XX专用高考物理新增分大一轮复习第八章磁场本章综合能力提升练含解析

XX专用版高考物理新增分大一轮复习第八章磁场本章综合能力提高练含分析XX专用版高考物理新增分大一轮复习第八章磁场本章综合能力提高练含分析PAGEXX专用版高考物理新增分大一轮复习第八章磁场本章综合能力提高练含分析本章综合能力提高练一、单项选择题1.如图1，一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间.电键闭合后导体棒遇到的安培力方向()图1A.向上B.向下C.向左D.向右答案D分析由安培定章知U形铁芯下端为N极，上端为S极，ab中的电流方向由a→b，由左手定章可知导体棒遇到的安培力方向向右，选项D正确.2.(2017·南师附中模拟)如图2所示，两根圆滑金属导轨平行搁置，导轨所在平面与水平面间的夹角为θ.质量为m、长为L的金属杆ab垂直导轨搁置，整个装置处于垂直ab方向的匀强磁场中.当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时，金属杆ab保持静止.则磁感觉强度的方向和大小可能为()图2A.竖直向上，eq\f(mg,ILtanθ)B.平行导轨向上，eq\f(mgcosθ,IL)C.水平向右，eq\f(mg,IL)D.水平向左，eq\f(mg,IL)答案D分析金属导轨圆滑，因此没有摩擦力，则金属杆只受重力、支持力和安培力，依据均衡条件知三力的协力为零.当磁感觉强度方向竖直向上时，以以下图，安培力水平向右，由几何关系和F＝BIL得磁感觉强度大小为eq\f(mgtanθ,IL)，选项A错误；磁感觉强度方向平行导轨向上，安培力垂直于导轨向下，不能够能均衡，选项B错误；磁感觉强度方向水平向右，安培力竖直向下，不能够能均衡，选项C错误；磁感觉强度方向水平向左，安培力竖直向上，若均衡，安培力和重力相等，且由F＝BIL得磁感觉强度大小为eq\f(mg,IL)，选项D正确.3.(2018·铜山中学模拟)如图3所示，MN为两个匀强磁场的分界面，两磁场的磁感觉强度大小的关系为B1＝2B2，一带电荷量为＋q、质量为m的粒子从O点垂直MN进入B1磁场，则经过多长时间它将向下再一次经过O点()图3A.eq\f(2πm,qB1)B.eq\f(2πm,qB2)C.eq\f(2πm,qB1＋B2)D.eq\f(πm,qB1＋B2)答案B分析粒子在磁场中的运动轨迹以以下图，由周期公式T＝eq\f(2πm,qB)知，粒子从O点进入磁场到向下再一次经过O点的时间t＝eq\f(2πm,qB1)＋eq\f(πm,qB2)＝eq\f(2πm,qB2)，因此选项B正确.4.如图4，空间某地区存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc，已知在该地区内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动.以下选项正确的选项是()图4A.ma>mb>mcB.mb>ma>mcC.mc>ma>mbD.mc>mb>ma答案B分析由题意知，三个带电微粒所受洛伦兹力和重力的关系为：mag＝qE，mbg＝qE＋Bqvb，mcg＋Bqvb＝qE，因此mb>ma>mc，应选项B正确，A、C、D错误.5.(2017·如皋市第二次质检)现代质谱仪可用来分析比质子重好多倍的离子，其表示图如图5所示，此中磁感觉强度恒定.质子在进口处从静止开始被加快电场加快，经匀强磁场偏转后从出口走开磁场.若某种2价正离子在进口处从静止开始被加快电场加快，为使它经同一匀强磁场偏转后仍从同一出口走开磁场，需将加快电压减小到本来的eq\f(1,12)倍.此离子和质子的质量比约为()图5答案C分析依据动能定理得，qU＝eq\f(1,2)mv2得v＝eq\r(\f(2qU,m))①粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力供给向心力，依据牛顿第二定律，有qvB＝eq\f(mv2,R)，得R＝eq\f(mv,qB)②①②两式联立得：m＝eq\f(qB2R2,2U)二价正离子与质子从同一出口走开磁场，则R同样，因此m∝eq\f(q,U)，二价正离子电荷量是质子的2倍，且加快电压是质子的eq\f(1,12)，故二价正离子质量是质子质量的24倍，C正确，A、B、D错误.6.带电粒子(不计重力)以初速度v0从a点垂直y轴进入匀强磁场，如图6所示，运动过程中粒子经过b点，且Oa＝Ob.若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从a点垂直y轴进入电场，粒子还能够过b点，那么电场强度E与磁感觉强度B之比为()图6A.v0v0D.eq\f(v0,2)答案C分析带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，经过a、b两点且Oa＝Ob，故O为圆心，Oa＝Ob＝eq\f(mv0,qB)，带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，竖直方向加快度a＝eq\f(qE,m)，故Ob＝v0t，Oa＝eq\f(qE,2m)t2，联立解得eq\f(E,B)＝2v0，应选项C正确.7.如图7，虚线所示的圆形地区内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场界线上的一点，大批同样的带电粒子以同样的速率经过P点，在纸面内沿不同样的方向射入磁场，若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场界线的出射点散布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点散布在三分之一圆周上，不计重力及带电粒子之间的互相作用，则v2∶v1为()图7A.eq\r(3)∶2B.eq\r(2)∶1C.eq\r(3)∶1D.3∶eq\r(2)答案C分析依据作图分析可知，当粒子在磁场中运动半个圆周时，打到圆形磁场界线的地点距P点最远，则若粒子射入的速率为v1，轨迹如图甲所示，设圆形磁场半径为R，由几何知识可知，粒子运动的轨道半径为r1＝Rcos60°＝eq\f(1,2)R；若粒子射入的速率为v2，轨迹如图乙所示，由几何知识可知，粒子运动的轨道半径为r2＝Rcos30°＝eq\f(\r(3),2)R；依据轨道半径公式r＝eq\f(mv,qB)可知，v2∶v1＝r2∶r1＝eq\r(3)∶1，应选项C正确.