高考物理1_5轮资料汇编 专题10 磁场试题精选精练

专题10 磁场一、单选题1如图，放射性元素镭衰变过程中释放出、三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是 （ ）A.表示射线，表示射线 B.表示射线，表示射线C.表示射线，表示射线 D.表示射线，表示射线【答案】 C【解析】由于在放射现象中放出组成射线的粒子带正电，射线的粒子带负电，射线不带电，根据电场力的方向与左手定则，可判断三种射线在电磁场中受力的方向，即表示射线，表示射线，表示射线，所以C正确，A、B、D错误。考点：本题考查三种射线、电场力、洛伦兹力（左手定则的应用）2取两个完全相同的长导线用其中一根绕成如图(a)所示的螺线管，当在该螺线管中通以电流强度为I的电流长，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B。若将另一根长导线对折后绕成如图(b)所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为 （ ）A. 0 B. 0.5B C. B D. 2B【答案】 A考点：磁场的叠加，右手定则。3关于物理原理在技术上的应用，下列说法中正确的是 （ ）A.利用回旋加速器加速粒子时，通过增大半径，可以使粒子的速度超过光速B.激光全息照相是利用了激光相干性好的特性C.用双缝干涉测光波的波长时，若减小双缝间的距离，则同种光波的相邻明条纹间距将减小D.摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性【答案】 B考点：回旋加速器；激光；光的干涉。4如图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【解析】要使导线能够静止在光滑的斜面上，则导线在磁场中受到的安培力必须是斜向上的，通过左手定则判断得出，只有A受到的安培力才是斜向上的，故A是正确的。考点：左手定则，力的平衡。5如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m，长为L的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向角处于平衡状态为了使棒平衡在该位置上，所需的最小磁场的磁感应强度的大小方向是 ( ) （ ）A. ，竖直向上 B. ，竖直向下C. ，平行悬线向上 D. ，平行悬线向下【答案】 D【解析】为了使该棒仍然平衡在该位置上，,得：，由左手定则知所加磁场的方向平行悬线向上故D正确，考点：考查了安培力的求解6如图所示，金属棒ab置于水平放置的金属导体框架cdef上，棒ab与框架接触良好从某一时刻开始，给这个空间施加一个斜向上的匀强磁场，并且磁场均匀增加，ab棒仍静止，在磁场均匀增加的过程中，关于ab棒受到的摩擦力，下列说法正确的是 （ ）A. 摩擦力大小不变，方向向右B. 摩擦力变大，方向向右C. 摩擦力变大，方向向左D. 摩擦力变小，方向向左【答案】 B考点：考查了安培力，法拉第电磁感应定理，楞次定律【名师点睛】本题关键根据法拉第电磁感应定律分析感应电动势如何变化，即可判断感应电流和安培力的变化7如图所示，带电平行金属板相互正对水平放置，两板间存在着水平方向的匀强磁场。带电液滴a沿垂直于电场和磁场的方向进入板间后恰好沿水平方向做直线运动，在它正前方有一个静止在小绝缘支架上不带电的液滴b。带电液滴a与液滴b发生正碰，在极短的时间内复合在一起形成带电液滴c，若不计支架对液滴c沿水平方向的作用力，则液滴离开支架后 （ ）A液滴一定带正电 B一定做直线运动C一定做匀速圆周运动 D 一定做匀变速曲线运动【答案】 A【解析】在碰撞前，a在电场中做匀速直线运动，所以电场力和重力平衡，电场力大小，方向与重力方向相反，故电场力方向向上，所以液滴一定带正电，A正确。碰撞后，c所带电荷量不变，质量增加，所以电场力与重力合力方向向下，若碰撞后，速度为零，则液滴离开支架后，在竖直方向做匀加速直线运动，若碰撞后速度不为零，小球做类平抛运动，即匀变速曲线运动，所以BCD错误。8如图（甲）从阴极发射出来的电子束，在阴极和阳极间的高电压作用下，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示出电子束运动的径迹。若把射线管放在如图（乙）蹄形磁铁的两极间，阴极接高压电源负极，阳极接高压电源正极，关于荧光屏上显示的电子束运动的径迹，下列说法正确的是 （ ）A、电子束向上弯曲 B、电子束沿直线前进C、电子束向下弯曲 D、电子的运动方向与磁场方向无关【答案】 C【解析】电子束向右运动，磁场向里，由左手定则可判断出电子束向下弯曲。故选C考点：左手定则判断洛伦兹力的方向点评：注意电子带负电，由左手定则判断洛伦兹力的方向时，四指应指向负电荷运动的反方向。