高考物理试题分项版汇编系列 专题11 磁场(含解析)-人教版高三全册物理试题.doc
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1、专题11 磁场一、单选题1下列说法正确的是()A. 密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值B. 卡文迪许最先通过实验测出了静电力常量C. 库仑研究了电荷之间的作用力,安培提出了电荷周围存在着它产生的电场D. 奥斯特发现了判定电流产生磁场方向的右手螺旋定则【答案】 A【解析】密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值,选项A正确;卡文迪许最先通过实验测出了万有引力常量,选项B错误;库仑研究了电荷之间的作用力,法拉第提出了电荷周围存在着它产生的电场,选项C错误;安培发现了判定电流产生磁场方向的右手螺旋定则,选项D错误;故选A.2如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向
2、(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L,且abcbcd135。流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力()A. 方向沿纸面向上,大小为(1)ILBB. 方向沿纸面向上,大小为(1)ILBC. 方向沿纸面向下,大小为(1)ILBD. 方向沿纸面向下,大小为(1)ILB【答案】 A点睛:本题也可求出ab、bc和cd所受安培力的大小和方向,然后合成。视频3如图所示,a、b是两根垂直纸面的通有等值电流的直导体,两导线外有一点P,P点到a、b距离相等,要使P点的磁场方向向右,则a、b中电流的方向为A. 都向纸里B. 都向纸外C. a中电流方向向纸
3、外,b中向纸里D. a中电流方向向纸里,b中向纸外【答案】 C【解析】A、若a、b中均向纸外,根据安培定则判断可知:a在p处产生的磁场Ba方向垂直于ap连线向上,b在p处产生的磁场Bb方向垂直于连线向上,根据平行四边形定则进行合成,P点的磁感应强度方向竖直向上,如图所示,故A错误;B、若a、b中均向纸里,同理可知,P点的磁感应强度方向竖直向下故B错误;C、若a中向纸外,b中向纸里,同理可知,P点的磁感应强度方向水平向右故C正确;D、若a中向纸里,b中向纸外,同理可知,则得P点的磁感应强度方向水平向左故D错误;故选C。4如图,三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距,均通有电流,L1中
4、电流方向与L2、 L3中的相同,下列说法正确的是( )A. L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直B. L2所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面平行C. L3在L1处的磁场方向与L1、L2所在平面垂直D. L2与L3在L1处的合磁场方向与L1、L2所在平面平行【答案】 A5一个用于加速质子的回旋加速器,其核心部分如图所示,D形盒半径为R,垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B,两盒分别与交流电源相连,高频交流电周期为T,下列说法正确的是A. 质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大B. 质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大C. 只要R足够大,质子的速度可以被加速到任意
5、值D. 不需要改变任何量,这个装置也能用于加速粒子【答案】 A【解析】A、由得 ,当时,v最大, ,由此可以知道质子的最大速度随B、R的增大而增大,故A正确;B、由得 ,当时,v最大, ,由此可以知道质子的最大速度只与粒子本身的荷质比,加速器半径,和磁场大小有关,与加速电压无关,故B错误;C、考虑到狭义相对论,任何物体速度不可能超过光速,故C错误;D、此加速器加速电场周期 ,加速粒子时 ,两个周期不同,不能加速粒子.故D错误; 综上所述本题答案是:A6教师在课堂上做了两个小实验,让小明同学印象深刻。第一个实验叫做“旋转的液体”,在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极,沿边缘内壁放一个圆环形电极,把它们
