2019届高中物理专题06磁场单元测试_提高篇人教版选修选修.docx

专题06磁场单元测试-提高篇一、单选题1. 在匀强磁场中某处P放一个长度为L20 cm，通电电流I0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F1.0 N现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度大小为()A零B2 TC0.1 TD10 T【答案】D【解析】导体受到的是最大磁场力F1.0 N，由B解得B10 T撤走导线后，P处的磁感应强度不变，仍为10 T故正确答案为D2如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方，导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流时，有关直导线运动情况的说法中正确的是(从上往下看) ()A顺时针方向转动，同时下降B顺时针方向转动，同时上升C逆时针方向转动，同时下降D逆时针方向转动，同时上升【答案】C【解析】在导线两侧取两小段，左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向外，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向里，从上往下看，知导线逆时针转动，当转动90度时，导线所受的安培力方向向下，所以导线的运动情况为逆时针转动，同时下降故C正确，A、B、D错误3. 一带电粒子沿垂直磁场方向射入一匀强磁场，经过一铅板P后，半径减小，轨迹如图所示。则下列说法正确的是（）A. 粒子带正电，速度逐渐减小B. 粒子带负电，速度逐渐减小C. 粒子带正电，速度逐渐增大D. 粒子带负电，速度逐渐增大【答案】A【解析】根据左手定则可得离子带正电，因为粒子的运动半径减小，根据公式可得粒子的运动速度逐渐减小，故A正确。4如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在条形磁铁的左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线，当导线中通以图示方向的电流时(磁铁始终未动) ()A磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用B磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用C磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用D磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用【答案】C【解析】根据左手定则知导线受磁铁的作用力斜向左上方，故由牛顿第三定律知，导线对磁铁的反作用力应斜向右下方，则一方面使磁铁对桌面的压力增大，一方面使磁铁产生向右的运动趋势，从而受到向左的摩擦力作用5如图10所示，用两根轻细悬线将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向角而处于平衡状态为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为()A.tan ，竖直向上B.tan ，竖直向下C.sin ，平行悬线向下D.sin ，平行悬线向上【答案】D【解析】要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变,由画出的力的三角形可知,安培力的最小值为Fminmgsin ，即IlBminmgsin ，得Bminsin ，方向应平行于悬线向上故选D.6. 如图所示，在MNQP中有一垂直纸面向里的匀强磁场。质量和带电荷量都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从O点沿垂直于PQ的方向射入磁场，图中实线是它们的轨迹。已知O是PQ的中点，不计粒子重力。下列说法中正确的是（）A. 粒子a带负电，粒子b、c带正电B. 射入磁场时粒子a的速率最小C. 射出磁场时粒子b的动能最小D. 粒子c在磁场中运动的时间最长【答案】 D 【解析】根据左手定则可知a粒子带正电，b、c粒子带负电，所以选项A错误；由洛伦兹力提供向心力，可知，可知b的速度最大，c的速度最小，动能最小，所以选项B、C错误；根据和，可知，即各粒子的周期一样，粒子c的轨迹对应的圆心角最大，所以粒子c在磁场中运动的时间最长，选项D正确。