[ID:6-6111627] 2020届高考物理一轮复习《磁场》专题突破性训练(解析版+原卷版)
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2020届高考物理一轮复习《磁场》专题突破性训练 考试时间:60分钟  满分:100分 姓名:___________ 第Ⅰ卷 一、选择题(本题共12小题,共48分,1~6题为单选题,每小题4分,7~12题为多选题,全都选对的得4分,有选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分) 1.如图所示,AC是一个用导线弯成的半径为R、以O为圆心的四分之一圆弧,将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中.当在该导线中通以方向由A到C,大小为I的恒定电流时,该导线受到的安培力的大小和方向是(  ) A.,垂直AC的连线指向右上方 B.,垂直AC的连线指向左下方 C.BIR,垂直AC的连线指向右上方 D.BIR,垂直AC的连线指向左下方 2.如图所示,a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相同的电流,方向如图所示.一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是(  )A.向上 B.向下 C.向左 D.向右 3.如图所示,直导线通入垂直纸面向里的电流,在下列匀强磁场中,能静止在光滑斜面上的是(  ) 4.如图所示,两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线M和N,通有同向等值电流;沿纸面与直导线M、N等距放置另一根可自由移动的通电导线ab,则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是(  ) A.沿纸面逆时针转动 B.沿纸面顺时针转动 C.a端转向纸外,b端转向纸里 D.a端转向纸里,b端转向纸外 5.如图所示,在x轴上方存在垂直于纸面向里的足够宽的匀强磁场,磁感应强度为B.在xOy平面内,从原点O处沿与x轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计).则下列说法正确的是(  ) A.若v一定,θ越大,则粒子在磁场中运动的时间越短 B.若v一定,θ越大,则粒子在离开磁场的位置距O点越远 C.若θ一定,v越大,则粒子在磁场中运动的角速度越大 D.若θ一定,v越大,则粒子在磁场中运动的时间越短 6.如图所示,带电粒子(不计重力)以初速度v0从a点垂直于y轴进入匀强磁场,运动过程中经过b点,Oa=Ob.若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场,带电粒子仍以速度v0从a点垂直于y轴进入电场,仍能通过b点,则电场强度E和磁感应强度B的比值为(  ) A.v0 B. C.2v0 D. 7.如图所示,光滑绝缘轨道ABP竖直放置,其轨道末端切线水平,在其右侧有一正交的匀强电场、匀强磁场区域,电场竖直向上,磁场垂直纸面向里.一带电小球从轨道上的A点由静止滑下,经P点进入场区后,恰好沿水平方向做直线运动.则可判定(  ) A.小球带负电 B.小球带正电 C.若小球从B点由静止滑下,进入场区后将立即向上偏 D.若小球从B点由静止滑下,进入场区后将立即向下偏 8.如图所示为圆柱形区域的横截面,在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场.带电粒子(不计重力)第一次以速度v1沿截面直径入射,粒子飞出磁场区域时,速度方向偏转60°角;该带电粒子第二次以速度v2从同一点沿同一方向入射,粒子飞出磁场区域时,速度方向偏转90°角.则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的(  ) A.半径之比为 B.速度之比为 C.时间之比为2∶3 D.时间之比为3∶2 9.A、B两个离子同时从匀强磁场的直边界上的P、Q点分别以60°和30°(与边界的夹角)射入磁场,又同时分别从Q、P点穿出,如图所示.设边界上方的磁场范围足够大,下列说法中正确的是(  ) A.A为正离子,B为负离子 B.A、B两离子运动半径之比为 C.A、B两离子速率之比为1∶ D.A、B两离子的比荷之比为2∶1 10.如图所示,质量相同而电量不同的两个正电荷,从静止开始,经过同一加速电场后,垂直界面进入同一匀强磁场,最后分别打在a、b两点,不计粒子重力,由图可知(  ) A.打在a点的粒子速度大 B.