二、多项选择题8.(2018·如皋市调研)如图8所示为一种质谱仪的工作原理表示图，此质谱仪由以下几部分组成：离子源、加快电场、静电分析器、磁分析器、采集器.静电分析器通道中心线半径为R，通道内有平均辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E；磁分析器中散布着方向垂直于纸面，磁感觉强度为B的匀强磁场，其左界线与静电分析器的右界线平行.由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子(初速度为零，重力不计)，经加快电场加快后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，今后由P点进入磁分析器中，最后经过Q点进入采集器.以下说法中正确的选项是()图8A.磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向内B.加快电场中的加快电压U＝eq\f(1,2)ERC.磁分析器中轨迹圆心O2到Q点的距离d＝eq\f(1,B)eq\r(\f(mER,q))D.任何离子若能抵达P点，则必定能进入采集器答案BC分析进入磁分析器后，正离子顺时针转动，所受洛伦兹力指向圆心，依据左手定章，可知磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向外，A错误；离子在静电分析器中做匀速圆周运动，设离子进入静电分析器时的速度为v，依据牛顿第二定律有Eq＝meq\f(v2,R)，离子在加快电场中加快的过程中，由动能定理有：qU＝eq\f(1,2)mv2，解得加快电压U＝eq\f(ER,2)，B正确；离子在磁分析器中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有qvB＝meq\f(v2,d)，由B项分析可知：v＝eq\r(\f(2qU,m))，得d＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q))＝eq\f(1,B)eq\r(\f(mER,q))，C正确；由题意可知，圆周运动的轨道半径与电荷的质量和电荷量相关，能够抵达P点的不同样离子，轨道半径不用然都等于d，不用然都能进入采集器，D错误.9.如图9所示为电磁轨道炮的工作原理图.待发射弹体与轨道保持优秀接触，并可在两平行轨道之间无摩擦滑动.电流从一条轨道流入，经过弹体后从另一条轨道流回.轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道平面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感觉强度的大小与电流I成正比.通电的弹体在安培力的作用下走开轨道，则以下说法正确的选项是()图9A.弹体向左高速射出B.I为本来的2倍，弹体射出的速度也为本来的2倍C.弹体的质量为本来的2倍，射出的速度也为本来的2倍D.轨道长度L为本来的4倍，弹体射出的速度为本来的2倍答案BD分析依据安培定章可知，弹体处的磁场方向垂直于轨道平面向里，再利用左手定章可知，弹体遇到的安培力水平向右，因此弹体向右高速射出，选项A错误；设B＝kI(此中k为比率系数)，轨道间距为l，弹体的质量为m，射出时的速度为v，则安培力F＝BIl＝kI2l，依据动能定理有FL＝eq\f(1,2)mv2，联立可得v＝Ieq\r(\f(2klL,m))，选项C错误，B、D正确.10.(2018·盐城中学最后一卷)如图10所示是某霍尔元件的内部构造图，其载流子为电子.a接直流电源的正极，b接直流电源的负极，cd间输出霍尔电压.以下说法正确的选项是()图10A.若工作面水平，置于竖直向下的匀强磁场中，c端的电势高于d端B.cd间霍尔电压与ab间电流大小相关C.将该元件移至另一地点，若霍尔电压同样，但两处的磁场强弱同样D.在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持竖直答案ABD分析若工作面水平，置于竖直向下的磁场中，因为电流从a流向b，电子从b流向a，由左手定章可知，电子倾向d极，则c端的电势高于d端，选项A正确；cd间霍尔电压知足eq\f(U,d)q＝Bqv，而电流I＝neSv，可知U＝Bdv＝eq\f(BdI,neS)，即cd间霍尔电压与ab间电流大小相关，选项B正确；由以上分析可知，将该元件移至另一地点，若霍尔电压同样，但两处的磁场强弱不用然同样，选项C错误；地球赤道处的磁场与地面平行，则在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持竖直，选项D正确.三、计算题11.(2018·南京市期中)如图11所示，一个质量为m、电荷量为＋q的微粒(不计重力)，初速度为零，经两金属板间电场加快后，沿y轴射入一个界线为矩形的匀强磁场中，磁感觉强度大小为B，磁场方向垂直纸面向里.磁场的四条界线分别是y＝0，y＝a，x＝－1.5a，x＝1.5a.图11(1)求微粒分别从磁场上、下界线射出时对应的电压范围；(2)微粒从磁场左界线线射出时，求微粒的射出速度相对进入磁场时初速度偏转角度的范围，并确立在左界线上出射范围的宽度d.答案看法析分析(1)当微粒运动轨迹与上界线相切时，由图(a)中几何关系可知，R1＝a微粒做匀速圆周运动，由洛伦兹力供给向心力得qv1B＝meq\f(v\o\al(

