（3）磁场——2024届高考物理二轮复习巧刷高考题型之电磁学选择题

这是一份（3）磁场——2024届高考物理二轮复习巧刷高考题型之电磁学选择题，共13页。试卷主要包含了单选题，多选题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．高速铁路列车通常使用磁力刹车系统.磁力刹车工作原理可简述如下：将磁铁的N极靠近一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线垂直铝盘向里，铝盘随即减速，如图所示.图中磁铁左方铝盘的甲区域（虚线区域）朝磁铁方向运动，磁铁右方铝盘的乙区域(虚线区域)朝离开磁铁方向运动.下列有关铝盘刹车的说法正确的是( )
A.铝盘甲区域的感应电流产生垂直铝盘向里的磁场
B.铝盘乙区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场
C.磁铁与甲、乙两区域的感应电流之间的作用力，都会使铝盘减速
D.若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对空洞铝盘的作用力变大
2．电磁弹射技术是一种新兴的直线推进技术，2022年6月17日上午，中国第三艘航空母舰福建舰下水，并配置电磁弹射。其工作原理可以简化如下图，光滑固定导轨与导电飞翔体MN构成一驱动电流回路，恒定驱动电流I产生磁场，且磁感应强度B与导轨中的电流I及空间某点到导轨的距离r的关系式为，磁场对处在磁场中的导电飞翔体产生了安培力F，从而推动飞翔体向右做匀加速直线运动。下列说法正确的是( )
A.CMNF回路内的磁场方向与驱动电流的方向无关
B.飞翔体MN所受安培力F的方向与CMNF回路中驱动电流的方向有关
C.驱动电流I变为原来的2倍，飞翔体MN受的安培力将变为原来的4倍
D.如果飞翔体在导轨上滑过的距离保持不变，将驱动电流I变为原来的2倍，飞翔体最终的弹射速度将变为原来的4倍
3．在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别，则下列说法正确的是( )
A.原子核可能发生α衰变，也可能发生β衰变
B.径迹2可能是衰变后新核的径迹
C.若衰变方程是，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为117:2
D.若衰变方程是，则
4．如图所示，匀强磁场限定在一个圆形区域内，磁感应强度大小为B，一个质量为m、电荷量为q、初速度大小为v的带电粒子沿磁场区域的直径方向从P点射入磁场，从Q点沿半径方向射出磁场，粒子射出磁场时的速度方向与射入磁场时相比偏转了θ角，忽略重力及粒子间的相互作用力，下列说法错误的是( )
A.粒子带正电B.粒子在磁场中运动的轨迹长度为
C.粒子在磁场中运动的时间为D.圆形磁场区域的半径为
5．如图所示，在水平线和间有竖直向上的匀强电场，在上方有垂直纸面向里的匀强磁场.两个质量和带电荷量均相等的带正电的粒子，分别以水平初速度从上的O点先后进入电场，带电粒子第一次在磁场中的运动时间分别为和，前两次穿越时，两粒子轨迹与交点间的距离分别为和，粒子重力不计，则( )
A.一定小于一定等于B.一定小于可能小于
C.可能等于一定等于D.可能等于可能小于
6．如图所示为质谱仪的结构图，该质谱仪由速度选择器与偏转磁场两部分组成，已知速度选择器中的磁感应强度大小为、电场强度大小为E，荧光屏PQ下方匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为.三个带电荷量均为q、质量不同的粒子沿竖直方向经速度选择器由荧光屏上的狭缝O进入偏转磁场，最终打在荧光屏上的处，相对应的三个粒子的质量分别为，忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用.则下列说法正确的是( )
A.三个粒子均带负电
B.打在位置的粒子质量最大
C.如果，则
D.粒子进入偏转磁场的速度是
7．如图所示，真空中有一竖直向上的匀强电场，其场强大小为E，电场中的两点固定着两个等量异种点电荷两点的连线水平，O为其连线的中点，是两点电荷连线的垂直平分线上的两点，两点在两点电荷的连线上，且与两点的连线恰好形成一个菱形，则下列说法正确的是( )
A.两点的电场强度不同
B.两点的电势相同
C.将电子从a点移动到c点的过程中，电场力对电子做正功
D.质子在O点时的电势能大于其在b点时的电势能
二、多选题
8．如图所示为质谱仪的结构图，该质谱仪由速度选择器与偏转磁场两部分组成，已知速度选择器中的磁感应强度大小为、电场强度大小为E，荧光屏下方匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为。三个带电荷量均为q、质量不同的粒子沿竖直方向经速度选择器由荧光屏上的狭缝O进入偏转磁场，最终打在荧光屏上的、、处，相对应的三个粒子的质量分别为、、，忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用。则下列说法正确的是( )
A.三个粒子均带负电