打在b点的粒子速度大 C.a的电荷量大于b的电荷量 D.a、b在磁场中运动的时间相同 11.劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器,工作原理示意图如图所示.置于真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略.磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,高频交流电频率为f,加速电压为U.若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为+q,在加速器中被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响.则下列说法正确的是(  ) A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR B.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比 C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为∶1 D.不改变磁感应强度B和交流电频率f,只改变加速电压U,该回旋加速器的最大动能不变 12.已知一质量为m的带电液滴,经恒定电压U加速后,水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中,液滴在此空间的竖直平面内做匀速圆周运动,如图所示,则(  ) A.液滴在空间可能受4个力作用 B.液滴一定带负电 C.液滴做圆周运动的半径r= D.液滴在场中运动时总能量不变 第Ⅱ卷 二、计算题(本题4小题,共52分) 13. (12分)如图所示,将长为50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的竖直轻弹簧悬挂成水平状态,位于垂直纸面向里的匀强磁场中,当金属棒中通以0.4 A的电流时,弹簧恰好不伸长,求:(取g=9.8 m/s2) (1)匀强磁场中磁感应强度是多大? (2)当金属棒通以0.2 A由a到b的电流时,弹簧伸长1 cm,如果电流方向由b到a,而电流大小不变,弹簧伸长又是多少?(弹簧始终处于弹性限度内) 14.(12分)如图所示,粒子源能放出初速度为0,比荷均为=1.6×104 C/kg的带负电粒子,进入水平方向的加速电场中,加速后的粒子正好能沿圆心方向垂直进入一个半径为r=0.1 m的圆形磁场区域,磁感应强度B=0.5 T,在圆形磁场区域右边有一竖直屏,屏的高度为h=0.6 m,屏距磁场右侧距离为L=0.2 m,且屏中心与圆形磁场圆心位于同一水平线上.现要使进入磁场中的带电粒子能全部打在屏上,不计重力,试求加速电压的最小值. 15.(14分)如图所示,初速度为零的负离子经电势差为U的匀强电场加速后,从离子枪T中水平射出,经过一段路程后进入水平放置的距离为d的两平行金属板MN和PQ之间,离子所经空间存在着磁感应强度为B的匀强磁场.不考虑离子重力作用,离子的荷质比在什么范围内,离子才能打在金属板PQ上? 16.(14分)如图所示,一个质量为m,带电量为q的正离子,从D点以某一初速度垂直进入匀强磁场.磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为B.离子的初速度方向在纸面内,与直线AB的夹角为60°.结果离子正好穿过AB的垂线上离A点距离为L的小孔C,垂直AC的方向进入AC右边的匀强电场中.电场的方向与AC平行.离子最后打在AB直线上的B点.B到A的距离为2L.不计离子重力,离子运动轨迹始终在纸面内,求: (1)离子从D点入射的速度v0的大小; (2)匀强电场的电场强度E的大小. 2020届高考物理一轮复习《磁场》专题突破性训练 考试时间:60分钟  满分:100分 姓名:___________ 第Ⅰ卷 一、选择题(本题共12小题,共48分,1~6题为单选题,每小题4分,7~12题为多选题,全都选对的得4分,有选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分) 1.如图所示,AC是一个用导线弯成的半径为R、以O为圆心的四分之一圆弧,将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中.当在该导线中通以方向由A到C,大小为I的恒定电流时,该导线受到的安培力的大小和方向是(  ) A.,垂直AC的连线指向右上方 B.,垂直AC的连线指向左下方 C.BIR,垂直AC的连线指向右上方 D.BIR,垂直AC的连线指向左下方 【答案】 C 2.