10.6磁场综合练（原卷版）-2023年高考物理一轮复习提升核心素养

10.6磁场综合练

1．（2022·陕西咸阳·高三阶段练习）如图所示，在光滑绝缘四分之一圆弧轨道上，有一与圆弧轨道垂直的质量为m、长度为L的通电导体棒，导体棒处于静止状态，空间存在与纸面平行的匀强磁场（图中未画出），导体棒内电流大小为I。重力加速度为g，图中，则磁感应强度大小不可能为（  ）

A．

B．

C．

D．

2．（2022·河北·高三阶段练习）如图所示，边长为的正三角形区域存在方向垂直纸面、大小随时间均匀变化的磁场（图中未画出），磁场随时间的变化率为。以三角形顶点C为圆心，半径为l、匝数为N、电阻为R的圆形线圈平行纸面固定放置，时刻线圈受到的安培力为（　　）

A． B． C． D．

3．（2022·全国·高三课时练习）电磁炮是一种利用电磁作用发射炮弹的先进武器，某同学利用饼型强磁铁和导轨模拟电磁炮的发射原理，如图所示，相同的饼型强磁铁水平等间距放置，使导轨平面近似为匀强磁场。下列说法不正确的是（　　）

A．放置强磁铁时，应保证磁铁的磁极同向

B．强磁铁磁性越强，导轨平面越接近匀强磁场

C．强磁铁间距越小，导轨平面越接近匀强磁场

D．若全部磁铁N极向上，导体棒所受安培力水平向右

4．（2022·广东·盐田高中高二期中）如图，弹簧测力计下挂有一单匝正方形线框，线框边长为L，质量M，线框上边水平且处于垂直纸面向内的匀强磁场中，线框通有如图方向电流，且线框处于静止状态，若此时弹簧测力计示数大小为F，已知该线框单位长度自由电子个数为n，重力加速度为g，则电子定向移动对应的洛仑兹力大小为（　　）

A．F-Mg B．Mg-F C． D．

5．（2021·北京·模拟预测）如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一段静止的长为L截面积为S的通电导线，磁场方向垂直于导线。设单位体积导线中有n个自由电荷，每个自由电荷的电荷量都为q，它们沿导线定向移动的平均速率为v。下列选项正确的是（　　）

A．导线中的电流大小为nSqv

B．这段导线受到的安培力大小为nLqvB

C．沿导线方向电场的电场强度大小为vB

D．导线中每个自由电荷受到的平均阻力大小为qvB

6．（2022·全国·高三课时练习）如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一段静止的长为L的通电导线，磁场方向垂直于导线。设单位长度导线中有n个自由电荷，每个自由电荷的电荷量都为q，它们沿导线定向移动的平均速率为v。下列选项正确的是（　　）

A．导线中的电流大小为nLqv

B．这段导线受到的安培力大小为nLqvB

C．沿导线方向电场的电场强度大小为vB

D．导线中每个自由电荷受到的平均阻力大小为qvB

7．（2023·全国·高三专题练习）如图所示，横截面为正方形abcd的有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一束电子以大小不同、方向垂直ad边界的速度飞入该磁场。对于从不同边界射出的电子，下列判断错误的是（　　）

A．从ad边射出的电子在磁场中运动的时间都相等

B．从c点离开的电子在磁场中运动时间最长

C．电子在磁场中运动的速度偏转角最大为π

D．从bc边射出的电子的速度一定大于从ad边射出的电子的速度

8．（2022·天津市武清区天和城实验中学高三阶段练习）发生衰变时，可能放出粒子或电子。静止在某匀强磁场中的原子核发生衰变后两粒子的轨迹如图所示，下列说法正确的是（   ）

A．衰变方程为 B．大圆半径是小圆半径的6倍

C．轨迹为小圆的粒子的中子数为6 D．轨迹为大圆的粒子是由中子转变而来

9．（2022·浙江大学附属中学高二期中）在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场，两个相同的带电粒子①和②在P点垂直磁场射入，①的速度与x轴负方向成45°，②的速度与x轴正方向成45°，如图所示。二者均恰好垂直于y轴射出磁场。不计重力，不考虑带电粒子之间的作用力，根据上述信息可以判断的是（    ）

