人教版2022年高中物理磁场专项训练.pdf

1 (每日一练每日一练)人教版人教版 20222022 年高中物理磁场专项训练年高中物理磁场专项训练 单选题 1、一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与金属板垂直，磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里，如图所示。一质子（H11）以速度0自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动。下列粒子分别自O点沿中轴线射入，能够做匀速直线运动的是（）（所有粒子均不考虑重力的影响）A以速度02的射入的正电子(10)B以速度0射入的电子(10)C以速度20射入的核(H12)D以速度40射入的a粒子(H14e)答案：B 解析：质子（H11）以速度0自O点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动，将受到向上的洛伦兹力和电场力，满足 0=解得 2 0=即质子的速度满足速度选择器的条件；A以速度02的射入的正电子(10)，所受的洛伦兹力小于电场力，正电子将向下偏转，故 A 错误；B以速度0射入的电子(10)，依然满足电场力等于洛伦兹力，而做匀速直线运动，即速度选择题不选择电性而只选择速度，故 B 正确；C以速度20射入的核(H12)，以速度40射入的a粒子(H14e)，其速度都不满足速度选器的条件0=，故都不能做匀速直线运动，故 CD 错误；故选 B。2、如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根用同种材料制作的导体棒a、b、c，其中b最短，c为直径与b等长的半圆，导体的电阻与其长度成正比，导轨电阻不计。现将装置置于竖直向下的匀强磁场中，接通电源后，三根导体棒中均有电流通过，则它们受到的安培力的大小关系为（）AFaFbFcBFaFbFcCFaFbFcDFbFaFc 答案：B 解析：设a、b两棒的长度分别为La和Lb，C的直径为d；由于导体棒都与匀强磁场垂直，则a、b两棒所受的安培力大小分别为=3 因=则=因=则=因=2=2（c的直径大小为Lb），则c棒所受安培力大小为=2=2 则=故选 B。3、如图所示，边长为L的正六边形abcdef区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，正六边形中心O处有一粒子源，可在纸面内向各个方向发射不同速率带正电的粒子，已知粒子质量均为m、电荷量均为q，不计粒子重力和粒子间的相互作用，下列说法正确的是（）4 A可能有粒子从ab边中点处垂直ab边射出 B从a点垂直af离开正六边形区域的粒子在磁场中的运动时间为6 C垂直cf向上发射的粒子要想离开正六边形区域，速率至少为(233)D要想离开正六边形区域，粒子的速率至少为32 答案：C 解析：A若粒子从ab边中点处垂直ab边射出，则圆心一定在在ab边上，设与ab边交点为g，则圆心在Og的中垂线上，而中垂线与 ab 边平行，不可能相交，故 A 错误；B同理做aO垂线出射速度垂线交于f点，即f为圆心，则对于圆心角为60，所以粒子在磁场中的运动时间为 =16 且 =2 解得 =3 故 B 错误；C垂直cf向上发射的粒子刚好与能离开磁场时，轨迹与边af相切，则由几何关系得 5 =+sin60 由=2 得 =联立解得 =(23 3)故 C 正确；D因为O点距六边形的最近距离为 =cos30=32 即此时对应刚好离开磁场的最小直径，所以最小半径为 =2 又 =所以最小速度为 min=34 故 D 错误。故选 C。4、真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和 3a的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示。一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质量为m，电荷量为e，忽略重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为（）6 A32BC34D35 答案：C 解析：电子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力 =2 则磁感应强度与圆周运动轨迹关系为 =即运动轨迹半径越大，磁场的磁感应强度越小。令电子运动轨迹最大的半径为max，为了使电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，其最大半径的运动轨迹与实线圆相切，如图所示 A点为电子做圆周运动的圆心，电子从圆心沿半径方向进入磁场，由左手定则可得，为直角三角形，则由几何关系可得(3 max)2=max2+2 7 解得 max=43 解得磁场的磁感应强度最小值 min=max=34 故选 C。5、有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是（）A通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用 B安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现 C带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功 D通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行 答案：B 解析：A当通电直导线放置方向与匀强磁场方向在同一直线上时，不受安培力的作用，A 选项错误；B安培力可以看成导体内大量电子共同受到洛伦兹力产生的，即 B 正确；C在匀强磁场中，洛伦兹力始终与运动方向垂直，此时洛伦兹力不做功，C 错误；D由左手定则可知，通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向垂直，D 也错误 故选 B。