届高考物理二轮复习磁场含答案.docx
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届高考物理二轮复习磁场含答案
2021届高考物理:
磁场(二轮)含答案
一、选择题
1、已知通入电流为I的长直导线在周围某点产生的磁感应强度大小B与该点到导线间的距离r的关系为B=k(k为常量)。
如图所示,竖直通电长直导线中的电流I方向向上,绝缘的光滑水平面上P处有一带正电小球从图示位置以初速度v0水平向右运动,小球始终在水平面上运动,运动轨迹用实线表示,若从上向下看,则小球的运动轨迹可能是( )
2、一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,如图所示。
当两线圈中通以图示方向的电流时,从左向右看,线圈L1将( )
A.不动B.顺时针转动
C.逆时针转动D.在纸面内平动
3、如图所示,在同一平面内互相绝缘的三根无限长直导线ab、cd、ef围成一个等边三角形,三根导线通过的电流大小相等,方向如图所示,O为等边三角形的中心,M、N分别为O关于导线ab、cd的对称点.已知三根导线中的电流形成的合磁场在O点的磁感应强度大小为B1,在M点的磁感应强度大小为B2,若撤去导线ef,而ab、cd中电流不变,则此时N点的磁感应强度大小为( )
A.B1+B2 B.B1-B2C.
D.
4、(多选)在半导体离子注入工艺中,初速度可忽略的磷离子P+和P3+,经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域,如图所示。
已知离子P+在磁场中转过θ=30°后从磁场右边界射出。
在电场和磁场中运动时,离子P+和P3+( )
A.在电场中的加速度之比为1∶1
B.在磁场中运动的半径之比为
∶1
C.在磁场中转过的角度之比为1∶2
D.离开电场区域时的动能之比为1∶3
5、(多选)如图所示,在一等腰直角三角形ACD区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(重力不计)从AC边的中点O垂直于AC边射入该匀强磁场区域,若该三角形的两直角边长均为2l,则下列关于粒子运动的说法中正确的是( )
A.若该粒子的入射速度为v=
,则粒子一定从CD边射出磁场,且距点C的距离为l
B.若要使粒子从CD边射出,则该粒子从O点入射的最大速度应为v=
C.若要使粒子从CD边射出,则该粒子从O点入射的最大速度应为v=
D.当该粒子以不同的速度入射时,在磁场中运动的最长时间为
6、(多选)如图所示为一个质量为m、电荷量为+q的圆环,可在水平放置的粗糙细杆上自由滑动,细杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,圆环以初速度v0向右运动直至处于平衡状态,则圆环克服摩擦力做的功可能为( )
A.0B.
mv
C.
D.
m
7、如图所示,圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c,以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场,其运动轨迹如图.若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是( )
A.a粒子速率最大,在磁场中运动时间最长
B.c粒子速率最大,在磁场中运动时间最短
C.a粒子速率最小,在磁场中运动时间最短
D.c粒子速率最小,在磁场中运动时间最短
8、劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器,工作原理示意图如图所示.置于真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略.磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,高频交流电频率为f,加速电压为U.若A处粒子源产生质子的质量为m、电荷量为+q,在加速器中被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响.则下列说法正确的是( )
A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf
B.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比
C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为
∶1
D.不改变磁感应强度B和交流电频率f,仍用该回旋加速器释放质量为m的质子,则最大动能不变
*9、如图所示,虚线MN将平面分成Ⅰ和Ⅱ两个区域,两个区域都存在与纸面垂直的匀强磁场。
一带电粒子仅在磁场力作用下由Ⅰ区运动到Ⅱ区,弧线aPb为运动过程中的一段轨迹,其中弧aP与弧Pb的弧长之比为2∶1,下列判断一定正确的是( )
A.两个磁场的磁感应强度方向相反,大小之比为2∶1
