【物理】2020届二轮复习专题12磁场专题练（信阳高中）

【物理】2020届二轮复习专题12磁场专题练（信阳高中）

专题12磁场专题练 ‎1．如图所示，平行线PQ、MN之间有方向垂直纸面向里的匀强磁场，电子从P沿平行于PQ且垂直于磁场方向射入磁场，其中速率为v1的电子与MN成60°角，速率为v2的电子与MN成45°角射出磁场，v1：v2等于（ ）‎ A．（2—）：1 B．（—1）：1 C．：1 D．：‎ ‎2．关于电场强度和磁感应强度，下列说法错误的是（ ）‎ A．电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度一定为零 B．某点的电场强度的方向，与该检验正电荷受到的电场力方向一致 C．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零 D．某点磁感应强度的方向，与该点一小段通电导线受到的磁场力方向不一致。‎ ‎3．如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为l的正方形线圈中通以电流I，线圈中的某一条a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向内，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B.则(　　)‎ A．该磁场是匀强磁场 B．该线圈的磁通量为Bl2‎ C．a导线受到的安培力方向向下 D．b导线受到的安培力大小为BIl ‎4．如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内互相垂直的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和挡板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片平板S下方有强度为的匀强磁场 下列表述正确的是　　‎ A．质谱仪是分析同位素的重要工具 B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小 ‎5．如图所示为速度选择器，两平行金属板水平放置，板间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为E（图中未标出），磁感应强度大小为B。一束带正电的粒子（不计重力）以速度v0从左端沿水平方向进入两板间，恰好做直线运动。下列说法正确的是（ ）‎ A．上极板带负电 B．速度v0的大小满足 C．只改变粒子的电性，粒子在两板间将做曲线运动 D．使该粒子以速度v0从右端沿水平方向进入，粒子在两板间仍能做直线运动 ‎6．关于磁感应强度B＝，下列说法正确的是 A．磁感应强度大小是由磁场本身因素决定的，而与有无检验电流无关 B．磁感应强度大小与电流元IL的乘积成反比，与F成正比 C．磁感应强度方向与电流元IL在此点的受力方向相同 D．电流元在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于 ‎7．关于物理学史，下列说法中不正确的是( )‎ A．电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的 B．法拉第提出了场的概念，直观地描绘了场的图象 C．‎ 库仑在前人工作的基础上，通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的规律 D．安培首先发现电流周围存在磁场 ‎8．在地球赤道上，某放射源产生的一束α粒子（即氦原子核、带正点粒子）沿竖直向上的方向射出，考虑到地磁场的影响，这一束α粒子的运动轨迹将 A．向东偏转 B．向西偏转 C．向南偏转 D．向北偏转 ‎9．如图所示，两根平行固定放置的长直导线a和b载有大小、方向均相同的电流，a受到的磁场力大小为F，当加入一与导线所在平面垂直的匀强础场后，a受到的磁场力大小变为2F，则此时b受到的磁场力大小可能为　　‎ A．4F B．3F C．2F D．0‎ ‎10．如图所示,把柔软的铝箔条折成天桥状并用胶纸粘牢两端固定主桌面上,使蹄形磁铁横跨过“天桥”，当电池与铝箔接通时( )‎ A．铝箔条中部向下方运动 B．铝箔条中部向上方运动 C．