9处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圈周运动将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值 （ ）A. 与粒子电荷量成正比 B. 与粒子速率成正比C. 与粒子质量成正比 D. 与磁感应强度成正比【答案】 D【解析】带电粒子以速率v垂直射入磁感强度为B的匀强磁场中，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律求出带电粒子圆周运动的周期，由电流的定义式得出电流的表达式，再进行分析解：设带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为T，半径为r，则由 qvB=m，得 r=，T=环形电流：I=，可见，I与q的平方成正比，与v无关，与B成正比，与m成反比故选D【点评】本题是洛伦兹力、向心力和电流等知识的综合应用，抓住周期与B、I的联系是关键10空间存在竖直向下的匀强电场和水平方向（垂直纸面向里）的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛仑兹力共同作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C为运动的最低点.不计重力，则 （ ）A该离子带负电BA、B两点位于同一高度CC点时离子速度最小D离子到达B点后，将沿原曲线返回A点【答案】 B【解析】根据粒子在A点向下运动，则受到向下的电场力，粒子带正电，A错误；洛伦兹力不做功，则A、B两点位于同一高度，B正确；AC电场力做正功，CB电场力做负功，C错误；离子到达B点后，向右重复原来的运动形式，D错误。11如图所示圆区域内，有垂直于纸面方向的匀强磁场，一束质量和带电量都相同的带电粒子，以不相等的速率，沿着相同的方向，对准圆心射入匀强磁场中，又都从该磁场中射出，这些粒子在磁场中的运动时间有的较长，有的较短，若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用，则下列说法中正确的是 （ ）速率较大的粒子运动通过磁场后偏转角一定越大速率较大的粒子运动半径一定大，周期也一定大运动时间较长的，在磁场中通过的路程较长运动时间较长的，在磁场中偏转的角度一定大【答案】 D【解析】由，得速率较大的粒子运动半径大，周期相同，通过的路程较长，圆心角小，所以时间短。而速度小的在磁场中运动半径小，通过的路程较短，圆心角大，所以时间长。D对。12带电粒子(重力不计)穿过饱和蒸汽时，在它走过的路径上饱和蒸汽便凝成小液滴，从而显示了粒子的径迹，这就是云室的原理，如图8225所示是云室的拍摄照片，云室中加了垂直于照片向外的匀强磁场，图中oa、ob、oc、od是从o点发出的四种粒子的径迹，下列说法中正确的是 （ ）A四种粒子都带正电B四种粒子都带负电C打到a、b点的粒子带正电D打到c、d点的粒子带正电【答案】 D13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(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【解析】导线段abcd在磁场中的等效长度为ad两点连线的长度 ，则；等效电流方向由ad，据左手定则，安培力方向沿纸面向上。A项正确。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。14如图所示，、是竖直平面内三个相同的半圆形光滑轨道，K为轨道最低点，处于匀强磁场中，和处于匀强电场中，三个完全相同的带正电小球a、b、c从轨道最高点自由下滑至第一次到达最低点K的过程中，下列说法正确的是 （ ）A. 在K处球a速度最大B. 在K处球b对轨道压力最大C. 球b需要的时间最长D. 球c机械能损失最多【答案】 C考点：带电粒子在匀强磁场中的运动、带电粒子在匀强电场中的运动【名师点睛】洛伦兹力对小球不做功，但是洛伦兹力影响了球对轨道的作用力，在电场中的bc球，电场力对小球做功，影响小球的速度的大小，从而影响小球对轨道的压力的大小。15如图所示，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为u。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。则此过程 （ ）A. 杆的速度最大值为B. 流过电阻R的电量为C. 