均为 q 的带负电的粒子，在纸面内从 a 点垂直于 ac以不同速度射入磁场，不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（）A可以经过三角形边界的粒子的速率最小值为qBlmB可以经过三角形边界的粒子的速率最大值为(12)2qBlmC在磁场中运动时间最短的粒子速率为qBlmD在磁场中运动时间最短的粒子运动时间为23mqB三、填空题三、填空题12如图所示，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。已知粒子质量为 m、电荷量为q，粒子速度大小为 v、受到的洛伦兹力大小为 F，不计粒子重力，则匀强磁场的磁感应强度的大小 B=_粒子的运动周期 T=_。试卷第 6页，共 8页13现有两种粒子氘核（21H）和粒子（42He），同时垂直进入同一匀强磁场做匀速圆周运动，轨道半径之比为12:1:2r r，则它们进入磁场时的速率之比12:vv _，它们做圆周运动的周期之比12:T T _.四、解答题四、解答题14如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系 xOy，在第一、四象限内有水平向左的匀强电场，在第二、三象限内有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 B=22T，两区域的电场强度大小均为 E=2V/m。一可视为质点的带电小球用绝缘细线拴住并静止在第一象限的 P 点，P 点的坐标为（5cm，5cm），细线与竖直方向的夹角为=45。现剪断细线，小球开始运动，重力加速度 g 取 10m/s2，求：（1）小球第二次经过 x 轴时的 x 坐标值和第二次经过 y 轴时的 y 坐标值；（2）小球第三次经过 y 轴的速度大小。15 如图所示，平面直角坐标系xOy位于竖直平面内，x轴正方向水平向右，坐标系xOy所在的空间有一正交的匀强电场和匀强磁场，匀强电场方向竖直向上、电场强度大小20V mE，匀强磁场方向水平向里、磁感应强度大小2TB。一质量33 10 kgm、电荷量31 10 Cq 的带正电小球（视为质点），以大小不同的初速度从坐标原点O沿x轴正方向对准x轴上的A点（位于原点O的右方）射出。不计空气阻力，取重力加速度大小2g10m/s。（1）若小球沿直线运动通过A点，求此时小球的初速度0v的大小；试卷第 7页，共 8页（2）若小球的初速度大小0vv，射出小球后，小球会经曲线运动通过A点，求A点横坐标Ax的最小值；（取3.14）（3）若小球从O点由静止释放，求刚释放时小球的加速度大小。16如图所示，在第象限内有水平向右的匀强电场，在第、象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等，有一个带电量为 q 的正粒子以垂直于 x 轴的初速度 v0从 x 轴上的 P 点进入匀强电场中，并且恰好与 y 轴的正方向成 45角进入磁场，又恰好垂直 x 轴进入第象限的磁场，已知 OP 之间的距离为 d，（不计粒子重力）求：（1）电场强度的大小和方向；（2）磁场的磁感应强度大小；（3）带电粒子从进入磁场到第二次经过 x 轴，在磁场中运动的总时间。17如图所示的速度选择器：在 x0y 平面内，垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B；两极板构成的圆弧形狭缝，圆心角为 60，半径为 R，当极板间加上电压时可在狭缝中形成大小相等的径向电场。（-2R，0）点有一离子源，向 x 轴上方各方向垂直磁场连续发射不同速率的正离子，离子的质量为 m，电量为 q。以 O 点为圆心转动圆弧形电极，并其相应改变电场强度大小，各方向的粒子都有机会通过速度选择器的狭缝。