【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2021高考物理二輪復(fù)習(xí)(江蘇專用)題型通關(guān)-專練11

專練11磁場的性質(zhì)及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動一、單項(xiàng)選擇題1．(2022·高考沖刺卷五)有兩根長直導(dǎo)線a、b相互平行放置，如圖1所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖．在如圖所示的平面內(nèi)，O點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，M、N為兩導(dǎo)線連線的中垂線上兩點(diǎn)，與O點(diǎn)的距離相等，aM與MN的夾角為θ.若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的恒定電流I，單根導(dǎo)線中的電流在M處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，則關(guān)于線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法中正確的是 ()圖1A．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向肯定相反B．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為2B0cosθC．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為2B0sinθD．在線段MN上有磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的點(diǎn)解析作出兩根導(dǎo)線在M、N兩處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，并依據(jù)平行四邊形定則求出合磁感應(yīng)強(qiáng)度，M、N兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，大小為B＝2B0sinθ，選項(xiàng)A、B錯誤，選項(xiàng)C正確；線段MN上各點(diǎn)磁場方向均水平向右且不為零，選項(xiàng)D錯誤．答案C2．(2022·武漢市調(diào)研測試)如圖2所示，將長度為L的直導(dǎo)線放置在y軸上，當(dāng)通以大小為I、沿y軸負(fù)方向的電流后，測得其受到的安培力大小為F、方向沿x軸正方向．則所加勻強(qiáng)磁場可能 ()圖2A．沿z軸正方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(2F,IL)B．在xOy平面內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(2F,IL)C．在zOy平面內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(2F,IL)D．在xOy平面內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(4F,IL)解析F、B、I三者相互垂直，故勻強(qiáng)磁場肯定垂直電流I和安培力打算的平面，而安培力沿x軸正方向，電流沿y軸負(fù)方向，因而勻強(qiáng)磁場肯定在zOy平面內(nèi)，選項(xiàng)C正確．答案C3.兩個質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子a、b，以不同的速率對準(zhǔn)圓心O沿著AO方向射入圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，其運(yùn)動軌跡如圖3，若不計(jì)粒子的重力，則下列說法正確的是 ()圖3A．a(chǎn)粒子帶正電，b粒子帶負(fù)電B．a(chǎn)粒子在磁場中所受洛倫茲力較大C．b粒子動能較大D．b粒子在磁場中運(yùn)動時間較長解析由左手定則可知b粒子帶正電，a粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)A錯誤；由圖可知b粒子的軌跡半徑大于a粒子的軌跡半徑，由R＝eq\f(mv,qB)可知a粒子的速度較小，b粒子的速度較大，所以a粒子在磁場中所受洛倫茲力較小，b粒子動能較大，選項(xiàng)B錯誤，選項(xiàng)C正確；b粒子在磁場中運(yùn)動時間較短，D錯誤．答案C4．(2022·南通市高三第一次調(diào)研)霍爾式位移傳感器的測量原理如圖4所示，磁場方向沿x軸正方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨x的變化關(guān)系為B＝B0＋kx(B0、k均為大于零的常數(shù))．薄形霍爾元件的工作面垂直于x軸，通過的電流I方向沿z軸負(fù)方向，霍爾元件沿x軸正方向以速度v勻速運(yùn)動．要使元件上、下表面產(chǎn)生的電勢差變化得快，可以實(shí)行的方法是()圖4A．增大I B．增大B0C．