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.pdf
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1、本章综合能力提升练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 1 A.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ab,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ab
2、保持静止.则磁感应强度 的方向和大小可能为( ) 图 2 A.竖直向上, mg ILtan B.平行导轨向上,mgcos IL C.水平向右,mg IL D.水平向左,mg IL 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 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FBIL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,安 mgtan IL 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
3、向左,安培力竖直向上,若平衡,安培力和 重力相等,且由FBIL得磁感应强度大小为,选项 D 正确. mg IL 3.(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B12B2,一带电荷量为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 3 A.B. 2m qB1 2m qB2 C.D. 2m qB1B2 m qB1B2 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 2m qB 向下再一次通过O点的时间t,所以选项 B 正确. 2m qB1 m qB2 2m
4、 qB2 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( ) 图 4 A.mambmcB.mbmamc C.mcmambD.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 :magqE,mbgqEBqvb,mcg BqvbqE,所以mbmamc,故选项 B 正确,A、C、D 错误. 5.(2017如皋市第二次质检)
5、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.此离子和质子的质量比约 1 12 为( ) 图 5 A.6B.12C.24D.144 答案 C 解析 根据动能定理得,qUmv2得 1 2 v 2qU m 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, 得R mv2 R mv qB 两式联立得:mqB 2R2 2U
6、 二价正离子与质子从同一出口离开磁场, 则R相同, 所以m , 二价正离子电荷量是质子的 2 q U 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、D 错误. 1 12 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OaOb.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y 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 6 A.v0B.1C.2v0D.v 0 2 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OaOb, 故O为圆心,Oa
7、Ob , 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Obv0t,Oat2, mv0 qB qE m qE 2m 联立解得 2v0,故选项 C 正确. E B 7.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v2v1为( ) 图 7 A.2B.132 C.1D.332 答案 C 解析 根据作图分析可知,当粒子在
8、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r1Rcos60R;若粒子射入的速率为v2,轨迹如图乙所示,由几 1 2 何知识可知,粒子运动的轨道半径为r2Rcos30R;根据轨道半径公式r可知, 3 2 mv qB v2v1r2r11,故选项 C 正确.3 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 8 A.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UER 1 2 C.磁分析器中轨迹圆心O2到Q点的距离d1 B mER q D.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,所受洛伦兹力
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