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1、1.如图Z8-1所示,在天花板下用细线悬挂一半径为R的金属圆环,圆环处于静止状态,圆环一部分处在垂直于环面的磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中,环与磁场边界交点A、B与圆心O连线的夹角为120,此时悬线的拉力为F.若圆环通电,使悬线的拉力刚好为零,则环中电流()图Z8-1A.大小为3F3BR,沿顺时针方向B.大小为3F3BR,沿逆时针方向C.大小为3FBR,沿顺时针方向D.大小为3FBR,沿逆时针方向2.如图Z8-2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、
2、c、d到O点的距离均相等.已知通电直导线周围的磁场磁感应强度大小B=kIr.关于以上几点处的磁感应强度,下列说法正确的是()图Z8-2A.O点处的磁感应强度为零B.a、b两点处的磁感应强度大小不相等,方向相同C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同D.a、c两点处磁感应强度的方向不同3.已知通电长直导线周围某点的磁感应强度B=kIr,即磁感应强度B与导线中的电流I成正比,与该点到导线的距离r成反比.如图Z8-3所示,两根平行长直导线相距为x0,通以大小相等、方向相同的电流,方向如图所示.规定磁场方向垂直于纸面向里为正,在0x0区间内磁感应强度B随x变化的图线可能是图Z8-4中的()图Z8
3、-3图Z8-44.如图Z8-5所示,虚线边界左、右两侧均有匀强磁场,其磁感应强度大小分别为B1、B2.一带电粒子(不计重力)由a点垂直于边界以大小为v的速度向左运动,在左侧磁场中运动先经过虚线边界上的b点,然后在右侧匀强磁场中运动到达虚线边图Z8-5界上的c点,已知ac=12ab.下列说法正确的是()A.粒子可能带负电B.B1B2=23C.在题述过程中,粒子在边界右侧运动的时间是在左侧运动时间的1.5倍D.若仅使粒子进入磁场中的速度变为2v,则其在边界左侧做匀速圆周运动的向心加速度变为原来的125.如图Z8-6所示,电子经电场加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,在磁场中转半个圆周后打在P
4、点,通过调节两极板间电压U可以控制P点的位置,设OP=x,能够正确反映U与x关系的图像是图Z8-7中的()图Z8-6图Z8-76.如图Z8-8所示,空间存在水平向左的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场,电场和磁场相互垂直.在电磁场区域中有一个竖直放置的光滑绝缘圆环,环上套有一个带正电的小球,小球可沿圆环自由运动.O点为圆环的圆心,a、b、c为圆环上的三个点,a点为最高点,c点为最低点,Ob沿水平方向.已知小球所受电场力与重力大小相等.现将小球从环的顶端a点由静止释放.下列判断正确的是()图Z8-8A.当小球运动的弧长为圆周长的12时,洛伦兹力最大B.当小球运动的弧长为圆周长的38时,洛伦兹力最
5、小C.小球从a点运动到b点,重力势能减小,电势能增大D.小球从b点运动到c点,电势能增大,动能先增大后减小7.(多选)如图Z8-9所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里,匀强电场的电场强度为E,方向竖直向下,有一质子(重力不计)恰能以速率v从左向右沿直线水平飞越此区域.下列说法正确的是()图Z8-9A.若一电子以速率v从左向右飞入,则该电子将向上偏转B.若一电子以速率v从左向右飞入,则该电子将沿直线运动C.该质子通过此区域的速度v=EBD.该质子通过此区域的速度v=BE8.(多选)图Z8-10为一种改进后的回旋加速器示意图,其中盒缝间的加速电场的场强大小恒定,且被限制在A、C板间,