蹄形磁铁对桌面的压力增大 D．蹄形磁铁对桌面的压力减小 ‎11．如图所示，在xOy平面内存在着破感应强度大小为B的匀强磁场，第一、二、四象限内的磁场方向垂直纸面向里，第三象限内的磁场方向垂直纸面向外。P(-2L，O)、Q(O，-2‎ L)为坐标轴上的两个点。现有一电子从P点沿PQ方向射出，电子电量大小为q，质量为m，不计电子的重力。下列正确的是（ ）‎ A．若电子从P点出发恰好经原点O第一次射出磁场分界线，则电子在磁场中运动的轨道半径为L B．若电子从P点出发经原点O到达Q点，则电子运动的最短时间为 C．若电子从P点出发经原点O到达Q点，则电子从P到O的时间与从O到Q的时间之比为1:3‎ D．若电子从P点出发经原点O到达Q点，则电子运动的路程可能为2πL，也可能为4πL ‎12．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核衰变成一个原子核并释放一个动能为Ek的粒子，Th核和该粒子在垂直于纸面的磁场中运动径迹如图所示，图中箭头表示Th核或粒子的运动方向（大圆为逆时针方向转动）。若衰变时释放的核能全部转化为动能，真空中的光速为c，则（ ）‎ A．发生的是β衰变 B．磁场方向垂直纸面向里 C．Th核与粒子做圆周运动半径之比为1：45‎ D．衰变过程中质量亏损为 ‎13．奥斯特研究电和磁的关系的实验中，通电导线附近的小磁针发生偏转的原因是______ 实验时为使小磁针发生明显偏转，通电前导线应放置在其上方，并与小磁针保持______ 选填“垂直”、“平行”、“任意角度”．元电荷的电量是 ______C。‎ ‎14．“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验：‎ ‎（1）在对螺线管通电______（选填“前”或“后”）必须对磁传感器进行调零。‎ ‎（2）实验时，将磁传感器探管前端插至通电螺线管轴线中点时，磁传感器读数为-5mT．增大通过电螺线管的电流后，将探管从螺线管的另一端插入，当探管前端再次到达螺线管轴线中点时，磁传感器的读数可能为______‎ ‎（A）5mT　　（B）-6mT　　（C）6mT　　（D）3mT ‎（3）如图所示，用传感器测量通电螺线管轴线（x轴）上的磁感应强度，然后绘出B-x图象，设x=0处为螺线管轴线的中央，下面最符合实际情况的图是______‎ ‎15．如图所示为“探究磁体对通电导线的作用力”的实验装置。已知导体棒 AB 质量 m=10g，电阻不计，电源电动势 E=3.0V，内阻 r =1.0Ω，电阻 R=3.0Ω， 其余导线电阻不计。闭合开关，待导体棒静止时，悬挂导体棒的轻细导线向磁体外侧偏离竖直方向θ=14°，此时导体棒受到的安培力方向可近似为水平方向，tan14°=0.25。求：‎ ‎（1）导体棒 AB 中电流的大小和方向；‎ ‎（2）导体棒 AB 静止时所受安培力的大小。‎ ‎16．如图所示，在xOy直角坐标系中，第一象限内有垂直于xOy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。M是y轴上高为d的绝缘挡板的上端，坐标原点O处在挡板的下端。一质量为m、电荷量为+q的粒子自x轴上S处（，0）垂直于x轴沿y轴正方向射入磁场，粒子恰好从挡板的M点离开右边的磁场。为了使粒子能运动到坐标原点处，可以在第二象限内加合适的电场，不计粒子的重力。求：‎ ‎（1）粒子做圆周运动的半径；‎ ‎（2）粒子自S点射出的速度；‎ ‎（3）若加上与粒子速度方向垂直的匀强电场，求匀强电场的电场强度的大小。‎ ‎17．如图所示，afe、bcd为两条平行的金属导轨，导轨间距l＝0.5 m．ed间连入一电源E＝3 V，内阻r=0.5Ω，ab间放置一根长为l＝0.5 m的金属杆与导轨接触良好，cf水平且abcf为矩形．空间中存在一竖直方向的磁场，当调节斜面abcf的倾角θ时，发现当且仅当θ在30°～90°之间时，金属杆可以在导轨上处于静止平衡．已知金属杆质量为0.1 kg，金属杆的电阻R为1Ω，导轨及导线的电阻可忽略，金属杆和导轨间最大静摩擦力为弹力的μ倍．重力加速度g＝10 m/s2，试求磁感应强度B及μ.‎ ‎18．如图所示，水平放置的平行板电容器上极板带正电，下极板带负电，两板间存在场强为 E 的匀强电场和垂直纸面向里的磁感应强度为 B 匀强磁场.现有大量带电粒子沿中线 OO′ 射入，所有粒子都恰好沿 OO′ 做直线运动.