（1）当速度选择器处于 y 轴对称位置时，求通过速度选择器离子的速度大小；（2）当速度选择器处于 y 轴对称位置时，求速度选择器中电场强度的方向和大小；（3）求速度选择器 P 端射出离子的最小速度与最大速度试卷第 8页，共 8页答案第 1页，共 15页参考答案：参考答案：1B【解析】【详解】设 a 中电流在 O 点产生的磁场磁感应强度大小为 B，根据安培定则可知，方向向下；同理，b、c 中电流在 O 点产生的磁场磁感应强度大小均为 B，根据安培定则可知，它们互成 120，合磁场磁感应强度大小也为 B，方向向下，因此 O 点的合磁场磁感应强度为 2B，即02BB因此012BB故选 B。2D【解析】【详解】A粒子在回旋加速器的磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等，A 错误；BC当粒子从 D 形盒出来时速度最大，根据2mmvqv BmR可得mqBRvm那么质子获得的最大动能222km2q B REm则最大动能与交流电压 U 无关，跟 D 形盒半径的平方成正比，BC 错误；D根据2 mTqB若磁感应强度大小 B 增大，那么周期 T 会减小1fT增大，只有适当增大交流电频率 f，回旋加速器才能正常工作，D 正确。故选 D。答案第 2页，共 15页3B【解析】【详解】ABD由于线圈固定，当磁铁上下振动时，线圈中的磁通量会发生变化，从而在线圈中产生感应电流，电流给磁铁力的作用，根据楞次定律“来拒去留”，磁铁很快停下来。如果线圈不闭合，线圈中磁通量仍然会变化，但不会产生感应电流，磁铁不会受到电流的作用力，磁铁停下来的时间变长，故 B 正确，AD 错误；C磁铁上下振动过程中，磁铁和弹簧组成的系统受到线圈中的电流的作用力，此作用力对系统做功，机械能不守恒，C 错误。故选 B。4B【解析】【详解】正电荷向右运动过程中，受等量异种点电荷向下的电场力，要保持运动方向不变，则洛伦兹力必须平衡电场力，合力为零，电场力始终与速度垂直，电场力不做功，粒子只能做匀速直线运动；由等量异种点电荷中垂线上电场强度变化的特点知电场力是变化的，所以洛伦兹力大小是变化的，始终平衡电场力，故 ACD 错误，B 正确。故选 B。5B【解析】【详解】AB根据电阻定律可知金属棒的电阻为LRS通过金属棒的电流为UIR当磁场方向竖直向上或向下时，金属棒所受安培力水平向右或向左，都可以使金属棒与竖直方向成一定角度。金属棒所受安培力大小为FBIL当摆角为 60时，根据平衡条件有答案第 3页，共 15页tan60Fmg联立解得3mgBUS故 A 错误，B 正确；CD根据式可推知金属棒摆角的正切值为tanBUSmg由式可知与绝缘细线的长度无关，与金属棒的质量成反比，所以增长绝缘细线长度，其余条件不变，金属棒摆角将不变；增大金属棒长度，其余条件不变，则金属棒质量增大，摆角将小于 60，故 CD 错误。故选 B。6D【解析】【详解】AC粒子 1 能经过 Q 上，如图所示，该粒子在磁场中运动最大时间为1max14tT2 mTqB解得1max2mtqBAC 错误；BD粒子 2 不能经过 Q 点，如图所示，当运动轨迹与斜边相切时，粒子在磁场中运动的时答案第 4页，共 15页间为2135360tT2 mTqB解得234mtBqB 错误，D 正确。故选 D。7C【解析】【详解】AB带电粒子每个运动周期内被加速两次，交流电源每个周期方向改变两次，所以交流电源的周期等于粒子的运动周期 T，根据牛顿第二定律有2qvBmvT解得2mTBq加速氚核和粒子时所用的交流电源的周期之比为T331422TT即加速氚核的交流电源的周期较大，故 AB 错误；答案第 5页，共 15页CD设回旋加速器 D 形盒的半径为 R，粒子获得的最大速度为 vm，根据牛顿第二定律有2mmvqv BmR解得mBqRvm粒子的最大动能为2222kmm122B q REmvm氚核和粒子最终获得的最大动能之比为kmTkm113434EE即氚核最终获得的最大动能较小，故 C 正确，D 错误。故选 C。