【物理】2020届二轮复习电磁学专题：磁场A强化训练（解析版）

【物理】2020届二轮复习电磁学专题：磁场A强化训练（解析版）

磁场A ‎1、磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的,军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体,当军舰接近磁性水雷时,就会引起水雷的爆炸,如图所示,其依据是( )‎ A.磁体的吸铁性 B.磁极间的相互作用规律 C.电荷间的相互作用规律 D.磁场具有方向性 ‎2、如图所示,宇宙射线中存在高能带电粒子,假如这些粒子到达地球表面,就会给地球上的生物带来危害,根据地磁场的分布特点,判断下列说法中正确的是( )‎ A.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强,赤道附近最弱 B.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强,南北两极最弱 C.地磁场对宇宙射线的阻挡作用在地球周围各处相同 D.地磁场对宇宙射线无阻挡作用 ‎3、电流天平是一种测量磁场力的装置,如图所示。两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ,线圈Ⅰ固定,线圈Ⅱ置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零。下列说法正确的是(   )‎ A.当天平示数为负时,两线圈电流方向相同 B.当天平示数为正时,两线圈电流方向相同 C.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力 D.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力 ‎4、平面和平面之间的夹角为30°，其横截面(纸面)如图所示，平面上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m，电荷量为q(q>0)。粒子沿纸面以大小为v的速度从的某点向左上方射入磁场，速度与成30°角。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与只有一个交点，并从上另一点射出磁场。不计粒子重力。则粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为(　　)‎ A. B. C. D.‎ ‎5、如图甲、乙、丙、丁四幅图所示,当闭合开关后,判断通电导线周围的磁场中小磁针静止时N极的指向,正确的是( )‎ A.外、里;里、外;右、左;上、下 B.里、外;外、里;右、左;上、下 C.外、里;里、外;左、右;上、下 D.外、里;里、外;右、左;下、上 ‎6、如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面 与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接，已知导体棒MN受到的安培力大 小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为（ ）‎ A．‎2F B．‎1.5F C．‎0.5F D．0‎ ‎7、如图所示为洛伦兹力演示仪的结构示意图.由电子枪产生电子束,玻璃泡内充有稀薄的气体,在电子束通过时能够显示电子的径迹.前后两个励磁线圈之间产生匀强磁场,磁场方向与两个线圈中心的连线平行.电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压U和励磁线圈的电流I来调节.适当调节U和I,玻璃泡中就会出现电子束的圆形径迹.下列调节方式中,一定让圆形径迹半径增大的是( )‎ A.同时增大U和I B.同时减小U和I C.增大U,减小I D.减小U,增大I ‎8、如图所示，场强E的方向竖直向下，磁感应强度的方向垂直于纸面向里，磁感应强度的方向垂直于纸面向外，在S处有四个二价正离子，甲、乙、丙、丁垂直于场强E和磁感应强度的方向射入，若四个离子质量，初速度。则运动到四个位置的正离子分别为( )‎ A.甲、乙、丙、丁 B.甲、丁、乙、丙 C.丙、乙、丁、甲 D.甲、乙、丁、丙 ‎9、把轻质的导线圈用绝缘细线挂在磁铁的N极附近,磁铁的轴线穿过线圈中心且在同一平面内,如图所示,当线圈通过图示电流时,线圈将( )‎ A.发生转动同时离开磁铁 B.发生转动同时靠近磁铁 C.静止不动 D.从上往下看顺时针转动 ‎10、如图所示,正方形容器处于匀强磁场中,一束电子从孔a垂直于磁场沿方向射入容器中,一部分从c孔射出,一部分从d孔射出,容器处于真空中,则下列结论中正确的是( )‎ A.从两孔射出的电子速率之比 B.从两孔射出的电子在容器中运动的时间之比 C.