专题10磁场（测）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版） 16页

www.ks5u.com ‎【满分：110分 时间：90分钟】‎ 一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中， 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）‎ ‎1．关于磁场，下列说法正确的是： （ ）‎ A．磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针S极在此处的受力方向一致 B．磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质 C．磁场是客观存在的一种特殊物质形态 D．磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题考查对磁场的认识；要知道磁场是客观存在的物质，磁感线是为了描述磁场而假想的曲线；磁场的方向是小磁针N极在此处的受力方向。‎ ‎2．磁场中某区域的磁感线如图所示，则： （ ）‎ A．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大 B．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小 C. a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜Bb D .a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＞Bb ‎【答案】C ‎【解析】 a处的磁感线比b处稀疏，则a点磁感强度比b点小．所以Ba＜Bb，，故C正确，D错误；当将一小段通电导线放入磁场时，由于受到放置角度的限制，当通电导线垂直磁场时，受到的磁场力最大，平行时受磁场力为零，故虽然Ba＜Bb ‎．但是无法比较导体所受的磁场力的大小，所以AB选项均不正确；故选C.‎ ‎【名师点睛】磁场是一种特殊物质形态，既看不见又摸不着．因此引入磁感线来帮助我们理解磁场，磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向表磁场的方向．而小段通电导线放在磁场中有磁场力作用，但要注意放置的角度。‎ ‎3．已知直线电流在其空间某点产生的磁场，其磁感应强度B的大小与电流强度成正比，与点到通电导线的距离成反比。现有平行放置的三根长直通电导线，分别通过一个直角三角形△ABC的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图所示，∠ACB = 600，O为斜边的中点。已知I1= 2I2 = 2I3 ，I2在O点产生的磁场磁感应强度大小为B，则关于O点的磁感应强度，下列说法正确的是： （ ）‎ A．大小为2B，方向垂直AB向左 B．大小为B，方向垂直AB向左 C．大小为2B，方向垂直AB向右 D．大小为B，方向垂直AB向右 ‎【答案】B ‎4．如图，某带电粒子由静止开始经电压为的电场加速后，射入水平放置、电势差为的两导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁感线方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子进入磁场和射出磁场的M，N两点间的距离d随着和的变化情况为（不计重力，不考虑边缘效应）： （ ）‎ A. d随变化，d随变化 B. d随变化，d与无关 C. d与无关，d与无关 D. d与无关，d随变化 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】带电粒子在磁场中的运动类题目关键在于确定圆心和半径，然后由向心力公式即可确定半径公式，由几何关系即可求解。‎ ‎5．如图所示，M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值.静止的带电粒子带电荷量为＋q，质量为m （不计重力），从点P经电场加速后，从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外， CD为磁场边界上的一绝缘板，它与N板的夹角为θ＝30°，孔Q到板的下端C的距离为L，当M、N两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在CD板上，则： （ ）‎ A.两板间电压的最大值Um＝‎ B.CD板上可能被粒子打中区域的长度S＝‎ C.粒子在磁场中运动的最长时间 D.能打到N板上的粒子的最大动能为 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 打在QE间的粒子在磁场中运动的时间最长，均为半周期：，所以，故选项C错误；当电压最大时，动能最大，则为，故选项D错误。‎ ‎【名师点睛】本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动，要掌握住半径公式、周期公式，画出粒子的运动轨迹后，几何关系就比较明显了。‎ ‎6．一如图所示，磁单极子会在其周围形成均匀辐射磁场。质量为m、半径为R的圆环当通有恒定的电流I时，恰好能水平静止在N极正上方H处。已知与磁单极子N极相距r处的磁场强度大小为B=，其中k为常数．重力加速度为g。则： （ ）‎ A．静止时圆环的电流方向为顺时针方向（俯视）‎ B．静止时圆环沿其半径方向有扩张的趋势 C．静止时圆环的电流 D．若将圆环向上平移一小段距离后由静止释放，下落中加速度先增加后减小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题巧妙地将此单极子的猜想与电流在磁场中的受力相结合，考查了受力平衡的问题，可知对环进行正确的受力分析，理解环在竖直方向的合力与重力大小相等是解答的关键．‎ ‎7．电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称“霍尔转把”，属于传感器非接触控制。