高考物理二轮复习 考点对接模拟题经典特训 专题十 磁场（含3年模拟题详解）(1).doc

专题十磁场模拟试题考点一 磁场、磁场对电流的作用1.(2013深圳市南山区期末)指南针是我国古代的四大发明之一.当指南针静止时,其n极指向如图虚线(南北向)所示,若某一条件下该指南针静止时n极指向如图实线(n极东偏北向)所示.则以下判断正确的是() a.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有东向西的电流b.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有西向东的电流c.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有北向南的电流d.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有南向北的电流解析:若某一条件下该指南针静止时n极指向如图实线(n极东偏北向)所示,则有一指向东方的磁场,由安培定则,可能在指南针上面有一导线南北放置,通有北向南的电流,选项c正确.答案:c2.(2012佛山高三质检)如图所示,倾斜导轨宽为l,与水平面成角,处在方向竖直向上、磁感应强度为b的匀强磁场中,金属杆ab水平放在导轨上.当回路电流为i时,金属杆ab所受安培力f() a.方向垂直ab杆沿斜面向上b.方向垂直ab杆水平向右c.f=bilcos d.f=bilsin 解析:由题图可知,电流由ba通过金属杆ab;由左手定则可知,金属杆ab所受安培力方向垂直ab杆水平向右,且f=bil.故正确选项为b.答案:b3.(2013上海奉贤区期末)如图所示线框abcd在竖直面内,可以绕固定的oo轴转动.现通以abcda电流,要使它受到磁场力后,ab边向纸外,cd边向纸里转动,则所加的磁场方向可能是() a.垂直纸面向外b.竖直向上c.竖直向下d.在oo上方垂直纸面向里,在oo下方垂直纸面向外解析:根据左手定则,要使它受到磁场力后,ab边向纸外,cd边向纸里转动,则所加的磁场方向可能是竖直向上,选项b正确.答案:b4.(2013金华十校联考)如图所示为一电流表的原理示意图.质量为m=20 g的均质细金属棒mn的中点处通过挂钩与竖直悬挂的弹簧相连,绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为b,方向垂直纸面向外.与mn的右端n连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的示数,mn的长度大于ab边长度.当mn中没有电流通过且处于平衡状态时,mn与矩形区域的cd边重合;当mn中有电流通过时,指针示数可表示电流强度.若已知弹簧的劲度系数为8.0 n/m.ab边长度为0.20 m,bc边长度为0.050 m,b=0.40 t.不计通电时电流产生的磁场的作用,此电流表的量程为() a.5.0 ab.3.0 ac.2.5 ad.1.0 a解析:由题意知,无电流通过金属棒mn时,指针指在标尺上的零刻度线处,因此要使该电流表指示出电流,指针须向下移动,金属棒下降至匀强磁场的下边界,即ab边界时,通过它的电流最大,设此电流值为i,由biab=kbc,解得i=5.0 a,选项a正确.答案:a5.(2013连云港市期末)如图所示,空间存在着与圆台母线垂直向外的磁场,各处的磁感应强度大小均为b,圆台母线与竖直方向的夹角为.一个质量为m、半径为r的匀质金属环位于圆台底部.环中通以恒定的电流i后圆环由静止向上运动,经过时间t后撤去该恒定电流并保持圆环闭合,圆环上升的最大高度为h.已知重力加速度为g,磁场的范围足够大.在圆环向上运动的过程中,下列说法正确的是() a.在时间t内安培力对圆环做功为mghb.圆环先做匀加速运动后做匀减速运动c.圆环运动的最大速度为-gtd.圆环先有扩张后有收缩的趋势解析:环中通以恒定的电流i后,圆环所受安培力为bi2r,在竖直方向分力为f=bi2rcos ,由牛顿第二定律,bi2rcos -mg=ma,圆环向上运动的加速度为a=-g,经过时间t,速度最大为v=at,圆环运动的最大速度为-gt,向上,选项c正确.在时间t内上升高度h=at2,安培力对圆环做功为w=fh,选项a错误;圆环先做匀加速运动后在磁场中切割磁感线做变减速运动,选项b错误.圆环向上切割磁感线运动产生逆时针方向的感应电流,有收缩的趋势,选项d错误.答案:c考点二 磁场对运动电荷的作用6.(2013广东揭阳一中、潮州金山中学联考)速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场,其轨迹照片如图所示,则磁场最强的是()解析:电子在磁场中做匀速圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力有bve=可得b=,比较四个运动轨迹可知,选项d中电子做圆周运动的轨道半径r最小,所以其磁场最强.