高考物理專(zhuān)題練習(xí)：磁場(chǎng)

高物專(zhuān)練：場(chǎng)答**專(zhuān)題磁*一、選擇題1、下列關(guān)磁場(chǎng)的說(shuō)法中，正確的是()A．磁場(chǎng)電場(chǎng)一樣，不是實(shí)際存在的B．磁極或電流在自己周?chē)目臻g會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)C．指南針指南說(shuō)明地球周?chē)写艌?chǎng)D．磁極對(duì)磁極的作用、電流對(duì)電流的作用都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的【參考答案】BCD2、如圖所示，在同一平面內(nèi)互相絕緣的三根無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線、、ef圍成一個(gè)等邊三角形三根導(dǎo)線通過(guò)的電流大小相等，方向如圖所示為等邊三角形的中心，M、分別為關(guān)于導(dǎo)線ab、cd的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)．已知三根導(dǎo)線中的電流形成的合磁場(chǎng)在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，在M點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，1若撤去導(dǎo)線ef，而ab、cd電流不變，則此時(shí)N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A．B＋B1

B．B－B1C．

B＋B12

D．

B－B12解析：選C．設(shè)每根導(dǎo)線中的電流在點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，、0中的電流在M點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都為，則點(diǎn)有B＝B，在M點(diǎn)0有B＝2B＋，撤去導(dǎo)線后，在N有＝＋B，聯(lián)立各式可得＝2N0NB＋B122

，C正確．3造小太陽(yáng)”托卡馬克裝置使用強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)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(qiáng)的磁場(chǎng)以使帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑不變由此可判斷所需的磁感

32222Rk2rqBk32222Rk2rqBk應(yīng)強(qiáng)度B比于()A．TC．T

B．TD．T解析：A．考查帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題．由題意，帶電粒子的平1m均動(dòng)能＝v∝T故T由qB＝整理得∝T故選項(xiàng)A確．4、如圖為某磁譜儀部分構(gòu)件的示意圖．圖中，永磁鐵提供勻強(qiáng)磁場(chǎng)，硅微條徑跡探測(cè)器可以探測(cè)粒子在其中運(yùn)動(dòng)的軌跡宇宙射線中有大量的電子正電子和質(zhì)子．當(dāng)這些粒子從上部垂直進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是)A．電子正電子的偏轉(zhuǎn)方向一定不同B．電子與正電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑一定相同C．僅依據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡無(wú)法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子D．粒子的動(dòng)能越大，它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑越小解析：選．根據(jù)左手定則，電子、正電子進(jìn)入磁場(chǎng)后所受洛倫茲力的方向相mv反，故兩者的偏轉(zhuǎn)方向不同，選項(xiàng)A正確；根據(jù)qB＝，得r＝，若電子與正電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)速度不相等，則軌跡半徑不相同，選項(xiàng)誤；對(duì)于質(zhì)子正電子它們都帶正電相同速度進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受洛倫茲力方向相同，兩者偏轉(zhuǎn)方向相同，僅依據(jù)粒子軌跡無(wú)法判斷是質(zhì)子還是正電子，故選項(xiàng)C正確；粒子的m越大，軌道半徑越大，而m＝2mE，粒子的動(dòng)能大，其m不一定大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5、如圖所示，一段長(zhǎng)方體形導(dǎo)電材料，左右兩端面的邊長(zhǎng)都為和b，內(nèi)有帶電量為q某種自由運(yùn)動(dòng)電荷電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B．當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒I時(shí)，測(cè)得導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓，且上表面的電勢(shì)比下表面的低．由此可得該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)及自由運(yùn)動(dòng)電荷的正負(fù)分別為)

|q|aU|q|aUa|q|aU|q|aUaIBA．，負(fù)IBC．，負(fù)