6、分别与电池的两极相连,然后在玻璃皿中放入导电液体,例如盐水,如果把玻璃皿放在磁场中,液体就会旋转起来,如图甲所示。第二个实验叫做“振动的弹簧”,把一根柔软的弹簧悬挂起来,使它的下端刚好跟槽中的水银接触,通电后,发现弹簧不断上下振动,如图乙所示。下列关于这两个趣味实验的说法正确的是( )A. 图甲中,如果改变磁场的方向,液体的旋转方向不变B. 图甲中,如果改变电源的正负极,液体的旋转方向不变C. 图乙中,如果改变电源的正负极,依然可以观察到弹簧不断上下振动D. 图乙中,如果将水银换成酒精,依然可以观察到弹簧不断上下振动【答案】 C【解析】图甲中,仅仅调换N、S极位置或仅仅调换电源的正负极位置,安
7、培力方向肯定改变,液体的旋转方向要改变,故AB均错误;图乙中,当有电流通过弹簧时,构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场,根据安培定则知,各圈导线之间都产生了相互的吸引作用,弹簧就缩短了,当弹簧的下端离开水银后,电路断开,弹簧中没有了电流,各圈导线之间失去了相互吸引力,弹簧又恢复原长,使得弹簧下端又与水银接触,弹簧中又有了电流,开始重复上述过程,可以观察到弹簧不断上下振动;如果改变电源的正负极,依然可以观察到弹簧不断上下振动;但是如果将水银换成酒精,酒精不导电,则弹簧将不再上下振动,故选项C正确,D错误;故选C.7如图所示为航母上电磁弹射装置的等效电路图(俯视图),使用前先给超级电容器C充电,弹
8、射时,电容器释放储存电能所产生的强大电流经过导体棒EF,EF在磁场(方向垂直纸面向外)作用下加速。则下列说法正确的是 ( )A. 电源给电容器充电后,M板带正电B. 导体棒在安培力作用下向右运动C. 超级电容器相当电源,放电时两端电压不变D. 在电容器放电过程中,电容器电容不断减小【答案】 B【解析】电容器下极板接正极,所以充电后N乙极带正电,故A错误;放电时,电流由F到E,则由左手定则可知,安培力向右,所以导体棒向右运动,故B正确;电容器放电时,电量和电压均减小,故C错误;电容是电容器本身的性质,与电压和电量无关,故放电时,电容不变,故D错误故选B点睛:本题考查电容以及安培力的性质,要注意掌
9、握左手定则以及电容的性质等基本内容,明确电容由导体本身的性质决定8如图所示,a、b为竖直正对放置的平行金属板构成的偏转电场,其中a板带正电,两板间的电压为U,在金属板下方存在一有界的匀强磁场,磁场的上边界为与两金属板下端重合的水平面PQ,PQ下方的磁场范围足够大,磁场的磁感应强度大小为B,一带正电粒子以速度v0从两板中间位置与a、b平行方向射入偏转电场,不计粒子重力,粒子通过偏转电场后从PQ边界上的M点进入磁场,运动一段时间后又从PQ边界上的N点射出磁场,设M、N两点距离为x(M、N点图中未画出),从N点射出的速度为v,则以下说法中正确的是A. 只增大带电粒子的比荷大小,则v减小B. 只增大偏
10、转电场的电压U的大小,则v减小C. 只减小初速度v0的大小,则x不变D. 只减小偏转电场的电压U的大小,则x不变【答案】 D【解析】粒子在电场中,水平方向;竖直方向,;,解得,则只增大带电粒子的比荷大小,则v增大,选项A错误;只增大偏转电场的电压U的大小,则E变大,v变大,选项B错误;减小初速度v0的大小,则导致进入磁场的速度减小,由半径公式R=,可知,导致半径减小,则x也减小,故C错误;减小偏转电场的电压U的大小,设速度与磁场边界的夹角为,则由半径公式,结合几何关系,可得:x=2Rsin=,则会导致x不变,故D正确;故选D点睛:考查粒子做类平抛运动与匀速圆周运动的处理规律,掌握圆周运动的半径
11、公式,注意运动的合成与分解的方法9如图所示,平行板电容器的两个极板与水平方向成角,极板间距为d,两极板M、N与一直流电源相连,且M板接电源正极,MN间电势差为U,现有一带电粒子以初速度v0进入并恰能沿图中所示水平直线从左向右通过电容器。若将电容器撤走,在该区域重新加上一个垂直于纸面的匀强磁场,使该粒子仍以原来初速度进入该区域后的运动轨迹不发生改变,则所加匀强磁场的磁感应强度方向和大小正确的是 A. 垂直于纸面向里 B. 垂直于纸面向里 C. 垂直于纸面向外 D. 垂直于纸面向外 【答案】 C【解析】根据题意可知,粒子做直线运动,则电场力与重力的合力与速度在同一直线上,所以电场力只能垂直极板向上