7一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连（质子与粒子比荷不同）下列说法正确的是()A质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大B质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大C只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D不需要改变任何量，这个装置也能用于加速粒子【答案】A【解析】由r知，当rR时，质子有最大速度vm，即B、R越大，vm越大，vm与加速电压无关，A对，B错随着质子速度v的增大、质量m会发生变化，据T知质子做圆周运动的周期也变化，所加交流电与其运动不再同步，即质子不可能一直被加速下去，C错由上面周期公式知粒子与质子做圆周运动的周期不同，故此装置不能用于加速度粒子，D错8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它们做圆周运动的周期TaTbTcBa粒子在磁场中运动时间最短C三粒子离开磁场时速度方向仍然相同Dc粒子速率最大【答案】D【解析】由粒子运动的周期T及t可知，三粒子运动的周期相同，a在磁场中运动的偏转角最大，运动的时间最长，故A、B错误；曲线运动的速度的方向沿曲线的切线的方向，所以三粒子离开磁场时速度方向不相同，故C错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，根据qvBm，可得r，则可知三个带电粒子的质量、电荷量相同，在同一个磁场中，当速度越大时，轨道半径越大，则由图知，a粒子速率最小，c粒子速率最大，故D正确二、多选题9.如图所示为一圆形区域的匀强磁场,在O点处有一放射源,沿半径方向射出速率为v的不同带电粒子,其中带电粒子1从A点飞出磁场,带电粒子2从B点飞出磁场,不考虑带电粒子的重力。则()A.带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比值为31B.带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比值为31C.带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为2:3D.带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为12【答案】AC【解析】根据题图中几何关系,tan 60=Rr1,tan 30=Rr2,带电粒子在匀强磁场中运动,r=mvqB,联立解得带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比值为31,选项A正确,选项B错误;带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为t1t2=23r13r2=2r1r2=23,选项C正确、D错误。10.如图所示,混合正离子束先后通过正交电磁场区域和匀强磁场区域,如果这束正离子束在区域中不偏转,进入区域后偏转半径又相同,则说明这些正离子具有相同的()A.速度B.质量C.电荷量D.比荷【答案】AD【解析】在正交的电磁场区域中,正离子束不偏转,说明正离子束受力平衡,在区域中,离子受静电力和洛伦兹力,由qvB=qE,得v=EB,可知这些正离子具有相同的速度;进入只有匀强磁场的区域时,偏转半径相同,由R=mvqB和v=EB,得R=mEqBB,可知这些正离子具有相同的比荷,故A、D正确。11如图所示，长方体玻璃水槽中盛有NaCl的水溶液，在水槽左、右侧壁内侧各装一导体片，使溶液中通入沿x轴正向的电流I，沿y轴正向加恒定的匀强磁场B图中a、b是垂直于z轴方向上水槽的前后两内侧面()Aa处电势高于b处电势Ba处离子浓度大于b处离子浓度C溶液的上表面电势高于下表面的电势D溶液的上表面处的离子浓度等于下表面处的离子浓度【答案】BD【解析】电流向右，正离子向右运动，磁场的方向是竖直向上的，根据左手定则可以判断，正离子受到的洛伦兹力的方向是向前，即向a处运动，同理，可以判断负离子受到的洛伦兹力的方向也是指向a处的，所以a处整体不带电，a的电势和b的电势相同，所以A错误；由于正负离子都向a处运动，所以a处的离子浓度大于b处离子浓度，所以B正确；离子都向a处运动，并没有上下之分，所以溶液的上表面电势等于下表面的电势，溶液的上表面处的离子浓度也等于下表面处的离子浓度，所以C错误，D正确12质量为m、带电量为q的小物块，从倾角为的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法中正确的是()A小物块一定带有正电荷B小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动C小物块在斜面上运动时做加速度增大，且速度也增大的变加速直线运动D小物块在斜面上下滑过程中，当小物块对斜面压力为零时的速率为【答案】BD【解析】带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，知洛伦兹力的方向垂直于斜面向上根据左手定则知，小物块带负电，故A错误小物块在运动的过程中受重力、斜面的支持力、洛伦兹力，合外力沿斜面向下，大小为mgsin ，根据牛顿第二定律知agsin ，小物块在离开斜面前做匀加速直线运动，故B正确，C错误；当压力为零时，在垂直于斜面方向上的合力为零，有mgcos qvB，解得v，故D正确13.