转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲。开启电源时，在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙。随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙。以下关于“霍尔转把”叙述正确的是： （ ）‎ A．为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S 极 B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快 C．图乙中从霍尔器件的左右侧面输出控制车速的霍尔电压 D．若霍尔器件的上下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 由于在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上下端分别为N、S 极时，磁场与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，那么霍尔器件不能输出控制车速的电势差，故A错误；当按图甲顺时针转动把手，导致霍尔器件周围的磁场增加，那么霍尔器件输出控制车速的电势差增大，因此车速变快，故B正确；根据题意，结合图乙的示意图，那么永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面，或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的电势差，不一定在霍尔器件的左右侧面，也可能在前后表面，故C错误；当霍尔器件的上下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的电势差正负号相反，但由图丙可知，不会影响车速控制，故D错误；故选B。‎ ‎【名师点睛】此题是通过电动车的速度控制装置来考查霍尔效应；关键是搞清装置的构造及原理，联系霍尔效应知识来解答.‎ ‎8．如图所示，圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B1，P为磁场边界上的一点．相同的带正电荷粒子，以相同的速率从P点射人磁场区域，速度方向沿位于纸面内的各个方向．这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上，这段圆弧的弧长是圆周长的1/3．若将磁感应强度的大小变为B2结果相应的弧长变为圆周长的1/4，不计粒子的重力和粒子间的相互影响，则等于： （ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 设圆的半径为：‎ 所以粒子做圆周运动的半径为：，‎ 由带电粒子做圆周运动的半径：，由于相等，‎ 则得：，故选项C正确。‎ ‎【名师点睛】带电粒子在电磁场中的运动一般有直线运动、圆周运动和一般的曲线运动；直线运动一般由动力学公式求解，圆周运动由洛仑兹力充当向心力，一般的曲线运动一般由动能定理求解。‎ ‎9．如图，虚线MN上方存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，带电粒子从边界MN上的A点以速度垂直磁场方向射入磁场，经磁场偏转后从边界MN上的B点射出，若粒子经过的区域PQ上方在叠加方向垂直纸面向里的匀强磁场，让该粒子仍以速度从A处沿原方向射入磁场，经磁场偏转后从边界MN上的点射出（图中未标出），不计粒子的重力，下列关于粒子的说法正确的是： （ ）‎ A、点在B点的左侧 B、从点射出的速度大于从B点射出的速度 C、从点射出的速度方向平行与从B点射出的速度方向 D、从A到的时间等于从A到B的时间 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 粒子在匀强磁场中运动，根据洛伦兹力提供向心力：，得：，所以磁感应强度越大，粒子运动的半径越小，所以带电粒子在PQ上方时做圆周运动的半径小．粒子越过PQ连线的速度方向不变，故运动轨迹（PQ上方）如图，因此点在B点的左侧，故A正确；‎ ‎【名师点睛】带电粒子在匀强磁场中运动，根据洛伦兹力提供向心力，求出粒子做圆周运动的半径，做出运动的轨迹图象，然后根据半径的关系与运动的轨迹即可判断。‎ ‎10．如图所示元件为某种型号的半导体，这种半导体内导电的粒子为自由电子，每个载流子所带电量的绝对值为，为单位体积内载流子数。已知元件长为、宽为、厚为，现将该半导体材料板放在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向沿轴正方向。当有大小为 I、沿轴正方向的恒定电流通过该材料板时，会在与轴垂直的两个侧面之间产生霍尔电势差，下列说法正确的是： （ ）‎ A、材料上表面的电势高于下表面的电势 B、在其他条件不变时通过材料的电流I越大霍尔电势差越大 C、在其他条件不变时材料的宽度越大霍尔电势差越大 D、在其他条件不变时该磁场的磁感应强度B越大霍尔电势差越大 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ 半导体内导电的粒子-“载流子”为自由电子，根据左手定则，则电子受到洛伦兹力方向向上，导致上表面的电势低于下表面的，故A错误；据和知，所以I越大、B越大霍尔电势差越大，故BD正确，C错误。‎ ‎【名师点睛】本题关键是明确霍尔效应的原理，知道左手定则中四指指向电流方向，注意单位体积内的载流子数目表达式的各物理量的含义。‎ ‎11．如图，某带电粒子由静止开始经电压为的电场加速后，射入水平放置、电势差为的两导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁感线方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子进入磁场和射出磁场的M，N两点间的距离d随着和的变化情况不正确的（不计重力，不考虑边缘效应）： （ ）‎ A. d随变化，d随变化 B. d随变化，d与无关 C. d与无关，d与无关 D. d与无关，d随变化 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题是关于带电粒子在电场及磁场中的运动问题；带电粒子在磁场中的运动类题目关键在于确定圆心和半径，然后由向心力公式即可确定半径公式，由几何关系即可求解。