2023江苏版物理高考第二轮复习--专题十 磁场.pdf
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1、2023江苏版物理高考第二轮复习专题十磁场1.(2022河南名校联盟三诊)(多选)回旋加速器的工作原理如图所示,D 形金属盒的半径为R,两 I)形盒间狭曜的宽度为d,匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向与盒面垂直.D 形金属盒的中心0 处有一粒子源,能产生质量为叽电荷量为e 的质子(质子的初速度及其所受重力均不计),质子在加速电压为U 的电场中加速,最终从出口处射出.下列说法正确的是()A.质子在电场中运动的总时间为年B.质子在磁场中运动的总时间为竿C.若仅将电压U 增大,则质子从出口处射出时的动能不变Ap2n2 p2D.若仅将0 处的粒子源改为氨生)核源并适当调整交流电频率,则氨核可获得的最大
2、动能为弓+答 案 A C当质子射出D 形盒时,根据洛伦兹力提供向心力得e v B=*,V-,质子在电场中的加速度大小为a=-=,质子R m m maI?R Rd 1在电场中运动的总时间t=-=k,故 A 正确;设在电场中加速的次数为n,根据动能定理得ne U-mv;在电场中加速一次后,在磁a U 2场中运动半圈,在磁场中运动半圈的时间1,=例,质子在磁场中运动的总时间t-nt后 半 白 吟 萼,故B 错误;当质子射2 eB 2mU eB 2U出D 形盒时,质子的速度 =丝士若仅将电压L 增大,则质子从出口处射出时的速度不变,动能不变,故 C 正确;若仅将0 处的粒m子源改为氨(;H e)核源并
3、适当调整交流电频率,则与质子比较,电荷量增大为2倍,质量增大为4倍,则氨核可获得的最大速度为V,eRR 最大动能1 是1 沁 心 We2o2n22,故 D 错误。2m 2 2m2.(2022东北师大附中测试七)如图所示为洛伦兹力演示仪的结构示意图,演示仪中有一对彼此平行且共轴的励磁圆形线圈,通入电流I 后,能够在两线圈间产生匀强磁场;玻璃泡内有电子枪,通过加速电压U 对初速度为零的电子加速并连续发射。电子刚好从球心0 点正下方的S 点水平向左射出,电子通过玻璃泡内稀薄气体时能够显示出电子运动的径迹。则下列说法正确的是()第 1 页 共 13页,励磁线圈(前后各一个)A.若要正常观察电子径迹,励
4、磁线圈的电流方向应为逆时针(垂直纸面向里看)B.若保持L 不变,增大I,则圆形径迹的半径变大C.若同时减小I 和 U,则电子运动的周期减小D.若保持I 不变,减小U,则电子运动的周期将不变答 案 1)若要正常观察电子径迹,则电子向左运动时需要受到向上的洛伦兹力,根据左手定则可知,玻璃泡内的磁场应向里,根据安培定则可知,励磁线圈的电流方向应为顺时针,故A错误;电子在磁场中,向心力由洛伦兹力提供,则有e B v=n,可得r=胃,而电子进入磁场的动能由电场力做功得到,即e U=J iv:即 U 不变,则、,不变,由于m、e 不变,而当I 增大时,B 增大,故半径减小,故B 错误;因为T=-=,所以电
5、子运动的周期与I:无关,当减小电流I 时,B 也减小,则电子运动的周期T 增大,故 Cv eB错误;当I 不变,U 减小时,T 不变,故D 正确。解题指导磁场是由通电励磁圆形线圈产生,电流变化时磁场也会变化。3.(2022江苏连云港二模)利用霍尔元件可以制作位移传感器。如图甲所示,将霍尔元件置于两块磁性强弱相同、同名磁极相对放置的磁体间隙中,以中间位置为坐标原点建立如图乙所示空间坐标系。当物体沿x 轴方向移动时,霍尔元件将产生不同的霍尔电压U。已知在小范围内,磁感应强度B 的 大 与 x 成正比。电流I 沿+z方向且保持不变。下列说法正确的是()霍尔元件/A.电流I 越小,霍尔电压I 越大氏位