減小k D．減小v解析設(shè)霍爾元件沿x軸方向的寬度為d，沿y軸方向的高度為h，帶電粒子受力達(dá)到平衡時由eq\f(qU,h)＝qvB，由電流的微觀打算式得I＝nqhdv，聯(lián)立解得U＝eq\f(BI,nqd)，電勢差的變化率eq\f(ΔU,Δt)＝eq\f(ΔBI,Δtnqd)＝eq\f(kΔxI,Δtnqd)＝eq\f(kvl,nqd)，因此要使電勢差變化得快，可以增大電流I或k、v，A正確．答案A5．如圖5所示，空間存在水平向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，磁場內(nèi)有一絕緣的足夠長的直桿，它與水平面的夾角為θ，一帶電荷量為－q、質(zhì)量為m的帶負(fù)電小球套在直桿上，從A點(diǎn)由靜止沿桿下滑，小球與桿之間的動摩擦因數(shù)為μ＜tanθ，則在下列圖中小球運(yùn)動過程中的速度一時間圖象可能是 ()圖5解析小球受重力、洛倫茲力、桿的彈力、摩擦力的作用，開頭時彈力的方向垂直桿向上，隨著速度增大，洛倫茲力增大，桿的彈力減小，摩擦力減小，小球做加速度漸漸增大的加速運(yùn)動，當(dāng)洛倫茲力較大時，桿的彈力方向垂直桿向下，隨著速度增大，洛倫茲力增大，桿的彈力增大，摩擦力增大，小球做加速度漸漸減小的加速運(yùn)動，最終達(dá)到最大速度，做勻速運(yùn)動，故選C.答案C二、多項(xiàng)選擇題6．(2022·貴州省六校聯(lián)盟第一次聯(lián)考)如圖6所示，一束電子以大小不同的速率沿圖示方向飛入橫截面為一正方形的勻強(qiáng)磁場區(qū)，在從ab邊離開磁場的電子中，下列推斷正確的是 ()圖6A．從b點(diǎn)離開的電子速度最大B．從b點(diǎn)離開的電子在磁場中運(yùn)動時間最長C．從b點(diǎn)離開的電子速度偏轉(zhuǎn)角最大D．在磁場中運(yùn)動時間相同的電子，其軌跡線肯定重合解析依據(jù)Bqv＝eq\f(mv2,r)和T＝eq\f(2πm,Bq)可知，電子在磁場中的運(yùn)動半徑越大，速度越大，由此可知，從b點(diǎn)離開的電子速度最大，A正確；轉(zhuǎn)過的角度越大，時間越長，B錯誤；從a點(diǎn)射出的電子偏轉(zhuǎn)角最大，C錯誤；在磁場中運(yùn)動時間相同的電子，由于周期相同，其偏轉(zhuǎn)角也相同，因此半徑也相同，所以其軌跡線肯定重合，D正確．答案AD7．(2022·溫州市適應(yīng)性測試)日本福島核電站的核泄漏事故，使碘的同位素131被更多的人所了解．利用質(zhì)譜儀可分析碘的各種同位素．如圖7所示，電荷量均為＋q的碘131和碘127質(zhì)量分別為m1和m2，它們從容器A下方的小孔S1進(jìn)入電壓為U的加速電場(入場速度忽視不計(jì))．經(jīng)電場加速后從S2小孔射出，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，最終打到照相底片上．下列說法正確的是 ()圖7A．磁場的方向垂直于紙面對里B．碘131進(jìn)入磁場時的速率為eq\r(\f(2qU,m1))C．碘131與碘127在磁場中運(yùn)動的時間差值為eq\f(2πm1－m2,qB)D．打到照相底片上的碘131與碘127之間的距離為eq\f(2,B)(eq\r(\f(2m1U,q))－eq\r(\f(2m2U,q)))解析由左手定則知磁場的方向垂直于紙面對外，則選項(xiàng)A錯誤；碘在電場中加速時，由動能定理有：qU＝eq\f(1,2)mv2，碘進(jìn)入磁場時的速率v＝eq\r(\f(2qU,m))，則選項(xiàng)B正確；碘在磁場中偏轉(zhuǎn)時，由向心力公式有：qvB＝meq\f(v2,r)，得碘在磁場中運(yùn)動半徑r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q))，運(yùn)動時間t＝eq\f(T,2)＝eq\f(πm,qB)，則碘131與碘127在磁場中運(yùn)動的時間差值為Δt＝t1－t2＝eq\f(πm1,qB)－eq\f(πm2,qB)，打到照相底片上的碘131與碘127之間的距離Δx＝2(r1－r2)＝eq\f(2,B)eq\r(\f(2m1U,q))－eq\f(2,B)eq\r(\f(2m2U,q))，則選項(xiàng)C錯誤，D正確．答案BD8．足夠長的光滑絕緣槽與水平方向的夾角分別為α和β(α＜β)，如圖8所示，加垂直于紙面對里的磁場，分別將質(zhì)量相等，帶等量正、負(fù)電荷的小球a和b，依次從兩斜面的頂端由靜止釋放，關(guān)于兩球在槽上的運(yùn)動，下列說法正確的是 ()圖8A．在槽上a、b兩球都做勻加速直線運(yùn)動，aa＞abB．在槽上a、b兩球都做變加速直線運(yùn)動，但總有aa＞abC．a(chǎn)、b兩球沿直線運(yùn)動的最大位移分別為xa、xb，則xa＜xbD．a(chǎn)、b兩球沿槽運(yùn)動的時間分別為ta、tb，則ta＜tb解析分析兩帶電小球受力，其加速度分別為aa＝gsinβ、ab＝gsinα，兩小球均做勻加速直線運(yùn)動，aa＞ab，選項(xiàng)A正確，B錯誤；在垂直斜面方向，當(dāng)斜面對小球的支持力FN＝0時，球脫離斜面，則有qvaB＝mgcosβ、qvbB＝mgcosα，解得：va＝eq\f(mgcosβ,qB)