高考物理一輪基礎復習 磁場綜合檢測卷1

磁場綜合檢測卷一、選擇題(每小題4分，共40分)1.處于紙面內(nèi)的一段直導線長L1 m，通有I1 A的恒定電流，方向如圖所示將導線放在勻強磁場中，它受到垂直于紙面向外的大小為F1 N 的磁場力作用據(jù)此()A能確定磁感應強度的大小和方向B能確定磁感應強度的方向，不能確定它的大小C能確定磁感應強度的大小，不能確定它的方向D磁感應強度的大小和方向都不能確定解析D由B可知磁場水平向左的磁感應強度的分量為1 T，僅知道F的方向，無法用左手定則判斷磁感應強度的方向無法確定沿電流方向的磁感應強度的分量，由矢量合成可知無法確定磁感應強度的大小和方向，D項正確2電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理如圖所示，利用這種裝置可以把質(zhì)量為m2.0 g的彈體(包括金屬桿EF的質(zhì)量)加速到6 km/s，若這種裝置的軌道寬為d2 m，長L100 m，電流I10 A，軌道摩擦不計，則下列有關軌道間所加勻強磁場的磁感應強度和磁場力的最大功率結(jié)果正確的是()AB18 T，Pm1.08108 WBB0.6 T，Pm7.2104 WCB0.6 T，Pm3.6106 WDB18 T，Pm2.16106 W解析D通電金屬桿在磁場中受安培力的作用而對彈體加速，由功能關系得BIdLmv代入數(shù)值得B18 T；當速度最大時磁場力的功率也最大，即PmBIdvm，代入數(shù)值得Pm2.16106 W，故D項正確3.指南針靜止時，其N極指向如右圖中虛線所示，若在其正上方放置水平方向的導線并通以直流電，則指南針靜止時其N極指向如右圖中實線所示據(jù)此可知()A導線南北放置，通有向南方向的電流B導線南北放置，通有向北方向的電流C導線東西放置，通有向西方向的電流D導線東西放置，通有向東方向的電流解析A小磁針N極在地磁場作用下指北，后小磁針N極在電流磁場和地磁場共同作用下，偏向東所以電流的磁場方向只能指向東方，應用右手定則知A正確4.電子與質(zhì)子速度相同，都從O點射入勻強磁場區(qū)域，則圖中畫出的四段圓弧，哪兩段是電子和質(zhì)子運動的可能軌跡()Aa是電子運動軌跡，d是質(zhì)子運動軌跡Bb是電子運動軌跡，c是質(zhì)子運動軌跡Cc是電子運動軌跡，b是質(zhì)子運動軌跡Dd是電子運動軌跡，a是質(zhì)子運動軌跡解析C由左手定則可知，a、b為正電荷運動軌跡，c、d為負電荷運動軌跡再根據(jù)圓周運動的半徑R，以及電子與質(zhì)子的電荷量、速度都相同，可得b、d對應質(zhì)量較大的粒子，a、c對應質(zhì)量較小的粒子，綜合以上分析可知C項正確5.如圖所示，在x>0，y>0的空間有恒定的勻強磁場，磁感應強度的方向垂直于xOy平面向里，大小為B.現(xiàn)有四個質(zhì)量及電荷量均相同的帶電粒子，由x軸上的P點以不同的初速度平行于y軸射入磁場，其出射方向如圖所示，不計重力的影響，則()A初速度最大的粒子是沿方向射出的粒子B初速度最大的粒子是沿方向射出的粒子C在磁場中運動時間最長的是沿方向射出的粒子D在磁場中運動時間最長的是沿方向射出的粒子解析AD由半徑公式R可知，圓弧對應的半徑最大，粒子速度最大，A項正確、B項錯誤；根據(jù)周期公式T，當圓弧對應的圓心角為時，帶電粒子在磁場中運動的時間為t，軌跡圓心角最大，則沿方向射出的粒子在磁場中運動時間最長，D項對，C項錯誤6.如圖所示，三個帶相同正電荷的粒子a、b、c(不計重力)，以相同的動能沿平行板電容器中心線同時射入相互垂直的電磁場中，其軌跡如圖所示，由此可以斷定()A三個粒子中，質(zhì)量最大的是c，質(zhì)量最小的是aB三個粒子中，質(zhì)量最大的是a，質(zhì)量最小的是cC三個粒子中動能增加的是c，動能減少的是aD三個粒子中動能增加的是a，動能減少的是c解析AC因為b粒子沒有偏轉(zhuǎn)，可知b粒子受到的電場力和磁場力是一對平衡力根據(jù)電性和磁場方向，可以判斷電場力方向向下，洛倫茲力方向向上對于a粒子，qvaB>Eq；對于c粒子，qvcB<Eq.