从两孔射出的电子在容器中运动的加速度大小之比 D.从两孔射出的电子在容器中运动的角速度之比 ‎11、一个质量为m,电量为q的负电荷在磁感应强度为B的匀强磁场中绕固定的正电荷做匀速圆周运动,磁场方向垂直于它的运动平面,作用在负电荷上的电场力恰好是磁场力的三倍,则负电荷做圆周运动的角速度可能是( )‎ A. B. C. D.‎ ‎12、回旋加速器主要结构如图，两个中空的半圆形金属盒接高频交流电源置于与盒面垂直的匀强磁场中，两盒间的狭缝宽度很小。粒子源S位于金属盒的圆心处，产生的粒子初速度可以忽略。用两台回旋加速器分别加速质子()和α粒子()，这两台加速器的金属盒半径、磁场的磁感应强度、高频交流电源的电压均相等，不考虑相对论效应，则质子和α粒子( )‎ A. 所能达到的最大动量大小相等 B. 所能达到的最大动能相等 C. 受到的最大洛伦兹力大小相等 D. 在达到最大动能的过程中通过狭缝的次数相等 ‎13、如图所示,斜面上表面光滑绝缘,倾角为θ,斜面上方有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,现有一个质量为m、带电荷量为+q的小球在斜面上被无初速度释放,假设斜面足够长,则小球从释放开始,下滑多远后离开斜面.‎ ‎14、如图所示,在平面内,第一象限中有匀强电场,电场强度大小为E,方向沿y轴正方向。在x轴的下方有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里。今有一个质量为m、电荷量为e的电子(不计重力),从y轴上的P点以初速度垂直于电场方向进入电场,经电场偏转后,沿着与x轴正方向成45°方向进入磁场,并能返回到原出发点P。‎ ‎(1)作出电子运动轨迹的示意图,并说明电子的运动情况;‎ ‎(2)求P点离坐标原点的距离h;‎ ‎(3)求电子从P点出发经多长时间第一次返回到P点。‎ ‎15、如图所示,在平面直角坐标系xOy的第一象限内,存在着磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的长为‎2a,宽为a的矩形有界匀强磁场(边界有磁场);在第三象限存在与y轴正向成角的匀强电场。现有一质量为m,电荷量为+q的粒子从电场中的P点由静止释放,经电场加速后从O点进入磁场。不计粒子的重力。‎ ‎(1)若粒子从磁场下边界射出,求粒子在磁场中运动的时间t；‎ ‎(2)若粒子从磁场右边界射出,求PO间的电势差的范围；‎ ‎(3)若粒子从磁场上边界射出,求磁场上边界有粒子射出的区域的长度。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：B 解析：磁性水雷中的小磁针静止时,一端指南,一端指北,水雷不会爆炸,军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体,当军舰接近磁性水雷时,由磁极间的相互作用(同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引)知,就会使水雷中的小磁针发生转动,而触发水雷发生爆炸,故B正确。‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：B 解析：高能带电粒子受到地磁场的洛伦兹力作用而发生偏转.南、北两极处磁场方向几乎与地面垂直,在赤道附近磁场的方向几乎与地面平行,结合洛伦兹力的特点可知.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱,在赤道附近最强,故B正确.‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：A 解析：当两线圈电流相同时，表现为相互吸引，电流方向相反时，表现为相互排斥，故当天平示数为正时，两者相互排斥，电流方向相反，当天平示数为负时，两者相互吸引，电流方向相同，A正确B错误；线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力是一对相互作用力，等大反向，C错误；静止时，线圈II平衡，线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对平衡力，D错误．‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：D 解析：带电粒子垂直进入磁场中做匀速圆周运动，由得,由题意可知，粒子运动轨迹与ON相切，如图所示，由图中几何 关系知出射点Q到O的距离等于半径的4倍,D正确。‎ ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：A 解析：根据安培定则可知,甲图中环形电流的方向中为逆时针方向(从外向里看),内部的磁场的方向向外,所以a的N极指向外,b的N 极指向里;乙图中环形电流的方向为顺时针方向(从外向里看),所以内部的磁场的方向向里,a的N极指向里,b的N极指向外；丙图中U形电磁铁的右端是N极,左端是S极,所以a的N极指向右,b的N极指向左;丁图中电磁铁的下端是N极,上端是S极,所以b的N极指向下,a的N极指向上。