B.打在位置的粒子质量最大
C.如果，则
D.粒子进入偏转磁场的速度是
9．空间中存在直角三角形有界磁场，直角边长度为L，磁感应强度大小为B。c点有一个可沿纸面内各个方向射出速度大小为、质量为m、电荷量为的粒子的发射源，从c点沿方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界射出磁场。粒子重力不计，则关于粒子的运动，下列说法正确的是( )
A.粒子速度的大小满足
B.从a点射出磁场的粒子在c点的速度方向与夹角为60°
C.若三角形为等腰三角形，则与夹角为45°的入射粒子在磁场中的运动时间为
D.若c点到边界的距离为，则所有从边界射出的粒子中在磁场中运动的最短时间为
10．质谱仪是可以分析同位素的装置，某质谱仪的原理如图所示。电容器两平行极板间的距离为d，两极板间的电压为U，两极板间匀强磁场的磁感应强度为，一束含有氕核、氘核、氦核的粒子从电容器的中线处平行于极板射入电容器，沿直线穿过电容器后从O点进入另一磁感应强度为的匀强磁场，结果分别打在感光片上的两点，不计粒子重力，粒子均带正电荷。下列说法正确的是( )
A.两板间匀强磁场的方向垂直纸面向外
B.粒子进入磁感应强度为的匀强磁场时的速度为
C.打在a点的粒子中氘核
D.两点之间距离等于两点之间距离的2倍
11．回旋加速器的工作原理图如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可忽略不计，匀强磁场与盒面垂直，磁感应强度大小为B。A处粒子源产生质量为m、电荷量为q、初速度为零的带正电粒子，在两盒之间被电场加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力影响，则( )
A.加速电压U变化的周期等于粒子的运动周期
B.增大加速电压U，出射粒子能量增大
C.增大B和R，出射粒子能量增大
D.粒子在D形盒中的运动时间与加速电压U无关
12．竖直放置的固定绝缘光滑轨道由半径为R的四分之一圆周轨道MN和半径为r的半圆周轨道NP拼接而成，两轨道在N点平滑连接，。现将一小球由M点静止释放，它刚好能通过P点。已知小球带正电，质量为m，电荷量为q，重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.若整个轨道空间加竖直向上的匀强电场，则小球仍能通过P点
B.若整个轨道空间加竖直向下的匀强电场E，则小球不能通过P点
C.若整个轨道空间加垂直纸面向里的匀强磁场B，则小球一定不能通过P点
D.若整个轨道空间加垂直纸面向外的匀强磁场B，则小球可能不能通过P点
参考答案
1．答案：C
解析：由题意可知，穿过铝盘甲区域中的磁通量增大，由楞次定律知，甲区域感应电流的磁场方向垂直铝盘向外，A错误；穿过铝盘乙区域中的磁通量减小，由楞次定律知，乙区域感应电流的磁场方向垂直铝盘向里，B错误；由“来拒去留”可知，磁铁与感应电流之间有相互阻碍的作用力，则会使铝盘减速，C正确；若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，会导致涡流产生的磁场减弱，则磁铁对空洞铝盘的作用力小于对实心铝盘的作用力，D错误.
2．答案：C
解析：根据安培定则回路内磁场方向与电流方向有关，故A错误；CMNF回路中驱动电流的方向改变，根据安培定则，磁场方向相反，因为MN中电流方向也相反，根据左手定则，安培力F的方向不变，B错误；驱动电流I变为原来的2倍，磁感应强度B变为原来的两倍，安培力变为原来的4倍，C正确；驱动电流I变为原来的2倍，飞翔体MN受的安培力F变为原来的4倍，飞翔体的加速度a变为原来的4倍，由得，所以速度变为原来的2倍，D错误。故选C。
3．答案：D
解析：原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子的动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则可知，若生成的两粒子电性相反则在磁场中的径迹为内切圆。若电性相同则在磁场中的径迹为外切圆，所以该原子核发生的是α衰变，故A错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变生成的两核动量大小相等，方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦必力提供向心力，由牛顿第二定律得，解得，由于相同，则粒子电荷量q越大，径迹半径越小，由于新核的电荷量大，所以新核的径迹半径小于α粒子的径迹半径，所以径迹2是衰变后α粒子的运动径迹，故B错误；由动能与动量的关系可知，动能之比等于质量的反比，即2:117，故C错误；由B项分析知，，故D正确。
4．答案：D
解析：根据粒子的偏转方向，由左手定则可以判断出粒子带正电，A不符合题意；由洛伦兹力提供向心力可得，解得粒子在磁场中运动时，其轨迹的半径为，由几何关系可知轨迹所对应的圆心角为θ，则粒子在磁场中运动的轨迹长度为，B不符合题意；粒子做匀速圆周运动的周期为，则粒子在磁场中运动的时间为，C不符合题意；设圆形磁场区域的半径为R，由解得，D符合题意.
