2015高考物理一輪復(fù)習(xí)題解析-磁場

選擇題專練卷(六)磁場一、單項選擇題1圖1中標出了磁感應(yīng)強度B、電流I和其所受磁場力F的方向，正確的是()圖12彭老師在課堂上做了一個演示實驗：裝置如圖2所示，在容器的中心放一個圓柱形電極，沿容器邊緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極，把A和B分別與電源的兩極相連，然后在容器內(nèi)放入液體，將該容器放在磁場中，液體就會旋轉(zhuǎn)起來。王同學(xué)回去后重復(fù)彭老師的實驗步驟，但液體并沒有旋轉(zhuǎn)起來。造成這種現(xiàn)象的原因可能是，該同學(xué)在實驗過程中()圖2A將磁鐵的磁極接反了B將直流電源的正負極接反了C使用的電源為50 Hz的交流電源D使用的液體為飽和食鹽溶液3一個帶電粒子在磁場力的作用下做勻速圓周運動，要想確定帶電粒子的電荷量與質(zhì)量之比，則只需要知道()A運動速度v和磁感應(yīng)強度BB磁感應(yīng)強度B和運動周期TC軌道半徑r和運動速度vD軌道半徑r和磁感應(yīng)強度B4(2014丹陽市模擬)如圖3所示，abcd四邊形閉合線框，a、b、c三點坐標分別為(0，L,0)，(L，L,0)，(L,0,0)，整個空間處于沿y軸正方向的勻強磁場中，通入電流I，方向如圖所示，關(guān)于四邊形的四條邊所受到的安培力的大小，下列敘述中正確的是()圖3Aab邊與bc邊受到的安培力大小相等Bcd邊受到的安培力最大Ccd邊與ad邊受到的安培力大小相等Dad邊不受安培力作用5如圖4，把扁平狀強磁鐵的N極吸附在螺絲釘?shù)暮蠖耍屍湮挥诖盆F中心位置。取一節(jié)大容量干電池，讓它正極朝下，把帶上磁鐵的螺絲釘?shù)募舛宋皆陔姵卣龢O的鐵殼帽上。將導(dǎo)線的一端接到電池負極，另一端輕觸磁鐵的側(cè)面。此時磁鐵、螺絲釘和電源就構(gòu)成了一個回路，螺絲釘就會轉(zhuǎn)動，這就成了一個簡單的“電動機”。設(shè)電源電動勢為E，電路總電阻為R，則下列判斷正確的是()圖4A螺絲釘俯視逆時針快速轉(zhuǎn)動，回路中電流IB螺絲釘俯視順時針快速轉(zhuǎn)動，回路中電流IC螺絲釘俯視逆時針快速轉(zhuǎn)動，回路中電流ID螺絲釘俯視順時針快速轉(zhuǎn)動，回路中電流I6如圖5所示，空間存在足夠大、正交的勻強電、磁場，電場強度為E、方向豎直向下，磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里。從電、磁場中某點P由靜止釋放一個質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子(粒子受到的重力忽略不計)，其運動軌跡如圖5虛線所示。對于帶電粒子在電、磁場中下落的最大高度H，下面給出了四個表達式，用你已有的知識計算可能會有困難，但你可以用學(xué)過的知識對下面的四個選項做出判斷。你認為正確的是()圖5A.B.C. D.7如圖6所示，有一金屬塊放在垂直于表面C的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，金屬塊的厚度為d，高為h，當有穩(wěn)恒電流I平行平面C的方向通過時，由于磁場力的作用，金屬塊中單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電子數(shù)目為(上下兩面M、N上的電勢分別為M、N)()圖6A. B.C.|MN| D.|MN|8如圖7所示，在第象限內(nèi)有水平向右的勻強電場，在第、象限內(nèi)分別存在如圖7所示的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小相等。有一個帶正電的帶電粒子以垂直于x軸的初速度v0從x軸上的P點進入勻強電場中，并且恰好與y軸的正方向成45角進入磁場，又恰好垂直進入第象限的磁場。已知OP之間的距離為d，則帶電粒子在磁場中第二次經(jīng)過x軸時，在電場和磁場中運動的總時間為()A. B.(25)C. D.二、多項選擇題9(2014南京調(diào)研)電視機的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實現(xiàn)的。電子束經(jīng)過加速電場后，進入一圓形勻強磁場區(qū)，磁場方向垂直于圓面。不加磁場時，電子束將通過磁場中心O點而打到屏幕上的中心M，加磁場后電子束偏轉(zhuǎn)到P點外側(cè)?