6、虚线中间不需加电场.带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场,经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动.粒子穿出虚线间区域的位置依次记为P1、P2、P3、,对这种改进后的回旋加速器,下列说法正确的是()图Z8-10A.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸无关B.带电粒子每运动一周被加速一次C.P1P2=P2P3D.加速电场方向不需要做周期性的变化9.(多选)为了测量某化工厂的污水排放量,技术人员在该厂的排污管末端安装了如图Z8-11所示的流量计.该装置由绝缘材料制成,长、宽、高分别为a、b、c,左、右两端开口,在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B的匀强磁场,在上、下两个面的内侧固
7、定有金属板M、N作为电极.污水充满管口从左向右流经该装置时,电压表将显示两个电极间的电压U,用Q表示污水流量(单位时间内流出的污水体积).下列说法中正确的是()图Z8-11A.若污水中负离子较多,则N板电势比M板电势高B.M板电势一定高于N板的电势C.污水中离子浓度越高,电压表的示数越大D.电压表的示数U与污水流量Q成正比10.(多选)自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率.如图Z8-12甲所示,自行车前轮上安装一块磁铁,轮子每转一圈,这块磁铁就靠近传感器一次,传感器会输出一个脉冲电压,图乙为霍尔元件的工作原理图.当磁铁靠近霍尔元件时,导体内定向运动的电荷在磁场力作用下偏转,最终使
8、导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差,即为霍尔电势差.下列说法正确的是()图Z8-12A.根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小B.自行车的车速越大,霍尔电势差越高C.图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向运动形成的D.如果长时间不更换传感器的电源,霍尔电势差将减小11.(多选)半导体内导电的粒子“载流子”有两种:自由电子和空穴(空穴可视为能自由移动的带正电粒子).以空穴导电为主的半导体叫P型半导体,以自由电子导电为主的半导体叫N型半导体.图Z8-13为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图,图中一块长为a、宽为b、厚为c的半导体样品板放在沿y轴正方向的匀强
9、磁场中,磁感应强度大小为B.当有大小为I、沿x轴正方向的恒定电流通过样品板时,会产生霍尔电势差UH.已知每个载流子所带电荷量的绝对值为e,下列说法中正确的是()图Z8-13A.如果上表面电势低,则该半导体为N型半导体B.如果上表面电势低,则该半导体为P型半导体C.其他条件不变,增大c时,UH增大D.样品板在单位体积内参与导电的载流子数目为n=IBceUH12.(多选)如图Z8-14所示,在直角坐标系xOy的第二象限中有水平向右的匀强电场,在第一象限内存在垂直于纸面向外的匀强磁场.一电荷量为q、质量为m的带电粒子以垂直于x轴的速度v0从x轴上的P点进入匀强电场,与y轴正方向成45角射出电场,再经
10、过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限.已知O、P之间的距离为d,粒子重力不计,则()图Z8-14A.带电粒子通过y轴时的坐标为(0,d)B.电场强度的大小为mv022qdC.带电粒子在电场和磁场中运动的总时间为(3+4)d2v0D.磁感应强度的大小为2mv04qd专题限时集训(八)A1.A解析 由平衡条件知BIL=mg=F,安培力方向竖直向上,由左手定则可判断,电流为顺时针方向,又L=2Rsin 60=3R,则电流大小I=3F3BR,选项A正确.2.C解析 两导线在O点产生的磁场磁感应强度等大同向(方向垂直于连线向下),合磁感应强度不为0,选项A错误.根据磁感应强度的叠加原理,a、b两点处磁