B.粒子在两个磁场中的运动速度大小之比为1∶1
C.粒子通过aP、Pb两段弧的时间之比为2∶1
D.弧aP与弧Pb对应的圆心角之比为2∶1
*10、将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来,在其附近放一块条形磁铁,磁铁的轴线与圆环在同一个平面内,且通过圆环中心,如图所示,当圆环中通以顺时针方向的电流时,从上往下看( )
A.圆环顺时针转动,靠近磁铁
B.圆环顺时针转动,远离磁铁
C.圆环逆时针转动,靠近磁铁
D.圆环逆时针转动,远离磁铁
*11、如图所示,蹄形磁铁用悬线悬于O点,在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线,当导线中通以由左向右的电流时,蹄形磁铁的运动情况将是( )
A.静止不动
B.向纸外平动
C.N极向纸外,S极向纸内转动
D.N极向纸内,S极向纸外转动
*12、如图所示,某空间存在正交的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向右,磁场方向垂直纸面水平向里。
一带电微粒由a点以一定的初速度进入电磁场,刚好能沿直线ab斜向上运动,则下列说法正确的是( )
A.微粒可能带正电,也可能带负电
B.微粒的动能可能变大
C.微粒的电势能一定减小
D.微粒的机械能一定不变
13、现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。
质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。
若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。
此离子和质子的质量比约为( )
A.11B.12C.121D.144
14、如图所示,圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点.有无数带有同样电荷、具有同样质量的粒子在纸面内沿各个方向以相同的速率通过P点进入磁场.这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段圆弧上,这段圆弧的弧长是圆周长的
.将磁感应强度的大小从原来的B1变为B2,结果相应的弧长变为原来的一半,则B2∶B1等于( )
A.
B.
C.2 D.3
二、非选择题
15、如图所示,U形平行金属导轨与水平面成37°角,金属杆ab横跨放在导轨上,其有效长度为0.5m,质量为0.2kg,与导轨间的动摩擦因数为0.1。
空间存在竖直向上的磁感应强度为2T的匀强磁场。
要使ab杆在导轨上保持静止,则ab中的电流大小应在什么范围?
(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
16、如图所示,边长L=0.2m的正方形abcd区域(含边界)内,存在着垂直于区域的横截面(纸面)向外的匀强磁场,磁感应强度B=5.0×10-2T。
带电平行金属板MN、PQ间形成了匀强电场E(不考虑金属板在其他区域形成的电场),MN放在ad边上,两板左端M、P恰在ab边上,两板右端N、Q间有一绝缘挡板EF。
EF中间有一小孔O,金属板长度、板间距、挡板长度均为l=0.1m。
在M和P的中间位置有一离子源S,能够正对孔O不断发射出各种速率的带正电离子,离子的电荷量均为q=3.2×10-19C,质量均为m=6.4×10-26kg。
不计离子的重力,忽略离子之间的相互作用及离子打到金属板或挡板上后的反弹。
(1)当电场强度E=104N/C时,求能够沿SO连线穿过孔O的离子的速率。
(2)电场强度取值在一定范围时,可使沿SO连线穿过O并进入磁场区域的离子直接从bc边射出,求满足条件的电场强度的范围。
2021届高考物理:
磁场(二轮)含答案
一、选择题
1、已知通入电流为I的长直导线在周围某点产生的磁感应强度大小B与该点到导线间的距离r的关系为B=k(k为常量)。
如图所示,竖直通电长直导线中的电流I方向向上,绝缘的光滑水平面上P处有一带正电小球从图示位置以初速度v0水平向右运动,小球始终在水平面上运动,运动轨迹用实线表示,若从上向下看,则小球的运动轨迹可能是( )
【答案】A。
2、一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置,且两个线圈的圆心重合,如图所示。
当两线圈中通以图示方向的电流时,从左向右看,线圈L1将( )
A.不动B.顺时针转动
C.逆时针转动D.在纸面内平动
[答案] B
3、如图所示,在同一平面内互相绝缘的三根无限长直导线ab、cd、ef围成一个等边三角形,三根导线通过的电流大小相等,方向如图所示,O为等边三角形的中心,M、N分别为O关于导线ab、cd的对称点.已知三根导线中的电流形成的合磁场在O点的磁感应强度大小为B1,在M点的磁感应强度大小为B2,若撤去导线ef,而ab、cd中电流不变,则此时N点的磁感应强度大小为( )
A.B1+B2 B.B1-B2C.
