高考物理专项复习：《磁场》 12页

新课标高考物理专项复习：《磁场》‎ 一、选择题。（共21题，每题3分，部分分1分）‎ I a b ‎1.如图所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向上.由于磁场的作用，则（ ）‎ A.板左侧聚集较多电子，使b点电势高于a点电势 B.板左侧聚集较多电子，使a点电势高于b点电势 C.板右侧聚集较多电子，使a点电势高于b点电势 D.板右侧聚集较多电子，使b点电势高于a点电势 O x/cm ‎2‎ y/cm ‎2.如图所示，宽h=‎2cm的有界匀强磁场，纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向内，现有一群正粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为r=‎5cm，则 ( )‎ A.右边界:‎-4c m‎4cm和y<‎-4cm有粒子射出 C.左边界:y>‎8cm有粒子射出 ‎ D.左边界:0FN C.小球第一次到达M点的时间大于小球第一次到达N点的时间 D.在磁场中小球能到达轨道的另一端最高处，在电场中小球不能到达轨道另一端最高处 M N O B ‎6.如图，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里.许多质量为m带电量为+q 的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域.不计重力，不计粒子间的相互影响。下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中.哪个图是正确的？ ( )‎ M R ‎2R ‎2R N O O ‎2R ‎2R M ‎2R N M N O ‎2R R ‎2R O ‎2R ‎2R M R N A B C D O ‎7.如图所示圆形区域内，有垂直于纸面方向的匀强磁场，一束质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率，沿着相同的方向，对准圆心O射入匀强磁场，又都从该磁场中射出，这些粒子在磁场中的运动时间有的较长，有的较短，若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用，则在磁场中运动时间较长的带电粒子 ( )‎ A.速率一定越小 ‎ B.速率一定越大 C.在磁场中通过的路程越长 D.在磁场中的周期一定越大 ‎8．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作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出。关于带电小球及其在离开试管前的运动，下列说法中正确的是( ) ‎ 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 B ‎~‎ ‎9.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匀速圆周运动，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（）和α粒子（），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（ ）‎ A.加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大 B.加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小 C.加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小 D.加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大 ‎10．极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地极附近的大气层后，由于地磁场的作用而产生的．如图所示，科学家发现并证实，这些高能带电粒子流向两极做螺旋运动，旋转半径不断减小．此运动形成的原因是（ ）‎ A．可能是洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小 B．可能是介质阻力对粒子做负功，使其动能减小 C．可能是粒子的带电量减小 D．南北两极的磁感应强度较强 ‎11．如图所示，匀强磁场的边界为直角三角形abc，一束带正电的粒子以不同的速度 v沿bc从b点射入磁场，不计粒子的重力，关于粒子在磁场中的运动情况下列说法 中正确的是（ ）‎ A．入射速度越大的粒子，其运动时间越长 B．入射速度越大的粒子，其运动轨迹越长 C．从ab边出射的粒子的运动时间都相等 D．从ac边出射的粒子的运动时间都相等 b d a B c r ‎12．