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1、2022年高考物理一轮复习第九章磁场45分钟章末验收卷一、单项选择题1.如图1所示，质量为m、长度为L的金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂在O、O点，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，棒中通以某一方向的电流，平衡时两细线与竖直方向夹角均为，重力加速度为g.则()图1A金属棒中的电流方向由N指向MB金属棒MN所受安培力的方向垂直于OMNO平面向上C金属棒中的电流大小为tanD每条细线所受拉力大小为mgcos答案C解析平衡时两细线与竖直方向夹角均为，故金属棒受到安培力，根据左手定则，可判断金属棒中的电流方向由M指向N，故A错误；金属棒MN所受安培力的方向垂直于MN和磁场方向向右，故
2、B错误；设每条细线所受拉力大小为FT，由受力分析可知，2FTsin BIL,2FTcos mg，得Itan ，故C正确；由受力分析可知，2FTcos mg，得FT，故D错误2.不计重力的两个带电粒子M和N沿同一方向经小孔S垂直进入匀强磁场，在磁场中的径迹如图2.分别用vM与vN、tM与tN、与表示它们的速率、在磁场中运动的时间、荷质比，则()图2A如果，则vMvNB如果，则tMD如果tMtN，则答案A解析由洛伦兹力提供向心力可得qvBm，由它们在磁场中的轨迹可知，两个带电粒子M和N轨迹的半径关系为rMrN，如果，则vMvN，选项A正确；两个带电粒子M和N在匀强磁场中轨迹均为半个圆周，运动时间均
3、为半个周期，由T可知，如果，则两个带电粒子M和N在匀强磁场中运动周期相等，tMtN，选项B错误，同理，选项D错误；由qvBm，可解得v.如果vMvN，则，选项C错误3.如图3所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的粒子(带电粒子重力不计)，恰好从e点射出，则()图3A如果粒子的速度增大为原来的2倍，将从d点射出B如果粒子的速度增大为原来的3倍，将从f点射出C如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的2倍，将从d点射出D只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从e点射出所用时间最短答案A解析如果粒子的速度增大
4、为原来的2倍，磁场的磁感应强度不变，由半径公式R可知，半径将增大为原来的2倍，根据几何关系可知，粒子正好从d点射出，故A项正确；设正方形边长为2a，则粒子从e点射出，轨迹半径为a.磁感应强度不变，粒子的速度变为原来的3倍，则轨迹半径变为原来的3倍，即轨迹半径为a，则由几何关系可知，粒子从fd之间射出磁场，B项错；如果粒子速度不变，磁感应强度变为原来的2倍，粒子轨迹半径减小为原来的一半，因此不可能从d点射出，C项错；只改变粒子速度使其分别从e、d、f三点射出时，从f点射出时轨迹的圆心角最小，运动时间最短，D项错4如图4，匀强磁场垂直于纸面，磁感应强度大小为B，某种比荷为、速度大小为v的一群离子以
5、一定发散角由原点O出射，y轴正好平分该发散角，离子束偏转后打在x轴上长度为L的区域MN内，则cos为()图4A.B1C1D1答案B解析由洛伦兹力提供向心力得qvBm，解得r.根据题述，当离子速度方向沿y轴正方向时打在N点，当离子速度方向与y轴正方向夹角为时打在M点，画出三种情况下离子的运动轨迹如图所示，设OM之间的距离为x，则有2rcos x,2rxL，联立解得cos1，选项B正确二、多项选择题5如图5所示，磁流体发电机的长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导电电极，两极间距为d，极板长和宽分别为a和b，这两个电极与可变电阻R相连在垂直前后侧面的方向上有一匀强磁场，
6、磁感应强度大小为B.发电导管内有电阻率为的高温电离气体等离子体，等离子体以速度v向右流动，并通过专用通道导出不计等离子体流动时的阻力，调节可变电阻的阻值，则()图5A运动的等离子体产生的感应电动势为EBavB可变电阻R中的感应电流方向是从Q到PC若可变电阻的阻值为R，则其中的电流为ID若可变电阻的阻值为R，则可变电阻消耗的电功率为P答案CD解析根据左手定则，等离子体中的带正电粒子受到的洛伦兹力向上，带正电粒子累积在上极板，可变电阻R中电流方向从P到Q，B错误；当带电粒子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，两极板间电压稳定，设产生的电动势为E，则有qvBq，EBdv，A错误；发电导管内等离子体的电阻r