D.
【答案】C.
4、(多选)在半导体离子注入工艺中,初速度可忽略的磷离子P+和P3+,经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域,如图所示。
已知离子P+在磁场中转过θ=30°后从磁场右边界射出。
在电场和磁场中运动时,离子P+和P3+( )
A.在电场中的加速度之比为1∶1
B.在磁场中运动的半径之比为
∶1
C.在磁场中转过的角度之比为1∶
2
D.离开电场区域时的动能之比为1∶3
【答案】BCD
5、(多选)如图所示,在一等腰直角三角形ACD区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(重力不计)从AC边的中点O垂直于AC边射入该匀强磁场区域,若该三角形的两直角边长均为2l,则下列关于粒子运动的说法中正确的是( )
A.若该粒子的入射速度为v=
,则粒子一定从CD边射出磁场,且距点C的距离为l
B.若要使粒子从CD边射出,则该粒子从O点入射的最大速度应为v=
C.若要使粒子从CD边射出,则该粒子从O点入射的最大速度应为v=
D.当该粒子以不同的速度入射时,在磁场中运动的最长时间为
【答案】ABD
6、(多选)如图所示为一个质量为m、电荷量为+q的圆环,可在水平放置的粗糙细杆上自由滑动,细杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,圆环以初速度v0向右运动直至处于平衡状态,则圆环克服摩擦力做的功可能为( )
A.0B.
mv
C.
D.
m
【答案】ABD
7、如图所示,圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c,以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场,其运动轨迹如图.若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是( )
A.a粒子速率最大,在磁场中运动时间最长
B.c粒子速率最大,在磁场中运动时间最短
C.a粒子速率最小,在磁场中运动时间最短
D.c粒子速率最小,在磁场中运动时间最短
【答案】B.
8、劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器,工作原理示意图如图所示.置于真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略.磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,高频交流电频率为f,加速电压为U.若A处粒子源产生质子的质量为m、电荷量为+q,在加速器中被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响.则下列说法正确的是( )
A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf
B.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比
C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为
∶1
D.不改变磁感应强度B和交流电频率f,仍用该回旋加速器释放质量为m的质子,则最大动能不变
【答案】ACD.
*9、如图所示,虚线MN将平面分成Ⅰ和Ⅱ两个区域,两个区域都存在与纸面垂直的匀强磁场。
一带电粒子仅在磁场力作用下由Ⅰ区运动到Ⅱ区,弧线aPb为运动过程中的一段轨迹,其中弧aP与弧Pb的弧长之比为2∶1,下列判断一定正确的是( )
A.两个磁场的磁感应强度方向相反,大小之比为2∶1
B.粒子在两个磁场中的运动速度大小之比为1∶1
C.粒子通过aP、Pb两段弧的时间之比为2∶1
D.弧aP与弧Pb对应的圆心角之比为2∶1
【答案】B、C。
*10、将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来,在其附近放一块条形磁铁,磁铁的轴线与圆环在同一个平面内,且通过圆环中心,如图所示,当圆环中通以顺时针方向的电流时,从上往下看( )
A.圆环顺时针转动,靠近磁铁
B.圆环顺时针转动,远离磁铁
C.圆环逆时针转动,靠近磁铁
D.圆环逆时针转动,远离磁铁
【答案】C
*11、如图所示,蹄形磁铁用悬线悬于O点,在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线,当导线中通以由左向右的电流时,蹄形磁铁的运动情况将是( )
A.静止不动
B.向纸外平动
C.N极向纸外,S极向纸内转动
D.N极向纸内,S极向纸外转动
【答案】C.