IBB．，正IBD．，正解析：C．準(zhǔn)確理解電流的微觀表達(dá)式，并知道穩(wěn)定時(shí)電荷受到的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡是解決本題的關(guān)鍵由于上表面電勢(shì)低根據(jù)左手定則判斷出自由運(yùn)動(dòng)電荷帶負(fù)電，排除B、兩項(xiàng)．電荷穩(wěn)定時(shí)，所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，U|q|＝v，由電流的微觀表達(dá)式知：I＝|q|nSv②，由①②聯(lián)立，IB得n＝，故選項(xiàng)確．6、如圖所示，導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件位于兩串聯(lián)線圈之間，線圈中電流為I，線圈間產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B與I成正比，方向垂直于霍爾元件的兩側(cè)面，此時(shí)通過(guò)霍爾元件的電流為I，與其前后表面相連的電壓表H測(cè)出的霍爾電壓U滿足：U＝kHH

IBHd

，式中k為霍爾系數(shù)，為霍爾元件兩側(cè)面間的距離．電阻R遠(yuǎn)大于，霍爾元件的電阻可以忽略，則()LA．霍爾件前表面的電勢(shì)低于后表面B．若電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，電壓表將反偏C．I與I成正比HD．電壓表的示數(shù)與消耗的電功率成正比L解析：選．當(dāng)霍爾元件通有電流I時(shí)，根據(jù)左手定則，電子將向霍爾元件的H后表面運(yùn)動(dòng)故霍爾元件的前表面電勢(shì)較高若將電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)則磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向換向，I方向變化，根據(jù)左手定則，電子仍向霍爾元件的后表面H

LHHLH2dR2LR＋RLHHLH2dR2LR＋R運(yùn)動(dòng)，故仍是霍爾元件的前表面電勢(shì)較高，選項(xiàng)A、誤；因與并聯(lián)，LR根據(jù)并聯(lián)分流，得I＝I，故I與I成正比，選項(xiàng)C正確；由B與I成R＋RLRIB＋R)正比，設(shè)B＝，則I＝I，P＝IR，故U＝＝，知ULLLHLHL∝，選項(xiàng)正確．L7、如圖所示，蹄形磁鐵用懸線懸O點(diǎn)，在磁鐵的正下方有一水平放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以由左向右的電流時(shí)，蹄形磁鐵的運(yùn)動(dòng)情況將是()A．靜止動(dòng)B．向紙外平動(dòng)C．N極向紙外，向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)D．N極向紙內(nèi)，向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)解析：選C采取轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法判斷．在圖示位置，導(dǎo)線左端受磁場(chǎng)力垂直紙面向里，右端受磁場(chǎng)力垂直紙面向外，由牛頓第三定律可知，蹄形磁鐵極受力垂直紙面向外，S向里，故正確．8、霍爾式位移傳感器的測(cè)量原理如圖所示，有一個(gè)沿z軸方向均勻變化的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝B＋kz(B、k均為常數(shù))．將霍爾元件固定在物體上，保00持通過(guò)霍爾元件的電流I不變(方向如圖所)，當(dāng)物體沿軸正方向平移時(shí)，由于位置不同，霍爾元件在軸方向的上、下表面的電勢(shì)差U也不同．則)A．其他件不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大，上、下表面的電勢(shì)差U越大B．越大，傳感器靈敏度

ΔU越高ΔzC．若圖中霍爾元件是電子導(dǎo)電，則下板電勢(shì)高D．其他條件不變，電流I大，上、下表面的電勢(shì)差越小

cnqbnqb-19cnqbnqb-19解析：選AB．最終電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下處于平衡，設(shè)霍爾元件的U長(zhǎng)寬高分別為bc，＝vB，電流的微觀表達(dá)式Inqv，所BI以U＝．其他條件不變，B越大，上、下表面的電勢(shì)差U大．電流越大，上、下表面的電勢(shì)差U越大．故A正確，D錯(cuò)誤；越大，根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度BI＝B＋kz，知的增大而增大，根據(jù)＝知，B隨z變化越大，即傳0ΔU感器靈敏度越高故正確霍爾元件中移動(dòng)的是自由電子根據(jù)左手定則，Δz電子向下表面偏轉(zhuǎn)，所以上表面電勢(shì)高．故錯(cuò)誤．9、如圖所示，一條形磁鐵放在水平桌面上，在其左上方固定一根與磁鐵垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時(shí))A．磁鐵桌面的壓力增大B．磁鐵對(duì)桌面的壓力減小C．磁鐵受到向右的摩擦力作用D．磁鐵受到向左的摩擦力作用解析：選BC．根據(jù)條形磁鐵磁感線分布情況得到直線電流所在位置磁場(chǎng)方向(切線方向)，再根據(jù)左手定則判斷安培力方向，如圖甲，根據(jù)牛頓第三定律，電流對(duì)磁鐵的作用力向左上方，＝F，如圖乙，根據(jù)平衡條件，可知通電后支持力變小靜摩擦力變大故磁鐵對(duì)桌面的壓力變小而靜摩擦力向右選項(xiàng)BC正確．二、非選擇題1、一種半體材料稱(chēng)“霍爾材料”，用它制成的元件稱(chēng)為霍爾元件”，這種材料有可定向移動(dòng)的電荷，稱(chēng)為“載流子”，每個(gè)載流子的荷量大小為q=1.6×10，霍爾元件在自動(dòng)檢測(cè)、控制領(lǐng)域到了廣泛應(yīng)用，如錄像機(jī)