恒力F做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量D. 恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量【答案】 C【解析】杆速度最大时，切割磁感线产生感应电动势，杆和导轨以定值电阻组成闭合回路的电流，金属杆受到水平向左的安培力，速度最大时即加速度等于0，拉力、安培力、滑动摩擦力三力合力等于0即，整理得，故A错误；（2）流过电路的电荷量，故B错误；恒力F做的功在数值上等于产生的电热（即安培力做的功）、摩擦力做的功以及动能的增加量，故C正确、D错误。考点： 电磁感应中的能量转化16如图，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场（未画出）。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿过铝板后到达PQ的中点O，已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为 （ ）A. 2 B. C. 1 D. 【答案】 D【解析】粒子垂直于磁场方向进入磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，在薄板上方，在薄板下方，即可得，根据粒子穿越铝板时动能损失一半，可得，即，带入可得.对照选项D对。考点：带点粒子在匀强磁场中的运动17质量为m、带电荷量为q的小物块，从倾角为的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法中正确的是 （ ）A. 小物块一定带正电荷B. 小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动C. 小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动D. 小物块在斜面上下滑过程中，当小物块对斜面压力为零时的速率为【答案】 B考点：共点力平衡的条件及其应用；洛仑兹力。18如图所示的匀强磁场中有一根弯成45的金属线POQ，其所在平面与磁场垂直，长直导线MN与金属线紧密接触，起始时 ，且MNOQ，所有导线单位长度电阻均为r，MN运动的速度为，使MN匀速的外力为F，则外力F随时间变化的规律图正确的是 （ ）A. B. C. D. 【答案】 C【解析】设经过时间t，则N点距离O点的距离为l0+vt，金属棒的长度也为l0+vt，此时金属棒产生的感应电动势：E=B(l0+vt)v；整个回路的电阻为；回路的电流；导体棒受到的拉力等于安培力： ；故答案为C。考点：法拉第电磁感应定律；安培力.19带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将 （ ）A. 可能做直线运动B. 可能做匀减速运动C. 一定做曲线运动D. 可能做匀速圆周运动【答案】 C【解析】过程中重力做负功，因为洛伦兹力的方向总和速度方向垂直，洛伦兹力不做功，所以速度一定会发生变化，则洛伦兹力大小一定会发生变化，此后洛伦兹力和重力的合力不再沿速度运动的反方向，所以合力与速度不共线，做曲线运动，故C正确考点：考查了洛伦兹力【名师点睛】需要知道洛伦兹力总是垂直于速度方向，当速度发生变化后，洛伦兹力也发生变化，还需要知道做曲线运动的条件，当合力方向与速度方向不共线时，物体做曲线运动20如图是荷质比相同的a、b两粒子从O点垂直匀强磁场进入正方形区域的运动轨迹，则 （ ）Aa的质量比b的质量大 Ba带正电荷、b带负电荷Ca在磁场中的运动速率比b的大 Da在磁场中的运动时间比b的长【答案】 C【解析】荷质比相同，但不知电量，故不能比较a、b的质量，A错；由左手定则可知，a、b都带负电荷，B错；带电粒子在磁场中由洛仑兹力提供向心力，有，得，荷质比相同，a的半径比b的大，所以a在磁场中的运动速率比b的大，C对；由，得运动时间，可知，b在磁场中运动的时间比a的长，D错，所以本题选择C。考点：带电粒子在匀强磁场中的运动21目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，它可以把气体的内能直接转化为电能如图10所示为它的发电原理图将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，从整体上来说呈电中性)喷射入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场中有两块面积S，相距为d的平行金属板与外电阻R相连构成一电路设气流的速度为v，气体的电导率(电阻率的倒数)为g，则流过外电阻R的电流强度I及电流方向为 （ ）AI， ARB BI，BRACI，BRA DI，ARB【答案】 D【解析】根据左手定则，正电荷会在洛伦兹力下向上偏转，负电荷会向下偏转，电容器会形成附加电场，即，当电荷聚集越来越多时，加速度会越来越小，当a=0时，电荷不在偏转，电势差稳定。当电荷中和后，AB电势差变小，带电粒子重新偏转，维持两端电势差恒定即（维持a=0条件）。