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2019-2020年高考物理新一輪總復(fù)習(xí) 階段示范性測試8 磁場(含解析).doc

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2019-2020年高考物理新一輪總復(fù)習(xí) 階段示范性測試8 磁場(含解析).doc

2019-2020年高考物理新一輪總復(fù)習(xí) 階段示范性測試8 磁場(含解析)本卷測試內(nèi)容:磁場本試卷分為第卷(選擇題)和第卷(非選擇題)兩部分,共110分。測試時間90分鐘。第卷(選擇題,共60分)一、選擇題(本題共12小題,每小題5分,共60分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中,第2、4、5、7、9、10、11、12小題,只有一個選項(xiàng)正確;第1、3、6、8小題,有多個選項(xiàng)正確,全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。)1. xx長春質(zhì)檢某同學(xué)家中電視機(jī)畫面的幅度偏小,維修的技術(shù)人員檢查后認(rèn)為是顯像管出了故障,顯像管如圖(甲)所示,L為偏轉(zhuǎn)線圈,從右向左看截面圖如圖(乙)所示。引起故障的原因可能是()A. 加速電場的電壓過大,電子速率偏大B. 電子槍發(fā)射能力減弱,電子數(shù)減少C. 偏轉(zhuǎn)線圈的電流過大,偏轉(zhuǎn)磁場增強(qiáng)D. 偏轉(zhuǎn)線圈匝間短路,線圈匝數(shù)減少解析:根據(jù)題意,電視機(jī)畫面幅度偏小是因?yàn)殡娮釉诖艌鲋械钠D(zhuǎn)半徑變大,所以可能的原因是電子速率偏大或是磁場減弱,故選項(xiàng)A、D正確。答案:AD2. xx云南昆明質(zhì)檢 已知長直通電導(dǎo)體棒在其周圍某點(diǎn)產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度與該導(dǎo)體棒中的電流成正比,與該點(diǎn)到導(dǎo)體棒的距離成反比。如圖所示,a、b、c、d四根長直通電導(dǎo)體棒平行放置,它們的橫截面構(gòu)成一個正方形,O為正方形中心,a、b、d中電流方向垂直紙面向里,c中電流方向垂直紙面向外,電流大小滿足:IaIcId<Ib,則關(guān)于a、b、c、d長直通電導(dǎo)體棒在O點(diǎn)產(chǎn)生合磁場的方向可能是()A. 由O點(diǎn)指向aOb區(qū)域B. 由O點(diǎn)指向bOc區(qū)域C. 由O點(diǎn)指向cOd區(qū)域D. 由O點(diǎn)指向aOd區(qū)域解析:a、c兩根長直通電導(dǎo)體棒在O點(diǎn)產(chǎn)生合磁場的方向由O指向d;b、d兩根長直通電導(dǎo)體棒在O點(diǎn)產(chǎn)生合磁場的方向由O指向a;a、b、c、d四根長直通電導(dǎo)體棒在O點(diǎn)產(chǎn)生合磁場的方向可能是由O點(diǎn)指向aOd區(qū)域,選項(xiàng)D正確。答案:D3. xx廣州實(shí)驗(yàn)中學(xué)檢測如圖所示,放在臺秤上的條形磁鐵兩極未知,為了探明磁鐵的極性,在它中央的正上方固定一導(dǎo)線,導(dǎo)線與磁鐵垂直,給導(dǎo)線通以垂直紙面向外的電流,則()A. 如果臺秤的示數(shù)增大,說明磁鐵左端是N極B. 如果臺秤的示數(shù)增大,說明磁鐵右端是N極C. 無論如何臺秤的示數(shù)都不可能變化D. 如果臺秤的示數(shù)增大,臺秤的示數(shù)隨電流的增大而增大解析:如果臺秤的示數(shù)增大,說明導(dǎo)線對磁鐵的作用力豎直向下,由牛頓第三定律知,磁鐵對導(dǎo)線的作用力豎直向上,根據(jù)左手定則可判斷,導(dǎo)線所在處磁場方向水平向右,由磁鐵周圍磁場分布規(guī)律可知,磁鐵的左端為N極,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B、C錯誤。由FBIL可知選項(xiàng)D正確。答案:AD4. 如圖所示,一個帶正電的滑環(huán)套在水平且足夠長的粗糙的絕緣桿上,整個裝置處于方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場中,現(xiàn)給滑環(huán)一個水平向右的瞬時作用力,使其開始運(yùn)動,則滑環(huán)在桿上的運(yùn)動情況不可能的是()A. 