(江苏专用)2020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升练(含解析).docx
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1、1本章综合能力提升练一、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.电键闭合后导体棒受到的安培力方向( )图 1A.向上 B.向下 C.向左 D.向右答案 D解析 由安培定则知 U 形铁芯下端为 N 极,上端为 S 极, ab 中的电流方向由 a b,由左手定则可知导体棒受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,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为 .质量为 m、长为 L 的金属杆 ab 垂直导轨放置,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
2、ab 保持静止.则磁感应强度的方向和大小可能为( )图 2A.竖直向上,mgILtanB.平行导轨向上,mgcosILC.水平向右,mgILD.水平向左,mgIL答案 D解析 金属导轨光滑,所以没有摩擦力,则金属杆只受重力、支持力和安培力,根据平衡条2件知三力的合力为零.当磁感应强度方向竖直向上时,如图所示,安培力水平向右,由几何关系和 F BIL 得磁感应强度大小为 ,选项 A 错误;磁感应强度方向平行导轨向上,mgtanIL安培力垂直于导轨向下,不可能平衡,选项 B 错误;磁感应强度方向水平向右,安培力竖直向下,不可能平衡,选项 C 错误;磁感应强度方向水平向左,安培力竖直向上,若平衡,安
3、培力和重力相等,且由 F BIL 得磁感应强度大小为 ,选项 D 正确.mgIL3.(2018铜山中学模拟)如图 3 所示, MN 为两个匀强磁场的分界面,两磁场的磁感应强度大小的关系为 B12 B2,一带电荷量为 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通过 O 点( )图 3A. B.2 mqB1 2 mqB2C. D.2 mqB1 B2 mqB1 B2答案 B解析 粒子在磁场中的运动轨迹如图所示,由周期公式 T 知,粒子从 O 点进入磁场到2 mqB向下再一次通过 O 点的时间 t ,所以选项 B 正确.2 mqB1 mqB2 2 mqB2
4、4.如图 4,空间某区域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,已知在该区域内, 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.下列选项正确的是( )3图 4A.mambmc B.mbmamcC.mcmamb D.mcmbma答案 B解析 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,所以 mbmamc,故选项 B 正确,A、C、D 错误.5.(2017如皋
5、市第二次质检)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图5 所示,其中磁感应强度恒定.质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场.若某种 2 价正离子在入口处从静止开始被加速电场加速,为使它经同一匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将加速电压减小到原来的 倍.此离子和质子的112质量比约为( )图 5A.6B.12C.24D.144答案 C解析 根据动能定理得, qU mv2得12v 2qUm粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律,有 qvB ,mv2R得 R mvqB两式联立得: mqB2R22U二价正离子与质子从同一出口离开
6、磁场,则 R 相同,所以 m ,二价正离子电荷量是质子qU的 2 倍,且加速电压是质子的 ,故二价正离子质量是质子质量的 24 倍,C 正确,A、B、D112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4y 轴进入电场,粒子仍能过 b 点,那么电场强度 E 与磁感应强度 B 之比为( )图 6A.v0B.1C.2v0D.v02答案 C解析 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 O
7、b ,带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,竖直方向加速度 a ,故mv0qB qEmOb v0t, Oa t2,联立解得 2 v0,故选项 C 正确.qE2m EB7.如图 7,虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场, P 为磁场边界上的一点,大量相同的带电粒子以相同的速率经过 P 点,在纸面内沿不同的方向射入磁场,若粒子射入速率为 v1,这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上;若粒子射入速率为 v2,相应的出射点分布在三分之一圆周上,不计重力及带电粒子之间的相互作用,则 v2 v1为( )图 7A. 2 B. 13 2C. 1 D.33 2答案 C解析 根据作图分析可知,当粒子
8、在磁场中运动半个圆周时,打到圆形磁场边界的位置距 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 R;若粒子射入的速率为 v2,轨迹如图乙所示,12由几何知识可知,粒子运动的轨道半径为 r2 Rcos30 R;根据轨道半径公式 r 可32 mvqB知, v2 v1 r2 r1 1,故选项 C 正确.35二、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示意图,此质谱仪由以下几部分构成:离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器.静电分析器通道中心线半径为R,通道内有均匀辐射电场,
9、在中心线处的电场强度大小为 E;磁分析器中分布着方向垂直于纸面,磁感应强度为 B 的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右边界平行.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),经加速电场加速后进入静电分析器,沿中心线 MN 做匀速圆周运动,而后由 P 点进入磁分析器中,最终经过 Q 点进入收集器.下列说法中正确的是( )图 8A.磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向内B.加速电场中的加速电压 U ER12C.磁分析器中轨迹圆心 O2到 Q 点的距离 d1BmERqD.任何离子若能到达 P 点,则一定能进入收集器答案 BC解析 进入磁分析器后,正离子顺时针转动,所受洛伦
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