【物理】2020届二轮复习电磁学专题：磁场B强化训练（解析版）

【物理】2020届二轮复习电磁学专题：磁场B强化训练（解析版）

磁场B ‎1、关于电场力与洛伦兹力,下列说法正确的是(   )‎ A.电荷只要处在电场中,就会受到电场力,而电荷静止在磁场中,也可能受到洛伦兹力 B.电场力对在电场中的电荷一定会做功,而洛伦兹力对在磁场中的电荷却不会做功 C.电场力与洛伦兹力一样,受力方向都沿电场线和磁感线方向 D.只有运动的电荷在磁场中才可能受到洛伦兹力的作用 ‎2、如图所示,假如将一个小磁针放在地球的北极附近的磁极上方,那么小磁针的N极将( )‎ A.指北 B.指南 C.竖直向上 D.竖直向下 ‎3、在地球赤道上进行实验时,用磁传感器测得赤道上P点地磁场的磁感应强度大小为.将一条形磁铁固定在P点附近的水平面上,让N极指向正北方向,如图所示,此时用磁传感器测得P点的磁感应强度大小为;现将条形磁铁以P点为轴旋转90°,使其N极指向正东方向,此时用磁传感器测得P点的磁感应强度大小应为(可认为地磁南、北极与地理北、南极重合)( )‎ ‎ A. B. C. D.‎ ‎4、如图，表示磁流体发电机的发电原理：将一束等离子体（即 高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性）沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就聚集了电荷，在磁极配置如图中所示的情况下，下述说法正确的是（ ）‎ A． A板带正电 B． 有电流从b经用电阻流向a C． 金属板A、B间的电场方向向下 D． 等离子体发生偏转的原因是离子所受电场力大于所受洛伦兹力 ‎5、未来航母上飞机弹射起飞将利用电磁驱动来实现.电磁驱动原理如图所示,当固定线圈上突然通过直流电流时,线圈端点的金属环被弹射出去.现在在固定线圈左侧同一位置,先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环,电阻率.则闭合开关S的瞬间( )‎ A.电池正、负极调换后,金属环不能向左弹射 B.从左侧看环中感应电流沿顺时针方向 C.若将环放置在线圈右方,环将向左运动 D.铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力 ‎6、通电导线周围某点的磁感应强度B与导线中电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比.如图所示,两根相距为R的平行长直导线,通以大小分别为方向相同的电流.规定磁场方向垂直纸面向里为正,在坐标轴上磁感应强度B随x变化的图线可能是( )‎ ‎ A. B.‎ ‎ C. D.‎ ‎7、如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点.大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上;若粒子射入速率为，相应的出射点分布在三分之一圆周上，不计重力及带电粒子之间的相互作用。则为( )‎ A. B. C. D.‎ ‎8、如图所示,两匀强磁场方向相同,以虚线为理想边界,磁感应强度分别为.今有一个质量为m、电荷量为e的电子从上的P点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中,其运动轨迹是如图所示的“心”形图线.则以下说法正确的是( )‎ A.电子的运动轨迹沿方向 B.电子运动一周回到P所用时间为 C.‎ D.‎ ‎9、如图所示,将一截面为直三角形的斜面体固定在水平面,上,已知,在空间中有方向垂直纸面向外的匀强磁场,现将分别带等量负电荷、正电荷的滑块甲、乙同时从斜面体两侧由斜面顶端静止释放,已知两滑块的质量相等,不计一切摩擦,则下列说法正确的是(   )‎ A.两滑块沿斜面的运动均为匀加速直线运动,且加速度大小关系为 B.如果滑块能离开斜面,则两滑块离开斜面时的速度大小关系为 C.如果滑块能离开斜面,则两滑块沿斜面运动的时间大小关系为 D.如果滑块能离开斜面,则两滑块沿斜面运动的最大位移关系为 ‎10、如图所示,质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于,并处于匀强磁场中.当导线中通以沿x轴正方向的电流I,且导线保持静止时细线与竖直方向的夹角为θ。磁感应强度的方向和大小可能为( )‎ A.沿z轴正方向, B.沿y轴正方向,‎ C.沿z轴负方向, D.沿细线向上,‎ ‎11、如图甲所示,一个条形磁铁P固定在水平桌面上,以P的右端点为原点,中轴线为x轴建立一维坐标系。一个灵敏的小磁针Q放置在x轴上不同位置,设Q与x轴之间的夹角为θ。实验测得与x之间的关系如图乙所示。已知该处地磁场方向水平,磁感应强度大小为。下列说法正确的是( )‎ A.P的右端为S极 B.P的中轴线与地磁场方向垂直 C.P在处产生的磁感应强度大小为 D.