答案:d7.(2013山东名校质检)如图(甲)所示为显像管的原理示意图,当没有磁场时电子束将打在荧光屏正中的o点.安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生偏转.设垂直纸面向里的磁场方向为正方向,如果要使电子束打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点,图(乙)中哪种变化的磁场能够使电子束发生上述偏转()解析:要使电子束打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点,根据左手定则,能够使电子束发生上述偏转的变化的磁场是图(乙)中a项.答案:a8.(2013安徽师大附中一模)如图所示,在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为b.在xoy平面内,从原点o处沿与x轴正方向成角(0)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计).则下列说法正确的是() a.若v一定,越大,则粒子在磁场中运动的时间越短b.若v一定,越大,则粒子在离开磁场的位置距o点越远c.若一定,v越大,则粒子在磁场中运动的角速度越大d.若一定,v越大,则粒子在磁场中运动的时间越短解析:粒子在磁场中运动的时间t=t=,可见,该时间与v的大小无关,而与有关,越大,t越小,一定,t一定,选项a正确,d错误;若v一定,粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径r=一定,当=/2时,粒子离开磁场的位置距o点越远,显然,选项b错误;粒子在磁场中做圆周运动的周期t=,角速度=,所以选项c错误.答案:a9.(2013武汉市联考)如图所示,带异种电荷的粒子a、b以相同的动能同时从o点射入宽度为d的有界匀强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30和60,且同时到达p点.a、b两粒子的质量之比为() a.12b.21c.34d.43解析:a、b两粒子同时从o点进入匀强磁场,同时到达p点,由几何关系可知,a粒子在匀强磁场中运动轨迹半径为ra=d,b粒子在匀强磁场中运动轨迹半径rb=d.a粒子运动轨迹所对圆心角为120,轨迹弧长sa=,运动时间ta=;b粒子运动轨迹所对圆心角为60,轨迹弧长sb=,运动时间tb=.由=得出=,又由于ma=mb可得出=,故选项c正确.答案:c10.(2013宁波市期末)如图所示,在矩形区域内有垂直于纸平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为b=5.010-2t,矩形区域长为 m,宽为0.2 m,在ad边中点o处有一放射源,某时刻,放射源沿纸面向磁场中各方向均匀地辐射出速率均为v=2106 m/s的某种带正电粒子,带电粒子质量m=1.610-27kg.电荷量为q=3.210-19c(不计粒子重力),求: (1)带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为多大?(2)从bc边界射出的粒子中,在磁场中运动的最短时间为多少?(3)若放射源向磁场内共辐射出了n个粒子,从cd边界射出的粒子有多少个?解析:(1)qvb=m,解得:r=0.2 m.(2)因为所有粒子的轨迹半径相同,所以弦最短的圆弧所对应圆心角最小,运动时间最短. 作eoad,eo弦最短.因为eo=0.2 m,且r=0.2 m,所以对应的圆心角为=/3.因为qvb=mr,所以t=.最短时间为t=,代入数据得:t=10-7s.(3)判断从o点哪些方向射入磁场的粒子将会从cd边射出,如图为两个边界. 当速度方向满足一定条件时,粒子将从d点射出磁场.因为od=m,且r=0.2 m,所以oo2d=2/3.此时射入磁场的粒子速度方向与od夹角为/3.当轨迹圆与bc边相切时,因为cd=0.2 m,且r=0.2 m,所以圆心o1在ad边上.因为oo1od,所以带电粒子不可能通过c点.与bc边相切的即为从cd边射出磁场的最上边缘的粒子.该粒子进入磁场的速度方向垂直ad向上,与od之间的夹角为/2.所以从cd边射出磁场的粒子,射入磁场时速度方向应与od边夹角在/3到/2之间,=/6的范围内.因为放射源沿纸面向磁场中各方向均匀地辐射粒子,所以能够从cd边射出的粒子数目为:n=n,即n=n/6.答案:(1)0.2 m(2) 10-7 s(3) 考点三 带电粒子在组合场中的运动11.(2013河南两市高三统考)如图(甲)所示是回旋加速器的示意图,其核心部分是两个d形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连.