电荷中和时，电流为ARB方向，所以BC错误。根据分析稳定电势差,根据电阻定律则，根据闭合电路欧姆定律则，所以D正确。考点：闭合电路欧姆定律、电阻定律、速度选择器、左手定则点评：此类题型考察了带电粒子在平行板电容器中的受力情况，通过动态分析确定电荷偏转后的条件，从而确定电路中电流的大小。22如图所示，两根长直导线m、n竖直插在光滑绝缘水平桌面上的小孔P、Q中，O为P、Q连线的中点，连线上a、b两点关于O点对称，导线中通有大小、方向均相同的电流I下列说法正确的是 （ ）A. O点的磁感应强度为零B. a、b两点磁感应强度的大小BaBbC. a、b两点的磁感应强度相同D. n中电流所受安培力方向由P指向Q【答案】 A【解析】根据安培右手定则，m在O点产生的磁场方向垂直ab连线向里，n在O点产生的磁场方向垂直ab连线向外，根据对称性，磁感应强度大小相等，磁场矢量和等于0，选项A对。根据对称性，mn在 ab两点产生的合磁场大小相等，但是方向不同，选项BC错。同向电流相吸引，n中电流所受安培力方向由Q指向P，选项D错。考点：磁场的叠加 安培右手定则23长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是 （ ）A. 使粒子的速度 B. 使粒子的速度C. 使粒子的速度 D. 使粒子速度【答案】 A【解析】带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力据此可以求得粒子做圆周运动的半径和速度的关系，再根据几何关系粒子射出磁场，就是粒子做圆周运动的半径小于（从左侧射出），或大于（从右侧射出）从而求出粒子速度的范围如图所示，由题意知，带正电的粒子从左边射出磁场，其在磁场中圆周运动的半径，故粒子在磁场中做圆周运动洛伦兹力提供向心力即，可得粒子做圆周运动的半径，粒子不从左边射出，则，即，带正电的粒子不从右边射出，如图所示，此时粒子的最大半径为R，由图可知,可得粒子圆周运动的最大半径，又因为粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，粒子不从右边射出，则： ，即，故欲使粒子不打在极板上，粒子的速度必须满足或，故A正确24如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点。c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是 （ ）A. O点处的磁感应强度为零B. a、c两点处的磁感应强度的方向不同C. c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相反D. a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同【答案】 D考点：考查右手螺旋定则和磁场的叠加25中国科学家发现了量子反常霍尔效应，杨振宁称这一发现是诺贝尔奖级的成果如图所示， 厚度为，宽度为的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应下列说法正确的是 （ ）上表面的电势高于下表面电势仅增大时，上下表面的电势差增大仅增大时，上下表面的电势差减小仅增大电流时，上下表面的电势差减小【答案】 C【解析】A中金属导体中的自由电荷是带负电的电子，由电流方向向右可知电子的移动方向向左，根据左手定则，知这些自由电子受到向上的洛伦兹力而发生偏转，则上表面带负电，下表面带正电，下表面的电势高于上表面故A错误；稳定时，电子受到的洛伦兹力与电场力相平衡，则evB=e，解得U=vBh，而根据I=nevhd可知v=，故U=，故增大h，电势差不变，仅增大d时，上、下表面的电势差减小，故C是正确的；而仅增大I时，电势差应该增大，故D也是不对的。考点：霍尔效应。26如图甲所示，一个电阻为R，面积为S的矩形导线框abcd，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成450角，o、o分别是ab和cd边的中点。现将线框右半边obco绕oo 逆时针90o到图乙所示位置。在这一过程中，导线中某个横截面通过的电荷量是（ ）A. B. C. D. 0【答案】 A【解析】对线框的右半边（obco）未旋转时整个回路的磁通量；对线框的右半边（obco）旋转90后，穿进跟穿出的磁通量相等，整个回路的磁通量根据公式可得： A正确考点：法拉第电磁感应定律；磁通量求导线中通过的电荷量时，一定要选用法拉第电磁感应定律求电动势的平均值，同时本题要注意旋转后的右侧磁通量的正负，理解旋转后磁通量为零视频27如图所示，两平行金属导轨固定在水平面上匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动两棒ab、cd的质量之比为2 ：1用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉棒cd，经过足够长时间以后 （ ）A两棒间距离保持不变B棒ab、棒cd都做匀速运动C棒ab上的电流方向是由a向bD棒cd所受安培力的大小等于2F3【答案】 D【解析】在拉力F作用下，cd棒向右运动，同时开始切割磁感线，产生感应电动势，并在ab和cd构成的回路形成感应电流，cd棒受到向左的安培力， ab棒受到向右的安培力，使得ab棒开始加速运动，ab棒切割磁感线产生于cd棒反向的感应电流。