《2013高考物理步步高二轮复习全攻略专题训练7》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013高考物理步步高二轮复习全攻略专题训练7（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、训练 7 磁场中常考的 3 个问题(选择题或计算题)基础巩固1如图 716 所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线的夹角 30，导线中通有强度为 I 的电流为了使导线所受的磁场力加倍，可采取下列四种办法，其中正确的是 ( )A使电流 I 变为原来的 2 倍图 716B使直导线的长度变为原来的 2 倍C使导线在纸面内顺时针转 30D使导线在纸面内逆时针转 602(2012大纲全国，18)如图 717 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
2、 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( )AO 点处的磁感应强度为零Ba、b 两点处的磁感应强度大小相等，方向相反Cc、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同Da、c 两点处磁感应强度的方向不同3如图 718 所示，在方向竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行金属导轨 CD、EF.导轨上放有质量为m 的金属棒 MN，棒与导轨间的动摩擦因数为 .现从t0 时刻起，给棒中通以图示方向的电流，且电流强度与时间成正比，即：Ikt，其中 k 为恒量若金属棒与导轨始终垂直，则下列关于金属棒的运动情况正确的是 图 717图 718( )A金属棒先做加速运动，最
3、后匀速运动B金属棒先做加速运动，再做减速运动，最后匀速运动C金属棒先做加速运动，再做减速运动，最后静止D以上说法均不正确4(2012北京理综，16)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圆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5如图 719 所示，在虚线所包围的圆形区域内有方向垂直于圆面向里的匀强磁场，从磁场边缘的 A 点沿半径方向射入一束速率不同的质子，这些质子在磁场里运动的过程中，以下说法正确的是 ( )A周期相同，但运动时间不同，速率大的运动时间长 B运动半径越大的质子运动时间
4、越短，偏转角越小C质子在磁场中的运动时间均相等D运动半径不同，运动半径越大的质子向心加速度越大6(2012石家庄教学检测)劳伦斯和利文斯顿设计出回旋加速器，工作原理示意图如图 720 所示置于高真空中的 D 形金属盒半径为 R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略磁感应强度为 B 的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为 f，加速电压为 U.若 A 处粒子源产生的质子质量为 m、电荷量为q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响则下列说法正确的是( )A质子被加速后的最大速度不可能超过 2RfB质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压 U 成正比图 719图 720C质
5、子第 2 次和第 1 次经过两 D 形盒间狭缝后轨道半径之比为 12D不改变磁感应强度 B 和交流电频率 f, 该回旋加速器也能用于 粒子加速7质量分别为 m1和 m2、电荷量分别为 q1和 q2的两粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动已知两粒子的动能相等下列说法正确的是( )A若 q1q2，则它们做圆周运动的半径一定相等B若 m1m2，则它们做圆周运动的半径一定相等C若 q1q2，则它们做圆周运动的周期不一定相等D若 m1m2，则它们做圆周运动的周期一定不相等8(2012安徽安庆模拟，19)如图 721 所示，空间存在垂直于纸面向里的磁感应强度为 B 的匀强磁场，场内有一绝缘的足够长的直杆，它
6、与水平面的倾角为 ，一带电量为q 质量为 m 的带负电小球套在直杆上，从 A 点由静止沿杆下滑，小球与杆之间的动摩擦因数为 ，在小球以后的运动过程中，下列说法正确的是( )A小球下滑的最大速度为 vmmgsin qBB小球下滑的最大加速度为 amgsin C小球的加速度一直在减小D小球的速度先增大后减小9核聚变反应需要几百万度以上的高温，为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内(否则不可能发生核反应)，通常采用磁约束的方法(托卡马克装置)如图 722 所示，环状匀强磁场围成中空区域，中空区域中的带电粒子只要速度不是很大，都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内设环状磁场的内半径为 R10.5
7、 m，外半径R21.0 m，磁场的磁感应强度 B1.0 T，若被束缚带电粒子的荷质比为4107 C/kg，中空区域内带电粒子具有各个方向的速度求：qm图 721图 722(1)粒子沿环状的半径方向射入磁场，不能穿越磁场的最大速度；(2)所有粒子不能穿越磁场的最大速度能力提升10如图 723 所示，边长为 a 的等边三角形 ABC 区域中存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带正电、电荷量为 q 的粒子以速度 v0沿 AB 边射入匀强磁场中，欲使带电粒子能从 AC 边射出，匀强磁场的磁感应强度 B 的取值应为 ( ) 图 723AB BB2mv0aq3mv0aqCB DBmv0aqmv0aq11(201