6、移传感器无法确定位移的方向C位移传感器的刻度线是均匀的D.当霍尔元件处于x 0的位置时,上表面电势高第 2 页 共 13页答 案 C 根据题意得qv B=q,又 I=nqSv,解 得 上 空 1,电流I 越小,霍尔电压U 越小,A 错误;根据题意B=kx,解得L=x,电a nqS nqS压与位移成正比,位移传感器的刻度线是均匀的,C 正确;若载流子所带电荷的正负确定,根据左手定则,可以确定上表面电势的高低,故位移传感器可以确定位移的方向,B 错误;载流子所带电荷的正负未知,当霍尔元件处于x 0的位置时,如果载流子带正电荷,则正电荷在洛伦兹力作用下向上偏转,上表面电势高,如果载流子带负电荷,负电
7、荷在洛伦兹力作用下也是向上偏转,则下表面电势高,因此无法确定上表面电势高低,D 错误。4.(2022辽宁沈阳模拟)(多选)将长方体金属导体板水平放在匀强磁场中,磁场垂直前后侧面向里穿过,当左右侧面接入电路、通入电流时,在导体板的上下两表面间会出现电势差,此现象称为霍尔效应,上下两表面间的电压称为霍尔电压限某同学利用霍尔效应的原理设计一个电路自动控制开关,部分电路如图所示。闭合电路开关,通入电流时,若上表面电势低于下表面电势,显示器会提示“电流方向错误”,同时控制器将断开电路开关。若通入了正确方向的电流,当 U KU.时显示器显示“正常”,开A.电流方向向左B.导体板上表面因得到正电荷而带正电C
8、.通入导体板的电流大小变为原来的一半时,U“也变为原来的一半D.换用上下表面间距较大的同种金属长方体导体板,上下表面间电势差U“变大答 案 A C金属导体板中能自由运动的粒子是电子,当通入1 正常”电流时产生的霍尔效应使导体板上表面电势高于下表面电势,说明电子受到的洛伦兹力方向向下,根据左手定则可判断出电子向右定向移动,所 以“正常”电流方向向左,故 A 正确;金属导体中正电荷不移动,通入“正常”电流时上表面因失去电子而带正电,故B 错误;稳定时电子匀速经过,有 q萼=qv B,可得U=B d v,d 是上下表面间的距离,v 是电子定向移动的速率,根据电流的微观表达式I=ne Sv 可得,=总
9、,则 U 产需,通入导体板的电流I 大小变为原来的一半时,U “也变为原来的一半,故 C 正确;设导体板前后侧面间的距离为1,则 S=d l,所以U 产匕 说明U”net与上下表面间的距离d 无关,故D 错误。5.(2022山东潍坊一模,7)如图所示,正六边形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一带正电粒子以速度v,从 a 点沿a d 方向射入磁场,从 c 点离开磁场;若该粒子以速度打从a 点沿a e 方向射入磁场,则从d 点离开磁场。不计粒子重力,巴的值为()A.V 3 B.当 C.f 孰苧第 3 页 共 13页答 案C带正电粒子以速度V,从a点沿ad方向射入磁场,从C点离开磁场,设六边形的边
10、长为L,则由几何关系得R,=V3L;若该粒子以速度w从a点沿a e方向射入磁场,则从d点离开磁场,则由几何关系得R=2L,由洛伦兹力提供向心力得Bqv=n,R詈,故速度之比即半径之比,空佚噌故选C.BqV2 26.(2022山东聊城一模,9)(多选)如图所示,匀强磁场方向垂直纸面向里,上端开口、下端封闭的玻璃管竖直放置,玻璃管内壁光滑,管底有一带正电的小球(未画出),在外力作用下,玻璃管垂直进入磁场并保持速度不变,小球最终从上端管口飞出。从进入磁场到小球飞出玻璃管的过程中,下列说法正确的是()X XX X;X;xX XA.洛伦兹力对小球做正功B.小球的机械能增加C.小球的运动轨迹是一条抛物线D