cd棒随速度增大安培力增大，加速度逐渐减小，运动稳定后，整个电路的电动势为,当电动势不再变化时即不再变化，即两棒的加速度相等，选项AB错。对ab棒要向右加速，安培力必然向右，因此电流方向由b到a，选项C错。由于两棒电流相同，磁场相同，因此安培力相同，所以有，根据可得，选项D对。考点：电磁感应定律28如图所示，水平向左的匀强电场场强大小为E，一根不可伸长的绝缘细线长度为l，细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带负电小球，另一端固定在O点把小球拉到使细线水平的位置A，然后由静止释放，小球沿弧线运动到细线与水平方向夹角60的位置B时速度为零以下说法中正确的是 （ ）AA点电势低于B点电势B小球受到的电场力与重力的关系是EqmgC小球在B点时，细线拉力为2mgD小球从A运动到B过程中，电场力对其做的功为Eql【答案】 B【解析】沿电场线方向电势降低，则A点的电势高于B点的电势，故选项A错误；由动能定理得：mglsin 60qEl(1cos 60)，解得：qEmg，故选项B正确；小球在B点的受力如图所示，则细线的拉力Fmgsin 60qEcos 60mg，故选项C错误；在运动过程中电场力做的功为WqEl(1cos 60)qEl，故选项D错误29如图所示，两根电阻不计的平行光滑金属导轨PQ、MN与水平面的夹角均为，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，导轨下端接有图示电路；已知：电阻R1 =6、R2=3，电源电动势E=6V，内阻不计当电键S1闭合，S2断开时，一根垂直于导轨PQ放置的电阻不计、质量均匀的金属棒恰好能静止，金属棒质量为m，平行导轨间距为L则PQMNBS1S22R1R2EL（ ）A匀强磁场的磁感应强度B匀强磁场的磁感应强度C若再闭合电键S2，闭合电键瞬间，金属棒的加速度D若再闭合电键S2，闭合电键瞬间，金属棒的加速度【答案】 C【解析】导体杆静止在导轨上，受到重力、支持力和安培力三个力作用，如图侧视图所示。由平衡条件得：，又，由三式解得：，故A、B均错误。若再闭合电键S2，闭合电键瞬间，总电阻为这两电阻的并联，即为，金属棒受力分析，则有，因，所以金属棒的加速度，故C正确、D错误.故选C.考点：本题考查了安培力、力的平衡条件、牛顿第二定律、闭合电路的欧姆定律。30图中所示为某种质谱仪的工作原理示意图。此质谱仪由以下几部分构成：粒子源N；P、Q间的加速电场；静电分析器，即中心线半径为R的四分之一圆形通道，通道内有均匀辐射电场，方向沿径向指向圆心O，且与圆心O等距的各点电场强度大小相等；磁感应强度为B的有界匀强磁场，方向垂直纸面向外；胶片M。由粒子源发出的不同带电粒子，经加速电场加速后进入静电分析器，某些粒子能沿中心线通过静电分析器并经小孔S垂直磁场边界进入磁场，最终打到胶片上的某点。粒子从粒子源发出时的初速度不同，不计粒子所受重力。下列说法中正确的是 （ ）A. 从小孔S进入磁场的粒子速度大小一定相等B. 从小孔S进入磁场的粒子动能一定相等C. 打到胶片上同一点的粒子速度大小一定相等D. 打到胶片上位置距离O点越远的粒子，比荷越大【答案】 C【解析】对粒子加速过程有：，粒子经过圆形通道后从S射出后，速度不变，与v相同，可见比荷不同，速度就不同，A错误；粒子的动能取决于电量，电量不同动能不同，B错误；打到胶片上的位置取决于半径，可见打到胶片相同位置的粒子只与比荷有关，由前面分析之，比荷相同，速度相同，C正确；由r的表达式知，打到胶片上位置距离O点越远的粒子，比荷越小，D错误。考点：带电粒子在复合场中的运动和质谱仪的有关知识31如图所示，在半径为R圆形区域有垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，从A点沿着AO方向垂直磁场射入大量带正电、电荷量为q、质量为m、速率不同的粒子，不计粒子间的相互作用力和重力，关于这些粒子在磁场中的运动以下说法正确的是 （ ）A、这些粒子出射方向的反向延长线不一定过O点B、速率越大的粒子在磁场中通过的弧长越长，时间也越长C、 这些粒子在磁场中的运动时间相同D、若粒子速率满足v=qBR/m，则粒子出射方向与入射方向垂直【答案】 D【解析】考点：带电粒子在匀强磁场中的运动32如图所示，空间的某个复合场区域内存在着方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场质子由静止开始经一加速电场加速后，垂直于复合场的界面进入并沿直线穿过场区，质子从复合场区穿出时的动能为Ek.