6、为了解释地球的磁性，19 世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（）8 ABCD 答案：B 解析：要知道环形电流的方向首先要知道地磁场的分布情况：地磁的南极在地理北极的附近，故右手的拇指必需指向南方，然后根据安培定则四指弯曲的方向是电流流动的方向从而判定环形电流的方向 地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故四指的方向应该向西故 B 正确 小提示：主要考查安培定则和地磁场分布，掌握安培定则和地磁场的分布情况是解决此题的关键所在另外要掌握此类题目一定要乐于伸手判定 7、在光滑桌面上将长为的软导线两端固定，固定点的距离为2，导线通有电流I，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导线中的张力为（）AB2CD2 答案：A 解析：从上向下看导线的图形如图所示 9 导线的有效长度为 2L，则所受的安培力大小 =2 设绳子的张力为，由几何关系可知 =2 解得 =故 A 正确，BCD 错误。故选 A.多选题 8、在两平行金属板间，有如图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场。粒子以速度0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过。则下列说法正确的是（）A若质子以速度0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将不偏转 B若电子以速度0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将向下偏转 10 C若质子以大于0的速度，沿垂直于电场方向和磁场方向从两板正中央射入时，质子将向上偏转 D若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度0沿垂直于电场和磁场的方向，从两板正中央射入时，电子将向下偏转 答案：ACD 解析：AB设带电粒子的质量为m，电荷量为q，匀强电场的电场强度为E，匀强磁场的磁感应强度为B，带电粒子以速度v0垂直射入互相正交的匀强电场和匀强磁场中时，若粒子带正电荷，则所受静电力方向向下，大小为；所受洛伦兹力方向向上，大小为0。沿直线匀速通过时，显然有 0=0=即沿直线匀速通过时，带电粒子的速度与其质量、电荷量无关。若粒子带负电荷，则所受静电力方向向上，洛伦兹力方向向下，上述结论仍然成立。故 A 正确，B 错误；C若质子以大于v0的速度v射入两板之间，由于洛伦兹力 洛=洛伦兹力将大于静电力，质子带正电荷，将向上偏转，C 正确；D磁场的磁感应强度B增大时，电子射入的其他条件不变，所受洛伦兹力 洛=0 增大，电子带负电荷，所受洛伦兹力方向向下，将向下偏转，D 正确。故选 ACD。9、如图所示，在平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为的匀强磁场，一带电粒子从轴上的点射入磁场，速度方向与轴正方向的夹角=30。粒子经过磁场偏转后在点（图中未画出）垂直穿过正半轴。已知=，粒子电荷量为，质量为，重力不计，则（）11 A粒子带负电荷 B粒子速度大小为2 C粒子在磁场中运动的时间为23D与点相距3 答案：AB 解析：A粒子进入磁场后沿顺时针方向做圆周运动，由左手定则可知，粒子带负电，故 A 正确；B粒子运动轨迹如图所示 由几何知识可知，粒子做圆周运动的轨道半径 =sin=2 粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得 =2 解得 =2 故 B 正确；C粒子在磁场中运动的周期 12 =2 粒子轨迹对应的圆心角为 =180 30=150 粒子在磁场中运动的时间为 =150360=56 故 C 错误；DN点到O点的距离为 =+cos=2+2cos30=(2+3)故 D 错误。故选 AB。10、电磁轨道炮工作原理如图所示待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触电流I 从一条轨道流入，通过导电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面得磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与 I 成正比通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出现欲使弹体的出射速度增加至原来的 2 倍，理论上可采用的方法是 A只将轨道长度 L 变为原来的 2 倍 B只将电流 I 增加至原来的 2 倍 C只将弹体质量减至原来的一半 13 D将弹体质量减至原来的一半，轨道长度 L 变为原来的 2 倍，其它量不变 答案：BD 解析：试题分析：通电的弹体在轨道上只受安培力作用，根据动能定理可得，因为磁感应强度的大小与 I 成正比，即=，联立解得=22，若只将轨道长度 L 变为原来的 2 倍，则速度变为原来的2倍，若只将电流 I 增加至原来的 2 倍，则速度变为原来的 2 倍，若将弹体质量减至原来的一半，则速度变为原来的2倍，将弹体质量减至原来的一半，轨道长度 L 变为原来的 2 倍，则速度变为原来的 2 倍，故 BD 正确；考点：考查了安培力，动能定理 填空题 11、如图所示，两电子沿MN方向从M点射入两平行平面间的匀强磁场中，它们分别以v1、v2的速率射出磁场，则v1：v2=_，通过匀强磁场所用时间之比t1、t2=_。答案：1:2 3:2 解析：1粒子运动轨迹如下图所示 14 电子垂直射入磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有，根据 =2 电子做圆周运动的半径 =则得电子在电场中的运动速度之比等于电子做圆周运动的半径之比，根据几何关系有 1:2=1:2 所以电子在电场中的速度之比为 1:2=1:2 2 电子在磁场中做圆周运动的周期 =2 以v1运动的电子在磁场中运动的时间 1=4 以v2运动的电子在磁场中运动的时间 2=6 所以电子在磁场中运动的时间之比为 1:2=3:2 15 12、如图，假设地球质量分布均匀，距地心O为r处的B点，有一质量为m的质点。已知地球质量为M，引力常量为G，类比电场强度的定义式，可推知地球在B点的引力场强度大小为=_；类比磁场中的磁通量，若要在电场中引入电通量的概念，你认为可用=_表示，并对你的表达式中的物理量符号进行说明：_。答案：2 cos 见解析 解析：1 电场强度的定义式为 =万有引力类比为电场力，质量类比为电荷量，地球在B点的引力场强度大小为 =2=2 2 当面积为S的线圈与电场垂直方向投影面积的夹角为 时，线圈在磁场垂直方向投影面积为Scos，磁通量为 =cos 电场强度类比为磁感应强度，则可得电通量为 =cos 3表达式中E表示电场强度，S表示面积，表示面积与电场垂直方向投影面积的夹角。