高三物理一轮复习磁场复习题有答案.docx

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高三物理一轮复习磁场复习题有答案

2015高三物理一轮复习磁场复习题（有答案）

章末检测（八）

（时间：

60分钟，分值：

100分）

一、单项选择题（本大题共5小题，每小题6分，共30分，每小题只有一个选项符合题意）

1．欧姆在探索导体的导电规律的时候，没有电流表，他利用小磁针的偏转检测电流，具体的做法是：

在地磁场的作用下，处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流的时候，小磁针就会发生偏转；当通过该导线的电流为I时，发现小磁针偏转了30°，由于直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比，当他发现小磁针偏转了60°时，通过该导线的电流为（）

A．3IB．2I

C.3ID．I

2.

用如图所示的回旋加速器分别加速氘核21H和氦核42He.下列说法中正确的是（）

A．它们的最大速度相同

B．它们的最大动能相同

C．加速氘核21H时高频电源的频率大于加速氦核42He的频率

D．加速氘核21H时高频电源的频率小于加速氦核42He的频率

3.

如图所示，为一圆形区域的匀强磁场，在O点处有一放射源，沿半径方向射出速度为v的不同带电粒子，其中带电粒子1从A点飞出磁场，带电粒子2从B点飞出磁场，不考虑带电粒子的重力，则（）

A．带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为3∶1

B．带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为3∶1

C．带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为2∶1

D．带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为1∶2

4.

如图所示，在第二象限内有水平向右的匀强电场，电场强度为E；在第一、四象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等．有一个带电粒子以初速度v0从x轴上的P点垂直进入匀强电场，恰好与y轴成45°角射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入下面的磁场．已知O、P之间的距离为d，则带电粒子（）

A．在电场中运动的时间为2dv0

B．在磁场中做圆周运动的半径为2d

C．自进入磁场至第二次经过x轴所用时间为7πd4v0

D．从进入电场时开始计时，粒子在运动过程中第二次经过x轴的时间为4＋7πd2v0

5.

空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场．其方向随时间做周期性变化，磁感应强度B随时间t变化的图线如图所示．规定B>0时，磁场的方向穿出纸面，一带电荷量q＝5π×10－7C，质量m＝5×10－10kg的带电粒子，位于某点O处，在t＝0时刻以初速度v0＝πm/s沿垂直磁场方向开始运动，不计重力的作用，不计磁场的变化及可能产生的一切其他影响．则在磁场变化N个（N为整数）周期的时间内带电粒子的平均速度的大小等于（）

A．πm/sB.π2m/sC．22m/sD.2m/s

二、多项选择题（本大题共4小题，每小题6分，共24分，每小题有多个选项符合题意）

6.

有两根长直导线a、b互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图．在图中所示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与O点的距离相等．若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是（）

A．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同

B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反

C．在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零

D．在线段MN上只有一点的磁感应强度为零

7.

如图所示，一个半径为R的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交，环上各点的磁感应强度B大小相等，方向均与环面轴线方向成θ角（环面轴线为竖直方向）．若导电圆环上载有如图所示的恒定电流I，则下列说法正确的是（）

A．导电圆环有收缩的趋势

B．导电圆环所受安培力方向竖直向上

C．导电圆环所受安培力的大小为2BIR

D．导电圆环所受安培力的大小为2πBIRsinθ

8.

如图所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x.当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是（）

A．方向向上

B．大小为2mg2LI

C．要使a仍能保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移

D．若使b下移，a将不能保持静止

9.

如图所示，已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后，水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B的复合场中（E和B已知），小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，则（）

A．小球可能带正电

B．小球做匀速圆周运动的半径为r＝1B2UEg

C．小球做匀速圆周运动的周期为T＝2πEBg

D．若电压U增大，则小球做匀速圆周运动的周期增加

三、非选择题（本大题共3小题，共46分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位）

10.

