2021高考物理一轮复习限时检测9磁场含解析新人教版

1第九章磁场综合过关规范限时检测满分：100分考试时间：90分钟一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．(2020·东阿高三模拟)如图所示为一种新型的电磁船的俯视图，MN、PQ为固定在船底的平行金属板，直流电源接在M、P间，船上装有产生强磁场的装置，可在两平行金属板间海水中的虚线框内产生强磁场，闭合电键K后，要使船向前进，虚线框中的磁场方向应该是(A)A．竖直向下B．竖直向上C．水平向左D．水平向右[解析]闭合电键后，海水中通入从MN板向PQ板流动的电流，为了使海水受到向右的安培推力，根据左手定则可知，则磁场的方向应该竖直向下，A项正确。2．(2020·广饶高三月考)如图所示，E、F、D是边长为a的正三角形△EFD的三个顶点，该三角形位于方向垂直于三角形所在平面向里、足够大的匀强磁场中。粒子源在E点沿EF方向以速率v0发射一质量为m、所带电荷量绝对值为q的带电粒子，经过一段时间粒子通过D点，不计粒子重力，则下列说法错误的是(D)A．粒子带负电B．粒子在D点的速度沿直线FD的方向C．磁感应强度的大小为3mv0aqD．粒子从E点运动到D点时间为πa33v0[解析]根据带电粒子的运动轨迹可知，其在E点所受洛仑兹力方向垂直于EF向下，根据左手定则可知，粒子带负电，选项A正确；根据带电粒子的运动轨迹图和几何关系可知，其在D点的速度沿直线FD的方向，选项B正确；根据几何关系可得，带电粒子在磁场中做2匀速圆周运动的轨道半径：r＝33a，根据牛顿第二定律有：qv0B＝mv20r，联立解得：B＝mv0qr＝3mv0aq，选项C正确；带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期：T＝2πmBq＝2πa3v0，由几何关系可知粒子从E点到D点运动时间t＝23π2πT＝13T＝2πa33v0，选项D错误。3．(2020·温州高三模拟)如图是自动跳闸的闸刀开关，闸刀处于垂直纸面向里的匀强磁场中，当CO间的闸刀刀片通过的直流电流超过额定值时，闸刀A端会向左弹开断开电路。以下说法正确的是(A)A．闸刀刀片中的电流方向为从O至CB．闸刀刀片中的电流方向为从C至OC．跳闸时闸刀所受安培力没有做功D．增大匀强磁场的磁感应强度，可使自动跳闸的电流额定值增大[解析]本题考查自动跳闸的工作原理。要使闸刀A端会向左弹开断开电路，根据左手定则，闸刀刀片中的电流方向为从O至C，选项A正确，B错误；跳闸时闸刀所受安培力做功，选项C错误；由安培力公式F＝BIL可知，增大匀强磁场的磁感应强度，可使自动跳闸的电流额定值减小，选项D错误。4．(2020·广东七校联考)如图，同一平面内有两根互相平行的长直导线M和N，通有等大反向的电流，该平面内的a、b两点关于导线N对称，且a点与两导线的距离相等。若a点的磁感应强度大小为B，则下列关于b点磁感应强度Bb的判断正确的是(B)A．Bb2B，方向垂直该平面向里B．Bb12B，方向垂直该平面向外C．12BBbB，方向垂直该平面向里D．BBb2B，方向垂直该平面向外3[解析]本题考查磁场叠加与安培定则。设导线M中的电流在距导线r处a点产生的磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直该平面向里，根据安培定则可知导线N在a点产生的磁场的磁感应强度与导线M相同，可得B＝2B0。导线N中的电流在b点产生的磁场的磁感应强度大小也为B0，方向垂直该平面向外，由于b点距离导线M较远，导线M中的电流在b点产生的磁场的磁感应强度大小一定小于B0，方向垂直该平面向里，所以b点磁感应强度Bb12B，方向垂直该平面向外，选项B正确，A、C、D错误。5．(2020·北京市高考适应性考试)如图是电子射线管示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是(D)A．加一电场，电场方向沿z轴负方向B．加一电场，电场方向沿y轴正方向C．加一磁场，磁场方向沿z轴正方向D．