中用來(lái)測(cè)量錄像磁鼓的轉(zhuǎn)速梯中用來(lái)檢測(cè)電梯門(mén)是否關(guān)閉以及自動(dòng)控制升降電動(dòng)機(jī)的電源的通斷等在一次實(shí)驗(yàn)中，一塊霍爾材料制成的薄片寬ab=1.0×10

m長(zhǎng)bc=4.0×10

m、厚

m水平放置在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中bc方向通有A電流如圖所示，由于磁場(chǎng)的作用，穩(wěn)定后，在沿寬度方向上產(chǎn)生1.0×10V橫向電壓。(1)薄板中載流子定向運(yùn)動(dòng)的速率為多大？這塊霍爾材料中單位體積內(nèi)的載流子個(gè)數(shù)為多少？【解析穩(wěn)定時(shí)載流子在沿寬度方向上受到的磁場(chǎng)力和電場(chǎng)力平衡qvB

Uab

，UvBab2.0(2)由電流的微觀解釋可得：I=nqvS.S=ab·h

m/s/故n=I/qvS=3.75×10

27個(gè)/m32、圖甲為O.設(shè)計(jì)的回旋加速器的示意圖。它由兩個(gè)鋁制型金屬扁盒組成，兩個(gè)D形正中間開(kāi)有一條狹縫；兩個(gè)D型盒處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并接有高頻交變電壓。圖乙為俯視圖，在型盒上半面中心S處有一正離子源，它發(fā)出的正離子，經(jīng)狹縫電壓加速后，進(jìn)入型盒中。在磁場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)半周再經(jīng)狹縫電壓加速為保證粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫都被加速應(yīng)設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期一致如此周而復(fù)始，最后到達(dá)D型的邊緣，獲得最大速度后被束流提取裝置提取出。已知正離子的電荷量為q，質(zhì)量為，加速時(shí)電極間電壓大小恒為U，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為D型盒的半徑為R，狹縫之間的距離為d。設(shè)正離子從離子源出發(fā)時(shí)的初速度為零。（1）試計(jì)算上述正離子從離子源出發(fā)被第一次加速后進(jìn)入下半盒中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；（2）盡管粒子在狹縫中每次加速的時(shí)間很短但也不可忽略。試計(jì)算上述正離

子在某次加速過(guò)程當(dāng)中從離開(kāi)離子源到被第次加速結(jié)束時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間；（3）不考慮相對(duì)論效應(yīng)，試分析要提高某一離子被半徑為R的回旋加速器加速后的最大動(dòng)能可采用的措施。S接交流電源甲

乙解1）設(shè)正離子經(jīng)過(guò)窄縫被第一次加速加速后的速度為

v，由動(dòng)能定理得1

12

正離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為，由牛頓第二定律得1m1r由以上兩式解得

r

22（2）設(shè)正離子經(jīng)過(guò)窄縫被第n次加速加速后的速度為v，由動(dòng)能定理得n

12

粒子在狹縫中經(jīng)n次加速的總時(shí)間tna由牛頓第二定律q

Ud

ma由以上三式解得電場(chǎng)對(duì)粒子加速的時(shí)間td1

2nm正離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律

r