8CD【解析】【详解】AB导体棒受力分析，受重力、安培力和细线拉力，如图所示：根据平衡条件可得FA=BIl=mgtan即33BIlmg悬线的拉力2cos303mgmgT 选项 AB 错误；答案第 6页，共 15页C根据BIl=mgtan可知，若增大磁感应强度，则悬线的偏角将增大，选项 C 正确；D若将导线 ab 拉到最低处由静止释放，则导线 ab 摆到最大高度时，则sin(1cos)0BIl lmgl解得=60选项 D 正确。故选 CD。9AC【解析】【详解】A根据左手定则可知在 M 点聚集了负离子，在 N 点聚集了正离子，所以M点电势比N点电势低，故 A 正确；B当 M、N 两点间电压稳定时，离子所受洛伦兹力与电场力平衡，即qUqvBd解得UBvd可知，MN、两点电压与污水中离子浓度无关，故 B 错误；C由题意可知污水的流量为24d vQvS联立解得4dUQB可知，只需要测量磁感应强度B、直径d及MN、两点电压U，就能够推算污水的流量，故C 正确；D由 B 项分析，可知只需要测量磁感应强度B、直径d及MN、两点电压U，就能够推算污水的流速，故 D 错误。故选 AC。答案第 7页，共 15页10BC【解析】【详解】AB当两物体一起运动时，对物体 a 受力分析，有重力，b 对 a 的向上的支持力，水平向左的静摩擦力，水平向右的电场力和竖直向上的洛伦兹力。则由牛顿第二定律可得，两物体一起运动的加速度为22FEqamm合可见，此时两物体一起向右做匀加速直线运动。对物体 b 受力分析可知，水平方向只受水平向右的静摩擦力，由牛顿第二定律得f2bEqFFma合可见此时，a、b 之间的摩擦力是个定值，是不变的。物体 a、b 之间的弹力为NFmgFmgqvB洛当速度增大时，物体 a、b 之间的弹力逐渐减小，故 B 正确，A 错误；CD由 AB 选项分析，可知，当两物体一起匀加速运动时，两者之间是静摩擦力。而最大静摩擦近似等于滑动摩擦力，为fNFF由于当两物体一起匀加速运动时，两者间的弹力在逐渐减小，所以两者间的最大静摩擦力也逐渐减小，且f2EqF 所以当 a、b 之间的最大静摩擦力减小为12qE时，a、b 就要发生相对滑动，所以 C 正确，D错误；故选 BC。11BC【解析】【详解】AB设粒子在磁场中运动的半径为 r、速率为 v，根据牛顿第二定律有2vqvBmr答案第 8页，共 15页解得mvrBq可以经过三角形边界的粒子的最小半径为min22ablr所以可以经过三角形边界的粒子的速率最小值为minmin2qBrqBlvmm可以经过三角形边界的粒子的最大半径为max222acllr所以可以经过三角形边界的粒子的速率最大值为maxmax(12)2qBrqBlvmm故 A 错误，B 正确；CD根据几何关系可知，打在 b、c 两点的粒子运动时时间最长，为半个周期，而打在 be边上的粒子的运动时间随到 b 点的距离增大而减小，打在 ec 边上的粒子的运动时间随到 e点的距离增大而增大，因此打在 e 点的粒子运动时间最短，此时粒子的运动半径为 l，所以速率为qBlvm其运动时间为1353 2336084mmtTBqBq故 C 正确，D 错误。故选 BC。12Fqv2 mvF【解析】【详解】由洛伦兹力公式可知F=qvB解得，匀强磁场的磁感应强度的大小答案第 9页，共 15页B=Fqv由带电粒子在磁场中圆周运动周期公式2 mTqB可得T=2 mvF131：21：1【解析】【详解】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律2vqvBmR解得mvRqB则有1 1111122222212mvrq Bmvqm vrmvqq B代入数据解得1212vv=由周期公式2 RTv又12:1:2r r 解得11222111TrvTrv14（1）2m10 x ，2m10y；（2）10m/s【解析】【详解】答案第 10页，共 15页（1）小球在图示位置平衡，有Eq=mg剪断细线后，小球的加速度大小2210 2m/sag小球经过 O 点进入第三象限，运动位移为25 2 10 ms根据v2=2as可得2v m/s小球在第二、三象限运动时，电场力和重力平衡，小球在洛伦兹力的作用下做圆周运动有2vqvBmr解得r=0.1m小球第二次经过 x 轴、y 