若仅将与极板垂直的虚线 MN 右侧的磁场去掉，则其中比荷为的粒子恰好自下极板的右边缘P点离开电容器.已知电容器两板间的距离为，带电粒子的重力不计。‎ ‎（1）求下极板上 N、P 两点间的距离；‎ ‎（2）若仅将虚线 MN 右侧的电场去掉，保留磁场，另一种比荷的粒子也恰好自P点离开，求这种粒子的比荷。‎ 参考答案 ‎1．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 设带电粒子与MN之间的夹角为θ，做匀速圆周运动的半径为r 由几何关系可知 解得：‎ 带电粒子做匀速圆周运动半径 联立可得：‎ A. （2—）：1与上述计算结果（2—）：1相符，故A符合题意； ‎ B. （—1）：1与上述计算结果（2—）：1不相符，故B不符合题意； ‎ C. ：1与上述计算结果（2—）：1不相符，故C不符合题意； ‎ D. ：与上述计算结果（2—）：1不相符，故D不符合题意。‎ ‎2．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度一定为零，选项A正确；某点的电场强度的方向，与该检验正电荷受到的电场力方向一致，选项B正确；一小段通电导线在某处不受磁场力作用，可能是导线放置方向与磁场方向平行，该处磁感应强度不一定为零，选项C错误；某点磁感应强度的方向，与该点一小段通电导线受到的磁场力方向垂直，选项D正确；此题选择错误的选项，故选C。‎ ‎3．D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 利用图示的装置分析出其制成原理，即通电线圈在磁场中受大小不变的安培力力转动，线圈的转动可以带动指针的偏转；由左手定则来确定安培力的方向可确定转动方向。‎ ‎【详解】‎ A. 该磁场明显不是匀强磁场，匀强磁场应该是一系列平行的磁感线，方向相同，故A错误；‎ B. 线圈与磁感线平行，故磁通量为零，故B错误；‎ C. a导线电流向外，磁场向右，根据左手定则，安培力向上，故C错误；‎ D. 导线b始终与磁感线垂直，故受到的安培力大小一直为IlB，故D正确；‎ 故选：D ‎4．A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 带电粒子在速度选择器中受电场力和洛伦兹力平衡，做匀速直线运动，进入偏转电场后做匀速圆周运动，根据半径公式得出半径与粒子比荷的关系．‎ ‎【详解】‎ 粒子在速度选择器中做匀速直线运动，有，解得进入偏转电场后，有，解得，知r越小，比荷越大。同位素电量相等，质量不同，则偏转半径不同，所以质谱仪是分析同位素的重要工具。故A正确，CD错误。因为电荷所受电场力与洛伦兹力平衡，根据左手定则知，磁感应强度的方向垂直纸面向外。故B错误。故选A。‎ ‎5．B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 微粒做直线运动，受电场力和洛仑兹力，洛仑兹力方向向上，则电场力方向向下，可判断上极板所带电性；当电性改变，洛伦兹力和电场力方向都发生改变，可判断粒子能否做匀速直线运动；粒子以速度v0‎ 从右端沿水平方向进入，带正电粒子受到的洛伦兹力改变，电场力方向不变，判断粒子能否做直线运动。‎ ‎【详解】‎ 一带正电微粒沿平行极板方向以速度v0从左端射入，并恰好做直线运动，是匀速直线运动，根据平衡条件，有：qvB-qE=0；‎ A.根据左手定则，带正电粒子受到的洛伦兹力方向向上，则电场力方向向下，电场方向向下，上极板带正电，故A错误；‎ B.根据qvB-qE=0，，故B正确；‎ C.如果改变带电粒子的电性，带正电粒子受到的洛伦兹力方向向下，电场力方向向上，二力平衡，粒子仍做匀速直线运动，故C错误；‎ D. 使该粒子以速度v0从右端沿水平方向进入，带正电粒子受到的洛伦兹力方向向下，电场力方向向下，粒子不可能做直线运动，故D错误。‎ 故选：B ‎6．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A．磁感强度大小是由磁场本身因素决定的，而与有无检验电流无关。故A正确。‎ B．磁感应强度大小与电流元IL的乘积无关。故B错误。‎ C．根据左手定则知，磁感应强度的方向与电流元在此点的受力方向不同。故C错误。‎ D．若电流的方向与磁场方向垂直，磁感应强度B＝，否则不等于。故D错误。