如图所示，直角三角形ABC中存在一垂直纸面向里的匀强磁场，比荷相同的两带电粒子沿AB方向从A点射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出，不计粒子重力。下列说法正确的是（ ）A.从P点射出的粒子速度大B.从Q点射出的粒子在磁场中运动的周期大C.从Q点射出的粒子在磁场中运动的时间长D.两粒子在磁场中运动的时间一样长【答案】D 【解析】两带电粒子在磁场中运动轨迹如图所示，圆心分别为O1、O2，弦AP、AQ的中垂线交AC于M点和N点，由于AO1MAO2N，所以MO1PNO2Q，即两粒子轨迹所对的圆心角相等，又T相同，所以两粒子在磁场中运动时间一样长，选项D正确，B、C错误；由图看出，从Q点射出的粒子半径大，速度大，选项A错误。粒子在磁场中运动的缩放元模型，圆心均在AB的垂线段上，弦长越长半径越大，但运动的圆心角相同，时间也相同。14.电荷量分别为q和-q的两个带电粒子a、b分别以速度va和vb射入匀强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30和60,磁场宽度为d且AB=d,两粒子同时由A点射入,同时到达B点,如图所示,则()A.a粒子带负电,b粒子带正电B.两粒子的轨道半径之比rarb=31C.两粒子的速度之比vavb=12D.两粒子的质量之比mamb=12【答案】AD【解析】根据左手定则可判断出,a粒子带负电,b粒子带正电,故A正确;两粒子在磁场中做圆周运动,如图所示,Oa、Ob分别为其轨迹圆心,磁场宽度为d,由几何关系可知ra=3d3,rb=d,所以rarb=13,故B错误;两粒子的轨迹所对圆心角分别为a=120和b=60,两粒子在磁场中的运动时间相等,即Ta3=Tb6,则Tb=2Ta,洛伦兹力提供向心力,根据qvB=m42T2r,运动周期T=2mqB,两粒子的电荷量相同,在同一磁场中,B相同,周期与质量成正比,所以mamb=TaTb=12,故D正确;由qvB=mv2r得v=qBrm,即速度与轨迹半径成正比,与质量成反比,所以vavb=rarbmbma=1321=23,故C错误。三、计算题15水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电(不计内阻)现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为且指向右上方，如图11所示，问：(1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？ (2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？【答案】(1)mg(2)方向水平向右【解析】从b向a看侧视图如图所示(1)水平方向：FfF安sin 竖直方向：FNF安cos mg 又F安BILBL 联立得：FNmg，Ff.(2)要使ab棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上，则有F安mgBmin，根据左手定则判定磁场方向水平向右16.如图所示,在平面直角坐标系xOy的第四象限有垂直纸面向里的匀强磁场,一质量为m=5.010-8 kg、电荷量为q=1.010-6 C的带电粒子由静止开始经U0=10 V的电压加速后,从P点沿图示方向进入磁场,已知OP=30 cm,粒子重力不计,sin 37=0.6,cos 37=0.8。(1)求带电粒子到达P点时的速度v的大小;(2)若粒子不能进入x轴上方,求磁感应强度B满足的条件。【答案】(1)20 m/s(2)B163 T【解析】(1)对于带电粒子的加速过程,由动能定理得qU0=12mv2,解得v=20 m/s。(2)带电粒子不从x轴射出的临界情况如图所示,由几何关系得OPR+Rcos 53,带电粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,有qvB=mv2R,解得B163 T。17.如图所示,xOy坐标系第二象限内有水平向右的匀强电场,在第一、第四象限内分别存在匀强磁场,磁感应强度大小相等,方向如图所示。现有一个质量为m,电荷量为+q的带电粒子在该平面内从x轴上的P点,以垂直于x轴的初速度v0进入匀强电场,恰好经过y轴上的Q点且与y轴成45角射出电场,再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限的磁场。已知OP之间的距离为d(不计粒子的重力)。求:(1)O点到Q点的距离。(2)磁感应强度B的大小。(3)带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴所用的时间。【答案】(1)2d(2)mv02qd(3)(7+4)d2v0【解析】(1)设Q点的纵坐标为h,到达Q点的水平分速度为vx,P到Q受到恒定的电场力与初速度垂直,为类平抛运动,则由类平抛运动的规律可知竖直方向做匀速直线运动h=v0t水平方向做匀加速直线运动,平均速度v=0+vx2,d=vxt2根据速度的矢量合成tan 45=vxv0解得h=2d。(2)由几何知