，F(xiàn)要使電子束偏轉(zhuǎn)回到P點，可行的辦法是()圖8A增大加速電壓B增加偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度C將圓形磁場區(qū)域向屏幕靠近些D將圓形磁場的半徑增大些10如圖9所示，一重力不計的帶電粒子以一定的速率從a點對準圓心射入一圓形勻強磁場，恰好從b點射出。增大粒子射入磁場的速率，下列判斷正確的是()圖9A該粒子帶正電B該粒子帶負電C粒子從ab間射出D粒子從bc間射出11如圖10所示，有理想邊界的勻強磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強度大小為B，某帶電粒子的比荷(電荷量與質(zhì)量之比)大小為k，由靜止開始經(jīng)電壓為U的電場加速后，從O點垂直射入磁場，又從P點穿出磁場。下列說法正確的是(不計粒子所受重力)()圖10A如果只增加U，粒子可以從Pc之間某位置穿出磁場B如果只減小B，粒子可以從ab邊某位置穿出磁場C如果既減小U又增加B，粒子可以從bc邊某位置穿出磁場D如果只增加k，粒子可以從dP之間某位置穿出磁場12(2014石家莊質(zhì)檢)如圖11所示，有一垂直于紙面向外的有界勻強磁場，磁場的磁感應(yīng)強度為B，其邊界為一邊長為L的正三角形(邊界上有磁場)，A、B、C為三角形的三個頂點。今有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子(不計重力)，以速度v從AB邊上的某點P既垂直于AB邊又垂直于磁場的方向射入磁場，然后從BC邊上某點Q射出。若從P點射入的該粒子能從Q點射出，則()圖11APBL BPBLCQBL DQBL13美國物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場中做圓周運動，并使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得較高能量帶電粒子方面前進了一步，如圖12所示為一種改進后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強大小恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從P0處靜止釋放，并沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進入D形盒中的勻強磁場做勻速圓周運動，對于這種改進后的回旋加速器，下列說法正確的是()圖12A帶電粒子每運動一周被加速一次BP1P2P2P3C加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān)D加速電場方向需要做周期性的變化14如圖13所示，三個半徑分別為R、2R、6R的同心圓將空間分為、四個區(qū)域。其中圓形區(qū)域和環(huán)形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度分別為B和。一個質(zhì)子從區(qū)域邊界上的A點以速度v沿半徑方向射入磁場，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后恰好從區(qū)域邊界上的C點飛出，AO垂直CO，則關(guān)于質(zhì)子的運動下列說法正確的是()圖13A質(zhì)子最終將離開區(qū)域在區(qū)域內(nèi)勻速運動B質(zhì)子最終將一直在區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運動C質(zhì)子能夠回到初始點A，且周而復(fù)始地運動D質(zhì)子能夠回到初始點A，且回到初始點前，在區(qū)域中運動的時間是在區(qū)域中運動時間的6倍答 案1選A根據(jù)左手定則可判斷，A正確；B不受磁場力的作用；C圖F的方向應(yīng)向上；D圖F的方向應(yīng)垂直紙面向外。2選C容器中磁場方向向下，在電場作用下，正負離子向電極附近運動，同時由于磁場的作用，根據(jù)左手定則得正負離子做圓周運動，故液體旋轉(zhuǎn)起來的原因是液體在磁場力作用下運動。清楚了這一原理即可作出判斷，選項A、B、D都不影響液體旋轉(zhuǎn)，選項C使用50 Hz的交流電源，電極電性發(fā)生周期性變化，且時間僅為0.02 s，故液體中正負離子的運動幅度較小，液體無法形成旋轉(zhuǎn)的趨勢。