素养培优专练（七）-【金版教程】2024高考物理一轮总复习首选用卷全书word（新教材）

金版教程 高考总复习首选用卷 物理 素养培优专练(七) 一、磁场在实际情境中的应用 (一)磁场在生产、生活中的应用 1.(2020·浙江7月选考)特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流I1和I2，I1>I2。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响，则(　　) A．b点处的磁感应强度大小为0 B．d点处的磁感应强度大小为0 C．a点处的磁感应强度方向竖直向下 D．c点处的磁感应强度方向竖直向下 答案　C 解析　根据题意，由安培定则画出电流I1、I2在a、b、c、d点处产生的磁场的方向如图所示(逆着电流方向看)。I1在b点产生的磁场的磁感应强度B1b方向竖直向上，I2在b点产生的磁场的磁感应强度B2b方向竖直向下，因为I1>I2，则B1b>B2b，由磁场的叠加可知，b点处的磁感应强度大小不为0，A错误；同理，由磁场的叠加可知，d点处的磁感应强度大小不为0，a点处的磁感应强度竖直向下，c点处的磁感应强度竖直向上，B、D错误，C正确。 2．如图所示，为除尘装置的截面示意图，水平放置的金属极板M、N间距离为d，大量均匀分布的带负电尘埃以相同速度进入两板间，速度方向与板平行，大小为v0，每颗尘埃的质量均为m、带电荷量均为q。现有两个可行的除尘方案： 方案一：如图甲，在两板间加上恒定电压，所加电压为U0，尘埃会被极板吸附，除尘效率为50%。 方案二：如图乙，在原有两极板M、N的截面内，建立平面直角坐标系xOy，y轴垂直于金属板并过板的右端，x轴与两板中轴线共线；在P(2.5d，－2d)处放置开口向上且大小不计的尘埃收集容器。撤去两板间电场，然后只需在y轴右侧的某圆形区域内施加一垂直于纸面向里的匀强磁场，就可以把所有尘埃全部收集到容器中。尘埃颗粒重力、颗粒间作用力、尘埃颗粒对板间电场影响均不计。 (1)在方案一中，要使除尘效率达到100%，则两板间至少应加多大电压； (2)在方案二中，要把所有尘埃全部收集到容器中，则在圆形区域内所施加匀强磁场的磁感应强度大小应满足什么条件？ 答案　(1)2U0　(2)≤B≤ 解析　(1)在方案一中，原除尘效率为50%，说明极板左端只有宽度的尘埃能够打到极板上，要使除尘效率达到100%，则应使尘埃的最大偏转距离为d，设两板间应加电压最小为U，尘埃在板间最长运动时间为t，则有 ＝·t2，d＝·t2 可解得U＝2U0。 (2)设圆形磁场区域的半径为R1，尘埃在磁场中做圆周运动的半径为R2，要使所有尘埃都能到达P点，必须满足R2＝R1 由洛伦兹力提供向心力可得qv0B＝m 当圆形区域最低点为P点且与M板的延长线相切时，R1最小，B最大，如图1，由几何关系得R2小＝R1小＝d 解得B2大＝； 当圆形区域最低点为P点且与y轴相切时，R1最大，B最小，如图2，由几何关系得 R2大＝R1大＝d 解得B2小＝ 所以圆形区域内匀强磁场的磁感应强度大小应满足≤B≤。 (二)磁场在前沿科技、迁移创新中的应用 3.(2022·北京市顺义区高三下二模)狄拉克曾经预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，如果自然界真的存在这样一个磁单极子，其周围磁感线呈均匀辐射状分布，与点电荷的电场线分布相似。如图所示，若空间中的P点仅存在磁单极子N或正点电荷Q，并且位置固定不动，现将一带正电微粒置于P点附近，下列说法正确的是(　　) A．P点放置的若是正点电荷Q，微粒可以在P点上方做圆周运动 B．P点放置的若是正点电荷Q，微粒可以在P点下方做圆周运动 C．P点放置的若是磁单极子N，微粒可以在P点正上方做圆周运动，并且沿顺时针方向运动(俯视) D．P点放置的若是磁单极子N，微粒可以在P点正下方做圆周运动，并且沿逆时针方向运动(俯视) 答案　C 解析　P点放置的若是正点电荷Q，微粒受重力和电场力的作用，由于微粒带正电，无论在P点的上方还是下方，电场力的水平分力都指向背离P点一侧，都不可能做圆周运动，故A、B错误；P点放置的若是磁单极子N，其周围磁感线与正点电荷的电场线分布相似，微粒受到重力和洛伦兹力的作用，若微粒在P点正上方且沿顺时针方向做圆周运动，由左手定则可判断微粒所受洛伦兹力方向斜向上，与重力的合力可以指向圆心，同理可知，若微粒在P点正下方且沿逆时针方向做圆周运动，由左手定则可判断微粒所受洛伦兹力方向斜向下，重力与洛伦兹力的合力不指向圆心，故C正确，D错误。 4．(2022·广东省佛山市高三下二模)(多选)据报道，我国空间站安装了现代最先进的霍尔推进器用以空间站的轨道维持。如图乙，在很窄的圆环空间内有沿半径向外的磁场1，其磁感应强度大小可近似认为处处相等；垂直圆环平面同时加有匀强磁场2和匀强