5．答案：A
解析：粒子在电场中运动只受电场力作用，故加速度相等，则两粒子第一次穿过时的竖直分速度相同，水平速度不变，分别为和，粒子在磁场中运动只受洛伦兹力作用，故粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有，所以粒子在磁场中运动的轨迹半径，运动周期，根据圆周运动规律可得粒子转过的圆心角为，故粒子A转过的圆心角比粒子B小，又因为周期相等，所以，前两次穿越时每个粒子轨迹与交点间的距离为，故，故A正确.
6．答案：D
解析：荧光屏PQ下方匀强磁场的方向垂直纸面向外，由左手定则知三个粒子均带正电，A错误；三个粒子在速度选择器中做匀速直线运动，受力平衡，有，解得，则粒子进入偏转磁场的速度是，根据，解得，打在位置的粒子半径最大，则打在位置的粒子质量最大，B错误，D正确；根据，解得，解得，C错误.
7．答案：D
解析：由等量异种点电荷产生电场的分布特点可知，两点的场强相同，当再叠加匀强电场时，两点的场强依然相同，故A错误；等量异种点电荷周围电势的特点是两点电荷连线的中垂线上的电势为零，当再叠加匀强电场时，d点的电势高于c点的电势，故B错误；将电子从a点移到c点的过程中，匀强电场的电场力对电子做负功，等量异种点电荷产生的电场的电场力对电子做负功，所以电场力对电子做负功，故C错误；质子从O点移动到b点时，等量异种点电荷产生的电场的电场力对质子做正功，质子电势能减小，匀强电场的电场力对质子不做功，质子电势能不变，所以质子在O点时的电势能大于其在b点时的电势能，故D正确.
8．答案：BD
解析：A.荧光屏下方匀强磁场的方向垂直纸面向外，由左手定则知三种粒子均带正电，A错误；
BD.三种粒子在速度选择器中做匀速直线运动，受力平衡
解得
则粒子进入偏转磁场的速度是
根据
解得
打在位置的粒子半径最大，则打在位置的粒子质量最大，BD正确；
C.根据
解得
解得
C错误。
故选BD。
9．答案：BC
解析：根据题意，从c点沿方向射入磁场的粒子，运动轨迹恰好垂直于边界射出磁场，如图甲所示，根据几何关系可知，a点为粒子运动轨迹的圆心，则粒子做圆周运动的半径为，由洛伦兹力提供向心力有，联立解得，A错误；粒子从a点射出磁场，根据题意，粒子的运动轨迹如图乙所示，根据几何关系可知，，即粒子在c点的速度方向与夹角为60°，B正确；根据题意，与夹角为45°入射的粒子在磁场中的运动轨迹如图丙所示，根据几何关系可知，粒子运动轨迹所对圆心角为45°，则粒子在磁场中的运动时间为，C正确；根据题意可知，所有从边界出射的粒子中在磁场中运动轨迹对应的弦长最短的情况为弦与垂直，此时粒子运动的时间最短，最短时间的运动轨迹为弧线，如图丁所示，根据题意结合余弦定理有，可知，结合C选项分析可知，从边界出射的粒子中在磁场中运动的最短时间，D错误。
10．答案：ACD
解析：带电粒子在电容器中做直线运动，洛伦兹力与电场力平衡，粒子所受电场力方向向上，可知粒子所受洛伦兹力方向向下，根据左手定则，可知两板间匀强磁场的方向垂直纸面向外，A正确；洛伦兹力与电场力平衡，可得，解得，B错误；粒子在磁感应强度为的匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有，解得，将代入，可得，则粒子打在感光片上的点到O点的距离与成正比，可知氕核打在b点，氘核和氦核打在a点，C正确；根据以上分析可知两点之间距离等于两点之间距离的2倍，D正确。
11．答案：AC
解析：粒子运动一周，加速电压方向改变两次，加速电压U变化的周期等于粒子的运动周期，故A正确；粒子出磁场时，根据洛伦兹力提供向心力，有，联立得粒子能量，与加速电压U无关，若增大B和R，出射粒子能量增大，故B错误，C正确；由于粒子最终获得的总能量不变，粒子的运动周期不变，加速电压U越大，加速次数越少，粒子在D形盒中运动的时间越短，故D错误。
12．答案：AC
解析：设间的高度差为h，小球从M到P过程由动能定理得，解得小球到达P点的速度，小球恰好能通过P点，重力提供向心力，由牛顿第二定律得，解得。若加竖直向上的匀强电场，假设小球仍能通过P点，小球从M到P过程由动能定理得，解得，，则小球恰好能通过P点，假设成立，故A正确。同理，若加竖直向下的匀强电场E，小球恰好能通过P点，故B错误。若加垂直纸面向里的匀强磁场B，假设小球仍能通过P点，小球到达P点的速度v不变，洛伦兹力竖直向下，，则假设不成立，小球不能通过P点，故C正确。同理，若加垂直纸面向外的匀强磁场B，小球能通过P点，故D错误。