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向[解析]要使荧光屏上的亮线向下偏转，即让电子受到的力方向向下，若加一电场，则电场方向沿z轴正方向，A、B错误；若加一磁场，要让电子受到的洛伦兹力方向向下，由左手定则可得所加磁场方向应沿y轴正方向，C错误，D正确。6．(2019·河南示范性高中期末)如图所示，两平行倾斜导轨间的距离L＝10cm，它们处于垂直导轨平面向下的磁场(图中未画出)中，导轨平面与水平方向的夹角θ＝37°，在两导轨下端所接的电路中，电源电动势E＝10V，内阻不计，定值电阻R1＝4Ω，开关S闭合后，垂直导轨放置的质量m＝10g、电阻R＝6Ω且长度也为L的金属棒MN保持静止。已知金属棒MN与两导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则磁场的磁感应强度大小可能是(D)A．10TB．1.5TC．0.1TD．1T[解析]本题考查在安培力作用下的物体平衡问题。当金属棒恰好要沿斜面向上运动4时，有BER＋R1L＝mgsinθ＋μmgcosθ，解得B＝1T；当金属棒恰好要沿斜面向下运动时，有BER＋R1L＋μmgcosθ＝mgsinθ，解得B＝0.2T，所以0.2T≤B≤1T，只有选项D正确。7．(2019·江苏南京师大附中期末考试)如图所示，在光滑绝缘倾角为θ的长斜面上有一个带电荷量为－q、质量为m的带电小滑块正在沿斜面向下滑动，某时刻速度为v0，此时加上平行斜面垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，从此时开始(D)A．小滑块经过时间t＝v0gsinθ离开斜面B．小滑块离开斜面的时间大于t＝v0gsinθC．小滑块在斜面上的运动位移大小为m2g2sinθ2q2B2－v202gsinθD．小滑块在斜面上的运动位移大小为m2gcos2θ2q2B2sinθ－v202gsinθ[解析]小滑块受到斜面支持力为0，是小滑块离开斜面的临界条件，此时速度设为v，mgcosθ＝qvB，应用速度公式可知经过的时间t＝v－v0gsinθ＝mcosθqBsinθ－v0gsinθ，选项AB均错；运动位移x＝v2－v202gsinθ＝m2gcos2θ2q2B2sinθ－v202gsinθ，选项C错，D对。8．(2020·山东济南质检)如图所示，两竖直平行边界内，匀强电场方向竖直(平行纸面)向下，匀强磁场方向垂直纸面向里。一带负电小球从P点以某一速度垂直边界进入，恰好沿水平方向做直线运动。若增大小球从P点进入的速度但保持方向不变，则在小球进入的一小段时间内，下列说法不正确的是(B)A．小球的动能减小B．小球的电势能减小C．小球的重力势能减小D．小球的机械能减小[解析]本题考查带电小球在复合场中的运动问题。带负电的小球在电磁场中做直线运动，小球共受到三个力作用：向下的重力G、向上的电场力F、向下的洛伦兹力f，开始小球在水平直线上运动，所以小球受到的合力一定是零，小球做匀速直线运动。当小球的入射速度增大时，洛伦兹力增大，电场力和重力不变，则小球将向下偏转，电场力与重力的合力5向上，且它们的合力对小球做负功，小球动能减小。电场力对小球做负功，小球的机械能减小，电势能增大。重力对小球做正功，小球的重力势能减小，故A、C、D正确，B错误。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．(2020·福建省龙岩石月考)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I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反，下列说法正确的是(BC)A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为3D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为33[解析]由安培定则可判断出L2在L1处产生的磁场(B21)方向垂直L1和L2的连线竖直向上，L3在L1处产生的磁场(B31)方向垂直L1和L3的连线指向右下方，根据磁场叠加原理，L3和L2在L1处产生的合磁场(B合1)方向如图1所示，根据左手定则可判断出L1所受磁场作用力的方向与L2和L3