A．带电粒子①在磁场中运动的半径大

B．带电粒子①在磁场中运动的平均速度大

C．带电粒子②在磁场中运动的轨迹短

D．带电粒子②在磁场中运动的平均速度大

10．（2022·安徽省皖西中学高二期末）如图是比荷相同的两粒子从O点垂直进入直线边界匀强磁场区域的运动轨迹，下列说法正确的是（　　）

A．a带负电，b带正电 B．a的带电量比b的带电量小

C．a运动的速率比b的小 D．a的运动时间比b的短

11．（2022·山东·高三竞赛）一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，，，一束粒子，在纸面内从a点垂直于ab射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。已知氕核的质量为m，电荷量为q。在磁场中运动时间最长的粒子，其运动速率为（　　）

A． B． C． D．

12．（2023·全国·高三专题练习）如图所示，空间存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，一粒子发射源P位于足够大绝缘平板MN的上方距离为d处，在纸面内向各个方向均匀发射速率均为v的同种带负电粒子，不考虑粒子间的相互作用和粒子重力，已知粒子做圆周运动的半径大小为2d，则粒子（    ）

A．能打在板上的区域长度为

B．若改变粒子电性，则到达板上的粒子位置不变

C．到达板上的最长时间为

D．能到达板上的粒子数占总粒子数的

13．（2022·河南·商丘市第一高级中学高三阶段练习）科研人员常利用电场和磁场分离不同的带电粒子。如图所示，两种粒子、由粒子源无初速度飘入加速电场，经加速后沿粒子分离器的轴线方向飞入两极板之间，极板间存在垂直纸面向里的匀强磁场，调节分离器两极板间的电压，正好其中一种粒子沿直线a通过分离器，另一种粒子沿路径b射出。若不计粒子重力及粒子间的相互作用力。下列说法正确的是（　　）

A．分离器下极板的电势比上极板的电势高

B．沿直线a通过分离器的粒子为

C．沿直线a从分离器射出的粒子动能小

D．若撤去两极板间的磁场，两粒子仍会分离

14．（多选）（2022·广东·珠海市第一中学高二阶段练习）如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置示意图。速度选择器（也称滤速器）极板长度为L，宽度为d，电场强度为E，方向竖直向下，磁感应强度B1方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B2的方向垂直纸面向外，小孔A在速度选择器的中线上，其孔大小可以忽略。在S处有带电量为、质量为m的大量同种正离子向右以不同速率沿中线入射，有些粒子做匀速直线运动经过A孔、B2区域后打在接收板PQ上。下列说法正确的是（　　）

A．这些粒子在右侧磁场B2中运动的时间一定相同

B．这些粒子在右侧磁场B2中运动半径一定不同

C．粒子要在B1区域做匀速直线运动，速度必须满足

D．速度的粒子可能在B1区域做匀速直线运动

15．（多选）（2022·全国·高三课时练习）如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器。静电分析器通道中心线MN所在圆的半径为R，通道内有均匀辐射的电场，中心线处的电场强度大小为E；磁分析器中分布着方向垂直于纸面、磁感应强度为B的匀强磁场，磁分析器的左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为＋q的离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后由P点进入磁分析器中，最终经过Q点进入收集器。下列说法正确的是（　 ）

A．磁分析器中匀强磁场的方向垂直于纸面向里

B．加速电场中的加速电压U＝ER

C．磁分析器中轨迹圆心O2到Q点间的距离

D．任何带正电的离子若能到达P点，则一定能进入收集器

16．（多选）（2022·辽宁锦州·高二期末）如图所示，甲是质谱仪的示意图，乙是回旋加速器的原理图，丙是研究楞次定律的实验图，丁是研究自感现象的电路图，下列说法正确的是（　　）