‎ ‎7．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A项：电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，故A正确；‎ B项：最早提出场概念的物理学家是法拉第，并直观地描绘了场的图象，故B正确；‎ C项：库仑通过扭秤实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的规律，故C正确；‎ D项：奥斯特先发现电流周围存在磁场，故D错误。‎ ‎8．B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 通过磁场方向、电流方向，根据左手定则判断洛伦兹力的方向．‎ ‎【详解】‎ 赤道处的磁场方向从南向北，带正电的α粒子在地球赤道上空竖直向上运动，根据左手定则，洛伦兹力的方向向西，所以粒子将向西偏转;选项B正确,故选B.‎ ‎【点睛】‎ 解决本题的关键掌握左手定则判断磁场方向、电流方向、洛伦兹力方向的关系，同时要注意电磁场的分布规律．‎ ‎9．AD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 不加磁场时，ab受到大小相等方向相反的力；然后再加入一匀强磁场，则此时b受到的磁场力大小与a相同，方向相同；根据a的合力即可分析磁场力的大小，从而求出b受到的合力的可能值；注意所加磁场力的方向可能与原安培力同向也可以反向．‎ ‎【详解】‎ 根据安培定则和左手定则可知a导线受到的F水平向右，由牛顿第三定律可知b受到a施加的磁力也为F，方向水平向左.‎ 若加匀强磁场后a受到的磁场力2F向右，则匀强磁场施加给a的力向右为F，施加给同向电流b的力也向右，则b的合力为F-F=0；若加匀强磁场后a受到的磁场力2F向左，则匀强磁场施加给a的力向左为3F，施加给同向电流b的力也向左3F，则b的合力为3F+F=4F；故A、D正确；B、C错误.故选AD.‎ ‎【点睛】‎ 本题要明确加入磁场前后两电流之间的磁场力是不变的；只要分析所加磁场产生的安培力即可，根据力的合成方法求出对应的合力即可.‎ ‎10．BC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB.由题意可知，通过天桥的电流方向由外向内，而磁场方向由N到S极，根据左手定则，则可知，箔条中部受到的安培力向上，铝箔条中部向上方运动；故A项错误，B项正确.‎ CD.箔条受到磁铁的安培力向上，根据牛顿第三定律可知箔条对磁铁的磁力向下，则蹄形磁铁对桌面的压力增大；故C项正确，D项错误.‎ ‎11．BD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 画出粒子运动的可能的轨迹，结合几何知识求解做圆周运动的半径和粒子在磁场中的转过的角度，结合周期公式可求解时间和路程.‎ ‎【详解】‎ 若电子从P点出发恰好经原点O第一次射出磁场分界线，则根据几何关系可知，电子在磁场中运动的轨道半径为，选项A错误； ‎ 电子运动的周期为，电子运动时间最短时，轨迹如图甲；从P到O转过的角度为900，从O到Q转过的角度为2700，则电子从P点出发经原点O到达Q点，则电子运动的最短时间为，选项B正确；‎ 考虑电子运动的周期性，由图乙可知电子从P到O的时间与从O到Q的时间之比等于转过的角度之比，在图中所示的情况中，从P到O的时间与从O到Q的时间相等，选项C错误；‎ 若电子从P点出发经原点O到达Q点，则在图甲所示的情况中电子运动的路程为4πL，在图乙所示的情况中粒子运动的轨道半径为L，则路程为2πL，选项D正确；故选BD.‎ ‎12．BC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A．衰变后反冲核的速度方向与粒子的速度方向相反，根据图示知，在切点所受的洛伦兹力方向相反，可知发生的衰变是α衰变，故A错误。‎ BC．粒子在磁场中做圆周运动的半径：‎ 衰变后反冲核的动量大小和粒子的动量大小相等，电荷量之比为：‎ ‎90:2=45:1‎ 则Th核与粒子做圆周运动半径之比为:‎ ‎1:45‎ ‎，故半径大的是α粒子的轨迹，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向里，故BC正确。 D．