3選B根據(jù)洛倫茲力提供向心力有Bvq，可得r，即，顯然，選項A、C、D錯誤；將v代入可得，選項B正確。4選B根據(jù)左手定則，ab邊受到的安培力大小為FabBILab，bc邊平行于磁場方向受力為零，A項錯誤；ad邊受到安培力大小為FadBILOd，故D項錯誤；cd邊受到的安培力大小為FcdBILcd，故C項錯誤，B項正確。5選B由左手定則判斷得知，螺絲釘后端受到順時針方向(俯視)的安培力作用，因此螺絲釘俯視順時針快速轉(zhuǎn)動；由于螺絲釘轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，所以回路中的電流I，選項B正確。6選A本題考查單位制的應(yīng)用，結(jié)合常用公式qEHmv2，BqvqE可知H，此結(jié)果雖不是要求的值，但根據(jù)物理單位制可知題干要求的H的單位一定跟“”的單位一致。對比四個選項可知，本題應(yīng)選A。7選A定向移動的電子在磁場中受洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在上下表面間形成電勢差，最終電子在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡，根據(jù)平衡求出單位體積內(nèi)導(dǎo)電的自由電子數(shù)目。最終電子在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡，有evBe。解得v，電流的微觀表達式為InevSnevhd，所以n。選項A正確。8.選D要根據(jù)題意作出粒子的運動軌跡，如圖所示，粒子進入電場后做類平拋運動，從x軸上的P點進入勻強電場，恰好與y軸成45角射出電場，所以vv0vxv0tan 45v0，沿x軸方向有：xat2，所以，故OA2OP2d，在垂直電場方向做勻速運動，所以在電場中運動的時間為：t1。如圖所示，AO1為在磁場中運動的軌道半徑，根據(jù)幾何關(guān)系可知：AO12d，粒子從A點進入磁場，先在第一象限運動個圓周而進入第四象限，后經(jīng)過半個圓周，第二次經(jīng)過x軸，所以自進入磁場至第二次經(jīng)過x軸的時間為t2，故自進入電場至在磁場中第二次經(jīng)過x軸的時間為tt1t2，故D正確。9選AC現(xiàn)要使電子束偏轉(zhuǎn)回到P點，可行的辦法可分為兩大類：一類是不改變電子在磁場中的偏轉(zhuǎn)角度，而將圓形磁場區(qū)域向屏幕靠近些；另一類是不改變磁場區(qū)域與屏幕的距離，而是減小電子在磁場中的偏轉(zhuǎn)角度，具體做法包含三個方面：(1)增大加速電壓，以提高射入磁場時粒子的速度；(2)減小偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度；(3)將圓形磁場的半徑減小些。綜上可知，只有選項A、C正確。10選BD根據(jù)帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的方向，由左手定則判斷可知該粒子帶負電，選項A錯誤，B正確；帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的軌道半徑r，所以當粒子入射的速率增大時，其軌道半徑r會增大，粒子會從圖中的bc之間射出磁場，故選項C錯誤，D正確。11選AD由已知可得qUmv2，k，r，解得r，對于選項A，只增加U，r增大，粒子就可以從Pc之間某位置穿出磁場；對于選項B；粒子電性不變，不可能向上偏轉(zhuǎn)；對于選項C，既減小U又增加B，r減小，粒子不可能從bc邊某位置穿出磁場；對于選項D，只增加k，r減小，粒子可以從dP之間某位置穿出磁場。12選AD由Bqv，可知RL，則從P點射入的粒子軌跡最長時為切著AC邊，此時PB，而當粒子在其中經(jīng)歷圓弧時，從BC邊上射出時，QB最大為L，故A、D正確。13選AC由題圖看出，帶電粒子在C板下方的磁場中偏轉(zhuǎn)后進入A、C之間并未得到加速，帶電粒子每運動一周只被加速一次，加速電場的方向不發(fā)生變化，所以選項A正確，D錯誤；帶電粒子被電場加速n次后，由動能定理和牛頓第二定律分別得nqUmv，qvnBm，聯(lián)立解得rn ，由此可知，P1P2P2P3，選項B錯誤；由上面的qvnBm可解得vnrn，顯然加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān)，選項C正確。14.選CD依題意知，質(zhì)子從A點進入?yún)^(qū)域，從