那么氘核同样由静止开始经同一加速电场加速后穿过同一复合场后的动能Ek的大小是 （ ）AEkEk BEkEkCEkEk D条件不足，难以确定【答案】 B【解析】设质子的质量为m，则氘核的质量为2m.在加速电场里，由动能定理可得：eUmv2，在复合场里有：BqvqEv，同理对于氘核由动能定理可得其离开加速电场的速度比质子的速度小，所以当它进入复合场时所受的洛伦兹力小于电场力，将往电场力方向偏转，电场力做正功，故动能增大，B选项正确33如图所示，竖直平面内有足够长、不计电阻的两组平行光滑金属导轨，宽度均为L，上方连接一个阻值为R的定值电阻，虚线下方的区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场。两根完全相同的金属杆1和2靠在导轨上，金属杆长度与导轨宽度相等且与导轨接触良好、电阻均为r、质量均为m；将金属杆l固定在磁场的上边缘，且仍在磁场内，金属杆2从磁场边界上方h0处由静止释放，进入磁场后恰好做匀速运动。现将金属杆2从离开磁场边界h（hh2h3C. h1h2h3D. h1h3h2【答案】 D【解析】竖直上抛的最大高度为：；当小球在磁场中运动到最高点时，小球应有水平速度，设此时小球的动能为，则:,又由，所以；当加上电场时，由运动的分解可知：在竖直方向上有，所以，D对。考点：带电粒子在匀强磁场中的运动、带电粒子在匀强电场中的运动、运动的合成与分解。【名师点睛】略 。36如图所示，在空间中有一坐标系Oxy，其第一象限内充满着两个匀强磁场区域I和 ，直线OP是它们的边界区域I中的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外；区域中的磁感应强度为2B，方向垂直纸面向内边界上的P点坐标为(4L，3L)一质量为 m、电荷量为q的带正电粒子从P点平行于y轴负方向射人区域I，经过一段时间后， 粒子恰好经过原点O忽略粒子重力，已知sin37=0.6，cos37=0.8则下列说法中不正确的是 （ ）A该粒子一定沿y轴负方向从O点射出B该粒子射出时与y轴正方向夹角可能是74C该粒子在磁场中运动的最短时间D该粒子运动的可能速度为【答案】 B【解析】带电粒子射入磁场中，由洛伦兹力提供向心力而做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得,解得所以，粒子在和两磁场中做圆周运动的半径分别为：,有题意知OP边与x轴的夹角，知，故带正电粒子从P点平行于y轴负方向射人区域I与OP边的夹角为53，由带电粒子在单边磁场运动的对称性知从区域中射出的粒子速度方向一定为y轴负方向，故A选项正确，B选项错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为，粒子在区域中转过的圆心角为，粒子在区域中运动的时间为，粒子在区域中转过的圆心角为粒子在区域中运动的时间为所以该粒子在磁场中运动的最短时间=，故C选项正确； 带电粒子每次从区域射出为一个周期，在OP边移动的距离为，其中，而,n=1,2,3联立解得,故D选项正确；综上所述，只有B选项错误。考点：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 牛顿第二定律37如图所示，有一垂直于纸面向外的磁感应强度为B的有界匀强磁场 (边界上有磁场)，其边界为一边长为L的三角形，ABC为三角形的顶点。今有一质量为m电荷量为+q的粒子(不计重力)，以速度从AB边上某点P既垂直于AB边又垂直于磁场的方向射人磁场，然后从BC边上某点Q射出若从P点射入的该粒子能从Q点射出，则 （ ）ABCD【答案】 AD【解析】因为带电粒子在磁场中做圆周运动的圆心必定在经过AB的直线上，可将粒子的运动轨迹画出来，然后移动三角形，获取AC边的切点以及从BC边射出的最远点。由半径公式可得粒子在磁场中做圆周运动的半径为，如图所示，当圆心处于O1位置时，粒子的运动轨迹与AC边相切，并与BC边相切，因此入射点P1，为离开B最远的点，满足，A项正确；当圆心处于O2位置时，粒子从P2射入，打在BC边的Q点，由于此时Q点距离AB最远为运动轨迹的半径R，故QB最大，即，D项正确。38如图所示，在空间有一坐标系xoy，直线OP与x轴正方向的夹角为，第一象限内有两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域和，直线OP是他们的边界，OP上方区域中磁场的磁感应强度为B。