*12、如图所示,某空间存在正交的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向右,磁场方向垂直纸面水平向里。
一带电微粒由a点以一定的初速度进入电磁场,刚好能沿直线ab斜向上运动,则下列说法正确的是( )
A.微粒可能带正电,也可能带负电
B.微粒的动能可能变大
C.微粒的电势能一定减小
D.微粒的机械能一定不变
【答案】C
13、现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。
质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。
若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。
此离子和质子的质量比约为( )
A.11B.12C.121D.144
【答案】D
14、如图所示,圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点.有无数带有同样电荷、具有同样质量的粒子在纸面内沿各个方向以相同的速率通过P点进入磁场.这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段圆弧上,这段圆弧的弧长是圆周长的
.将磁感应强度的大小从原来的B1变为B2,结果相应的弧长变为原来的一半,则B2∶B1等于( )
A.
B.
C.2 D.3
【答案】B.
二、非选择题
15、如图所示,U形平行金属导轨与水平面成37°角,金属杆ab横跨放在导轨上,其有效长度为0.5m,质量为0.2kg,与导轨间的动摩擦因数为0.1。
空间存在竖直向上的磁感应强度为2T的匀强磁场。
要使ab杆在导轨上保持静止,则ab中的电流大小应在什么范围?
(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
【答案】1.21A≤I≤1.84A
[解析] 先画出金属杆受力的侧面图,由于安培力的大小与电流有关,因此改变电流的大小,可以改变安培力的大小,也可以使导线所受的摩擦力方向发生变化。
由平衡条件可知,当电流较小时,导线所受的摩擦力方向沿斜面向上,如图甲所示。
甲 乙
则mgsinθ=μ(mgcosθ+Fsinθ)+Fcosθ
又F=BI1L,得I1=
≈1.21A
当电流较大时,导线所受的摩擦力方向沿斜面向下,如图乙所示。
则mgsinθ+μ(mgcosθ+Fsinθ)=Fcosθ
又F=BI2L,I2=
≈1.84A
所以1.21A≤I≤1.84A。
16、如图所示,边长L=0.2m的正方形abcd区域(含边界)内,存在着垂直于区域的横截面(纸面)向外的匀强磁场,磁感应强度B=5.0×10-2T。
带电平行金属板MN、PQ间形成了匀强电场E(不考虑金属板在其他区域形成的电场),MN放在ad边上,两板左端M、P恰在ab边上,两板右端N、Q间有一绝缘挡板EF。
EF中间有一小孔O,金属板长度、板间距、挡板长度均为l=0.1m。
在M和P的中间位置有一离子源S,能够正对孔O不断发射出各种速率的带正电离子,离子的电荷量均为q=3.2×10-19C,质量均为m=6.4×10-26kg。
不计离子的重力,忽略离子之间的相互作用及离子打到金属板或挡板上后的反弹。
(1)当电场强度E=104N/C时,求能够沿SO连线穿过孔O的离子的速率。
(2)电场强度取值在一定范围时,可使沿SO连线穿过O并进入磁场区域的离子直接从bc边射出,求满足条件的电场强度的范围。
【答案】
(1)2.0×105m/s
(2)9.375×102N/C 【解析】 (1)穿过孔O的离子在金属板间需满足 qv0B=Eq 代入数据得v0=2.0×105m/s (2)穿过孔O的离子在金属板间仍需满足qvB=Eq 离子穿过孔O后在磁场中做匀速圆周运动,有 qvB=m 由以上两式得E= 从bc边射出的离子,其临界轨迹如图线①,对应轨迹半径最大,对应的电场强度最大,由几何关系可得r1=0.1m 由此可得E1=1.25×103N/C 从bc边射出的离子,轨迹半径最小时,其临界轨迹如图线②,对应的电场强度最小,由几何关系可得2r2+=L 所以r2=0.075m 由此可得E2=9.375×102N/C 所以满足条件的电场强度的范围为: 9.375×102N/C
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- 高考 物理 二轮 复习 磁场 答案