轴的坐标点由几何关系知22m10 xr 22m10yr（2）小球第二次经过 y 轴后，做类平抛运动，沿着初速度方向有答案第 11页，共 15页x=vt垂直于初速度方向212yat根据几何关系x=y解得t=0.2s在垂直于初速度方向v=at小球第三次经过 y 轴的速度大小22vvv解得10vm/s15（1）5m/s；（2）47.1m；（3）2103m/s【解析】【详解】（1）根据左手定则可知，小球受到向上的洛伦兹力，若小球沿直线运动通过A点，则根据平衡条件可知0mgqv BEq代入数据解得05m sv（2）若小球的初速度大小0vv，射出小球后，小球在竖直平面内做曲线运动，设小球速度为0vv，小球所受合力为0FqB vvEqmgqB v则可将小球运动分解为沿x轴正方向做速度为0v的匀速直线运动和速度为v的匀速圆周运动，若0 v，则其方向向右，在x轴上方做逆时针的匀速圆周运动，若0 v，则其方向答案第 12页，共 15页向左，在x轴下方做逆时针的匀速圆周运动，根据2vqvBmR，2 RTv解得圆周运动的周期为2 mTqB要使小球能够经曲线运动通过A点，应该满足运动时间1,2,3tnT n沿x轴方向0 x vt要使A点横坐标Ax取最小值，则时间t最短，则2 mtTqB则0247.1mAmxvqB（3）若小球从O点由静止释放，对小球受力分析，根据牛顿第二定律得mgEqma代入数据解得刚释放时小球的加速度大小210m s3a 16（1）202mvqd，水平向右；（2）02mvqd；（3）072dv【解析】【详解】（1）由题意知，电场强度方向水平向右，设带电粒子到达 y 轴时的速度为 v，则0sin45vv 得02vv对粒子在电场中的运动，由动能定理2201122Eqdmvmv答案第 13页，共 15页解得202mvEqd（2）设粒子在电场中运动时间为 t1，进入磁场时纵坐标为 y 则有0 1yv t012tan45vdt解得2yd有几何关系可知，带电粒子在磁场中的偏转轨道半径22 2ryd由牛顿第二定律2vBvqmr解得02mvBqd（3）带电粒子在第象限和第象限磁场中圆周运动的周期为024rdTvv在第象限中的运动时间为203382dtTv带电粒子在第象限中运动的时间为3012=2dtTv带电粒子从进入磁场到第二次经过 x 轴，在磁场中运动的总时间为23072ttdtv总答案第 14页，共 15页17（1）2qBRm；（2）沿半径向外，24qB Rm；（3）最小速度为4qBRm，最大速度为34qBRm【解析】【详解】（1）当速度选择器处于 y 轴对称位置时，设通过速度选择器离子的速度大小为 v，则由带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的对称性可知，粒子初速度方向与 SQ 连线夹 60角，如下图，设轨迹圆心为 O1，半径为 r，则1SOO为等边三角形，由几何关系可知2Rr 洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律2vqvBmr解得2vqBRm（2）当速度选择器处于 y 轴对称位置时，进入速度选择器的粒子在洛伦兹力和电场力共同作用下通过速度选择器，圆周半径为 R，向心力是进入前的一半，则电场力应与洛伦兹力方向，即电场强度的方向沿半径向外，设其大小为 E，根据牛顿第二定律2vqvBqEmR带入可得2=4qB REm（3）分析可知，粒子从射出到进入速度选择器过程弦长越短则圆周半径越小，速度越小；弦长越长则圆周半径越大，速度越大，所以进入速度选择器速度最小的粒子是圆周运动半周答案第 15页，共 15页后经过（-R，0）位置进入的，如下图由几何关系知122Rr 2111vqv Bmr解得14qBRvm进入速度选择器速度最大的粒子是圆周运动半周后经过（R，0）位置进入的，如下图由几何关系知2322Rr 2222vqv Bmr解得234qBRvm则从速度选择器 P 端射出离子的最小速度为4qBRm，最大速度为34qBRm。答案第 16页，共 1页