A．质谱仪可以用来测量带电粒子的比荷，也可以用来研究同位素

B．回旋加速器是加速带电粒子装置，其加速电压越大，带电粒子最后获得的速度越大

C．丙图中，磁铁插入过程中，电流由

D．丁图中，开关S断开瞬间，灯泡可能会突然闪亮一下

17．（多选）（2023·全国·高三专题练习）如图所示为磁流体发电机工作原理图。发电通道是个中空长方体，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的平行金属板，其间加有平行金属板面向里的匀强磁场，两金属板与量程足够大的滑动变阻器R相连，将气体加热到使之高度电离，形成等离子体，等离子体以速度v平行于两边喷入两板间，这时两板上就会聚集电荷而产生电压，这就是磁流体发电机与一般发电机的不同之处，它可以直接把内能转化为电能。已知发电通道长，高、宽分别为l、a、b，磁感应强度大小为B，当滑动变阻器R的阻值为时，发电机的输出功率达到最大。下列判断正确的是（　　）

A．发电机上极板为正极

B．等离子体的电阻率大小为

C．两极板间电压大小为

D．电源输出功率最大时，电源效率也最大

18．（2023·全国·高三专题练习）如图甲所示，半径的圆形匀强磁场区域与x轴相切于坐标系的原点O。磁感应强度，方向垂直于纸面向外。在和之间的区域内有方向沿y轴正方向的匀强电场，电场强度 。在处的x轴上方有一与y轴平行且足够长的荧光屏，在O点有一个粒子源，能沿纸面各个方向发射质量 ，带电荷量 且速率相同的粒子，其中沿y轴正方向射入的粒子恰能从磁场最右侧的A点离开磁场，不计粒子的重力、空气的阻力及粒子间的相互作用力。

（1）求这些粒子在磁场中运动的速度。

（2）求这些粒子打在荧光屏上的范围（用位置坐标表示）。

（3）若没有荧光屏，粒子射出电场后立即进入某种不导电的介质中运动，其所受介质阻力与速率成正比，比例系数，求粒子在该介质中运动的轨迹长度（电荷量不变）。

19．（2022·黑龙江·哈尔滨三中高二阶段练习）如图所示，平面直角坐标系xOy位于竖直平面内，倾斜光滑直轨道AO与y轴正方向夹角为，轨道AO与水平轨道OB及半径为R的竖直光滑圆管之间均由极小段光滑圆弧轨道相连，圆管对应的圆心角为，其所在圆分别与x轴和y轴相切于B点和C点。已知第二象限内有方向竖直向下、大小为的匀强电场，第一象限内,的区域内有水平向右的匀强电场，其中区域内场强大小为，区域内场强大小为。质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点）从到O点距离为R的Q点由静止释放，经水平轨道OB进入圆管内。小球与水平轨道OB之间的动摩擦因数为，其余位置光滑，所轨道均为绝缘轨道，轨道的直径远小于所在圆的直径，小球所带电荷量不损失，进入和飞出管道时无能量损失，重力加速度为g。（，）求：

（1）小球经过坐标原点O处时的速度大小；

（2）求小球在管道中速度最大时的位置坐标，以及此时小球的动能；

（3）从开始运动到小球静止，小球在OB段走过的总路程s为多少？

20．（2023·全国·高三专题练习）如图所示，MN下方足够长的区域Ⅰ内存在方向竖直向上的匀强电场，MN右上侧和左上侧的正方形区域Ⅲ和Ⅳ内存在方向竖直向下的匀强电场，MN上方的矩形区域Ⅱ内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为q的正离子以速度v从P点沿水平方向射入匀强电场，粒子先经过电场Ⅲ再经过磁场Ⅱ后恰从MN中点竖直向下射入匀强电场区域Ⅰ。已知正方形边长均为d，区域Ⅰ及正方形区域Ⅲ和Ⅳ内匀强电场场强的大小均为，不计粒子的重力，求：

（1）粒子第一次进入磁场时的位置与M点之间的距离；

（2）矩形区域Ⅱ内磁感应强度的大小；

（3）离子从P点射入到离开区域Ⅳ所用的时间。