2,1),R1)微粒在电场中加快，由动能定理得qU1＝eq\f(1,2)mv12联立得U1＝eq\f(qB2a2,2m)因此微粒从上界线射出的电压范围为U1′>eq\f(qB2a2,2m)当微粒由磁场所区左下角射出时，由图(b)中几何关系可知，R2＝0.75a微粒做匀速圆周运动，由洛伦兹力供给向心力得qv2B＝meq\f(v\o\al(

2,2),R2)微粒在电场中加快，由动能定理得qU2＝eq\f(1,2)mv22联立得U2＝eq\f(9qB2a2,32m)因此微粒从下界线射出的电压范围为0<U2′<eq\f(9qB2a2,32m)(2)微粒从左界线线射出时，轨迹如图(c)，当微粒运动轨迹与上界线相切时由几何关系可知sin∠AO1C＝eq\f(AC,AO1)＝eq\f(1,2)，故∠AO1C＝30°由图中几何关系可知此时速度方向偏转了120°，微粒由左下角射出磁场时，速度方向偏转了180°，因此微粒的速度偏转角度范围为120°～180°.左界线出射范围的宽度d＝R1cos30°＝eq\f(\r(3),2)a.12.(2018·南京市三模)如图12所示，平面直角坐标系x轴水平，y轴竖直向上，虚线MN与y轴平行，y轴左边有竖直向下的匀强电场，场强E1＝6N/C，y轴与MN之间有平行于y轴的匀强电场E2(未画出)，y轴右边存在垂直纸面向里的水平匀强磁场，磁感觉强度B＝1T.一带正电小球(m＝1×10－3kg，q＝5×10－3C)从图中与y轴距离为x0＝0.3m的P点，以v0＝3m/s的初速度沿x轴正向开始运动，经坐标原点O超出y轴，在y轴与MN之间恰巧做匀速圆周运动，再经C点超出MN，超出时速度方向与x轴正方向一致.线段CD平行于x轴，小球能经过D点，取g＝10m/s2.求：图12(1)经过O点时的速度；(2)匀强电场的场强E2以及C点的坐标；(3)线段CD的长度.答案(1)5m/s，方向与x轴夹角为53°斜向右下(2)2N/C，方向向上(0.8m，－0.4m)(3)0.8πnm(n＝1,2,3，……)分析(1)小球在PO段做类平抛运动t＝eq\f(x0,v0)＝0.1s，ay＝eq\f(mg＋qE1,m)＝40m/s2vy＝ayt＝4m/s，v＝eq\r(v\o\al(

2,0)＋v\o\al(

2,y))＝5m/s设速度与x轴夹角为θ，则tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(4,3)，故速度与x轴夹角θ＝53°斜向右下(2)小球在y轴与MN之间做匀速圆周运动，重力与电场力均衡，得mg＝qE2，