（12分）如图所示为一电流表的原理示意图．质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外．与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度．

（1）当电流表示数为零时，弹簧伸长多少？

（重力加速度为g）

（2）若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？

（3）若k＝2.0N/m，ab＝0.20m，cb＝0.050m，B＝0.20T，此电流表的量程是多少？

（不计通电时电流产生的磁场的作用）

（4）若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？

11.

（15分）如图所示，在半径为R＝mv0Bq的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，圆形区域右侧有一竖直感光板，圆弧顶点P有一速率为v0的带正电的粒子平行于纸面进入磁场，已知粒子的质量为m，电荷量为q，粒子重力不计．

（1）若粒子对准圆心射入，求它在磁场中运动的时间；

（2）若粒子对准圆心射入，且速率为3v0，求它打到感光板上时速度的垂直分量；

（3）若粒子以速率v0从P点以任意角入射，试证明它离开磁场后均垂直打在感光板上．

12.

（19分）如图所示，在xOy平面内，第一象限中有匀强电场，场强大小为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，方向垂直纸面向里．今有一个质量为m、电荷量为q的带负电的粒子（不计粒子的重力和其他阻力），从y轴上的P点以初速度v0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30°角的方向进入磁场．

（1）求P点离坐标原点O的距离h；

（2）求粒子从P点出发到粒子第一次离开磁场时所用的时间；

（3）其他条件不改变，只改变磁感应强度，当磁场的磁感应强度B取某一合适的数值，粒子离开磁场后能否返回到原出发点P，并说明理由．

章末检测（八）

1．解析]选A.

设导线中的电流产生的磁感应强度为B′＝kI，由安培定则知其方向与地磁场方向垂直，如图所示，小磁针指向即为合磁场方向，由题意得：

B地•tan30°＝kIB地•tan60°＝kI′代入数据得：

I′＝3I，故A正确．

2．解析]选A.根据qvB＝mv2r得v＝qBrm，当r＝R（回旋加速器的半径）时，速度最大，因为两核的比荷qm相同，所以A正确；它们的质量不等，B错误；在回旋加速器中，欲使核得到加速，高频电源的频率必须等于核做圆周运动的频率，C、D均错误．

3．A

4．解析]选D.粒子在电场中做类平抛运动，沿x轴方向上的平均速度为v02，所以在电场中运动的时间为2dv0.由题意知，进入磁场时竖直方向速度等于水平方向速度v0，故速度为2v0，在磁场中做圆周运动的半径为22d，在第一象限内运动时间为t1＝38T＝2πr2v0×38＝3πd2v0，在第四象限内运动时间为t2＝12T＝πr2v0＝2πdv0，所以自进入磁场至第二次经过x轴的时间为t＝t1＋t2＝7πd2v0，从进入电场到第二次经过x轴的时间为t′＝2dv0＋t＝4＋7πd2v0，所以只有D正确．

5．解析]选C.由题意可得T＝2πmqB＝0.02s，R＝mv0qB＝0.01m，又t＝5×10－3s＝T4，而磁场的变化周期为T′＝1×10－2s，则粒子运动的平均速度为v＝N•22RNT′＝22m/s，选项C正确．

6．解析]选BD.两根导线分别在M点和N点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，所以M点、N点的磁感应强度大小相等，方向相反，选项B正确；线段MN中点O的磁感应强度为零，选项D正确．

7．解析]选ABD.B的水平分量为B水平＝B•sinθ，竖直向上的分量为B竖直＝B•cosθ，B竖直对环上各点的安培力方向均指向圆心，故A正确．B水平对环上各点的安培力方向向上，大小为F＝B•sinθ•I•（2πR），故B、D正确．

8．解析]选ACD.要使a恰能在斜面上保持静止，由安培定则可知b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度方向应向上，A正确．a的受力如图甲所示．

tan45°＝F安mg＝BILmg，所以B＝mgIL，B错误．b无论上移还是下移，b在a处的磁感应强度均减小．若上移，a的受力如图乙所示．上移过程中FN逐渐减小，F安先减小后增大，两个力的合力等于mg，此时a仍能保持静止，故C正确．若使b下移，同理可分析a将不能保持静止，D正确．

