专题跟踪检测(十八) “电场与磁场”创新性考法专练（Word练习）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（新教材）

专题跟踪检测（十八） “电场与磁场”创新性考法专练 1．(2023·江苏无锡模拟)如图甲所示是磁流体发电机的原理图，侧视图如图乙所示，其工作原理是燃烧室在高温下将气体全部电离为电子与正离子，即高温等离子体，高温等离子体经喷管提速后以速度v＝1 000 m/s进入矩形发电通道，发电通道有垂直于喷射方向的匀强磁场(图乙中垂直纸面向里)，磁感应强度大小B0＝5 T，等离子体在发电通道内发生偏转，这时两金属薄板上就会聚集电荷，形成电势差。已知发电通道从左向右看长L＝50 cm，宽h＝20 cm，高d＝20 cm，等离子体的电阻率ρ＝4 Ω·m，电子的电荷量e＝1.6×10－19 C。不计电子和离子的重力以及微粒间的相互作用，则以下判断正确的是(　 ) A．发电机的电动势为2 500 V B．若电流表示数为16 A，则1 s内打在下极板的电子有1010个 C．当外接电阻R为12 Ω时，电流表的示数为5 A D．当外接电阻R为8 Ω时，发电机输出功率最大 解析：选D　由等离子体所受的电场力和洛伦兹力平衡得qvB0＝q，解得发电机的电动势为E＝B0dv＝1 000 V，故A错误；由电流的定义可知I＝，代入数据解得n＝1020个，故B错误；发电机的内阻为r＝ρ＝8 Ω，由闭合电路欧姆定律得I＝＝50 A，故C错误；当电路中内、外电阻相等时发电机的输出功率最大，此时外电阻为R＝r＝8 Ω，故D正确。 2．(多选)在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核(ZAX)发生了一次α衰变。放射出的α粒子(24He)在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下面说法正确的是(　 ) A．发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙 B．新核Y在磁场中圆周运动的半径为RY＝R C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为I＝ D．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为Δm＝ 解析：选BCD　由动量守恒定律可知，衰变后α粒子与新核Y运动方向相反，动量大小相等，所以，轨迹圆应外切，由圆周运动的半径公式R＝可知，α粒子半径大，由左手定则可知两粒子圆周运动方向相同，丁图正确，A错误；由圆周运动的半径公式R＝，可知＝，B正确；圆周运动的周期T＝，环形电流I＝＝，C正确；对α粒子，由洛伦兹力提供向心力得qvB＝m，可得v＝，由质量关系可知，衰变后新核Y质量为M＝m，由衰变过程动量守恒可得Mv′＝mv，解得v′＝v，系统增加的能量为ΔE＝Mv′2＋mv2，由质能方程得ΔE＝Δmc2，联立得Δm＝，D正确。 3.(2023·湖南株洲三模)如图所示的电路中，恒流源能提供图示方向、大小为I的恒定电流。质量为m的导体棒垂直放置在水平导轨MN、PQ上，两导轨平行且相距为L，导体棒与水平导轨间的动摩擦因数为μ＝，导轨右端均与相同的竖直光滑半圆形轨道平滑连接，半圆形轨道半径为R，导体棒初始位置与NQ相距为s，重力加速度为g，则下列说法中正确的是(　 ) A．若在水平轨道间加水平向右的匀强磁场B，则导体棒开始运动时的加速度为 B．若要使导体棒在水平轨道上做匀速运动，则所加磁场B最小时的方向应为左上，与竖直方向夹角为30° C．若在水平轨道间加竖直向上的匀强磁场B，则导体棒刚进入圆弧轨道时对轨道的压力大小为 D．若要使导体棒刚好到达圆弧轨道的最高点，则在水平轨道间所加竖直向上的磁场的最小值为＋ 解析：选B　若加上水平向右的匀强磁场B，由左手定则可知安培力方向向下，导体棒不运动，则加速度为0，故A错误；要使导体棒做匀速运动，则其合外力为零，设安培力方向为右上，与水平方向夹角为α时，安培力最小，受力分析如图所示， 由平衡条件有Fcos α＝μ，解得F＝＝，由数学知识有F＝，可知，当α＝30°，安培力F最小，由左手定则可知，所加磁场最小时方向应为左上，与竖直方向夹角为30°，故B正确；当加上竖直向上的匀强磁场B时，安培力水平向右，由动能定理有BILs－μmgs＝mv2，由牛顿第二定律有N－mg＝，联立解得N＝＋mg，由牛顿第三定律可知，导体棒刚进入圆弧轨道时对轨道的压力大小为＋mg，故C错误；要使棒刚好到达圆弧最高点，则在最高点时，由重力提供向心力mg＝m，设所加竖直向上的磁场的最小值为B′，由动能定理有B′ILs－μmgs－mg·2R＝mv22，联立解得B′＝＋，故D错误。 4．(2023·浙江6月选考)AB、CD两块正对的平行金属板与水平面成30°角固定，竖直截面如图所示。两板间距10 cm，电荷量为1.0×10－8 C、质量为3.0×10－4 kg的小球用长为5 cm的绝缘细线悬挂于A点。闭合开关S，小球静止时，细线与AB板夹角为30°；剪断细线