始終做勻速運(yùn)動B. 始終做減速運(yùn)動,最后靜止于桿上C. 先做加速運(yùn)動,最后做勻速運(yùn)動D. 先做減速運(yùn)動,最后做勻速運(yùn)動解析:給滑環(huán)一個瞬時作用力,滑環(huán)獲得一定的速度v,當(dāng)qvBmg時,滑環(huán)將以v做勻速直線運(yùn)動,故A正確。當(dāng)qvB<mg時,滑環(huán)受摩擦阻力做減速運(yùn)動,直到停下來,故B正確。當(dāng)qvB>mg時,滑環(huán)先做減速運(yùn)動,當(dāng)減速到qvBmg后,以速度v做勻速直線運(yùn)動,故D對。由于摩擦阻力作用,滑環(huán)不可能做加速運(yùn)動,故C錯,應(yīng)選C。答案:C5. 如圖所示,一個帶負(fù)電的物體由粗糙絕緣的斜面頂端由靜止下滑到底端時速度為v,若加一個垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,則帶電體滑到底端時速度將()A. 大于vB. 小于vC. 等于v D. 無法確定解析:由左手定則判斷帶負(fù)電的物體沿斜面下滑時所受洛倫茲力方向垂直斜面向下,所以使物體與斜面之間的彈力增大,滑動摩擦力增大,從頂端滑到底端的過程中克服摩擦力做的功增多,根據(jù)動能定理可知,滑到底端時的動能小于無磁場時滑到底端的動能,故速率變小。答案:B6. xx石家莊質(zhì)檢 如圖所示,有一垂直于紙面向外的有界勻強(qiáng)磁場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,其邊界為一邊長為L的正三角形(邊界上有磁場),A、B、C為三角形的三個頂點(diǎn)。今有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子(不計(jì)重力),以速度v從AB邊上的某點(diǎn)P既垂直于AB邊又垂直于磁場的方向射入磁場,然后從BC邊上某點(diǎn)Q射出。若從P點(diǎn)射入的該粒子能從Q點(diǎn)射出,則 ( )A. PBL B. PBLC. QBL D. QBL解析:由Bqv,可知RL,則從P點(diǎn)射入的粒子軌跡最長時為切著AC邊,此時PB,而當(dāng)粒子在其中經(jīng)歷圓弧時,從BC邊上射出時,QB最大為L,故A、D正確。答案:AD7. xx江西景德鎮(zhèn)如圖所示是某離子速度選擇器的原理示意圖,在一半徑為R的絕緣圓柱形筒內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,方向平行于軸線。在圓柱形筒上某一直徑兩端開有小孔M、N,現(xiàn)有一束速率不同、比荷均為k的正、負(fù)離子,從M孔以角入射,一些具有特定速度的離子未與筒壁碰撞而直接從N孔射出(不考慮離子間的作用力和重力)。則從N孔射出的離子()A. 是正離子,速率為kBR/cosB. 是正離子,速率為kBR/sinC. 是負(fù)離子,速率為kBR/sin D. 是負(fù)離子,速率為kBR/cos解析:根據(jù)左手定則可判斷出,從N孔射出的離子是正離子,從N孔射出的離子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動,其運(yùn)動軌跡所對圓心角等于入射離子的偏向角2,如圖所示,根據(jù)幾何關(guān)系可得,粒子做圓周運(yùn)動的軌道半徑rR/sin,根據(jù)洛倫茲力提供向心力得,Bvq,解得,vkBR/sin,B項(xiàng)正確。答案:B8. xx江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考如圖所示,一個半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場處處正交,環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等,方向均與環(huán)面軸線方向成角(環(huán)面軸線為豎直方向)。若導(dǎo)電圓環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I,則下列說法正確的是()A. 導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢B. 導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上C. 導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRD. 