2015高考物理一輪復(fù)習(xí)題解析-磁場(chǎng)

選擇題專練卷(六)磁場(chǎng)一、單項(xiàng)選擇題1圖1中標(biāo)出了磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和其所受磁場(chǎng)力F的方向，正確的是()圖12彭老師在課堂上做了一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：裝置如圖2所示，在容器的中心放一個(gè)圓柱形電極，沿容器邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極，把A和B分別與電源的兩極相連，然后在容器內(nèi)放入液體，將該容器放在磁場(chǎng)中，液體就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來。王同學(xué)回去后重復(fù)彭老師的實(shí)驗(yàn)步驟，但液體并沒有旋轉(zhuǎn)起來。造成這種現(xiàn)象的原因可能是，該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中()圖2A將磁鐵的磁極接反了B將直流電源的正負(fù)極接反了C使用的電源為50 Hz的交流電源D使用的液體為飽和食鹽溶液3一個(gè)帶電粒子在磁場(chǎng)力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，要想確定帶電粒子的電荷量與質(zhì)量之比，則只需要知道()A運(yùn)動(dòng)速度v和磁感應(yīng)強(qiáng)度BB磁感應(yīng)強(qiáng)度B和運(yùn)動(dòng)周期TC軌道半徑r和運(yùn)動(dòng)速度vD軌道半徑r和磁感應(yīng)強(qiáng)度B4(2014丹陽市模擬)如圖3所示，abcd四邊形閉合線框，a、b、c三點(diǎn)坐標(biāo)分別為(0，L,0)，(L，L,0)，(L,0,0)，整個(gè)空間處于沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通入電流I，方向如圖所示，關(guān)于四邊形的四條邊所受到的安培力的大小，下列敘述中正確的是()圖3Aab邊與bc邊受到的安培力大小相等Bcd邊受到的安培力最大Ccd邊與ad邊受到的安培力大小相等Dad邊不受安培力作用5如圖4，把扁平狀強(qiáng)磁鐵的N極吸附在螺絲釘?shù)暮蠖?，讓其位于磁鐵中心位置。取一節(jié)大容量干電池，讓它正極朝下，把帶上磁鐵的螺絲釘?shù)募舛宋皆陔姵卣龢O的鐵殼帽上。將導(dǎo)線的一端接到電池負(fù)極，另一端輕觸磁鐵的側(cè)面。此時(shí)磁鐵、螺絲釘和電源就構(gòu)成了一個(gè)回路，螺絲釘就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這就成了一個(gè)簡單的“電動(dòng)機(jī)”。設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E，電路總電阻為R，則下列判斷正確的是()圖4A螺絲釘俯視逆時(shí)針快速轉(zhuǎn)動(dòng)，回路中電流IB螺絲釘俯視順時(shí)針快速轉(zhuǎn)動(dòng)，回路中電流IC螺絲釘俯視逆時(shí)針快速轉(zhuǎn)動(dòng)，回路中電流ID螺絲釘俯視順時(shí)針快速轉(zhuǎn)動(dòng)，回路中電流I6如圖5所示，空間存在足夠大、正交的勻強(qiáng)電、磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E、方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里。從電、磁場(chǎng)中某點(diǎn)P由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子(粒子受到的重力忽略不計(jì))，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖5虛線所示。對(duì)于帶電粒子在電、磁場(chǎng)中下落的最大高度H，下面給出了四個(gè)表達(dá)式，用你已有的知識(shí)計(jì)算可能會(huì)有困難，但你可以用學(xué)過的知識(shí)對(duì)下面的四個(gè)選項(xiàng)做出判斷。你認(rèn)為正確的是()圖5A.B.C. D.7如圖6所示，有一金屬塊放在垂直于表面C的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，金屬塊的厚度為d，高為h，當(dāng)有穩(wěn)恒電流I平行平面C的方向通過時(shí)，由于磁場(chǎng)力的作用，金屬塊中單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電子數(shù)目為(上下兩面M、N上的電勢(shì)分別為M、N)()圖6A. B.C.|MN| D.|MN|8如圖7所示，在第象限內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第、象限內(nèi)分別存在如圖7所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等。有一個(gè)帶正電的帶電粒子以垂直于x軸的初速度v0從x軸上的P點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，并且恰好與y軸的正方向成45角進(jìn)入磁場(chǎng)，又恰好垂直進(jìn)入第象限的磁場(chǎng)。已知OP之間的距離為d，則帶電粒子在磁場(chǎng)中第二次經(jīng)過x軸時(shí)，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為()A. B.(25)C. D.二、多項(xiàng)選擇題9(2014南京調(diào)研)電視機(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。電子束經(jīng)過加速電場(chǎng)后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)方向垂直于圓面。