如图所示,a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相同的电流,方向如图所示.一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是(  )A.向上 B.向下 C.向左 D.向右 【答案】 B 【解析】 根据通电直导线产生的磁场的特点和安培定则可知,b、d两导线在O点产生的磁场大小相等,方向相反,a、c两导线在O点产生的磁场的方向均向左,故O点的合磁场方向向左,又带正电的粒子沿垂直于纸面的方向向外运动,根据左手定则可判断出带电粒子受到的洛伦兹力向下,选项B正确. 3.如图所示,直导线通入垂直纸面向里的电流,在下列匀强磁场中,能静止在光滑斜面上的是(  ) 【答案】 A 4.如图所示,两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线M和N,通有同向等值电流;沿纸面与直导线M、N等距放置另一根可自由移动的通电导线ab,则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是(  ) A.沿纸面逆时针转动 B.沿纸面顺时针转动 C.a端转向纸外,b端转向纸里 D.a端转向纸里,b端转向纸外 【答案】 D 【解析】 根据长直导线周围磁场的分布规律和矢量合成法则,可以判断两导线M、N连线中垂线上方磁场方向水平向右,ab上半段所受安培力垂直于纸面向里,两导线M、N连线中垂线下方磁场方向水平向左,ab下半段所受安培力垂直于纸面向外,所以a端转向纸里,b端转向纸外,选项D正确. 5.如图所示,在x轴上方存在垂直于纸面向里的足够宽的匀强磁场,磁感应强度为B.在xOy平面内,从原点O处沿与x轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计).则下列说法正确的是(  ) A.若v一定,θ越大,则粒子在磁场中运动的时间越短 B.若v一定,θ越大,则粒子在离开磁场的位置距O点越远 C.若θ一定,v越大,则粒子在磁场中运动的角速度越大 D.若θ一定,v越大,则粒子在磁场中运动的时间越短 【答案】 A 【解析】 带电粒子进入磁场后运动轨迹如图.由T=知周期大小和速度大小无关,根据几何关系,粒子在磁场中运动的圆心角为2π-2θ,运动时间t=T=.故θ越大,运动时间越短,A对;θ一定,则运动时间一定,角速度一定,C、D错.粒子离开磁场的位置到O点的距离为2Rsin θ=.若v一定,θ越大,则粒子离开磁场的位置距O点先变远后变近,B错. 6.如图所示,带电粒子(不计重力)以初速度v0从a点垂直于y轴进入匀强磁场,运动过程中经过b点,Oa=Ob.若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场,带电粒子仍以速度v0从a点垂直于y轴进入电场,仍能通过b点,则电场强度E和磁感应强度B的比值为(  ) A.v0 B. C.2v0 D. 【答案】 C 【解析】 设Oa=Ob=d,因带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,所以圆周运动的半径正好等于d即d=,得B=.如果换成匀强电场,带电粒子做类平抛运动,那么有d=()2,得E=,所以=2v0.选项C正确. 7.如图所示,光滑绝缘轨道ABP竖直放置,其轨道末端切线水平,在其右侧有一正交的匀强电场、匀强磁场区域,电场竖直向上,磁场垂直纸面向里.一带电小球从轨道上的A点由静止滑下,经P点进入场区后,恰好沿水平方向做直线运动.则可判定(  ) A.小球带负电 B.小球带正电 C.若小球从B点由静止滑下,进入场区后将立即向上偏 D.若小球从B点由静止滑下,进入场区后将立即向下偏 【答案】 BD 【解析】 若小球带正电,小球在复合场中受到向上的电场力、向上的洛伦兹力和向下的重力,只要三力平衡,小球就能做匀速直线运动;若小球带负电,小球在复合场中受到向下的电场力、向下的洛伦兹力和向下的重力,不可能做匀速直线运动,所以A错误,B正确;若小球从B点由静止滑下,进入场区后,所受洛伦兹力小于从A点滑下进入场区受到的洛伦兹力,小球所受合力向下,所以小球向下偏,C错误,D正确. 8.如图所示为圆柱形区域的横截面,在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场.带电粒子(不计重力)第一次以速度v1沿截面直径入射,粒子飞出磁场区域时,速度方向偏转60°角;该带电粒子第二次以速度v2从同一点沿同一方向入射,粒子飞出磁场区域时,速度方向偏转90°角.则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的(  ) A.