11、.小球在玻璃管中的运动时间与玻璃管速度无关答 案B C洛伦兹力的方向与速度方向垂直,永远不做功,故A错误;设小球竖直分速度为明、水平分速度为V,小球受力如图所示,玻璃管对带电小球的弹力水平向右,小球的速度方向斜向右上方,弹力对小球做正功,小球的机械能增加,故B正确;小球随玻璃管在水平方向做匀速直线运动,小球在竖直方向所受的洛伦兹力F,=qvB是恒力,在竖直方向,由牛顿第二定律得qvB-mg=ma,解得小球的力口速度大小a=*-g,小球的加速度不随时间变化,恒定不变,小球在竖直方向做匀加速直线运动,合运小球在玻璃管中的运动时间与玻璃管速度有关,选项D错误。7.(2022广东佛山二模,10)(多选
12、)据报道,我国空间站安装了现代最先进的霍尔推进器用以空间站的轨道维持。如图乙,在很窄的圆环空间内有沿半径向外的磁场1,其磁感应强度大小可近似认为处处相等;垂直圆环平面同时加有匀强磁场2和匀强电场(图中没画出),磁场1与磁场2的磁感应强度大小相等,已知电子电荷量为e,质量为m,若电子恰好可以在圆环内沿顺时针方向做半径为R、速率为v的匀速圆周运动,则以下说法正确的是()A.电场方向垂直环平面向外第4页 共1 3页B.电子运动周期为一VC.垂直环平面的磁感应强度大小为学eRm v2D.电场强度大小为下eR答 案BCD根据左手定则可知电子在圆环内受到磁场1的洛伦兹力垂直环平面向里,电场力与该洛伦兹力平
13、衡,电场力应垂直环平面向外,由于电子带负电,故电场方向垂直环平面向里,A错误;电子在圆环内沿顺时针方向做半径为R、速率为v的匀速O-T TD圆周运动,则电子运动周期为k ,B正确;电子在圆环内受到磁场2的洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力,则有c v B=m-,2解得B=,C正确;电子在垂直环平面方向受力平衡,则有e E=e v B,解得卜:=吟,1)正确。eR eRD8.(2022广东深圳二模,8)(多选)如图为地球赤道剖面图,地球半径为R,把地面上高度为万区域内的地磁场视为磁感应强度为B、方向垂直于剖面的匀强磁场,一带电粒子以速度v正对地心射入该磁场区域,轨迹恰好与地面相切。则()A.粒子
14、带正电荷B.轨迹半径为言C.粒子的比荷为白D.若粒子速度减小,在该磁场区域的运动时间增大答 案BD由左手定则知,粒子带负电,A错误;由几何关系知?+(/?+9、(R+r);解得r卷,B正确;根据qv B=n,解得:羡,C错误;若粒子速度减小,则运动半径减小,在磁场中运动的圆心角变大,粒子的周期T甯 不变,则由t吟T知,在该磁场区域的运动时间变大,D正确。/X X 人、入射方向於七.i也7)X X;_ _ _ _.%二 投 Xx/粒子轨迹X X x V9.(2022临澧一中开学考,5)磁单极子是物理学家设想的一种仅带有单一磁极(N极或S极)的粒子,它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布,目前科
15、学家还没有证实磁单极子的存在。若自然界中存在磁单极子,以其为球心画出两个球面1和2,如图所示,a点位于球面1上,b点位于球面2上,则下列说法正确的是()第5页 共1 3页A.a 点比b 点的磁感应强度大氏a 点比b 点的磁感应强度小C.球面1比球面2 的磁通量大D.球面1比球面2 的磁通量小答 案 A由于磁单极子的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布,磁感线越密集的地方,磁感应强度越大,A 正确,B 错误;由于磁感线都是发散射线,中间没有断开,穿过两个面的磁感线的条数相等,因此两个面的磁通量相等,C,D 错误。10.(2022长沙长郡中学月考六,9)(多选)自行车速度计可以利用霍尔效应传感器获知
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