如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度B = 1T的匀强磁场中，以导线截面中心为圆心，半径为r的圆周上有a．b．c．d四个点，且a．c连线与磁感线垂直，b．d连线与磁感线平行．已知a点的磁感应强度为0，下列说法中正确的是 （ ）‎ A．直导线中的电流方向垂直纸面向里 B．b点感应强度为B，方向与B的方向成450斜向上 C．c点磁感应强度为2B, 方向与B的方向相同 D．d点磁感应强度与b点的磁感应强度相等 ‎13．某一空间存在着强度不变、方向随时间周期性变化的匀强磁场，如图甲所示，‎ 规定垂直纸面向里的磁场方向为正方向，为了使静置于该磁场中的带正电的粒子能 按abcdef顺序做横“”字曲线运动（轨迹如图乙），则可行的办法是（粒子只受 磁场力作用，其他力不计）( )‎ A．若粒子初始位置在a处，时给粒子一个沿切线方向水平向右的初速度 B．若粒子初始位置在f处，时给粒子一个沿切线方向竖直向下的初速度 ‎82615980‎ ‎ C．若粒子初始位置在e处，时给粒子一个沿切线方向水平向左的初速度 D．若粒子初始位置在 b处，时给粒子一个沿切线方向竖直向上的初速度 ‎14指南针静止时，其位置如图中虚线所示．若在其上方放置一水平方向的导线，并通以恒定电流，则指南针转向图中实线所示位置．据此可能是 （ ）‎ A.导线南北放置，通有向北的电流 ‎ B.导线南北放置，通有向南的电流 ‎ C.导线东西放置，通有向西的电流 D.导线东西放置，通有向东的电流 ‎15.如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速度沿与x轴成30°角从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动时间之比为 （ ）‎ A．1∶2 B．2∶‎1 C．1∶ D．1∶1‎ ‎16..两条直导线互相垂直，如图所示，但相隔一个小距离，其中AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流电流按图所示方向通入两条导线时，CD导线将 ( )‎ A.逆时针方向转动，同时靠近导线AB B.顺时针方向转动，同时靠近导线AB C.逆时针方向转动，同时离开导线AB D.顺时针方向转动，同时离开导线AB ‎17.在匀强磁场中有一带电粒子做匀速圆周运动，当它运动到M点，突然与一不带电的静止粒子碰撞合为一体，碰撞后的运动轨迹应是图中的哪一个？（实线为原轨迹，虚线为碰后轨迹，不计粒子的重力） ( )‎ ‎18.如图所示，一个质量为m的带电液滴在相互垂直的匀强磁场和匀强电场中的竖直面内做半径为R的匀速圆周运动，电场和磁场的方向如图.那么这个液滴的电性与转动方向应是 （ ）‎ A.一定带正电，沿逆时针方向转动 ‎ B.一定带负电，沿顺时针方向转动 C.一定带负电，但旋转方向不能确定 D.电性和旋转方向不能确定 ‎19.长为L，间距也为L的两平行金属板间有垂直向里的匀强磁场，如图所示，磁感应强度为B，今有质量为m、带电量为q 的正离子从平行板左端中点以平行于金属板的方向射入磁场。欲使离子不打在极板上，入射离子的速度大小应满足的条件是 ( )‎ A. B. C. D. ‎20.设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法中正确的是 ( )‎ A．这离子必带正电荷 ‎ B．A点和B点位于同一高度 ‎ C．离子在C点时速度最大 ‎ D．离子到达B点后，将沿原曲线返回A点 ‎ ‎ 21.如图，空间有垂直于xoy平面的匀强磁场.t=0的时刻，一电子以速度v0经过x轴上的A点，方向沿x轴正方向.A点坐标为(，0)，其中R为电子在磁场中做圆周运动的轨道半径.不计重力影响，则以上说法正确的是 ( )‎ v0‎ ‎(-R/2,0)‎ O x A y A.电子经过y轴时，速度大小仍为v0‎ ‎ B.电子在时，第一次经过y轴 C.电子第一次经过y轴的坐标为(0，)‎ D.电子第一次经过y轴的坐标为(0，)‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ ‎11‎ ‎12‎ ‎13‎ ‎14‎ ‎15‎ ‎16‎ ‎17‎ ‎18‎ ‎19‎ ‎20‎ ‎21‎ 二、解答题。（共37分）‎ ‎22．如图所示，a点距坐标原点的距离为L，坐标平面内有边界过a点和坐 标原点0的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直坐标平面向里。有一电子（质量为m、‎ 电荷量为e）从a点以初速度v0平行x轴正方向射入磁场区域，在磁场中运行，从x 轴上的b点（图中未画出）射出磁场区域，此时速度方向与x轴的正方向之间的夹 角为60°，求 ‎（1）磁场的磁感应强度 ‎（2）磁场区域的圆心O1的坐标 ‎（3）电子在磁场中运动的时间 ‎23.如图所示，在xoy坐标平面的第一象限内有沿－y方向的匀强电场，在第四象限内有垂直于纸面向外的匀强磁场。