7、，若可变电阻的阻值为R，由闭合电路欧姆定律有I，可变电阻消耗的电功率PI2R，C、D正确6如图6所示，空间中有垂直纸面向里的匀强磁场，垂直磁场方向的平面内有一长方形区域abcd，其bc边长为L，ab边长为L.两同种带电粒子(重力不计)以相同的速度v0分别从a点和ab边上的P点垂直射入磁场，速度方向垂直于ab边，两粒子都恰好经过c点，则下列说法中正确的是()图6A粒子在磁场中运动的轨道半径为LB粒子从a点到c点的运动时间为C粒子的比荷为DP点与a点的距离为答案ACD解析如图，连接ac，ac2L，即为轨迹圆弧对应的弦，作弦ac的垂直平分线交ab于点O1，即为粒子从a点到c点运动轨迹的圆心，半径RL
8、，A正确；粒子从a点到c点的运动时间t，B错误；由于R，则比荷，C正确；从P点射入的粒子的轨迹半径也等于R，根据几何关系，可以求出轨迹圆心O2点到b点的距离为L，P点与a点的距离为LLLL，P点与O1点重合，D正确7.如图7所示，在光滑绝缘的水平面上叠放着两个物块A和B，A带负电、质量为m、电荷量为q，B质量为2m、不带电，A和B间动摩擦因数为0.5.初始时A、B处于静止状态，现将大小为Fmg的水平恒力作用在B上，g为重力加速度A、B处于水平向里的磁场之中，磁感应强度大小为B0.若A、B间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是()图7A水平力作用瞬间，A的加速度大小为BA做匀加速运动的
9、时间为CA的最大速度为DB的最大加速度为g答案BC解析F作用在B上瞬间，假设A、B一起加速，则对A、B整体有F3mamg，对A有FfAmamgmgmg，假设成立，因此A、B共同做加速运动，加速度为，A选项错误；A、B开始运动后，整体在水平方向上只受到F作用，做匀加速直线运动，对A分析，B对A有水平向左的静摩擦力FfA静作用，由FfA静知，FfA静保持不变，但A受到向上的洛伦兹力，支持力FNAmgqvB0逐渐减小，最大静摩擦力FNA减小，当FfA静FNA时，A、B开始相对滑动，此时有(mgqv1B0)，v1，由v1at得t，B正确；A、B相对滑动后，A仍受到滑动摩擦力作用，继续加速，有FfA滑(
10、mgqvAB0)，速度增大，滑动摩擦力减小，当滑动摩擦力减小到零时，A做匀速运动，有mgqv2B0，得最大速度v2，C选项正确；A、B相对滑动后，对B有FFfA滑2maB，FfA滑减小，则aB增大，当FfA滑减小到零时，aB最大，有aB，D选项错误三、非选择题8aa、bb、cc为足够长的匀强磁场分界线，相邻两分界线间距均为d，磁场方向如图8所示，、区域磁感应强度分别为B和2B，边界aa上有一粒子源P，平行于纸面向各个方向发射速率为的带正电粒子，Q为边界bb上一点，PQ连线与磁场边界垂直，已知粒子质量为m，电荷量为q，不计粒子重力和粒子间相互作用力，求：图8(1)沿PQ方向发射的粒子飞出区时经过
11、bb的位置；(2)粒子第一次通过边界bb的位置范围；(3)进入区的粒子第一次在磁场区中运动的最长时间和最短时间答案见解析解析(1)由洛伦兹力充当向心力得Bqvr1把v代入得r12d如图甲所示sin ，30PMQN2d2dcos (2)d则经过bb的位置为Q下方(2)d处(2)当带正电粒子速度竖直向上进入磁场，距离Q点上方最远，如图乙所示，由几何关系得cos1，160QH12dsin 1d当带正电粒子进入磁场后与bb相切时，距离Q点下方最远，如图丙所示，由几何关系得cos2，260QH22dsin 2d粒子通过的范围长度为L2d(3)r2dT轨迹圆所对应的弦越长，在磁场中运动的时间越长如图丁所示
12、，当轨迹圆的弦长为直径时，所对应的时间最长为tmax当轨迹圆的弦长为磁场的宽度时，从cc飞出，所对应的时间最短为tmin当粒子从Q最上方进入区时，如图戊所示，从bb飞出所对应的时间最短为tmin所以粒子第一次在磁场中运动的最短时间为tmin.9如图9所示，在平面直角坐标系xOy内，第象限的等腰直角三角形MNP区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，y0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场一质量为m、电荷量为q的带电粒子从电场中Q(2h，h)点以速度v0水平向右射出，经坐标原点O处射入第象限，最后以垂直于PN的方向射出磁场已知MN平行于x轴，N点的坐标为(2h,2h)，不计粒子的重力，求：图9(1)电场强度的大小E；(2)磁感应强度的大小B；(3)粒子在磁场中运动的时间t.答案(1)(2)(3)解析(1)粒子运动轨迹如图所示，粒子在电场中运动的过程中，由平抛运动规律及牛顿运动定律得：2hv0that2qEma解得E(2)粒子到达O点时，沿y轴正方向的分速度vyatv0则速度方向与x轴正方向的夹角满足：tan 1即45粒子从MP的中点垂直于MP进入磁场，垂直于NP射出磁场，粒子在磁场中的速度为：vv0轨道半径Rh又由qvBm得B(3)由T，且由几何关系可知小粒子在磁场中运动的圆心角为45，故粒子在磁场中的运动时间t.
2022年高考物理一轮复习第九章磁场45分钟章末验收卷
