高考物理二轮复习 考点对接模拟题经典特训 专题十 磁场(含3年模拟题详解)

专题十 磁 场

模拟试题

考点一 磁场、磁场对电流的作用

1.(2013深圳市南山区期末)指南针是我国古代的四大发明之一.当指南针静止时,其N极指向如图虚线

(南北向)所示,若某一条件下该指南针静止时N极指向如图实线(N极东偏北向)所示.则以下判断正确的 是( )

A.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有东向西的电流 B.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有西向东的电流 C.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有北向南的电流 D.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有南向北的电流

解析:若某一条件下该指南针静止时N极指向如图实线(N极东偏北向)所示,则有一指向东方的磁场,由安培定则,可能在指南针上面有一导线南北放置,通有北向南的电流,选项C正确. 答案:C

2.(2012佛山高三质检)如图所示,倾斜导轨宽为L,与水平面成α角,处在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,金属杆ab水平放在导轨上.当回路电流为I时,金属杆ab所受安培力F( )

A.方向垂直ab杆沿斜面向上 B.方向垂直ab杆水平向右 C.F=BILcos α D.F=BILsin α

解析:由题图可知,电流由b→a通过金属杆ab;由左手定则可知,金属杆ab所受安培力方向垂直ab杆水平向右,且F=BIL.故正确选项为B. 答案:B

3.(2013上海奉贤区期末)如图所示线框abcd在竖直面内,可以绕固定的OO′轴转动.现通以abcda电流,要使它受到磁场力后,ab边向纸外,cd边向纸里转动,则所加的磁场方向可能是( )

A.垂直纸面向外 B.竖直向上

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C.竖直向下

D.在OO′上方垂直纸面向里,在OO′下方垂直纸面向外

解析:根据左手定则,要使它受到磁场力后,ab边向纸外,cd边向纸里转动,则所加的磁场方向可能是竖直向上,选项B正确. 答案:B

4.(2013金华十校联考)如图所示为一电流表的原理示意图.质量为m=20 g的均质细金属棒MN的中点处通过挂钩与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示数,MN的长度大于ab边长度.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.若已知弹簧的劲度系数为8.0 N/m.ab边长度为0.20 m,bc边长度为0.050 m,B=0.40 T.不计通电时电流产生的磁场的作用,此电流表的量程为( )

A.5.0 A B.3.0 A C.2.5 A D.1.0 A

解析:由题意知,无电流通过金属棒MN时,指针指在标尺上的零刻度线处,因此要使该电流表指示出电流,指针须向下移动,金属棒下降至匀强磁场的下边界,即ab边界时,通过它的电流最大,设此电流值为I,由BI·ab=k·bc,解得I=5.0 A,选项A正确. 答案:A

5.(2013连云港市期末)如图所示,空间存在着与圆台母线垂直向外的磁场,各处的磁感应强度大小均为B,圆台母线与竖直方向的夹角为θ.一个质量为m、半径为r的匀质金属环位于圆台底部.环中通以恒定的电流I后圆环由静止向上运动,经过时间t后撤去该恒定电流并保持圆环闭合,圆环上升的最大高度为H.已知重力加速度为g,磁场的范围足够大.在圆环向上运动的过程中,下列说法正确的是( )

A.在时间t内安培力对圆环做功为mgH B.圆环先做匀加速运动后做匀减速运动 C.圆环运动的最大速度为

2πBIrtcos?-gt m

D.圆环先有扩张后有收缩的趋势

解析:环中通以恒定的电流I后,圆环所受安培力为BI×2πr,在竖直方向分力为F=BI×2πrcos θ,由牛顿第二定律,BI×2πrcos θ-mg=ma,圆环向上运动的加速度为a=经过时间t,速度最大为v=at,圆环运动的最大速度为

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2πBIrcos?-g,m2πBIrcos?-gt,向上,选项C正确.在时m间t内上升高度h=at,安培力对圆环做功为W=Fh,选项A错误;圆环先做匀加速运动后在磁场中切割磁感线做变减速运动,选项B错误.圆环向上切割磁感线运动产生逆时针方向的

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感应电流,有收缩的趋势,选项D错误. 答案:C

考点二 磁场对运动电荷的作用

6.(2013广东揭阳一中、潮州金山中学联考)速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场,其轨迹照片如图所示,则磁场最强的是( )

解析:电子在磁场中做匀速圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力有Bve=

mv2mv1可得B=∝,rrer比较四个运动轨迹可知,选项D中电子做圆周运动的轨道半径r最小,所以其磁场最强.

答案:D

7.(2013山东名校质检)如图(甲)所示为显像管的原理示意图,当没有磁场时电子束将打在荧光屏正中的O点.安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生偏转.设垂直纸面向里的磁场方向为正方向,如果要使电子束打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点,图(乙)中哪种变化的磁场能够使电子束发生上述偏转( )

解析:要使电子束打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点,根据左手定则,能够使电子束发生上述偏转的变化的磁场是图(乙)中A项. 答案:A

8.(2013安徽师大附中一模)如图所示,在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,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 解析:粒子在磁场中运动的时间t=

2?π???2πT=

2πmπ??·,可见,该时间与v的大小无关,而

Bqπ与θ有关,θ越大,t越小,θ一定,t一定,选项A正确,D错误;若v一定,粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径r=

mv一定,当θ=π/2时,粒子离开磁场的位置距O点越远,显然,选项BBq 3

错误;粒子在磁场中做圆周运动的周期T=

2πm2πBq,角速度ω==,所以选项C错误. BqTm答案:A

9.(2013武汉市联考)如图所示,带异种电荷的粒子a、b以相同的动能同时从O点射入宽度为d的有界匀

强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°,且同时到达P点.a、b两粒子的质量之 比为( )

A.1∶2 B.2∶1 C.3∶4 D.4∶3 解析:a、b两粒子同时从O点进入匀强磁场,同时到达P点,由几何关系可知,a粒子在匀强磁场中运动轨迹半径为ra=3d,b粒子在匀强磁场中运动轨迹半径rb=d.a粒子运动轨迹所对圆3心角为120°,轨迹弧长sa=轨迹弧长sb=

s2?ra23πd=,运动时间ta=a;b粒子运动轨迹所对圆心角为60°,

9va3ssss2πrbπd112=,运动时间tb=b.由a=b得出b=,又由于mava=mbvb2可得出

vbvavbvb332232mavb3=2=,故选项C正确. mbva4答案:C

10.(2013宁波市期末)如图所示,在矩形区域内有垂直于纸平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B=5.0×10T,矩形区域长为-2

23 m,宽为0.2 m,在AD边中点O处有一放射源,某时56

刻,放射源沿纸面向磁场中各方向均匀地辐射出速率均为v=2×10 m/s的某种带正电粒子,

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带电粒子质量m=1.6×10kg.电荷量为q=3.2×10C(不计粒子重力),求:

(1)带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为多大?

(2)从BC边界射出的粒子中,在磁场中运动的最短时间为多少?

(3)若放射源向磁场内共辐射出了N个粒子,从CD边界射出的粒子有多少个?

v2mv解析:(1)qvB=m,解得:R==0.2 m.

qBR(2)因为所有粒子的轨迹半径相同,所以弦最短的圆弧所对应圆心角最小,运动时间最短.

作EO⊥AD,EO弦最短.

因为EO=0.2 m,且R=0.2 m, 所以对应的圆心角为θ=π/3.

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