一质量为m，电荷量为q的质子（不计重力）以速度v从O点沿与OP成角的方向垂直磁场进入区域，质子先后通过磁场区域和后，恰好垂直打在x轴上的Q点（图中未画出），则： （ ）A质子在区域中运动的时间为B质子在区域中运动的时间为C质子在区域中运动的时间为D质子在区域中运动的时间为【答案】 BD【解析】质子在两个磁场中由洛伦兹力提供向心力，均做匀速圆周运动，其轨迹如图所示。根据圆的对称性及题设可知，质子到达OP上的A点时速度方向水平向右，与x轴平行，即质子从A点出匀强磁场区域时的速度方向与OP的夹角为，质子在匀强磁场区域中轨迹的圆心角为，所以质子在匀强磁场区域中运动的时间为，故A错误，B正确；设在区域中的轨迹半径为，在区域中的轨迹半径为，由几何知识知为等边三角形，则，根据牛顿第二定律得：，联立解得：，即，由题设及几何知识可得：在区域中轨迹的圆心角为，所以质子在区域中运动的时间为，故C错误，D正确。所以选BD。考点：本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动，意在考查考生的综合应用能力。39如图所示，在真空中一个光滑的绝缘的水平面上，有直径相同的两个金属球A、C质量mA=0.01 kg，mC=0.005 kg静止在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中的C球带正电，电量qC=110-2C在磁场外的不带电的A球以速度v0=20 m/s进入磁场中与C球发生正碰后， C球对水平面压力恰好为零，设向右为正，则碰后A球的速度为 （ ）A. 10 m/sB. 5 m/sC. 15 m/sD. 20 m/s【答案】 A【解析】碰后对C球受力分析，有：解得：对AC组成的系统，使用动量守恒定律：代入相关数据，解得vA=10 m/s40光滑水平面上有一个带负电的小球A和一个带正电的小球B，空间存在着竖直向下的匀强磁场，如图所示给小球B一个合适的初速度，B将在水平面上按图示的轨迹做匀速圆周运动。在运动过程中，由于B内部的因素，从B中分离出一小块不带电的物质C（可认为刚分离时二者的速度相同），则此后 （ ）AB会向圆外飞去，C做匀速直线运动BB会向圆外飞去，C做匀速圆周运动CB会向圆内飞去，C做匀速直线运动DB会向圆内飞去，C做匀速圆周运动【答案】 C【解析】和一起做匀速圆周运动，分离出去后既不受电场力也不受磁场力，故做匀速直线运动，部分受力不变，但因质量减少，故向心加速度增加，应向圆里运动，故选。41环形对撞机是研究高能粒子的重要装置正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注人对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞，为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是 （ ）A. 对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越大B. 对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小C. 对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期越大D. 对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变【答案】 BC、D由上可知，加速电压U越大，电子获得的速度v越大，要保持半径r不变，B应增大，则T会减小故CD错误故选B。本题是带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动类型，除了常规思路外，抓住隐含条件进行分析是关键本题的隐含条件是电子的运动半径不变42如图所示，足够长的金属导轨竖直放置，金属棒ab、cd均通过棒两端的环套在金属导轨上；虚线上方有垂直纸面向里的匀强磁场，虚线下方有竖直向下的匀强磁场ab、cd棒与导轨间动摩擦因数均为，两棒总电阻为R，导轨电阻不计开始两棒均静止在图示位置，当cd棒无初速释放时，对ab棒施加竖直向上的力F，沿导轨向上做匀加速运动则 （ ）A. ab棒中的电流方向由b到aB. cd棒先加速运动后匀速运动C. cd棒所受摩擦力的最大值等于cd棒的重力D. 力F做的功等于两金属棒产生的电热与增加的机械能之和【答案】 A【解析】ab棒沿竖直向上运动，切割磁感线产生感应电流，由右手定则判断可知，ab棒中的感应电流方向为ba，故A正确；cd棒电流由c到d所在的运动区域有磁场，所受的安培力向里，则受摩擦力向上，因电流增加，则摩擦力增大，加速度减小到0，又减速运动故B错误；因安培力增加，cd棒受摩擦力的作用一直增加会大于重力故C错误；力 F所做的功应等于两棒产生的电热、摩擦生热与增加的机械能之和故D错误，故选A考点：右手定则；安培力及牛顿第二定律；功能关系【名师点睛】本题关键是根据会分析导线安培力的变化，判断摩擦力的变化，由右手定则判断电流方向明确功与能量的转化关系。