12、,受力如图所示因为上极板带正电,电场力方向与板间场强方向相反,故微粒带负电;根据受力图,粒子做直线运动,则电场力与重力的合力与速度方向反向,在竖直方向:在该区域重新加上一个垂直于纸面的匀强磁场,粒子做直线运动,由于粒子受到的洛伦兹力的方向始终与速度的方向垂直,则根据二力平衡可知,洛伦兹力的方向向上根据左手定则可知,磁场的方向垂直于纸面向外根据二力平衡得:所以:C正确;ABD错误;故选C。10如图所示,MN和PQ表示垂直于纸面的两个相互平行的平面,在这两个平面之间的空间区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场,其中磁场方向与纸面垂直。一个带电粒子以某一初速度由MN平面上的A点沿垂直MN平面的方向
13、进入这个场区恰能沿直线运动,并从PQ平面上的C点离开场区,AC连线与两平面垂直。如果这个区域只有电场,其他条件不变,则粒子从PQ平面上的B点离开场区;如果这个区域只有磁场,其他条件不变,则粒子从PQ平面上的D点离开场区。若粒子在上述三种情况下通过场区的总时间分别是t1、t2和t3,运动的加速度大小分别为a1、a2和a3,不计空气阻力及粒子所受重力的影响,则下列判断中正确的是( )A. t1=t2=t3,a1a2a3B. t2t1t3,a1a3a2C. t1=t2t3,a1t2, a1=a3a2【答案】 C【解析】试题分析:带电粒子分别在复合场、电场、磁场中做匀速直线运动、类平抛运动、匀速圆周运
14、动,比较三种情况下带电粒子在两个相互平行平面之间运动时间及加速度大小各自由相应规律表示出时间和加速度,从而得到结论在复合场中,带电粒子做匀速直线运动,则有Eq=Bqv,则有E=Bv在复合场中的时间,而在单一电场中水平方向也是做匀速直线运动,所以运动的时间,而在单一磁场中做匀速圆周运动,运动的时间,由于两平面之间,所以时间关系为到于加速度,在复合场中,单一电场中和磁场中的加速度由电场力和洛仑兹力产生,但两种力相等,所以,但方向不同,即,故C正确11一个静止的铀核,放射一个粒子而变为钍核,在匀强磁场中的径迹如图所示,则正确的说法( )A. 1是,2是钍 B. 1是钍,2是C. 3是,4是钍 D.
15、3是钍,4是【答案】 B【解析】一个静止的铀核发生衰变后变为钍核,粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动,根据动量守恒定律知,两粒子的动量大小相等,速度方向相反,都为正电,根据左手定则,为两个外切圆;根据,因两粒子的动量大小相等、磁感应强度B相同,则电量大的轨道半径小,知1是钍核的径迹,2是粒子的径迹,B正确,ACD错误,选B【点睛】衰变生成的新核与粒子动量守恒,根据左手定则判断粒子的受力方向,从而判断出是内切圆还是外切圆12如图所示为磁流体发电机的示意图,一束等离子体(含正、负离子)沿图示方向垂直射入一对磁极产生的匀强磁场中,A、B是一对平行于磁场放置的金属板,板间连入电阻R,则电路稳定后(
16、 )A. 离子可能向N磁极偏转B. A板聚集正电荷C. R中有向上的电流D. 离子在磁场中偏转时洛伦兹力可能做功【答案】 C【解析】由左手定则知,正离子向B板偏转,负离子向A板偏转,离子不可能向N磁极偏转,A、B错误;电路稳定后,电阻R中有向上的电流,C正确;因为洛伦兹力的方向与速度方向垂直,所以洛伦兹力不可能做功,D错误,故选C.13在匀强磁场中,一个带电粒子做匀速圆周运动,如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场中做匀速圆周运动,则( )A. 粒子的速率加倍,周期减半B. 粒子的速率不变,轨道半径减半C. 粒子的速率减半,轨道半径变为原来的D. 粒子的速率不变,周期不
