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1、2022年高考物理復(fù)習(xí) 導(dǎo)航卷七 磁場及帶電粒子在磁場中的運動
一、單項選擇題(本題共5小題,每小題5分,共25分。每小題只有一個選項符合題意。)
1.(xx·江蘇單科)如圖所示,用天平測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度。下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同,邊長MN相等,將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流,天平處于平衡狀態(tài)。若磁場發(fā)生微小變化,天平最容易失去平衡的是( )
2.(xx·海南單科,1)如圖,a是豎直平面P上的一點,P前有一條形磁鐵垂直于P,且S極朝向a點,P后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵的磁場的共同作用下,在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過a點。在電子經(jīng)過a點的瞬間,條形磁
2、鐵的磁場對該電子的作用力的方向( )
A.向上 B.向下 C.向左 D.向右
3.(xx·新課標(biāo)全國卷Ⅰ,14)兩相鄰勻強磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強度大小不同、方向平行。一速度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直的帶電粒子(不計重力),從較強磁場區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場區(qū)域后,粒子的( )
A.軌道半徑減小,角速度增大
B.軌道半徑減小,角速度減小
C.軌道半徑增大,角速度增大
D.軌道半徑增大,角速度減小
4.(xx·新課標(biāo)全國卷Ⅰ,16)如圖,MN為鋁質(zhì)薄平板,鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強磁場(未畫出)。一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的P點垂直于鋁板向上射出,從Q點穿越
3、鋁板后到達(dá)PQ的中點O,已知粒子穿越鋁板時,其動能損失一半,速度方向和電荷量不變,不計重力。鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強度大小之比為( )
A.2 B. C.1 D.
5.(xx·安徽理綜,18)“人造小太陽”托卡馬克裝置使用強磁場約束高溫等離子體,使其中的帶電粒子被盡可能限制在裝置內(nèi)部,而不與裝置器壁碰撞。已知等離子體中帶電粒子的平均動能與等離子體的溫度T成正比,為約束更高溫度的等離子體,則需要更強的磁場,以使帶電粒子在磁場中的運動半徑不變。由此可判斷所需的磁感應(yīng)強度B正比于( )
A. B.T C. D.T2
二、多項選擇題(本題共4小題,每小題7分
4、,共計28分。每小題有多個選項符合題意。全部選對的得7分,選對但不全的得4分,錯選或不答的得0分。)
6.(xx·新課標(biāo)全國卷Ⅱ,18)指南針是我國古代四大發(fā)明之一。關(guān)于指南針,下列說法正確的是( )
A.指南針可以僅具有一個磁極
B.指南針能夠指向南北,說明地球具有磁場
C.指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾
D.在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導(dǎo)線,導(dǎo)線通電時指南針不偏轉(zhuǎn)
7.(xx·浙江理綜,20)如圖甲所示,兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置,間距為L,其間有豎直向下的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B。垂直于導(dǎo)軌水平對稱放置一根均勻金屬棒。從t=0時刻起,棒上有如圖乙所示的持續(xù)交
5、變電流I,周期為T,最大值為Im,圖甲中I所示方向為電流正方向。則金屬棒( )
A.一直向右移動
B.速度隨時間周期性變化
C.受到的安培力隨時間周期性變化
D.受到的安培力在一個周期內(nèi)做正功
8.(xx·新課標(biāo)全國卷Ⅱ,19)有兩個勻強磁場區(qū)域Ⅰ和Ⅱ,Ⅰ中的磁感應(yīng)強度是Ⅱ中的k倍。兩個速率相同的電子分別在兩磁場區(qū)域做圓周運動。與Ⅰ中運動的電子相比,Ⅱ中的電子( )
A.運動軌跡的半徑是Ⅰ中的k倍
B.加速度的大小是Ⅰ中的k倍
C.做圓周運動的周期是Ⅰ中的k倍
D.做圓周運動的角速度與Ⅰ中的相等
9.(xx·四川理綜,7)如圖所示,S處有一電子源,可
6、向紙面內(nèi)任意方向發(fā)射電子,平板MN垂直于紙面,在紙面內(nèi)的長度L=9.1 cm,中點O與S間的距離d=4.55 cm,MN與SO直線的夾角為θ,板所在平面有電子源的一側(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=2.0×10-4 T.電子質(zhì)量m=9.1×10-31 kg,電量e=-1.6×10-19 C,不計電子重力。電子源發(fā)射速度v=1.6×106 m/s的一個電子,該電子打在板上可能位置的區(qū)域的長度為l,則( )
A.θ=90°時,l=9.1 cm B.θ=60°時,l=9.1 cm
C.θ=45°時,l=4.55 cm D.θ=30°時,l=4.55 cm
三
7、、計算題(本題共3小題,共47分。寫出必要的文字說明,方程式和重要的演算步驟,只寫出最后答案的不得分。)
10.(xx·新課標(biāo)全國卷Ⅰ,24)(15分)如圖,一長為10 cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中,磁場的磁感應(yīng)強度大小為0.1 T,方向垂直于紙面向里;彈簧上端固定,下端與金屬棒絕緣。金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為12 V的電池相連,電路總電阻為2 Ω。已知開關(guān)斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5 cm;閉合開關(guān),系統(tǒng)重新平衡后,兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時相比均改變了0.3 cm,重力加速度大小取10 m/s2。判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向,并求出金屬棒的質(zhì)量。
8、
11.(xx·江蘇單科,14)(16分)某裝置用磁場控制帶電粒子的運動,工作原理如圖所示。裝置的長為L,上、下兩個相同的矩形區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小均為B、方向與紙面垂直且相反,兩磁場的間距為d。裝置右端有一收集板,M、N、P為板上的三點,M位于軸線OO′上,N、P分別位于下方磁場的上、下邊界上。在紙面內(nèi),質(zhì)量為m、電荷量為-q的粒子以某一速度從裝置左端的中點射入,方向與軸線成30°角,經(jīng)過上方的磁場區(qū)域一次,恰好到達(dá)P點。改變粒子入射速度的大小,可以控制粒子到達(dá)收集板上的位置。不計粒子的重力。
(1) 求
9、磁場區(qū)域的寬度h;
(2)欲使粒子到達(dá)收集板的位置從P點移到N點,求粒子入射速度的最小變化量Δv;
(3)欲使粒子到達(dá)M點,求粒子入射速度大小的可能值。
12.(xx·江蘇單科,15)(16分)一臺質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示,電荷量均為+q、質(zhì)量不同的離子飄入電壓為U0的加速電場,其初速度幾乎為零。這些離子經(jīng)加速后通過狹縫O沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,最后打在底片上。已知放置底片的區(qū)域MN=L,且OM=L。某次測量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)區(qū)域MQ損壞,檢測不到離子,但右側(cè)區(qū)域QN仍能正常檢測到離子。在適當(dāng)調(diào)節(jié)加速電壓后,原本打在MQ的離子即可在QN檢測到。
(1)求原本打在MN中點P的離子質(zhì)量m;
(2)為使原本打在P的離子能打在QN區(qū)域,求加速電壓U的調(diào)節(jié)范圍;
(3)為了在QN區(qū)域?qū)⒃敬蛟贛Q區(qū)域的所有離子檢測完整,求需要調(diào)節(jié)U的最少次數(shù)。(取lg 2=0.301,lg 3=0.477,lg 5=0.699)