又因為a、b、c粒子具有相同的電荷量和動能，所以可得va>vb>vc，故ma<mb<mc，A項正確因為電場力對a粒子做負功，對c粒子做正功，而洛倫茲力均不做功，所以c粒子動能增加，a粒子動能減少，C項正確7.如圖所示，邊長為a的等邊三角形ABC區(qū)域中存在垂直紙面向里的勻強磁場，一帶正電、電荷量為q的粒子以速度v0沿AB邊射入勻強磁場中，欲使帶電粒子能從AC邊射出，勻強磁場的磁感應強度B的取值應為()AB BBCB DB解析B粒子以速度v0在勻強磁場中做勻速圓周運動，由牛頓第二定律有qv0Bm，得軌跡半徑r，若粒子恰從AC邊上的C點射出，軌跡示意圖如圖所示，則r，解得B.欲使粒子能從AC邊射出，則B，B項正確8.如圖所示實線表示處在豎直平面內(nèi)的勻強電場的電場線，與水平方向成角，水平方向的勻強磁場與電場正交，有一帶電液滴沿斜向上的虛線L做直線運動，L與水平方向成角，且>，則下列說法中不正確的是()A液滴一定做勻速直線運動B液滴一定帶正電C電場線方向一定斜向上D液滴有可能做勻變速直線運動解析D本題帶電液滴的運動為勻速直線運動，不可能為勻變速直線運動，因為速度變化時洛倫茲力也變化，合力將不在直線上液滴受重力、電場力、洛倫茲力而做勻速直線運動，合力為零，可判斷出洛倫茲力與電場力的方向，判斷出液滴只有帶正電荷才可能合力為零做勻速直線運動，此時電場線必斜向上9.北京正負電子對撞機重大改造工程曾獲中國十大科技殊榮，儲存環(huán)是北京正負電子對撞機中非常關鍵的組成部分，如圖為儲存環(huán)裝置示意圖現(xiàn)將質(zhì)子(H)和粒子(He)等帶電粒子儲存在儲存環(huán)空腔中，儲存環(huán)置于一個與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場(偏轉(zhuǎn)磁場)中，磁感應強度為B.如果質(zhì)子和粒子在空腔中做圓周運動的軌跡相同(如圖中虛線所示)，偏轉(zhuǎn)磁場也相同比較質(zhì)子和粒子在圓環(huán)狀空腔中運動的動能EH和E，運動的周期TH和T的大小，有()AEHE，THT BEHE，THTCEHE，THT DEHE，THT解析A質(zhì)子和粒子在磁場中運動時軌跡相同，說明其軌跡半徑是相同的，所以由qvBm得：Ekmv2，所以Ek，可得1，半徑r，周期T，T，因此，由此可以判斷兩粒子的動能相同，周期不同，故A正確10如圖所示，ABC為與勻強磁場垂直的邊長為a的等邊三角形，磁場垂直紙面向外，比荷為e/m的電子以速度v0從A點沿AB方向射入，現(xiàn)欲使電子能穿過BC邊，則磁感應強度B的取值應為()AB> BB<CB< DB>解析C當電子從C點離開時，電子做圓周運動對應的軌道半徑最小，有R>，而R，所以B<，C項正確二、非選擇題(共60分)11.(4分)如圖，長為2l的直導線折成邊長相等，夾角為60的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中，磁感應強度為B.當在該導線中通以電流強度為I的電流時，該V形通電導線受到的安培力大小為_解析V形導線通入電流I時每條邊受到的安培力大小均為BIl，方向分別垂直于導線斜向上，再由平行四邊形定則可得其合力FBIl.【答案】BIl12(4分)如圖所示，在互相垂直的水平方向的勻強電場(E已知)和勻強磁場(B已知)中，有一固定的豎直絕緣桿，桿上套有一個質(zhì)量為m、電荷量為q的小球，它們之間的動摩擦因數(shù)為.現(xiàn)由靜止釋放小球，則小球下落的最大速度vm_.(mg>qE)解析開始時小球受力見圖(a)，F(xiàn)NEq，由題意知mg>Eq，所以小球加速向下運動，而后小球受洛倫茲力情況如圖(b)，相應的FN、Ff均增大，小球加速度減小，速度仍在增加，只是增加得慢了，洛倫茲力、彈力、摩擦力都將隨之增加，合力繼續(xù)減小，直到加速度a0，小球速度達到最大值后，小球做勻速運動，則有：mg(EqqvmB)，vm.