17、变【答案】 B【解析】由洛伦兹力提供向心力,解得;,解得。A、D项,由动能定理,洛仑兹力对粒子不做功,所以粒子的速率不变,磁感应强度是原来的2倍,则周期减半,故A、D项错误。B、C项,由上面分析可知,粒子的速率不变,磁感应强度是原来的2倍,半径减半,故B项正确,C项错误。综上所述,本题正确答案为B。14有一水平放置的长直导线,当导线中通以由左向右的电流时,蹄形磁铁的运动情况将是A. 静止不动B. 向纸外平动C. N极向纸外,S极向纸内转动D. N极向纸内,S极向纸外转动【答案】 C15如图所示,质量为m的金属导体棒MN被两根轻质柔软的细导线吊在一个绝缘支架上,细导线的另一端与电源和开关相连,构
18、成闭合回路,金属棒可做自由摆动,其接入电路部分的长度为L,在竖直方向上有磁感应强度为B的匀强磁场,初始时刻,开关处于断开状态,导体棒MN静止不动,现把开关闭合后,发现导体棒摆动的最大摆角是,则导体棒中通有的电流I为(重力加速度为g)A. B. C. D. 【答案】 D【解析】根据动能定理得,解得,故选D。16在足够大的匀强磁场中,静止的钠的同位素发生衰变,沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后,变为一个新核,新核与放出粒子在磁场中运动的轨迹均为圆,如图所示,下列说法正确的是A. 新核为B. 轨迹1是新核的径迹C. 衰变过程中子数不变D. 新核沿顺时针方向旋转【答案】 A【解析】发生衰变时动量守恒,
19、放出的粒子与新核的速度方向相反,由左手定则判断得知,放出的粒子应带负电,是粒子,所以发生的是衰变,衰变把一个中子转化为质子,放出一个电子,中子数减小,粒子是电子,根据质量数守恒和电荷数守恒,配平核反应方程式,可知衰变方程为,故新核是,A正确C错误;静止的发生衰变时动量守恒,释放出的粒子与新核的动量大小相等,两个粒子在匀强磁场中都做匀速圆周运动,因为新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量,由半径公式可知半径与电荷量q成反比,新核的电荷量q大,所以新核的半径小,所以轨迹2是新核的轨迹,B错误;根据洛伦兹力提供向心力,由左手定则判断得知:新核要沿逆时针方向旋转,D错误17如图所示,用相同导线绕成的两个
20、单匝线圈a、b的半径分别为r和2r,圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,若磁场的磁感应强度均匀增大,开始时的磁感应强度不为0,则()A. 任意时刻,穿过a、b两线圈的磁通量之比均为1:4B. a、b两线圈中产生的感应电动势之比为1:2C. a、b两线圈中产生的感应电流之比为4:1D. 相同时间内a、b两线圈产生的热量之比为2:1【答案】 D【解析】A、任意时刻,穿过a、b两线圈的磁感线条数,磁通量相等,磁通量之比为1:1故A错误B、根据法拉第电磁感应定律得:E=S,S=r2,则S相等,也相等,所以感应电动势相等,感应电动势之比为1:1,故B错误C、线圈a、b的半径分别为r和2r,周长之比为1
21、:2,电阻之比为1:2,根据欧姆定律知 I=,得a、b两线圈中产生的感应电流之比为2:1故C错误D、根据焦耳定律得 Q=t,得相同时间内a、b两线圈产生的热量之比为2:1,故D正确故选:D18如图所示,某一空间存在正交的匀强电场和匀强磁场共存的场区,三个速度不同的质子沿垂直电场线和磁感线方向从同一点射入场区,其轨迹为图中、三条虚线设三个质子沿轨迹、进入场区时速度大小分别为v1、v2、v3,射出场区时速度大小分别为v1、v2、v3,不计质子所受到的重力,则下列判断正确的是 ( )A. v1v2v3,v1v1,v3v3 B. v1v2v3,v1v1,v3v3C. v1v2v3,v1v1,v3v3
22、D. v1v2v3,v1v1,v3v3【答案】 A【解析】质子重力不计,根据左手定则知,质子所受的洛伦兹力方向向上,电场力方向向下,沿轨迹的质子洛伦兹力大于电场力,即qv1BqE,沿轨迹的质子洛伦兹力等于电场力,即qv2B=qE,沿轨迹的质子洛伦兹力小于电场力,即qv3BqE,可知v1v2v3沿轨迹的质子运动过程中,电场力做负功,洛伦兹力不做功,根据动能定理得,v1v1,沿轨迹的质子运动过程中,速度不变,v2=v2,沿轨迹的质子运动过程中,电场力做正功,洛伦兹力不做功,根据动能定理得,v3v3,故A正确,B、C、D错误故选:A19如图所示,在示波管右边有一通电圆环,则示波管中的电子束将( )A
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