本章综合能力提升练
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一、单项选择题
1.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子．如图1所示，把电子射线管(阴极射线管)放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察到电子束偏转的方向是( )
图1
A．向上 C．向左 答案 B
2.如图2所示，一导线绕制的线圈中放一枚小磁针，当线圈中通以电流时，小磁针将会发生偏转，则下列判断正确的是( )
B．向下 D．向右
图2
A．为使实验现象明显，线圈平面应南北放置 B．为使实验现象明显，线圈平面应东西放置
C．若线圈平面南北放置，通电后再次稳定时，小磁针转过90°角 D．若线圈平面东西放置，通电后再次稳定时，小磁针转过90°角 答案 A
3．(2016·浙江4月选考·9)法拉第电动机原理如图3所示．条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上．一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连．电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中．从上往下看，金属杆( )
图3
A．向左摆动 C．顺时针转动 答案 D
B．向右摆动 D．逆时针转动
解析 根据左手定则可知，导电金属杆所受安培力将会使其逆时针转动，D对．
4．(2018·诸暨中学段考)如图4所示，在水平地面上方有一沿水平方向且垂直纸面向里的匀强磁场．现将一带电小球以一定初速度v0竖直上抛，小球能上升的最大高度为h，设重力加速度为g，不计空气阻力，则下列判断正确的是( )
图4
v02A．h一定大于
2gv02
C．h一定小于
2g答案 C
v02
解析 如果没有磁场，小球将做竖直上抛运动，上升的最大高度：h＝，当加上磁场后，小球在运动过程中，
2g除受重力外，还要受到洛伦兹力作用，小球在向上运动的同时会发生偏转，小球到达最高点时速度不为零，v02
动能不为零，因此小球上升的最大高度小于，故C正确．
2g
5．在如图5所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直．一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子( )
v02
B．h一定等于
2gv02
D．h可能等于 2g
图5
A．一定带正电 E
B．速度v＝
B
E
C．若速度v＞，粒子一定不能从板间射出
BD．若此粒子从右端沿虚线方向进入，仍做直线运动 答案 B
E
解析 粒子带正电和负电均可，选项A错误；由洛伦兹力等于电场力，qvB＝qE，解得速度v＝，选项B正
BE
确；若速度v＞，粒子可能从板间射出，选项C错误；若此粒子从右端沿虚线方向进入，所受电场力和洛伦
B
兹力方向相同，不能做直线运动，选项D错误．
6．(2018·慈溪市期末)回旋加速器是用于加速带电粒子的重要装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图6所示，设D形盒半径为R.若用回旋加速器加速质子11H时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f.则下列说法正确的是( )
图6
A．加速电场的电压越大，质子加速后的速度越大 B．质子被加速后的最大速度为2πfR
C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值
4D．不改变任何条件，该回旋加速器也能用于加速α粒子(2He)
答案 B
v2qBr2πr解析 由qvB＝m得v＝，当r＝R时，v最大，知最大速度与加速电压无关，故A错误；由于T＝v，rm12πm
T＝，则最大速度vm＝2πRf，故B正确；任何速度不可能超过光速，故C错误；此加速器T＝，而加速
fqB2π·4m4πmα粒子时T′＝＝，两个周期不同，不能加速α粒子，故D错误．
2qBqB
7．如图7所示，一个理想边界为PQ、MN的匀强磁场区域，磁场宽度为d，方向垂直纸面向里．一电子从O点沿纸面垂直PQ以速度v0进入磁场，在磁场中运动的轨迹半径为2d.O′在MN上，且OO′与MN垂直．下列判断正确的是( )
图7
A．电子将向右偏转
B．电子打在MN上的点与O′点的距离为d C．电子打在MN上的点与O′点的距离为3d πd
D．电子在磁场中运动的时间为 3v0答案 D 二、多项选择题
8．如图8所示为磁流体发电机的原理图，将一束等离子体(带有等量正、负电荷的高速粒子流)喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压．如果射入的等离子体速度为v，两金
属板间距离为d，板的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与速度方向垂直，负载电阻为R.当发电机稳定发电时电动势为E，电流为I，则下列说法正确的是( )
图8
A．A板为发电机的正极
B．其他条件一定时，v越大，发电机的电动势E越大 C．其他条件一定时，S越大，发电机的电动势E越大 SBdv
D．板间等离子体的电阻率为(－R)
dI答案 BD
解析 由左手定则可知正电荷受洛伦兹力向下，聚集到B板上，故A板为发电机的负极，故A错误；据qvBBdvEEdSBdv
＝q得，E＝Bdv，故B正确，C错误；由r＝－R＝－R，又r＝ρ，故电阻率ρ＝(－R)，故D正确．
dIISdI9．如图9所示为圆柱形区域的横截面．在没有磁场的情况下，带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向入射时，穿过此区域的时间为t；若在该区域加垂直该区域的匀强磁场，磁感应强度为B，带电粒子仍以π
同一初速度沿截面直径入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转了，根据上述条件可求得的物理量为( )
3
图9
A．带电粒子的初速度
B．带电粒子在磁场中运动的半径 C．带电粒子在磁场中运动的周期 D．带电粒子的比荷 答案 CD
2R0
解析 无磁场时，带电粒子做匀速直线运动，设磁场的半径为R0，则有：v＝①
tmv
而有磁场时，带电粒子做匀速圆周运动，由半径公式可得：R＝②
qB由几何关系得，圆磁场半径与圆轨道半径的关系：R＝3R0③
q2
由①②③联立可得：＝；
m3Bt
2πm
带电粒子在磁场中运动的周期为：T＝＝3πt.
qB
由于不知圆磁场的半径，因此带电粒子的运动半径无法求出，初速度也无法求出，故A、B错误，C、D正确． 10．如图10所示，以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域，磁感应强度为B，∠A＝60°，AO＝a，在q
O点放置一个粒子源，可以向各个方向发射某种带负电粒子，粒子的比荷为，发射速度大小都为v0，且满
mqBa
足v0＝.发射方向用图中的角度θ表示．对于粒子进入磁场后的运动(不计重力作用)，下列说法正确的是
m( )
图10
A．粒子有可能打到A点
B．以θ＝60°飞入的粒子在磁场中运动时间最短 C．以θ<30°飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等 D．在AC边界上只有一半区域有粒子射出 答案 AD
v02mv0解析 洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力，qv0B＝m，r＝＝a；结合轨迹图，当θ＝60°时，粒子打
rqB到A点，且在磁场中的运动时间最长，选项A正确，B错误；以θ<30°飞入的粒子在磁场中运动轨迹的长度不同，运动时间不相等，选项C错误；当θ＝0°时，粒子出磁场的位置恰好为AC的中点，所以在AC边界上只有一半区域有粒子射出，选项D正确．
三、计算题
11．如图11所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成．已知：静电分析器通道的半径为R，均匀辐射电场的场强为E.磁分析器中有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.问：
2020版高考物理新导学浙江选考大一轮精讲习题：第九章磁场本章综合能力提升练含解析