8、2郑州预测)如图 724 所示，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O 点为圆弧的圆心两金属轨道之间的宽度为 0.5 m，匀强磁场方向如图，大小为 0.5 T质量为 0.05 kg、长为 0.5 m 的金属细杆置于金属轨道上的 M 点当在金属细杆内通以电流强度为 2 A 的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动已知 MNOP1 m，则 ( ) 图 724A金属细杆开始运动的加速度为 5 m/s2B金属细杆运动到 P 点时的速度大小为 5 m/sC金属细杆运动到 P 点时的向心加速度大小为 10 m/s2D金属细杆运动到 P 点时对每一条轨道的作用力大小均为 0.75 N12在某一真空
9、空间内建立 xOy 坐标系，从原点 O 处向第一象限发射一比荷1104 C/kg 的带正电的粒子(重力不计)，速度大小 v0103 m/s、方向与qmx 轴正方向成 30角图 725(1)若在坐标系 y 轴右侧加有匀强磁场区域，在第象限，磁场方向垂直 xOy平面向外；在第象限、磁场方向垂直 xOy 平面向里；磁感应强度均为B1 T，如图 725(a)所示，求粒子从 O 点射出后，第 2 次经过 x 轴时的坐标 x1.(2)若将上述磁场改为如图 725(b)所示的匀强磁场在 t0 到 t104 23s 时间内，磁场方向垂直于 xOy 平面向外；在 t104 s 到 t104 2343s 时间内，
10、磁场方向垂直于 xOy 平面向外，此后该空间不存在磁场在 t0时刻，粒子仍从 O 点以与原来相同的速率 v0射入，求粒子从 O 点射出后第2 次经过 x 轴时的坐标 x2.参考答案训练 7 磁场中常考的 3 个问题(选择题或计算题)1ABD 根据安培力的计算公式 FBILsin ，使电流加倍或使直导线的长度加倍都可以使磁场力加倍，A、B 项正确；使导线在纸面内顺时针转 30，导线与磁场方向平行，磁场力变为零，C 项错；使导线在纸面内逆时针转 60，磁场力从 BILsin 30变为 BILsin 90，磁场力加倍，D 项正确2C 根据安培定则判断磁场方向，再结合矢量的合成知识求解根据安培定则判断
11、：两直线电流在 O 点产生的磁场方向均垂直于 MN 向下，O 点的磁感应强度不为零，故 A 选项错误；a、b 两点的磁感应强度大小相等，方向相同，故 B 选项错误；根据对称性，c、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故 C 选项正确；a、c 两点的磁感应强度方向相同，故 D 选项错误3C 设导轨间距离为 L，金属棒所受的安培力 FBBILBktL、垂直紧压导轨平面金属棒在竖直方向受摩擦力 FfBkLt，方向竖直向上，重力 mg 竖直向下，开始一段时间内，金属棒向下加速的加速度 ag逐渐减小，当BkLtma 减为零时，速度最大，然后金属棒做减速运动，加速度 ag，方向BkLtm向上，逐渐变
12、大，速度减小为零时，金属棒所受的最大静摩擦力大于重力，所以金属棒静止故 C 项正确4D 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期 T，该粒子运动等2mqB效的环形电流 I ，由此可知，Iq2，故选项 A 错误；I 与速率无关，选qTq2B2m项 B 错误；I ，即 I 与 m 成反比，故选项 C 错误；IB，选项 D 正确1m5BD 因为 Bqvm，所以 r，v 大，则 r 大周期 T，则周期v2rmvBq2rv2mBq与运动速度大小无关运动时间 tTT，所以 v 大，则 r 大、 小、22arctan Rr2t 小，选项 A、C 错、B 对向心加速度 a，r 大，则 v 大，a 也大，选项
13、DBqvm对6AC 粒子被加速后的最大速度受到 D 形盒半径 R 的制约，因v2Rf，A 正确；粒子离开回旋加速器的最大动能2RTEkm mv2 m42R2f22m2R2f2，与加速电压 U 无关，B 错误；根据 R1212，Uq mv ，2Uq mv ，得质子第 2 次和第 1 次经过两 D 形盒间狭缝后mvBq122 1122 2轨道半径之比为1，C 正确；因回旋加速器的最大动能 Ekm2m2R2f2与2m、R、f 均有关，D 错误7C 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由 qvBm得 r，同一匀强磁场，即 B 相等，又因为两粒子的动能相等，v2rmvqB2mEkqB所以
14、有 r，故 A、B 选项错误；由周期公式 T，由于 B 相等，2 为常mq2mqB数，所以 T ，故 C 对、D 选项错误mq8B 小球开始下滑时有 mgsin (mgcos qvB)ma，随 v 增大，a 增大，当 v时，a 达最大值 gsin ，此后下滑过程中有：mgsin mgcos qB(qvBmgcos )ma，随 v 增大，a 减小，当 vm时，mgsin cos qBa0.所以整个过程中，v 先一直增大后不变；a 先增大后减小，所以 B 对9解析 (1)要使粒子沿环状的半径方向射入磁场，不能穿越磁场，则粒子的临界轨迹必须要与外圆相切，轨迹如右图所示由图中知 r R (R2r1)2
15、，解得 r10.375 m，2 12 1由 Bqv1m得 v11.5107 m/s，v2 1r1Bqr1m所以粒子沿环状的半径方向射入磁场，不能穿越磁场的最大速度为v11.5107 m/s.(2)当粒子以 v2的速度沿与内圆相切方向射入磁场且轨道与外圆相切时，则以 v2速度沿各方向射入磁场区的粒子都不能穿出磁场边界，如右图所示由图中知 r20.25 m，R2R12由 Bqv2m得 v21.0107 m/s，v2 2r2Bqr2m所以所有粒子不能穿越磁场的最大速度 v21.0107 m/s.答案 (1)1.5107 m/s (2)1.0107 m/s10B 粒子以速度 v0在匀强磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有 qv0Bm，v2 0r得轨迹半径 r，若粒子恰从