不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束將通過磁場(chǎng)中心O點(diǎn)而打到屏幕上的中心M，加磁場(chǎng)后電子束偏轉(zhuǎn)到P點(diǎn)外側(cè)。現(xiàn)要使電子束偏轉(zhuǎn)回到P點(diǎn)，可行的辦法是()圖8A增大加速電壓B增加偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C將圓形磁場(chǎng)區(qū)域向屏幕靠近些D將圓形磁場(chǎng)的半徑增大些10如圖9所示，一重力不計(jì)的帶電粒子以一定的速率從a點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)圓心射入一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，恰好從b點(diǎn)射出。增大粒子射入磁場(chǎng)的速率，下列判斷正確的是()圖9A該粒子帶正電B該粒子帶負(fù)電C粒子從ab間射出D粒子從bc間射出11如圖10所示，有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，某帶電粒子的比荷(電荷量與質(zhì)量之比)大小為k，由靜止開始經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，從O點(diǎn)垂直射入磁場(chǎng)，又從P點(diǎn)穿出磁場(chǎng)。下列說法正確的是(不計(jì)粒子所受重力)()圖10A如果只增加U，粒子可以從Pc之間某位置穿出磁場(chǎng)B如果只減小B，粒子可以從ab邊某位置穿出磁場(chǎng)C如果既減小U又增加B，粒子可以從bc邊某位置穿出磁場(chǎng)D如果只增加k，粒子可以從dP之間某位置穿出磁場(chǎng)12(2014石家莊質(zhì)檢)如圖11所示，有一垂直于紙面向外的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，其邊界為一邊長為L的正三角形(邊界上有磁場(chǎng))，A、B、C為三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。今有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)，以速度v從AB邊上的某點(diǎn)P既垂直于AB邊又垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)，然后從BC邊上某點(diǎn)Q射出。若從P點(diǎn)射入的該粒子能從Q點(diǎn)射出，則()圖11APBL BPBLCQBL DQBL13美國物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，并使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場(chǎng)的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得較高能量帶電粒子方面前進(jìn)了一步，如圖12所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從P0處靜止釋放，并沿電場(chǎng)線方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說法正確的是()圖12A帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次BP1P2P2P3C加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān)D加速電場(chǎng)方向需要做周期性的變化14如圖13所示，三個(gè)半徑分別為R、2R、6R的同心圓將空間分為、四個(gè)區(qū)域。其中圓形區(qū)域和環(huán)形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B和。一個(gè)質(zhì)子從區(qū)域邊界上的A點(diǎn)以速度v沿半徑方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好從區(qū)域邊界上的C點(diǎn)飛出，AO垂直CO，則關(guān)于質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)下列說法正確的是()圖13A質(zhì)子最終將離開區(qū)域在區(qū)域內(nèi)勻速運(yùn)動(dòng)B質(zhì)子最終將一直在區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)C質(zhì)子能夠回到初始點(diǎn)A，且周而復(fù)始地運(yùn)動(dòng)D質(zhì)子能夠回到初始點(diǎn)A，且回到初始點(diǎn)前，在區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是在區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的6倍答 案1選A根據(jù)左手定則可判斷，A正確；B不受磁場(chǎng)力的作用；C圖F的方向應(yīng)向上；D圖F的方向應(yīng)垂直紙面向外。2選C容器中磁場(chǎng)方向向下，在電場(chǎng)作用下，正負(fù)離子向電極附近運(yùn)動(dòng)，同時(shí)由于磁場(chǎng)的作用，根據(jù)左手定則得正負(fù)離子做圓周運(yùn)動(dòng)，故液體旋轉(zhuǎn)起來的原因是液體在磁場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)。清楚了這一原理即可作出判斷，選項(xiàng)A、B、D都不影響液體旋轉(zhuǎn)，選項(xiàng)C使用50 Hz的交流電源，電極電性發(fā)生周期性變化，且時(shí)間僅為0.02 s，故液體中正負(fù)離子的運(yùn)動(dòng)幅度較小，液體無法形成旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。3選B根據(jù)洛倫茲力提供向心力有Bvq，可得r，即，顯然，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤；將v代入可得，選項(xiàng)B正確。