河北省衡水市高考物理专题万卷检测 专题七 磁场（含解析）.doc

2014年衡水万卷物理专题七磁 场一、选择题11930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示。这台加速器由两个铜质d形盒d1d2构成，其间留有空隙。下列说法正确的是（ ）a这台加速器的d形盒空隙间加速电压越大，被加速后的离子速度越大b当磁场和电场确定时，这台加速器能加速任何离子c当磁场和电场确定时，这台加速器仅能加速电量q相同的离子d离子仅从电场中获得能量2来自太阳和其他星体的宇宙射线含有大量高能带电粒子，若这些粒子都到达地面，将会对地球上的生命带来危害。但由于地磁场的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。下面说法中正确的是( )a地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南北两极附近最强，赤道附近最弱b地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南北两极附近最弱，赤道附近最强c地磁场会使沿地球赤道平面垂直射向地球的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转d地磁场只对带电的宇宙射线有阻挡作用，对不带电的射线(如射线)没有阻挡作用3取两个完全相同的长导线用其中一根绕成如图(a)所示的螺线管，当在该螺线管中通以电流强度为i的电流长，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为b。若将另一根长导线对折后绕成如图(b)所示的螺线管，并通以电流强度也为i的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为( )a0 b0.5bcb d2b4关于磁感应强度b，下列说法中正确的是( )a磁场中某点b的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关b磁场中某点b的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致c在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时，该点b值大小为零d在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大5如图所示，条形磁铁放在光滑的斜面上(斜面固定不动)。用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，a为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时，磁铁对斜面的压力为f1；导线中有电流时，磁铁对斜面的压力为f2，此时弹簧的伸长量减小，则( )af1f2，a中电流方向向内bf1f2，a中电流方向向内df1f2，a中电流方向向外6如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m，长为的金属棒ab悬挂在cd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处于平衡状态为了使棒平衡在该位置上，所需的最小磁场的磁感应强度的大小方向是( )a ，竖直向上 b ，竖直向下c ，平行悬线向下 d ，平行悬线向上7如图所示水平光滑的平行金属导轨,左端接有电阻r，匀强磁场b 竖直向下分布在导轨所在空间内，质量一定的金属棒pq垂直于导轨放置今使棒以一定的初速度v0向右运动，当其通过位置ab时，速率分别为vavb，到位置c时棒刚好静止设导轨与棒的电阻均不计，ab与bc的间距相等，则金属棒在由ab与bc的两个过程中( )a棒运动的加速度相等b通过棒横截面的电量不相等c回路中产生的电能eab=3ebcd棒通过ab两位置时速率关系为va2 vb8“示波器”是电工学中的重要仪器，如图所示为示波器的原理图，有一电子在电势差为u1的电场中加速后，垂直射入电势差为u2的偏转电场，在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变小的是（ ）au1变大，u2变大bu1变大，u2变小 