‎ ‎12．如图为一种风向和风速传感器的原理图．两个收集板极是铜丝网状导体，有良好的导电性和通风能力，粒子源极是一条直径很小的镍铬丝，粒子源极与两收集板极相互平行且等距．粒子源极附近的空气在强电场作用下电离，正离子沿电场方向移动流向收集板极，从而形成正离子电流，由两电流表测量，测量时保持风向与收集板极垂直，电流表A1、A2的示数分别为Il、I2，△I＝|Il-I2 |，已知有风时正离子的速度为电场引起的速度和风速的矢量和，则： （ ）‎ A.若I1>I2，则风向右 B.若I1>I2，则风向左 C．风速越大，△I越大 D．风速越大，△I越小 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题关键是知道两电流表的读数，由单位时间打到极板上的正离子数量决定，而此数量值又由打到极板上的粒子的速度来决定的.‎ 二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）‎ ‎13．（10分）据报道，最近实验室已研制出一种电磁轨道炮，其实验装置俯视如图。炮弹（图中阴影部分）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁场力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离d＝0.10m，导轨长L＝5.0m，炮弹质量m＝10g。导轨上电流I的方向如图中箭头所示．可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝50.0T，若炮弹出口速度为v＝2.0×103m/s，求：‎ ‎（1）磁场的方向；‎ ‎（2）通过导轨的电流I。（忽略摩擦力与重力的影响）‎ ‎【答案】（1）垂直纸面向里 （2）A ‎【解析】‎ ‎（1）当通过炮弹中的电流如图所示时，炮弹向右运动，则炮弹受到的磁场力向右，根据左手定则可判断出磁场应垂直纸面向里。‎ ‎（2）在导轨通有电流I时，炮弹受到的安培力为 由牛顿第二定律 炮弹在两导轨间做匀加速直线运动有 联立以上三式解得A ‎14．（10分）如图，与水平面成45°角的平面MN将空间分成I和II两个区域。一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子以速度v0从平面MN上的P0点水平右射入I区。粒子在I区运动时，只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用，电场强度大小为E；在II区运动时，只受到匀强磁场的作用，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，不计粒子重力。求：‎ ‎（1）粒子在电场中运动的位移和末速度；‎ ‎（2）粒子首次离开II区时到出发点P0的距离。‎ ‎【答案】（1）， ；（2）‎ ‎（2）在磁场中做圆周运动，且弦切角为 由得出：‎ 磁场中的位移：‎ 故有 ‎【名师点睛】对于类平抛运动可以直接利用速度夹角与位移夹角的正切值的关系直接求出速度与水平方向夹角．‎ ‎15．（15分）如图甲所示，平行正对金属板A、B间距为，板长为L，板面水平，加电压后其间匀强电场的场强为，方向竖直向上，板间有周期性变化的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，设垂直纸面向里为正方向，‎ 时刻一带电粒子从电场左侧靠近B板处以水平向右的初速度开始做匀速直线运动（设A、B板内侧与粒子绝缘且光滑，重力加速度取）‎ ‎（1）判断粒子电性的正负，并求粒子的比荷；‎ ‎（2）时刻起，经过粒子第一次速度变为水平向左，则多大？‎ ‎（3）若，，要使粒子能平行向右到达A板的右端，试求与L比值的最大值与最小值，并求比值的取值范围的最大值。‎ ‎【答案】（1）正电，‎ ‎（2）‎ ‎（3）‎ ‎【解析】‎ ‎（3）设磁感应强度为和时粒子运动的半径分别为和，‎ 有：，，‎ 要使粒子能平行向右到达A板右边沿，则粒子在两种磁场中回旋半周的次数相同，设为，有：，，‎ ‎，‎ ‎，当时，有最大值，且最大值为：。‎ ‎【名师点睛】本题考查了带电粒子在复合场中的运动，知道电场力和重力平衡，受洛伦兹力提供向心力，做圆周运动，结合半径公式、周期公式进行求解，第三问对数学能力要求较高，属于压轴部分，需加强这方面的训练。‎ ‎16．（15分）如图所示，在直角坐标系的第Ⅱ象限中，一边长为L的正方形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直xoy平面向里的匀强磁场，磁场的下边界与x轴重合，右边界与y轴重合，在第Ⅰ、Ⅳ象限xL区域内存在磁感应强度大小为B/、方向垂直纸面向里的矩形匀强磁场；一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子（重力不计）以沿y轴负方向的速度进入第Ⅱ象限的匀强磁场区域，并从坐标原点O处沿x轴正方向射入匀强电场区域；‎ ‎（1）求带电粒子射入第Ⅱ象限的匀强磁场时的速度大小；‎ ‎（2）求带电粒子从匀强电场区域射出时的位置坐标；‎ ‎（3）若带电粒子进入x>L区域的匀强磁场时的速度方向与x轴正方向成450角，要使带电粒子能够回到xL区域矩形匀强磁场的最小面积为多少？‎ ‎【答案】（1）（2）（L，）（3）‎ ‎【解析】(1) 根据题述可知带电粒子的第Ⅱ象限匀强磁场中运动的轨道半径等于正方形区域的边长L,‎ 由 解得：‎ ‎（3）带电粒子以与x轴正方向成450角进入匀强磁场，其速度 由解得：‎ 画出运动轨迹如图所示，由几何关系可知x>L区域匀强磁场的最小宽度为：‎ x>L区域矩形匀强磁场的最小面积为 ‎【名师点睛】此题是关于带电粒子在电场及磁场中的运动问题；关键是分析粒子在场中的受力情况，搞清运动特点，熟练掌握处理平抛运动及圆周运动的基本方法，并能联系运动草图分析解答.‎ ‎ ‎