半径之比为 B.速度之比为 C.时间之比为2∶3 D.时间之比为3∶2 【答案】 AC 【解析】 设磁场半径为R,当第一次以速度v1沿截面直径入射时,根据几何知识可得:=tan 60°,即r1=R.当第二次以速度v2沿截面直径入射时,根据几何知识可得:r2=R,所以=,A正确;两次情况下都是同一个带电粒子在相同的磁感应强度下运动的,所以根据公式r=,可得==,B错误;因为周期T=,与速度无关,所以运动时间之比为==,C正确,D错误. 9.A、B两个离子同时从匀强磁场的直边界上的P、Q点分别以60°和30°(与边界的夹角)射入磁场,又同时分别从Q、P点穿出,如图所示.设边界上方的磁场范围足够大,下列说法中正确的是(  ) A.A为正离子,B为负离子 B.A、B两离子运动半径之比为 C.A、B两离子速率之比为1∶ D.A、B两离子的比荷之比为2∶1 【答案】 BD 【解析】 A向右偏转,根据左手定则知,A为负离子,B向左偏转,根据左手定则知,B为正离子,故A错误;离子在磁场中做圆周运动,以A离子为例运动轨迹如图所示,由几何关系可得r=,l为PQ的距离,则A、B两离子运动半径之比为∶=1∶,故B正确.离子的速率为v=r·,时间相同,半径之比为1∶,圆心角之比为2∶1,则速率之比为2∶,故C错误;根据r=知,=,因为速度大小之比为2∶,半径之比为1∶,则比荷之比为2∶1,故D正确. 10.如图所示,质量相同而电量不同的两个正电荷,从静止开始,经过同一加速电场后,垂直界面进入同一匀强磁场,最后分别打在a、b两点,不计粒子重力,由图可知(  ) A.打在a点的粒子速度大 B.打在b点的粒子速度大 C.a的电荷量大于b的电荷量 D.a、b在磁场中运动的时间相同 【答案】 AC 【解析】 经加速电场后,根据动能定理可得:Uq=mv2,在磁场中根据牛顿第二定律可得:Bqv=m,联立解得:v=,R=,由题图可知,打在a点的粒子的半径较小,而质量相同,则说明打在a点的粒子的电荷较大;则可知,打在a点的粒子速度较大,故A、C正确,B错误;由T=可知,a的周期小于b的周期,转过的圆心角相同,由t=T=可知,时间不同,故D错误. 11.劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器,工作原理示意图如图所示.置于真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略.磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,高频交流电频率为f,加速电压为U.若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为+q,在加速器中被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响.则下列说法正确的是(  ) A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR B.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比 C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为∶1 D.不改变磁感应强度B和交流电频率f,只改变加速电压U,该回旋加速器的最大动能不变 【答案】 ACD 【解析】 质子出回旋加速器的速度最大,此时的半径为R,则v==2πRf.所以最大速度不超过2πfR,故A正确. 根据qvB=,知v=,则最大动能Ekm=mv2=,与加速的电压无关,故B错误,D正确. 粒子在加速电场中做匀加速运动,在磁场中做匀速圆周运动,根据v=知,质子第二次和第一次经过D形盒狭缝的速度比为∶1,根据r=,则半径比为∶1,故C正确. 12.已知一质量为m的带电液滴,经恒定电压U加速后,水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中,液滴在此空间的竖直平面内做匀速圆周运动,如图所示,则(  ) A.液滴在空间可能受4个力作用 B.液滴一定带负电 C.液滴做圆周运动的半径r= D.液滴在场中运动时总能量不变 【答案】 BCD 【解析】 液滴受到重力、电场力和洛伦兹力的作用,所以选项A错误;由于液滴做匀速圆周运动,所以电场力与重力为平衡力,电场力方向向上,可以判定液滴带负电,B正确;根据qU=mv2,r=,qE=mg,解得r=,选项C正确;液滴在场中运动的整个过程能量守恒,选项D正确. 