cu1变小，u2变大du1变小，u2变小9图甲是用来加速带电粒子的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运动中的动能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，则下列判断正确的是( ) a从ek-t图可知，要想粒子获得的最大动能越大，则要求d形盒的面积也越大b在ek-t图中应有t4-t3=t3-t2=t2-t1c高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1d从ek-t图可知，粒子加速次数越多，粒子的最大动能一定越大10如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带负电微粒由a点以一定初速度进入电磁场并刚好能沿ab直线向上运动，下列说法正确的是（ ）a微粒的动能一定增加 b微粒的动能一定减少c微粒的电势能一定减少d微粒的机械能一定增加11如图所示，在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系oxyz，一质量为m，电荷量为q的带正电粒子从原点o以速度v沿x轴正方向出发，下列说法正确的是( )a若电场、磁场分别沿z轴正方向和x轴正方向，粒子只能做曲线运动b 若电场、磁场均沿z轴正方向，粒子有可能做匀速圆周运动c 若电场、磁场分别沿z轴负方向和y轴负方向，粒子有可能做匀速直线运动d若电场、磁场分别沿y轴负方向和z轴正方向，粒子有可能做平抛运动12如图所示，有一垂直于纸面向外的磁感应强度为b的有界匀强磁场 (边界上有磁场)，其边界为一边长为l的三角形，abc为三角形的顶点。今有一质量为m电荷量为+q的粒子(不计重力)，以速度从ab边上某点p既垂直于ab边又垂直于磁场的方向射人磁场，然后从bc边上某点q射出若从p点射入的该粒子能从q点射出，则( )a b c d二、大题13如图所示，半径为r的绝缘圆筒中有沿轴线方向的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，匀强磁场的磁感应强度为b，圆筒形场区的边界由弹性材料构成。一个质量为m电荷量为q的正离子(不计重力)以某一速度从筒壁上的小孔m进入筒中，速度方向与半径成=30夹角，并垂直于磁场方向。离子和筒壁的碰撞无能量和电荷量的损失若选择合适的进入速度，离子可以从m孔射出。问： (1)离子的速度多大时，离子可以在最短的时间内返回m孔最短的时间是多少? (2)如果离子与筒壁发生两次碰撞后从m孔射出，离子的速率是多大?从进入圆筒到返回m孔经历的时间是多少?14m rn svg下图所示为对光电效应产生的光电子进行比荷（电荷量e与质量 m 之比）测定的简要原理图，两块平行金属板mn相距为d，其中n为锌板，受某一紫外光照射后将激发沿不同方向运动的光电子，开关s闭合后电流表g有读数如果调节变阻器r ，逐渐增大极板间电压，电流表g的读数将逐渐减小，当电压表的读数为u时，电流表g的读数恰为零如果断开开关s，在金属板mn间加上垂直纸面的匀强磁场，当磁感应强度为b时，电流表g的读数也恰为零求光电子的比荷e/m 的表达式15某塑料球成型机工作时可以喷出速度v0=10ms的塑料小球，已知喷出的每个小球的质量m=1.010-4kg，并且在喷出时已带了q= -1.010-4c的电荷量。如图所示，小球从喷口飞出后，先滑过长为d=1.5m的水平光滑的绝缘轨道，而后又滑过半径为r=0.4m的圆弧形竖立的光滑绝缘轨道并从某处飞出。今在水平轨道上加上水平向右的场强大小为e的匀强电场，小球将恰好从圆弧轨道的最高点m处水平飞出；若再在圆形轨道区域加上垂直纸面向里的匀强磁场后，小球将恰好滑过圆弧轨道上与圆心等高的n点，最后落入放在地面上接地良好的金属容器内，g取10ms2，求：(1)所加电场的场强e多大?(2)所加磁感应强度b多大?在此种情况下，小球经过m点时对轨道的压力多大?16在边长为2a的正abc内存在垂直纸面向里的磁感强度为b的匀强磁场，有一带正电q，质量为m的粒子从距a点的d点垂直ab方向进入磁场，如下图所示，求： (1)粒子速率应满足什么条件，粒子能从ab间射出；(2)粒子速率应满足什么条件，粒子能从ac间射出。万卷物理答案专题七 磁场1.d2. bd 【解析】由图可知地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线在赤道附近阻挡作用最强。南北两极射线与地磁场几乎平行，故阻挡作用最弱，a项错， b项正确.地磁场对沿地球赤道平面垂直射向地球的宇宙射线中的带电粒子使其做曲线运动，不会向两极偏转，c项错。