故A正确。‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：B 解析：设每一根导体棒的电阻为R，长度为L，则电路中，‎ 上下两路电阻之比为，‎ 根据并联电路两端各电压相等的特点可知，‎ 上下两路电流之比。‎ 如下图所示，由于上路通电的导体受安培力的有效长度为L，根据安培力计算公式，‎ 可知，得，‎ 根据左手定则可知，两力方向相同，‎ 故线框LMN所受的合力大小为，故本题选B。‎ ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：C 解析：电子在加速电场中加速,由动能定理有,电子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力,有,联立以上两式得.可知增大电子枪的加速电压,减小励磁线圈中的电流,电流产生的磁场减弱,都可以使电子束的轨迹半径变大.故C正确.‎ ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：B 解析：四个离子中有两个离子通过速度选择器（电场与磁场组成的复合场），而只有速度满足，才能通过速度选择器，所以通过速度选择器进入磁场的离子是乙和丙。根据，得，乙的质量小于丙的质量，所以乙在磁场中做圆周运动的半径小于丙在磁场中做圓周运动的半径，可知乙打在点，丙打在点，甲的速度小于乙的速度，‎ 即小于，洛伦兹力小于电场力，离子向上偏转，打在点。故B正确，ACD错误。‎ ‎ ‎ ‎9答案及解析：‎ 答案：BD 解析：由右手螺旋定则可知,线圈向外一面为S极,因为异名磁极相互吸引,因此从上往下看,线圈沿顺时针方向转动,同时靠近磁铁,故B、D选项正确.‎ ‎ ‎ ‎10答案及解析：‎ 答案：AB 解析：因为,从a孔射入,经两孔射出的粒子的轨道半径分别为正方形边长和边长,所以,A正确;粒子在同一匀强磁场中的运动周期相同,因为,,所以,B正确;因为向心加速度,所以,C错误;因为,所以ω相同,D错误.‎ ‎ ‎ ‎11答案及解析：‎ 答案：AC 解析：当洛伦兹力方向和电场力方向相同时,有:① 其中:②‎ ‎ 联立①②计算得出: 当洛伦兹力方向和电场力方向相反时,有:③ 联立②③得:,故BD错误,AC正确.所以AC选项是正确的.‎ ‎ ‎ ‎12答案及解析：‎ 答案：BC 解析：A项：当粒子的半径到达D型盒的半径R时，速度最大，由公式可得：，由于两粒子的电荷量不同，所以所能达到的最大动量大小不相等，故A错误 ‎ B项：当粒子的半径到达D型盒的半径R时，速度最大，由可得，动能之比等于电荷量的平方之比与质量反比的积，所以所能达到的最大动能相等，故B正确；‎ C项：当粒子的半径到达D型盒的半径R时，速度最大，由公式可得，‎ 由公式 ，所以受到的最大洛伦兹力大小相等，故C正确；‎ D项：粒子每加速一次增加的动能为，粒子能达到的最大动能为，所以要加速的次速为，所以在达到最大动能的过程中通过狭缝的次数不相等，故D错误。‎ 故选：BC。‎ ‎ ‎ ‎13答案及解析：‎ 答案：‎ 解析：小球沿斜面下滑,在离开斜面前,受到的洛伦兹力F垂直斜面向上,其受力分析如图.‎ 沿斜面方向:;‎ 垂直斜面方向.‎ 其中洛伦兹力为.‎ 设下滑距离x后小球离开斜面,此时斜面对小球的支持力,‎ 由运动学公式有 联立以上各式解得.‎ ‎ ‎ ‎14答案及解析：‎ 答案：(1)见解析 (2) (3)‎ ‎(1)电子的运动轨迹如图所示。电子进入电场从P点到A点做类平抛运动(或匀变速曲线运动),进入磁场从A点到C点再到D点做匀速圆周运动,离开磁场从D点到P点做匀速直线运动。‎ ‎(2)电子经过A点的速度,电子从P点到A点,由动能定理得:,所以。‎ ‎(3)电子从P点到A点,,时间,从A到C点再到D点,由,得,从D点到P点,时间,所以。‎ 解析：‎ ‎ ‎ ‎15答案及解析：‎ 答案：（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为： 若粒子在磁场中运动的轨迹所对的圆心角为θ,则粒子在磁场中运动的时间为： 从图中几何关系可知,,‎ 所以时间为： （2）由牛顿第二定律得： 解得： 从磁场右边界射出的最小速度的粒子,在磁场中做圆周运动的半径最小． 如图所示,粒子从右边界以最小速度qB射出时轨道2对应的半径最小,‎ ‎ 由几何关系可知： 由牛顿第二定律：带电粒子在电场中,由动能定理：, 联立得：‎ ‎ 如图所示,粒子从右边界以最大速度射出时轨道3对应的半径最大, 根据几何关系可知：, 解得：,解得： 则粒子从磁场右边界射出, （3）由图中的几何关系可知：‎ 磁场上边界粒子射出的区域的长度： 。‎ 解析：‎ ‎ ‎