9．解析]选BC.小球在复合场中做匀速圆周运动，则小球受到的电场力和重力满足mg＝Eq，则小球带负电，A错误；因为小球做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，由牛顿第二定律和动能定理可得：

Bqv＝mv2r，Uq＝12mv2，联立两式可得：

小球做匀速圆周运动的半径r＝1B2UEg，由T＝2πrv可以得出T＝2πEBg，与电压U无关，所以B、C正确，D错误．

10．解析]

（1）设当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为Δx则有mg＝kΔx（2分）

解得：

Δx＝mgk.（1分）

（2）为使电流表正常工作，作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下，因此M端应接正极．（2分）

（3）设电流表满偏时通过MN的电流强度为Im，则有

BImab＋mg＝k（cb＋Δx）（2分）

联立并代入数据得Im＝2.5A．（1分）

（4）设量程扩大后，磁感应强度变为B′，则有

2B′Imab＋mg＝k（cb＋Δx）．（2分）

解得：

B′＝kcb2Imab.

代入数据得：

B′＝0.10T．（2分）

答案]

（1）mgk

（2）M端（3）2.5A

（4）0.10T

11．解析]

（1）设带电粒子进入磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为r，由牛顿第二定律得

Bqv0＝mv20r（2分）

所以r＝R（1分）

带电粒子在磁场中的运动轨迹为四分之一圆周，轨迹对应的圆心角为π2，如图甲所示，则

甲

t＝π2Rv0＝πm2Bq.（2分）

（2）由

（1）知，当v＝3v0时，带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为3R，其运动轨迹如图乙所示（1分）

乙

由图乙可知∠PO2O＝∠OO2A＝30°（1分）

所以带电粒子离开磁场时偏转角为60°（1分）

粒子打到感光板上的垂直分量为

v⊥＝vsin60°＝32v0（2分）

（3）由

（1）知，当带电粒子以v0射入时，粒子在磁场中的运动轨迹半径为R，设粒子射入方向与PO方向之间的夹角为θ，带电粒子从区域边界S射出，带电粒子运动轨迹如图丙所示（2分）

丙

因PO3＝O3S＝PO＝SO＝R

所以四边形POSO3为菱形（2分）

由图可知：

PO∥O3S，v0⊥SO3

因此，带电粒子射出磁场时的方向为水平方向，与入射方向无关．（1分）

答案]见解析

12．解析]

（1）由几何关系得：

vy＝33v0①（1分）

v＝233v0②（1分）

根据动能定理有：

qEh＝12mv2－12mv20③（2分）

联立②③解得：

h＝mv206qE④（1分）

（2）粒子在电场中运动的时间t1＝vya⑤（1分）

加速度为a＝qEm⑥（1分）

联立①⑤⑥解得：

t1＝3mv03qE⑦（1分）

在磁场中运动的时间由几何关系知

t2＝56T⑧（2分）

速率与周期的关系T＝2πRv⑨（1分）

根据牛顿第二定律及圆周运动公式有：

qvB＝mv2R⑩（1分）

联立⑨⑩解得：

T＝2πmqB⑪（1分）

联立⑧⑪解得：

t2＝2πm3qB⑫（1分）

联立⑦⑫得共用时间

t＝t1＋t2＝3mv03qE＋5πm3qB⑬（1分）

（3）能够返回到原出发点P（1分）

只要B连续变化，圆的半径就连续变化，由几何关系知粒子在x轴上离开磁场的位置就可以连续变化，在第Ⅱ象限没有电场和磁场，粒子在该象限做匀速直线运动，每次运动方向都与x轴正方向成30°角，当B取某一合适数值时必有一个满足条件的|x|，同时必有

h＝|x|tan30°（3分）

答案]见解析