地磁场对不带电的涉嫌无阻挡作用，因为它们不受洛仑兹力，故d项正确。3.a 【解析】由于题图(b)中两股导线中电流大小相等.方向相反，它们在螺线管内中部的磁感应强度大小相等，方向相反，故在螺线管内中部的磁感应强度大小为0，a项对，b.c.d三项错，故选a项。4.d 【解析】磁感应强度是磁场本身属性，在同一个磁场中为一恒量，其大小可由 计算，与试探电流元的f.i.l的情况无关，a项错。磁感应强度的方向规定为小磁针n极受磁场力的方向，与放在该处电流元受到的力方向垂直，b项错。当试探电流元的方向与磁场方向平行时，虽电流元受磁场力为零，但磁感应强度却不为零，c项错。磁感线的疏密是根据磁场的强弱画出的，磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，磁感线越稀疏的地方，磁感应强度越小，故d项正确。5. a 【解析】导线中通电时弹簧的伸长量减小，说明电流与磁铁之间产生了相互作用力，电流所受的安培力f应该如图所示。根据牛顿第三定律，电流对磁铁的作用力f应该如图所示。f可分解为沿斜面向上的分力和垂直于斜面向下的分力。由左手定则可知，导线中的电流方向应该向里，f1f2，故a项正确。6.c 【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为最小值。由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力三角形可知(如图所示)，安培力的最小值为，即，得，所加磁场的方向应平行悬线向上。7.c 8.b 9. ab 【解析】由带电粒子在磁场中的周期可知b项正确；粒子运动一周的时间为，故c项错；由可知，带电粒子的最大动能与d形盒的半径有关，与加速次数无关，故d项错误，a项正确。10.cd 11. b.c.d 【解析】磁场沿x轴正方向，则与粒子运动的速度v的方向平行，粒子不受洛伦兹力的作用，只受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力作用，若重力和电场力大小不相等，则粒子所受合力方向与速度方向不在同一直线上，粒子将做曲线运动；若相等，粒子将做匀速直线运动，所以a项错误。b项，磁场竖直向上，根据左手定则，洛伦兹力沿y轴正方向，若电场力和重力大小相等，则洛伦兹力刚好能提供向心力，则粒子可能在xoy平面内做匀速圆周运动，所以b项正确。c项，粒子受到竖直向下的电场力，竖直向上的洛伦兹力和竖直向下的重力，若重力和电场力的合力与洛伦兹力的大小相等，则粒子所受合力为零，粒子将做匀速直线运动，所以c项正确。d项，粒子受到沿y轴负方向的电场力，沿y轴正方向的洛伦兹力和竖直向下的重力，若洛伦兹力与电场力的大小相等，则粒子的合力就是竖直方向的重力，粒子将做平抛运动，所以d项正确。12.ad 【解析】因为带电粒子在磁场中做圆周运动的圆心必定在经过ab的直线上，可将粒子的运动轨迹画出来，然后移动三角形，获取ac边的切点以及从bc边射出的最远点。由半径公式可得粒子在磁场中做圆周运动的半径为，如图所示，当圆心处于o1位置时，粒子的运动轨迹与ac边相切，并与bc边相切，因此入射点p1，为离开b最远的点，满足，a项正确；当圆心处于o2位置时，粒子从p2射入，打在bc边的q点，由于此时q点距离ab最远为运动轨迹的半径r，故qb最大，即，d项正确。13. 【解析】(1)离子要在最短的时间内返回m孔，离子只能与圆筒碰撞一次，据此画出离子的运动轨迹如图所示，碰撞点在过m点的直径的另一端n。设离子在磁场中的轨迹半径为r，速率为v1.根据向心力公式,结合图中的几何关系可得r=2r，解得离子的速率,离子在磁场中走过的每段圆弧对应的圆心角=60，经历的时间,即.(2)离子与筒壁发生两次碰撞后从m孔射出，根据对称性画出离子的运动轨迹如图所示。结合图中的几何关系可得r=r， 则离子的速率， 离子在磁场中走过的每段圆弧对应的圆心角=120， 经历的时间。 14.解： 存在电场的情况下，电流表的示数为零。 由动能定理有：eu=mv02 只存在磁场的情况下，电流计的示数为零， 由带电粒子在磁场中偏转知，r= , 而带电粒子在磁场中受力有：qv0b=m 由得：= 15.(1)32vm (2)8.7t 1.7410-3n 【解析】(1)设小球在m点的速率为v1，只加电场时，小球恰好从圆弧轨道的最高点m处水平飞出，由牛顿第二定律得；在水平轨道上，对某球由动能定理得，联立解得e=32vm。(2)设小球在n点的速率为v2，在n点，对小球由牛