钍核和α粒子的质量之比为：‎ ‎234:4=117:2‎ α粒子动能为Ek，根据知，则钍核的动能为:‎ ‎，‎ 根据能量守恒和质能方程得:‎ 则质量亏损:‎ 故D错误。‎ ‎13．通电导线附近存在磁场 平行 1.6×10-19 ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎1820年奥斯特通过实验发现通电导线附近的小磁针发生偏转，说明了电流的周围存在磁场；在该实验时为使小磁针发生明显偏转，通电前导线应放置在其上方，并沿南北方向，与小磁针保持平行．元电荷是自然界最小的电量，数值为，1.6×10-19 C。‎ ‎14．前 C B ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）[1]在对螺线管通电前必须对磁传感器进行调零，否则就会有测量误差。 ‎ ‎（2）[2]增大通电螺线管的电流后，螺线管内的磁感应强度变大，由于螺线管轴线中点磁感应强度方向一定，所以从另一端插入时，磁传感器的读数可能为6mT．所以选C.‎ ‎（3）[3]通电螺线管内部的磁场是匀强磁场，磁感应强度处处相同，由于内部磁感线比管口密，磁感应强度B较大，所以选B.‎ ‎15．（1） ,导体棒AB中电流是由B指向A（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由闭合电路欧姆定律得出电流；由左手定则可判知，导体棒AB中电流是由B指向A；对导体棒受力分析，根据平衡条件可得导体棒 AB 静止时所受安培力的大小。‎ ‎【详解】‎ ‎（1）由闭合电路欧姆定律得：‎ ‎ ‎ 由左手定则可判知，导体棒AB中电流是由B指向A ‎ ‎（2）对导体棒受力分析，根据平衡条件可得：。‎ ‎【点睛】‎ 本题主要考查了物体在安培力作用下的平衡，属于基础题。‎ ‎16．（1） （2） （3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）如图所示，过M点作粒子速度的垂线交x轴于O′，连M、S两点，设∠OSM=θ，由几何关系知： 解得：θ=30° 则∠OMO′=∠OMS-θ=60-°30°=30°=θ， 设粒子在匀强磁场中匀速圆周运动的半径为R，在△OMO′内： 由几何知识得：Rcosθ=d 解得： ‎ ‎ （2）由牛顿第二定律得： 求解得： （3）粒子过M后做类平抛运动，由图所示， 则：dsinθ=vt dcosθ=‎ 联立解得：；‎ ‎17．T；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 由磁场方向和平衡可判断，安培力F方向为水平且背离电源的方向 由题意可知当θ＝90°时，金属杆处于临界下滑状态有：‎ f1＝mg N1＝F ‎ f1＝μN1 　　　　①‎ 当θ＝30°时，金属杆处于临界上滑状态有：‎ N2＝mgcos30°＋Fsin30°　　② ‎ f2＋mgsin30°＝Fcos30° ‎ f2＝μN2　　　　③‎ 由①－⑥解得：‎ F＝mg　　④ ‎ ‎ μ＝　　⑤‎ 由闭合电路欧姆定律：‎ I＝＝2 A　⑥‎ 由安培力性质：‎ F＝BIl 　⑦‎ 由⑦⑧⑨得：‎ B＝T 方向竖直向下．‎ ‎18．（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）粒子自 O 点射入到虚线MN的过程中做匀速直线运动，将MN右侧磁场去掉，粒子在MN右侧的匀强电场中做类平抛运动，根据类平抛运动的的规律求解下极板上 N、P 两点间的距离；（2）仅将虚线 MN 右侧的电场去掉，粒子在 MN 右侧的匀强磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系求解圆周运动的半径，然后根据 求解比荷。‎ ‎【详解】‎ ‎（1）粒子自 O 点射入到虚线MN的过程中做匀速直线运动，‎ ‎ ‎ 粒子过 MN 时的速度大小 ‎ 仅将MN右侧磁场去掉，粒子在MN右侧的匀强电场中做类平抛运动，‎ 沿电场方向： ‎ 垂直于电场方向：‎ 由以上各式计算得出下极板上N、 P两点间的距离 ‎ ‎（2）仅将虚线 MN 右侧的电场去掉，粒子在 MN 右侧的匀强磁场中做匀速圆周运动，设经过 P 点的粒子的比荷为，其做匀速圆周运动的半径为 R ，‎ 由几何关系得：‎ 解得 ‎ 又 ‎ 得比荷