43为了诊断病人的心脏功能和动脉血液黏稠情况，需测量血管中血液的流量，如图所示为电磁流量计示意图，将血管置于磁感应强度为B的磁场中，测得血管两侧a、b两点间电压为u，已知血管的直径为d，则血管中血液的流量Q(单位时间内流过的体积)为 （ ）A. B. C. D. 【答案】 C【解析】本题考查的是带电粒子在电场和磁场中的运动问题。设血液在血管中做匀速直线运动，则有：,得：则血管中血液的流量Q(单位时间内流过的体积)为答案选C。44欧洲强子对撞机在2010年初重新启动，并取得了将质子加速到1.18万亿ev的阶段成果，为实现质子对撞打下了坚实的基础。质子经过直线加速器加速后进入半径一定的环形加速器，在环形加速器中，质子每次经过位置A时都会被加速（图1），当质子的速度达到要求后，再将它们分成两束引导到对撞轨道中，在对撞轨道中两束质子沿相反方向做匀速圆周运动，并最终实现对撞 （图2）。质子是在磁场的作用下才得以做圆周运动的。下列说法中正确的是 （ ）A质子在环形加速器中运动时，轨道所处位置的磁场会逐渐减小B质子在环形加速器中运动时，轨道所处位置的磁场始终保持不变C质子在对撞轨道中运动时，轨道所处位置的磁场会逐渐减小D质子在对撞轨道中运动时，轨道所处位置的磁场始终保持不变【答案】 D【解析】本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力；带电粒子在匀强电场中的运动。质子在环形加速器中运动时，质子每次经过位置A时都会被加速，速度增大，环形空腔的半径保持不变，由知，B逐渐增大，故A、B错误；质子在对撞轨道中运动时，环形空腔的半径保持不变，络仑兹力不做功，速率不变，由磁场始终保持不变，故C错误，D正确。45如图所示，匀强电场E的方向竖直向下，匀强磁场B的方向垂直纸面向里，让三个带有等量同种电荷的油滴M、N、P进入该区域中，M进入后能向左做匀速运动，N进入后能在竖直平面内做匀速圆周运动，P进入后能向右做匀速运动，不计空气阻力，则三个油滴的质量关系是 （ ）AmmmBmmmCmmmDmmm【答案】 A【解析】若都带正电荷，则M向左做匀速直线运动，所以受力平衡，受到竖直向下的重力，竖直向下的洛伦兹力，和竖直向下的电场力，故不可能达到平衡，所以都带负电，所以M受到竖直向下的重力，竖直向上的电场力和洛伦兹力，即，N做匀速圆周运动，所以电场力和重力抵消，故,N向右做匀速直线运动，所以受到竖直向下的重力，竖直向下的洛伦兹力，竖直向上的电场力，即，联立上述三式可得，A正确，考点：考查了带电粒子在复合场中的运动，点评：题关键分别对a、b、c三个液滴进行受力分析，然后得到液滴的电性，电场力和洛伦兹利的方向，最后根据共点力平衡条件得到液滴的重力的大小46如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨宽度为L，一端与电源连接。一质量为m的金属棒ab垂直于平行导轨放置并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为075，在安培力的作用下，金属棒以v0的速度向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向，可使流过导体棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为 （ ）A37 B30 C53 D60【答案】 A【解析】对导体棒受力分析，根据共点力平衡可得BILcos-（mg-BILsin）=0，解得当=53，I最小，故磁感应强度的方向与竖直方向为37,故选A考点：安培力；物体的平衡【名师点睛】本题主要考查了安培力及受力分析问题，解题的关键是根据平衡条件列出在水平方向的平衡方程，然后利用数学知识求的最小值。47如图所示，在直角坐标系中，x轴上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向外。许多质量为m、电荷量为的粒子，以相同的速率v沿纸面内，由x轴负方向与y轴正方向之间各个方向从原点O射入磁场区域。不计重力及粒子间的相互作用，下列图中阴影部分表示带电粒子在磁场中可能经过的区域，其中，正确的图是（ ）A. A B. B C. C D. D【答案】 D【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，以轴为边界的磁场，粒子从轴进入磁场后在离开，速度与轴的夹角相同，根据左手定和，知沿x轴负轴的刚好进入磁场做一个圆周，沿y轴进入的刚好转半个周期，如图，在两图形的相交的部分是粒子不经过的地方，故D正确；考点：带电粒子在匀强磁场中的运动【名师点睛】本题考查分析和处理粒子在磁场中运动的轨迹问题，难点在于分析运动轨迹