4選B根據(jù)左手定則，ab邊受到的安培力大小為FabBILab，bc邊平行于磁場(chǎng)方向受力為零，A項(xiàng)錯(cuò)誤；ad邊受到安培力大小為FadBILOd，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；cd邊受到的安培力大小為FcdBILcd，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。5選B由左手定則判斷得知，螺絲釘后端受到順時(shí)針方向(俯視)的安培力作用，因此螺絲釘俯視順時(shí)針快速轉(zhuǎn)動(dòng)；由于螺絲釘轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以回路中的電流I，選項(xiàng)B正確。6選A本題考查單位制的應(yīng)用，結(jié)合常用公式qEHmv2，BqvqE可知H，此結(jié)果雖不是要求的值，但根據(jù)物理單位制可知題干要求的H的單位一定跟“”的單位一致。對(duì)比四個(gè)選項(xiàng)可知，本題應(yīng)選A。7選A定向移動(dòng)的電子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在上下表面間形成電勢(shì)差，最終電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下處于平衡，根據(jù)平衡求出單位體積內(nèi)導(dǎo)電的自由電子數(shù)目。最終電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下處于平衡，有evBe。解得v，電流的微觀表達(dá)式為InevSnevhd，所以n。選項(xiàng)A正確。8.選D要根據(jù)題意作出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示，粒子進(jìn)入電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng)，從x軸上的P點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，恰好與y軸成45角射出電場(chǎng)，所以vv0vxv0tan 45v0，沿x軸方向有：xat2，所以，故OA2OP2d，在垂直電場(chǎng)方向做勻速運(yùn)動(dòng)，所以在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：t1。如圖所示，AO1為在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑，根據(jù)幾何關(guān)系可知：AO12d，粒子從A點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，先在第一象限運(yùn)動(dòng)個(gè)圓周而進(jìn)入第四象限，后經(jīng)過半個(gè)圓周，第二次經(jīng)過x軸，所以自進(jìn)入磁場(chǎng)至第二次經(jīng)過x軸的時(shí)間為t2，故自進(jìn)入電場(chǎng)至在磁場(chǎng)中第二次經(jīng)過x軸的時(shí)間為tt1t2，故D正確。9選AC現(xiàn)要使電子束偏轉(zhuǎn)回到P點(diǎn)，可行的辦法可分為兩大類：一類是不改變電子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角度，而將圓形磁場(chǎng)區(qū)域向屏幕靠近些；另一類是不改變磁場(chǎng)區(qū)域與屏幕的距離，而是減小電子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角度，具體做法包含三個(gè)方面：(1)增大加速電壓，以提高射入磁場(chǎng)時(shí)粒子的速度；(2)減小偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；(3)將圓形磁場(chǎng)的半徑減小些。綜上可知，只有選項(xiàng)A、C正確。10選BD根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的方向，由左手定則判斷可知該粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r，所以當(dāng)粒子入射的速率增大時(shí)，其軌道半徑r會(huì)增大，粒子會(huì)從圖中的bc之間射出磁場(chǎng)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。11選AD由已知可得qUmv2，k，r，解得r，對(duì)于選項(xiàng)A，只增加U，r增大，粒子就可以從Pc之間某位置穿出磁場(chǎng)；對(duì)于選項(xiàng)B；粒子電性不變，不可能向上偏轉(zhuǎn)；對(duì)于選項(xiàng)C，既減小U又增加B，r減小，粒子不可能從bc邊某位置穿出磁場(chǎng)；對(duì)于選項(xiàng)D，只增加k，r減小，粒子可以從dP之間某位置穿出磁場(chǎng)。12選AD由Bqv，可知RL，則從P點(diǎn)射入的粒子軌跡最長時(shí)為切著AC邊，此時(shí)PB，而當(dāng)粒子在其中經(jīng)歷圓弧時(shí)，從BC邊上射出時(shí)，QB最大為L，故A、D正確。13選AC由題圖看出，帶電粒子在C板下方的磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入A、C之間并未得到加速，帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周只被加速一次，加速電場(chǎng)的方向不發(fā)生變化，所以選項(xiàng)A正確，D錯(cuò)誤；帶電粒子被電場(chǎng)加速n次后，由動(dòng)能定理和牛頓第二定律分別得nqUmv，qvnBm，聯(lián)立解得rn ，由此可知，P1P2P2P3，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由上面的qvnBm可解得vnrn，顯然加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān)，選項(xiàng)C正確。14.選CD依題意知，質(zhì)子從A點(diǎn)進(jìn)入?yún)^(qū)域，從