的连线平行，选项A错误；同理，如图2所示，可判断出L3所受磁场(B合3)作用力的方向(竖直向上)与L1、L2所在的平面垂直，选项B正确；同理，如图3所示，设一根长直导线在另一根导线处产生的磁场的磁感应强度大小为B，根据几何知识可知，B合1＝B，B合2＝B，B合3＝3B，由安培力公式可知，L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小与该处的磁感应强度大小成正比，所以L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为3，选项C正确，D错误。10．(2020·辽宁大连二十四中一模)如图所示，直角三角形ABC区域中存在一匀强磁场，比荷相同的两个粒子(不计重力)沿AB方向射入磁场，并分别从AC边上的P、Q两点射出，则(BD)A．从P点射出的粒子速度大B．从Q点射出的粒子向心加速度大C．从P点射出的粒子角速度大D．两个粒子在磁场中运动的时间一样长6[解析]本题考查带电粒子在三角形边界匀强磁场中的运动、洛伦兹力及其相关知识点。两个粒子分别从AC边上P、Q两点射出，显然从Q点射出的粒子的轨迹半径较大，由qvB＝mv2R得R＝mvBq，可知从Q点射出的粒子的速度较大，选项A错误；粒子在匀强磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力有qvB＝ma，得a＝qvBm，则可知从Q点射出的粒子的向心加速度较大，选项B正确；由qvB＝mrω2，ωr＝v，联立解得ω＝qBm，两粒子比荷相同，所以运动的角速度相同，选项C错误；由于两粒子轨迹所对应的圆心角相同，运动的角速度相等，所以两个粒子在磁场中运动的时间一样长，选项D正确。11．(2019·山西太原五中月考)图中直流电源电动势为E＝1V，电容器的电容为C＝1F。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l＝1m，电阻不计。一质量为m＝1kg、电阻为R＝1Ω的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1，使电容器完全充电。然后将S接至2，MN开始向右加速运动，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B＝1T的匀强磁场(图中未画出)。当MN达到最大速度时离开导轨，则(BD)A．磁感应强度垂直纸面向外B．MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量为0.5CC．MN的最大速度为1m/sD．MN刚开始运动时加速度大小为1m/s2[解析]电容器上极板带正电，通过MN的电流方向向下，由于MN向右运动，根据左手定则知，磁场方向垂直于纸面向里，A错误；电容器完全充电后，两极板间电压为E，当开关S接2时，电容器放电，设刚放电时流经MN的电流为I，有I＝ER，设MN受到的安培力为F，有F＝BIl，由牛顿第二定律有F＝ma，联立解得a＝BElmR＝1m/s2。当电容器充电完毕时，设电容器上电荷量为Q0，有Q0＝CE，开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vmax时，设MN上的感应电动势为E′，有E′＝Blvmax，依题意有E′＝QC，设在此过程MN中的平均电流为I，MN上受到的平均安培力为F，有F＝BIl，由动量定理，有FΔt＝mvmax，又IΔt＝Q0－Q，联立解得Q＝B2l2C2Em＋B2l2C＝0.5C，vmax＝0.5m/s，C错误，B、D正确。12．(2020·湖北七校联考)扭摆器是同步辐射装置中的插入件，能使粒子的运动轨迹发7生扭摆。其简化模型如图，Ⅰ、Ⅱ为宽度均为L的条形匀强磁场区域，边界竖直，相距也为L，磁场方向相反且垂直于纸面，磁感应强度的大小分别为B1、B2，其中B1＝B0。一质量为m、电量为－q，重力不计的粒子，从靠近平行板电容器MN板处由静止释放，极板间电压为U，粒子经电场加速后平行于纸面射入扭摆器，射入Ⅰ区和离开Ⅰ区时速度与水平方向夹角均为θ＝30°。则(CD)A．若B2＝B0，则粒子离开扭摆器的速度方向与进入扭摆