11、感应强度大小相等,方向相同;c、d两点处磁感应强度大小相等,方向相同;a、c两点处磁感应强度方向相同,选项C正确,B、D错误.3.A解析 当x=x02时,磁场叠加后合磁感应强度为0;在xx02区间,I1产生的磁场的磁感应强度大于I2产生的磁场的磁感应强度,合磁感应强度为正;在x02xx0区间,I1产生的磁场的磁感应强度小于I2产生的磁场的磁感应强度,合磁感应强度为负,选项A正确.4.C解析 根据左手定则可知粒子带正电,选项A错误;粒子运动轨迹如图所示,根据洛伦兹力提供向心力,有qvB=mv2r,可得r=mvqB,则r1=mvqB1,r2=mvqB2,根据几何关系可得r1=ab2,r2=3ab4
12、,联立可得B1B2=32,选项B错误;粒子在左、右两侧磁场中运动的周期分别为T1=2mqB1,T2=2mqB2,运动的时间均为半个周期,所以粒子在边界右侧运动的时间是在左侧运动时间的1.5倍,选项C正确;根据qvB1=ma,解得a=qvB1m,若仅使粒子进入磁场中的速度变为2v,则其在边界左侧做匀速圆周运动的向心加速度变为原来的2倍,选项D错误.5.C解析 电子在电场中加速,有qU=12mv2,进入磁场,有x=2r=2mvqB,整理可得x2=8mUqB2,选项C正确.6.D解析 由洛伦兹力公式F=qvB可知,速度越大,则洛伦兹力越大,而速度最大的位置在等效重力场(重力场和电场的复合场)的最低点
13、,即圆弧bc的中点,选项A、B错误;小球从a点运动到b点,电场力做正功,电势能减小,选项C错误;小球从b点运动到c点,电场力做负功,电势能增大,在等效重力场的最低点动能最大,故动能先增大后减小,选项D正确.7.BC解析 质子从左向右飞入,受到向下的电场力和向上的洛伦兹力作用,因恰能沿直线水平飞出,可知电场力和洛伦兹力平衡,有qE=qvB,得v=EB.若是电子,也从左向右以速度v飞入,电场力和洛伦兹力的方向相反,发现还是有v=EB,所以带电粒子只要以速度v从左向右水平飞入,粒子就会沿直线射出,与电性和电荷量无关,故A、D错误,B、C正确.8.BD解析 由带电粒子的轨迹半径公式r=mvqB可得,最
14、大速度与D形盒的半径有关,选项A错误;虚线中间区域不需加电场,粒子每运动一周被加速一次,选项B正确;由动能定理,粒子每加速一次有12mv2-12mv2=qU,知v3-v2v2-v1,由r=mvqB得r3-r2r2-r1,即P2P3P1P2,选项C错误;加速电场方向不需要做周期性的变化,选项D正确.9.BD解析 污水中的离子都随水流运动,由左手定则可判断,正离子偏转到M板,负离子偏转到N板,所以M板的电势高于N板的电势,A错误,B正确;离子在电场力和洛伦兹力的共同作用下运动,最终达到平衡,即电场力等于洛伦兹力,有qUc=Bqv,解得U=Bvc,与离子浓度无关,C错误;测出离子随水流移动的速度,即
15、水流的速度,从而求出流量Q=cbv,得U=QBb,则U与Q成正比,故D正确.10.AD解析 根据单位时间内的脉冲数可知车轮转动的转速,若已知自行车车轮的半径,根据v0=2rn即可获知车速大小,选项A正确;根据霍尔效应原理可知Udq=Bqv,U=Bdv,与车轮转速无关,选项B错误;图乙中霍尔元件的电流I是由电子定向运动形成的,选项C错误;如果长时间不更换传感器的电源,则会导致电子定向移动的速率减小,故霍尔电势差将减小,选项D正确.11.AD解析 若上表面电势低,即带负电,因粒子受到的洛伦兹力向上,故载流子是带负电的自由电子,该半导体是N型半导体,故A正确,B错误;最终洛伦兹力和电场力平衡,有evB=e UHb,则UH=Bbv,与c无关,故C错误;电流的微观表达式为I=nevS=nevbc,联立解得n=IBceUH,D正确.12.BC解析 粒子在电场中做类平抛运动,因为进入磁场时速度方向与y轴正方向成45角,所以沿x轴方向的分速度vx=v0,在x轴方向做匀加速运动,有d=0+v02t1,沿y轴方向做匀速运动,有s=v0t1=2d,选项