第Ⅱ卷 二、计算题(本题4小题,共52分) 13. (12分)如图所示,将长为50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的竖直轻弹簧悬挂成水平状态,位于垂直纸面向里的匀强磁场中,当金属棒中通以0.4 A的电流时,弹簧恰好不伸长,求:(取g=9.8 m/s2) (1)匀强磁场中磁感应强度是多大? (2)当金属棒通以0.2 A由a到b的电流时,弹簧伸长1 cm,如果电流方向由b到a,而电流大小不变,弹簧伸长又是多少?(弹簧始终处于弹性限度内) 【答案】 (1)0.49 T (2)3 cm 【解析】 (1)当ab棒受到向上的安培力BIl,且和向下的重力mg大小相等时,弹簧不伸长,由BIl=mg可得出磁感应强度:B== T=0.49 T. (2)当0.2 A的电流由a流向b时,ab棒受到两根弹簧向上的拉力2kx1、向上的安培力BI1l和向下的重力mg作用,处于平衡状态. 根据平衡条件有:2kx1=mg-BI1l① 当电流反向后,弹簧伸长x2,ab棒受到两个弹簧向上的拉力2kx2、向下的安培力BI2l和重力mg作用,处于平衡状态,有: 2kx2=mg+BI2l② 联立①②得: x2=·x1 代入数据解得:x2=3 cm. 14.(12分)如图所示,粒子源能放出初速度为0,比荷均为=1.6×104 C/kg的带负电粒子,进入水平方向的加速电场中,加速后的粒子正好能沿圆心方向垂直进入一个半径为r=0.1 m的圆形磁场区域,磁感应强度B=0.5 T,在圆形磁场区域右边有一竖直屏,屏的高度为h=0.6 m,屏距磁场右侧距离为L=0.2 m,且屏中心与圆形磁场圆心位于同一水平线上.现要使进入磁场中的带电粒子能全部打在屏上,不计重力,试求加速电压的最小值. 【答案】 60 V 【解析】 粒子运动轨迹如图所示: 根据牛顿第二定律及几何知识得:tan ==,故磁感应强度一定时,粒子进入磁场的速度越大,在磁场中偏转量越小. 若粒子恰好不飞离屏,则加速电压有最小值,此时粒子刚好打在屏的最下端B点,根据带电粒子在磁场中的运动特点可知,粒子偏离方向的夹角正切值为tan θ=, 解得:tan θ=,粒子偏离水平方向的夹角:θ=60°=, 由几何关系可知,此时粒子在磁场中对应的轨迹半径为:R=rtan=0.1 m① 带电粒子在电场中加速,由动能定理得:qU=mv2② 带电粒子在磁场中偏转时,洛伦兹力提供向心力, 由牛顿第二定律可得:qvB=③ 联立①②③解得:U==60 V 故加速电压的最小值为60 V. 15.(14分)如图所示,初速度为零的负离子经电势差为U的匀强电场加速后,从离子枪T中水平射出,经过一段路程后进入水平放置的距离为d的两平行金属板MN和PQ之间,离子所经空间存在着磁感应强度为B的匀强磁场.不考虑离子重力作用,离子的荷质比在什么范围内,离子才能打在金属板PQ上? 【答案】 见解析 【解析】 在加速过程中,据动能定理有mv2=qU 分析离子进入磁场后打到金属板两端的轨迹,如图所示,设半径分别为R1和R2,则离子打到金属板上的条件是R1≤R≤R2 由勾股定理知: R=d2+(R1-)2 解得R1=d 同理可得:R=(2d)2+(R2-)2 解得:R2=d 离子在磁场中运动时,由洛伦兹力和向心力公式可得: qvB=m 解得:R= 故= 因R1≤R≤R2,故≤≤. 16.(14分)如图所示,一个质量为m,带电量为q的正离子,从D点以某一初速度垂直进入匀强磁场.磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为B.离子的初速度方向在纸面内,与直线AB的夹角为60°.结果离子正好穿过AB的垂线上离A点距离为L的小孔C,垂直AC的方向进入AC右边的匀强电场中.电场的方向与AC平行.离子最后打在AB直线上的B点.B到A的距离为2L.不计离子重力,离子运动轨迹始终在纸面内,求: (1)离子从D点入射的速度v0的大小; (2)匀强电场的电场强度E的大小. 【答案】 (1) (2) 【解析】 (1)离子在磁场中做匀速圆周运动,轨迹如图所示. 由几何关系可知,离子做匀速圆周运动的半径r满足: L=r+rcos 60°① 离子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律:qv0B=m② 由①②解得入射速度v0=.③ (2)离子进入电场后做类平抛运动,轨迹如图所示. 水平方向2L=v0t④ 竖直方向L=··t2⑤ 由③④⑤解得匀强电场的电场强度E=.
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  • 资料类型: 试卷
  • 资料版本:通用
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