处合磁场的磁感应强度大小为 ‎12、如图,一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(磁感应强度为)和匀强电场(电场强度为)组成的速度选择器,然后粒子通过平板上的狭缝进入另一匀强磁场(磁感应强度为),最终打在上,下列表述正确的是(   )‎ A.粒子带负电 B.所有打在上的粒子,在磁感应强度为的磁场中的运动时间都相同 C.能通过狭缝的带电粒子的速率等于 D.粒子打在上的位置越靠近,粒子的比荷越大 ‎13、如图,空间存在方向垂直于纸面(平面)向里的磁场。在区域,磁感应强度的大小为;区域,磁感应强度的大小为(常数)。一质量为m、电荷量为的带电粒子以速度从坐标原点O沿x轴正向射入磁场,此时开始计时,当粒子的速度方向再次沿x轴正向时,求(不计重力)‎ ‎1.粒子运动的时间;‎ ‎2.粒子与O点间的距离。‎ ‎14、如图所示,在磁感应强度,方向竖直向下的匀强磁场中,有一个与水平面成角的导电滑轨,滑轨上放置一个可自由移动的金属杆。已知接在滑轨中的电源电动势,内阻不计。杆长,质量,杆与滑轨间的动摩擦因数,滑轨与以杆的电阻忽略不计。求:要使以杆在滑轨上保持静止,滑动变阻器R 的阻值在什么范围内变化?(g取,,,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,结果保留一位有效数字)‎ ‎15、如图(a)所示，整个空间存在竖直向上的匀强电场（平行于纸面），在同一水平线上的两位置，以相同速率同时喷出质量均为m的油滴a和b，带电量为+q的a水平向右，不带电的b竖直向上。b上升高度为h时，到达最高点，此时a恰好与它相碰，瞬间结合成油滴P。忽略空气阻力，重力加速度为g。求：‎ ‎1.油滴b竖直上升的时间及两油滴喷出位置的距离；‎ ‎2.匀强电场的场强及油滴a、b结合为P后瞬间的速度：‎ ‎3.若油滴P形成时恰位于某矩形区域边界，取此时为t=0时刻，同时在该矩形区域加一个垂直于纸面的周期性变化的匀强磁场，磁场变化规律如图(b)所示，磁场变化周期为To（垂直纸面向外为正），已知P始终在矩形区域内运动，求矩形区域的最小面积。（忽略磁场突变的影响）‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：D 解析：静止在磁场中的电荷不可能受到洛伦兹力,A错;尽管电场力对电荷可以做功,但如果电荷在电场中不动或沿等势面移动,电场力做功为零,B错;洛伦兹力的方向与磁感线垂直,与运动方向垂直,C错;只有D是正确的。‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：D 解析：地磁N极位于地理南极附近,地磁S极位于地理北极附近,但它们位置的差别不是很大,因此我们一般认为地理南极正上方磁场方向竖直向上,地理北极正上方磁场方向竖直向下。故D选项正确。‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：D 解析：根据题意,赤道上P点地磁场的磁感应强度大小为;条形磁铁N极指向正北方向时,其磁感应强度也向正北方向,故条形磁铁在P点产生的磁感应强度大小为;条形磁铁N极指向正东方向时,其磁感应强度也向正东方向,此时两个分矢量垂直,故P点的合磁感应强度大小为,故选D.‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：B 解析：（1）根据左手定则知，离子体中带正电微粒下偏，带负电微粒向上偏，则A板带负电。故A错误；‎ ‎（2）B板带正电，A板带负电，所以电流的流向为b流向a。故B正确；‎ ‎（3）因为B板带正电，A板带负电，所以金属板间的电场方向向上。故C错误；‎ ‎（4）等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力。故D错误。‎ 故本题正确答案选B。‎ ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：B 解析：在闭合开关的过程中线圈中电流从右侧流入,金属环处磁场方向向左,磁感应强度增大,由楞次定律可知,电流方向为顺时针方向(从左向右看),故B正确;电池正、负极调换后,由愣次定律及左手定则可知金属环受力向左,故仍将向左弹出,故A错误;若将环放在线圈右方,根据“来拒去留”可得,环将向右运动,故C错误;由于两金属环形状、大小、横截面积相同,,铜环的电阻较小,故铜环中感应电流较大,故铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力,故D错误.‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：B 解析：根据右手螺旋定则可得左边通电导线在两根导线之间产生的磁场方向垂直纸面向里,右边通电导线在两根导线之间产生的磁场方向垂直纸面向外,离导线越远磁场越弱,因左边电流是右边的2倍,在两根导线之间距右侧导线处磁感应强度为零.由于规定B的正方向垂直纸面向里,那么在0到区域磁感应强度为正,而在到R区域磁感应强度为负,从R到无穷远处,磁感应强度为正,所以B正确.