现有一质量为m，带电量为＋q的粒子（重力不计），以初速度v0，从M（0，）点，沿＋x方向射入电场，接着从P（2，0）点进入磁场后由－y轴上的Q射出，射出时速度方向与y轴垂直，求：‎ ‎（1）电场强度E的大小；‎ ‎（2）Q点的坐标；‎ ‎（3）粒子从M点运动到Q点所用的时间t。‎ ‎24.如图所示，在直角坐标系的第Ⅰ象限0≤x≤4区域内，分布着强场 的匀强电场，方向竖直向上；第Ⅱ旬限中的两个直角三角形区 域内，分布着磁感受应强度均为的匀强磁场，方向分别垂直纸面向 外和向里。质量、电荷量为q=+3.2×10‎-19C的带电粒子（不计粒 子重力），从坐标点的速度平行于x轴向右运动，并 先后通过匀强磁场区域和匀强电场区域。‎ ‎（1）求带电粒子在磁场中的运动半径；‎ ‎（2）在图中画出粒子从直线到x=4之间的运动轨迹，并在图中标明轨迹与 y轴和直线x=4的坐标（不要求写出解答过程）；‎ ‎（3）求粒子在两个磁场及电场区域偏转所用的总时间。‎ ‎25.如图所示，PR是一长为L=‎0.64m的绝缘平板，固定在水平地面上，挡板R固定在平板的右端.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垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的宽度d=‎0.32m.一个质量m=0.50×10‎-3kg、带电荷量为 q=5.0×10‎-2C的小物体，从板的P端由静止开始向右做匀加速运动，从D点进入磁场后恰能做匀速直线运动.当物体碰到挡板R后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场（不计撤去电场对原磁场的影响），物体返回时在磁场中仍作匀速运动，离开磁场后做减速运动，停在C点，PC=L/4.若物体与平板间的动摩擦因数μ=0.20，g取‎10m/s2.‎ ‎⑴判断电场的方向及物体带正电还是带正电；‎ ‎⑵求磁感应强度B的大小；‎ ‎⑶求物体与挡板碰撞过程中损失的机械能. ‎ E B P R L d D C ‎26.如图所示，在某装置中有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于xOy所在的纸面向外．某时刻在x=L0、y=0处，一质子沿y轴的负方向进入磁场；同一时刻，在x= - L0、y=0处，一个α粒子也进入磁场，速度方向与磁场垂直．不考虑质子与α粒子的重力及其间的相互作用力．设质子的质量为m、电量为e．‎ ‎⑴如果质子经过坐标原点O，它的速度为多大？‎ ‎⑵如果α粒子与质子在坐标原点O相遇，α粒子的速度应为何值？‎ ‎《磁场》单元测试答案 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ ‎11‎ ‎12‎ ‎13‎ ‎14‎ ‎15‎ ‎16‎ ‎17‎ ‎18‎ ‎19‎ ‎20‎ ‎21‎ A AD BD AD BD A A BD B BD C ABC AD B B A A B AB ABC ABD ‎22.解析：（1）如图得R=‎‎2L R=mv0/Be ‎ ‎ （2）x轴坐标 x=aO1sin60°= y轴坐标为y=L－aO1sin60°= O1点坐标为（）‎ ‎（3）粒子在磁场中飞行时间为 ‎23.解析：带电粒子在电场中做类平抛运动,进入磁场后做 匀速圆周运动,最终由Q点射出。其运动轨迹如图所示 ‎(1)设粒子从M到P的时间为t，电场强度的大小为E， 粒子在电场中的加速度为a，由牛顿第二定律及运动学公式有 qE ＝ ma ‎ v0t＝l l 解得 ‎ (2) 粒子进入磁场时的速度为 粒子进入磁场时速度方向与+方向的夹角为 =45°‎ 设粒子在磁场中的运动半径为r 由几何关系知 所以Q点的坐标为［0，］ ‎ ‎（3）粒子在电场中运动的时间为 在磁场中从P到Q的圆周所对应的圆心角为 所以,粒子从P到Q的运动时间为 粒子由M运动Q所用时间为 ‎24.解析： （1）带电粒子在磁场中偏转。‎ 由牛顿定律得 代入数据得②‎ ‎ （2）如图所示。 ③‎ ‎ （3）带电粒子在磁场中的运动周期 ④‎ 运动的时间⑤‎ 带电粒子在电场中运动的时间 ⑥‎ 故粒子在电磁场偏转所用的总时间 ⑦‎ ‎25.解析：(1)物体由静止开始向右做匀加速运动，证明电场力向右且大于摩擦力.进入磁场后做匀速直线运动，说明它受的摩擦力增大，证明它受的洛伦兹力方向向下.由左手定则判断，物体带负电.‎ 物体带负电而所受电场力向右，证明电场方向向左.‎ ‎(2)设物体被挡板弹回后做匀速直线运动的速度为v2，从离开磁场到停在C点的过程中，根据动能定理有 ‎（3）设从 D点进入磁场时的速度为v1，根据动能定理有：‎ ‎26.解析：⑴由题意知质子轨道半径rp = L0‎ 对质子应用牛顿定律得eBrp = 解得： ‎⑵质子做圆周运动的周期Tp = 与α粒子做圆周运动的周期Tα= = 质子通过O点的时刻为t = Tp、Tp、Tp、‎ 要使两粒子在O点相遇，则t = 、、、‎ 也就是说α粒子出发点与O点之间的连线必为其 圆周或 圆周所对的弦（如图）‎ 所以α粒子的轨道半径rα = 据牛顿第二定律得 解得：