带电粒子在磁场中运动的动能ek随时间t的变化规律如图(乙)所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断中正确的是()a.高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1b.在ekt图像中应有t4-t3=t3-t2=t2-t1c.粒子加速次数越多,粒子获得的最大动能一定越大d.不同粒子获得的最大动能都相同解析:由图可知粒子在单个d形盒内运动的时间为tn-tn-1,由于在磁场中粒子运动的周期与速度无关,故选项b正确;交变电源的周期为2(tn-tn-1),故选项a错误;由r=可知,当粒子的运动半径等于d形盒半径时加速过程就结束了,粒子的最大动能ek=,即粒子的最大动能与加速次数无关,故选项c错误;粒子的最大动能还与粒子的质量和电荷量有关,故选项d错误.答案:b12.(2013临沂质检)如图所示,在水平放置的两平行金属板的右侧存在着有界的匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁场边界mn和pq与平行板的中线oo垂直.金属板的两极板间的电压u=100 v,匀强磁场的磁感应强度b=1.010-2t.现有带正电的粒子以v0=1.73105m/s的速度沿两板间的中线oo连续进入电场,恰能从平行金属板边缘射入磁场.已知带电粒子的比荷=1.0108c/kg,粒子的重力和粒子间相互作用力均可以忽略不计(结果保留2位有效数字). (1)求射入电场的带电粒子射出电场时速度的大小和方向.(2)为使射入电场的带电粒子不会由磁场右边界射出,该匀强磁场区域的宽度至少为多大?解析:(1)由动能定理q=m-m解得v12.0105 m/s设偏转角度为,则cos =30.(2)粒子运动轨迹如图所示,设粒子运动轨迹刚好与右边界相切, 这时磁场宽度为d,则d=r+rsin 30=r而qv1b=,r=解得d=0.30 m,所以,磁场宽度至少为0.30 m答案:(1)2.0105m/s右下偏30(2)磁场宽度至少为0.30 m13.(2013浙江重点中学协作体高三模底)如图(a)所示,水平直线mn下方有竖直向上的匀强电场,现将一重力不计、比荷=106c/kg的正电荷置于电场中的o点由静止释放,经过10-5s后,电荷以v0=1.5104m/s的速度通过mn进入其上方的匀强磁场,磁场与纸面垂直,磁感应强度b按图(b)所示规律周期性变化(图(b)中磁场以垂直纸面向外为正,以电荷第一次通过mn时为t=0时刻).求:(1)匀强电场的电场强度e;(2)图(b)中t=10-5s时刻电荷与o点的水平距离;(3)如果在o点右方d= 68 cm处有一垂直于mn的足够大的挡板,求电荷从o点出发运动到挡板所需的时间.(sin 37=0.60,cos 37=0.80)解析:(1)电荷在电场中做匀加速直线运动,设其在电场中运动的时间为t1,有:v0=at1eq=ma解得:e=7.2103n/c.(2)当磁场垂直纸面向外时,电荷运动的半径:r1=5 cm.周期t1=10-5s当磁场垂直纸面向里时,电荷运动的半径:r2=3 cm周期t2=10-5s故电荷从t=0时刻开始做周期性运动,其运动轨迹如图(甲)所示. t=10-5s时刻电荷与o点的水平距离:d=2(r1-r2)=4 cm.(3)电荷从第一次通过mn开始,其运动的周期为:t=10-5s,根据电荷的运动情况可知,电荷到达挡板前运动的完整周期数为15个,电荷沿on运动的距离:s=15d=60 cm,故最后8 cm的距离如图(乙)所示,有: r1+r1cos =d-s解得:cos =0.6,则=53.故电荷运动的总时间:t总=t1+15t+t1-t1=3.8610-4s.答案:(1)7.2103n/c(2)4 cm(3)3.8610-4s考点四 带电粒子在复合场中的运动14.(2013江苏苏南四校联考)如图所示,两个相同的半圆形光滑绝缘轨道分别竖直放置在匀强电场e和匀强磁场b中,轨道两端在同一高度上,两个相同的带正电小球a、b同时从轨道左端最高点由静止释放,且在运动中始终能通过各自轨道的最低点m、n,则()a.两小球某次到达轨道最低点时的速度可能有vn=vmb.两小球都能到达轨道的最右端c.小球b第一次到达n点的时刻与小球a第一次到达m点的时刻相同d.a小球受到的电场力一定不大于a的重力,b小球受到的最大洛伦兹力可能大于b的重力解析:由于洛伦兹力不做功,电场力对带电小球一定做负功,所以两小球某次到达轨道最低点时的速度不可能有vn=vm,选项a错误;小球b可以到达轨道的最右端,小球a不能到达轨道的最右端,选项b错误;由于两个小球受力情况不同,运动情况不同,小球b第一次到达n点的时刻与小球a第一次到达m点的时刻不相同,选项c错误;由于题述没有给出半圆形光滑绝缘轨道半径和小球带电量、质量具体数据,b小球受到的最大洛伦兹力可能大于b的重力,而a小球受到的电场力一定不大于a的重力,选项d正确.答案:d15.(2013浙江五校联考)如图所示,方向垂直纸面向里的匀强磁场的边界,