高考物理一轮基础复习 磁场综合检测卷1

磁场综合检测卷一、选择题(每小题4分，共40分)1.处于纸面内的一段直导线长L1 m，通有I1 A的恒定电流，方向如图所示将导线放在匀强磁场中，它受到垂直于纸面向外的大小为F1 N 的磁场力作用据此()A能确定磁感应强度的大小和方向B能确定磁感应强度的方向，不能确定它的大小C能确定磁感应强度的大小，不能确定它的方向D磁感应强度的大小和方向都不能确定解析D由B可知磁场水平向左的磁感应强度的分量为1 T，仅知道F的方向，无法用左手定则判断磁感应强度的方向无法确定沿电流方向的磁感应强度的分量，由矢量合成可知无法确定磁感应强度的大小和方向，D项正确2电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为m2.0 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到6 km/s，若这种装置的轨道宽为d2 m，长L100 m，电流I10 A，轨道摩擦不计，则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率结果正确的是()AB18 T，Pm1.08108 WBB0.6 T，Pm7.2104 WCB0.6 T，Pm3.6106 WDB18 T，Pm2.16106 W解析D通电金属杆在磁场中受安培力的作用而对弹体加速，由功能关系得BIdLmv代入数值得B18 T；当速度最大时磁场力的功率也最大，即PmBIdvm，代入数值得Pm2.16106 W，故D项正确3.指南针静止时，其N极指向如右图中虚线所示，若在其正上方放置水平方向的导线并通以直流电，则指南针静止时其N极指向如右图中实线所示据此可知()A导线南北放置，通有向南方向的电流B导线南北放置，通有向北方向的电流C导线东西放置，通有向西方向的电流D导线东西放置，通有向东方向的电流解析A小磁针N极在地磁场作用下指北，后小磁针N极在电流磁场和地磁场共同作用下，偏向东所以电流的磁场方向只能指向东方，应用右手定则知A正确4.电子与质子速度相同，都从O点射入匀强磁场区域，则图中画出的四段圆弧，哪两段是电子和质子运动的可能轨迹()Aa是电子运动轨迹，d是质子运动轨迹Bb是电子运动轨迹，c是质子运动轨迹Cc是电子运动轨迹，b是质子运动轨迹Dd是电子运动轨迹，a是质子运动轨迹解析C由左手定则可知，a、b为正电荷运动轨迹，c、d为负电荷运动轨迹再根据圆周运动的半径R，以及电子与质子的电荷量、速度都相同，可得b、d对应质量较大的粒子，a、c对应质量较小的粒子，综合以上分析可知C项正确5.如图所示，在x0，y0的空间有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里，大小为B.现有四个质量及电荷量均相同的带电粒子，由x轴上的P点以不同的初速度平行于y轴射入磁场，其出射方向如图所示，不计重力的影响，则()A初速度最大的粒子是沿方向射出的粒子B初速度最大的粒子是沿方向射出的粒子C在磁场中运动时间最长的是沿方向射出的粒子D在磁场中运动时间最长的是沿方向射出的粒子解析AD由半径公式R可知，圆弧对应的半径最大，粒子速度最大，A项正确、B项错误；根据周期公式T，当圆弧对应的圆心角为时，带电粒子在磁场中运动的时间为t，轨迹圆心角最大，则沿方向射出的粒子在磁场中运动时间最长，D项对，C项错误6.如图所示，三个带相同正电荷的粒子a、b、c(不计重力)，以相同的动能沿平行板电容器中心线同时射入相互垂直的电磁场中，其轨迹如图所示，由此可以断定()A三个粒子中，质量最大的是c，质量最小的是aB三个粒子中，质量最大的是a，质量最小的是cC三个粒子中动能增加的是c，动能减少的是aD三个粒子中动能增加的是a，动能减少的是c解析AC因为b粒子没有偏转，可知b粒子受到的电场力和磁场力是一对平衡力根据电性和磁场方向，可以判断电场力方向向下，洛伦兹力方向向上对于a粒子，qvaBEq；对于c粒子，qvcBvbvc，故mamb，则下列说法中不正确的是()A液滴一定做匀速直线运动B液滴一定带正电C电场线方向一定斜向上D液滴有可能做匀变速直线运动解析D本题带电液滴的运动为匀速直线运动，不可能为匀变速直线运动，因为速度变化时洛伦兹力也变化，合力将不在直线上液滴受重力、电场力、洛伦兹力而做匀速直线运动，合力为零，可判断出洛伦兹力与电场力的方向，判断出液滴只有带正电荷才可能合力为零做匀速直线运动，此时电场线必斜向上9.北京正负电子对撞机重大改造工程曾获中国十大科技殊荣，储存环是北京正负电子对撞机中非常关键的组成部分，如图为储存环装置示意图现将质子(H)和粒子(He)等带电粒子储存在储存环空腔中，储存环置于一个与圆环平面垂直的匀强磁场(偏转磁场)中，磁感应强度为B.