【答案】13(12分)如圖所示，一質(zhì)量為m的導體棒MN兩端分別放在兩個固定的光滑圓形導軌上，兩導軌平行且間距為L，導軌處在豎直向上的勻強磁場中，當導體棒中通一自右向左的電流I時，導體棒靜止在與豎直方向成37角的導軌上，取sin 370.6，cos 370.8，求：(1)磁場的磁感應強度B；(2)每個圓導軌對導體棒的支持力大小FN.解析(1)從右向左看受力分析如圖所示，由受力平衡得：tan 37解得：B.(2)兩導軌對棒的支持力2FN，滿足：2FNcos 37mg解得：FNmg即每個圓導軌對導體棒的支持力大小為mg.【答案】(1)(2)mg14(12分)如圖所示，垂直紙面向里的勻強磁場以MN為邊界，左側(cè)磁感應強度為B1，右側(cè)磁感應強度為B2，B12B22 T，比荷為2106 C/kg的帶正電粒子從O點以v04104 m/s的速度垂直于MN進入右側(cè)的磁場區(qū)域，求粒子通過距離O點4 cm的磁場邊界上的P點所需的時間解析粒子在右側(cè)磁場B2中做勻速圓周運動由qv0B2m解得R22 cm故粒子經(jīng)過半個圓周恰好到達P點，軌跡如圖甲所示，則粒子運動的時間t1106 s.由于B12B2，由上面的求解可知粒子從P點射入左邊的磁場后，做半徑R1R21 cm的勻速圓周運動，經(jīng)過兩次周期性運動可再次經(jīng)過P點，軌跡如圖乙所示，則粒子運動的時間t2T1T2106 s所以，粒子通過距離O點4 cm的磁場邊界上的P點所需的時間為106 s或106 s.【答案】106 s或106 s15.(12分)如圖所示，兩個同心圓，半徑分別為r和2r，在兩圓之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B.圓心O處有一放射源，放出粒子的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，假設粒子速度方向都在紙面內(nèi)(1)圖中箭頭表示某一粒子初速度的方向，OA與初速度方向的夾角為60，要想使該粒子經(jīng)過磁場第一次通過A點，則初速度的大小是多少？(2)要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域，則粒子的初速度需要滿足什么條件？解析(1)如圖所示，設粒子在磁場中的軌道半徑為R1，則由幾何關系得tan 30，則R1則qv1Bm得v1.(2)如圖所示，設粒子在磁場中的軌道半徑為R2，則由幾何關系知(2rR2)2Rr2解得R2，由qv2B得v2所以，要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域，粒子的初速度需要滿足v.【答案】(1)(2)v16(16分)某儀器用電場和磁場來控制電子在材料表面上方的運動如圖所示，材料表面上方矩形區(qū)域PPNN充滿豎直向下的勻強電場，寬為d；矩形區(qū)域NNMM充滿垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B，長為3s，寬為s；NN為磁場與電場之間的薄隔離層一個電荷量為e、質(zhì)量為m、初速度為零的電子，從P點開始被電場加速經(jīng)隔離層垂直進入磁場，電子每次穿越隔離層，運動方向不變，其動能損失是每次穿越前動能的10%，最后電子僅能從磁場邊界MN飛出，不計電子所受重力(1)求電子第二次與第一次圓周運動半徑之比；(2)求電場強度的取值范圍；(3)A是MN的中點，若要使電子在A、M間垂直于AM飛出，求電子在磁場區(qū)域中運動的時間解析(1)設圓周運動的半徑分別為R1、R2Rn、Rn1第一次和第二次圓周運動速率分別為v1和v2，動能分別為Ek1和Ek2由：Ek20.81Ek1，R1，R2，Ek1mv，Ek2mv得：R2R10.9.(2)設電場強度為E，第一次到達隔離層前的速率為v由：eEdmv2,0.9mv2mv，R1s得：E又由：Rn0.9n1R1，2R1(10.90.920.9n)>3s得：E>，<E.(3)設電子在勻強磁場中做圓周運動的周期為T，運動的半圓周個數(shù)為n，運動總時間為t.由題意，有：Rn13s，R1s，Rn10.9nR1，Rn1得n2，又由T得t.【答案】(1)0.9(2)<E(3)- 7 -