‎ ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：C 解析：由于是相同的粒子，粒子进入磁场时的速度大小相同，由可知，‎ 即粒子在磁场中做圆周运动的半径相同。若粒子运动的速度大小为v1，如图所示，通过旋转圆可知，当粒子的磁场出射点A离P点最远时，AP=2R1;同样，若粒子运动的速度大小为v2，当粒子的磁场出射点B离P点最远时，BP=2R2,由几何关系可知,,,C项正确。‎ ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：B 解析：根据左手定则可知,电子从P点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场时,受到的洛伦兹力方向向上,所以电子的运动轨迹沿方向,故A错误;电子在整个过程中,在匀强磁场中运动两个半圆,即运动一个周期,在匀强磁场 中运动半个周期,所以电子运动一周的时间,由题图可知,电子在匀强磁场中轨迹半径是在匀强磁场中轨迹半径的一半,根椐得,则,故B正确,C、D错误.‎ ‎ ‎ ‎9答案及解析：‎ 答案：AC 解析：两滑块沿着斜面下滑,均受到垂直斜面向上的洛伦兹力,还受重力和支持力,在平行于斜面方向,根据牛顿第二定律,有,故,故θ越大,加速度越大,故两滑块沿斜面的运动均为匀加速直线运动,且加速度大小关系为,故A正确;滑块离开斜面瞬间,支持力为零,有,得,故θ越大,离开斜面瞬间的瞬时速度越小,故,故B错误;根据速度一时间公式有,得故,故C正确;根据速度-位移公式有,得,故θ越大,位移越小,‎ 故,故D错误。‎ ‎ ‎ ‎10答案及解析：‎ 答案：BC 解析：若磁感应强度沿z轴正方向,则从O向O'看,导线受到的安培力,方向水平向左,如图甲所示,导线不可能处于平衡状态,A错误。若磁感应强度沿y轴正方向,导线受到的安培力竖直向上,如图乙所示,当,且满足,即时,导线可以处于平衡状态,B正确。若磁感应强度沿z轴负方向,导线受到的安培力水平向右,如图丙所示,若满足,即,导线可以处于平衡状态,C正确。若磁感应强度沿细线向上,导线受到的安培力垂直于导线指向左下方,如图丁所示,导线不能处于平衡状态,D错误。‎ ‎ ‎ ‎11答案及解析：‎ 答案：BC 解析：当x趋向无穷大时,小磁针所指的方向为地球的磁场的方向,所以根据题图可知,x趋向无穷大时,趋向1,则θ趋向90°,即小磁针的方向与x的方向垂直,所以x的方向为向东。当x非常小时,小磁针的N极沿x方向,即向东。由题图可知,开始时N背离O点,所以O点处的磁极是N极,故A错误;由以上的分析可知,P的中轴线沿东西方向,与地磁场方向垂直,故B正确;由图乙可知,处,则,P在处产生的磁感应强度大小,,所以,故C正确;处合磁场的磁感应强度大小为,故D错误。‎ ‎ ‎ ‎12答案及解析：‎ 答案：CD 解析：本题考查带电粒子在复合场中的运动,意在考查学生对带电粒子在复合场中运动规律的掌握。根据粒子在磁感应强度为的磁场中的运动轨迹可判断粒子带正电,A错误;带电粒子在速度选择器中做匀速直线运动,则电场力与洛伦兹力等大反向, ,可得,C正确;由洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力可得,则,越靠近,越小,粒子的比荷越大,D正确;所有打在上的粒子在磁感应强度为的磁场中都只运动半个周期,周期,比荷不同,打在上的粒子在磁感应强度为的磁场中的运动时间不同,B错误。‎ ‎ ‎ ‎13答案及解析：‎ 答案：1.解:带电粒子在磁场中受洛伦兹力做匀速圆周运动 在匀速磁场中,带电粒子做圆周运动 设在区域,圆周半径为;在区域,圆周半径为 由洛伦兹力公式及牛顿定律得 ‎①‎ ‎②‎ 粒子速度方向转过180°时,所需时间为 ‎③‎ 粒子再转过180°时,所需时间为 ‎④‎ 联立①②③④式得,所求时间为 ‎.‎ ‎ 2.由几何关系及①②式得,所求距离为 ‎.‎ 解析：‎ ‎ ‎ ‎14答案及解析：‎ 答案：‎ 解析：分别画出杆在恰好不下滑和恰好不上滑这两种情况下的受力分析图,如图所示。‎ 当杆恰好不下滑时,如图甲所示。由平衡条件得 沿斜面方向,‎ 垂直斜面方向,‎ 而,解得。‎ 当杆恰好不上滑时,如图乙所示。由平衡条件得 沿斜面方向,‎ 垂直斜面方向,‎ 而,解得。‎ 所以,要使杆保持静止,R的取值范围是。‎ ‎ ‎ ‎15答案及解析：‎ 答案：1.设油滴的喷出速率为，则对油滴b做竖直上抛运动，‎ 则： 解得 ‎ 解得 ‎ 对油滴a的水平分运动，有：‎ ‎ 解得 ‎ ‎2.两油滴结合之前，油滴a做类平抛运动，设加速度为a，‎ 则： ‎ ‎ ‎ 解得， ‎ 设油滴的喷出速率为，结合前瞬间油滴a速度大小为，方向向右上与水平方向的夹角为θ，则： ‎ 解得 ， ‎ 两油滴的结合过程动量守恒： ‎ 联立解得 ，方向向右上，与水平方向夹角为45°‎ ‎3.因qE=2mg，油滴P在磁场中做匀速圆周运动，设半径为r，周期为T，则： ‎ 解得 ‎ 由 ，解得 ‎ 即油滴P在磁场中的运动轨迹是两个外切组成的“8”字形，‎ 最小矩形的两条边分别为2r和4r，轨迹如图，‎ 最小面积为：‎ 解析： ‎ ‎ ‎