如果质子和粒子在空腔中做圆周运动的轨迹相同(如图中虚线所示)，偏转磁场也相同比较质子和粒子在圆环状空腔中运动的动能EH和E，运动的周期TH和T的大小，有()AEHE，THT BEHE，THTCEHE，THT DEHE，THT解析A质子和粒子在磁场中运动时轨迹相同，说明其轨迹半径是相同的，所以由qvBm得：Ekmv2，所以Ek，可得1，半径r，周期T，T，因此，由此可以判断两粒子的动能相同，周期不同，故A正确10如图所示，ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形，磁场垂直纸面向外，比荷为e/m的电子以速度v0从A点沿AB方向射入，现欲使电子能穿过BC边，则磁感应强度B的取值应为()AB BBCB解析C当电子从C点离开时，电子做圆周运动对应的轨道半径最小，有R，而R，所以BqE)解析开始时小球受力见图(a)，FNEq，由题意知mgEq，所以小球加速向下运动，而后小球受洛伦兹力情况如图(b)，相应的FN、Ff均增大，小球加速度减小，速度仍在增加，只是增加得慢了，洛伦兹力、弹力、摩擦力都将随之增加，合力继续减小，直到加速度a0，小球速度达到最大值后，小球做匀速运动，则有：mg(EqqvmB)，vm.【答案】13(12分)如图所示，一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平行且间距为L，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，当导体棒中通一自右向左的电流I时，导体棒静止在与竖直方向成37角的导轨上，取sin 370.6，cos 370.8，求：(1)磁场的磁感应强度B；(2)每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN.解析(1)从右向左看受力分析如图所示，由受力平衡得：tan 37解得：B.(2)两导轨对棒的支持力2FN，满足：2FNcos 37mg解得：FNmg即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为mg.【答案】(1)(2)mg14(12分)如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场以MN为边界，左侧磁感应强度为B1，右侧磁感应强度为B2，B12B22 T，比荷为2106 C/kg的带正电粒子从O点以v04104 m/s的速度垂直于MN进入右侧的磁场区域，求粒子通过距离O点4 cm的磁场边界上的P点所需的时间解析粒子在右侧磁场B2中做匀速圆周运动由qv0B2m解得R22 cm故粒子经过半个圆周恰好到达P点，轨迹如图甲所示，则粒子运动的时间t1106 s.由于B12B2，由上面的求解可知粒子从P点射入左边的磁场后，做半径R1R21 cm的匀速圆周运动，经过两次周期性运动可再次经过P点，轨迹如图乙所示，则粒子运动的时间t2T1T2106 s所以，粒子通过距离O点4 cm的磁场边界上的P点所需的时间为106 s或106 s.【答案】106 s或106 s15.(12分)如图所示，两个同心圆，半径分别为r和2r，在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.圆心O处有一放射源，放出粒子的质量为m，带电荷量为q，假设粒子速度方向都在纸面内(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向，OA与初速度方向的夹角为60，要想使该粒子经过磁场第一次通过A点，则初速度的大小是多少？(2)要使粒子不穿出环形区域，则粒子的初速度需要满足什么条件？解析(1)如图所示，设粒子在磁场中的轨道半径为R1，则由几何关系得tan 30，则R1则qv1Bm得v1.(2)如图所示，设粒子在磁场中的轨道半径为R2，则由几何关系知(2rR2)2Rr2解得R2，由qv2B得v2所以，要使粒子不穿出环形区域，粒子的初速度需要满足v.【答案】(1)(2)v16(16分)某仪器用电场和磁场来控制电子在材料表面上方的运动如图所示，材料表面上方矩形区域PPNN充满竖直向下的匀强电场，宽为d；矩形区域NNMM充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，长为3s，宽为s；NN为磁场与电场之间的薄隔离层一个电荷量为e、质量为m、初速度为零的电子，从P点开始被电场加速经隔离层垂直进入磁场，电子每次穿越隔离层，运动方向不变，其动能损失是每次穿越前动能的10%，最后电子仅能从磁场边界MN飞出，不计电子所受重力(1)求电子第二次与第一次圆周运动半径之比；(2)求电场强度的取值范围；(3)A是MN的中点，若要使电子在A、M间垂直于AM飞出，求电子在磁场区域中运动的时间解析(1)设圆周运动的半径分别为R1、R2Rn、Rn1第一次和第二次圆周运动速率分别为v1和v2，动能分别为Ek1和Ek2由：Ek20.81Ek1，R1，R2，Ek1mv，Ek2mv得：R2R10.9.(2)设电场强度为E，第一次到达隔离层前的速率为v由：eEdmv2,0.9mv2mv，R1s得：E又由：Rn0.9n1R1，2R1(10.90.920.9n)3s得：E，E.(3)设电子在匀强磁场中做圆周运动的周期为T，运动的半圆周个数为n，运动总时间为t.由题意，有：Rn13s，R1s，Rn10.9nR1，Rn1得n2，又由T得t.【答案】(1)0.9(2)E(3)- 7 -