導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIR解析:若導(dǎo)線圓環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I,由左手定則可得導(dǎo)線圓環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi),導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢,導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上,導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRsin,選項(xiàng)AB正確。答案:AB9. 如圖所示,有a、b、c、d四個離子,它們帶等量同種電荷,質(zhì)量不等,它們的質(zhì)量關(guān)系有mamb<mcmd,以不等的速率va<vbvc<vd進(jìn)入速度選擇器后,有兩個離子從速度選擇器中射出,進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的磁場,另兩個離子射向P1和P2。由此可判定()A. 射向P1的是a離子 B. 射向P2的是b離子C. 射向A1的是c離子 D. 射向A2的是d離子解析:通過在磁場中的偏轉(zhuǎn)軌跡知,離子帶正電。在速度選擇器中,有qEqvB。v,只有速度滿足一定值的離子才能通過速度選擇器。所以只有b、c兩離子能通過速度選擇器。a的速度小于b的速度,所以a受到的電場力大于洛倫茲力,a向P1偏轉(zhuǎn),故A正確、B錯誤;b、c兩離子通過速度選擇器進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的磁場中,根據(jù)r知,質(zhì)量大的半徑大,故射向A1的是b離子,射向A2的是c離子,故C、D錯誤。答案:A10. 如圖所示,在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,有兩根豎直放置的平行導(dǎo)軌AB、CD。導(dǎo)軌上放有質(zhì)量為m的金屬棒MN,棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為?,F(xiàn)從t0時刻起,給棒通以圖示方向的電流,且電流強(qiáng)度與時間成正比,即Ikt,其中k為恒量。若金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直,則在下列圖所示的表示棒所受的摩擦力隨時間變化的四幅圖中,正確的是()解析:當(dāng)金屬棒所受摩擦力FfBILBLkt<mg時,棒沿導(dǎo)軌向下加速;當(dāng)金屬棒所受摩擦力FfBILBLkt>mg時,棒沿導(dǎo)軌向下減速;在棒停止運(yùn)動之前,所受摩擦力為滑動摩擦力,大小為FfBLkt;在棒停止運(yùn)動之后,所受摩擦力為靜摩擦力,大小為Ffmg,故C正確。答案:C11. xx長春模擬如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置,環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的均勻磁場,質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動,A、B為兩塊中心開有小孔的極板,原來電勢都為零,每當(dāng)粒子順時針飛經(jīng)A板時,A板電勢升高為U,B板電勢仍保持為零,粒子在兩板間電場中得到加速,每當(dāng)粒子離開B板時,A板電勢又降為零,粒子在電場中一次次加速下動能不斷增大,而繞行半徑不變,以下說法正確的是()A. 粒子從A板小孔處由靜止開始在電場力作用下加速,繞行n圈后回到A板時獲得的總動能為2nqUB. 在粒子繞行的整個過程中,A板電勢可以始終保持為UC. 在粒子繞行的整個過程中,每一圈的周期不變D. 為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動,磁場必須周期性遞增,則粒子繞行第n圈時的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 解析:粒子每繞行一周,電場力做功qU,繞行n圈時,電場力做功即粒子獲得的動能為nqU,A錯誤;若A板電勢始終不變,則粒子運(yùn)行一周時電場力做功為零,粒子得不到加速,B錯誤;粒子每次加速后速度增大而運(yùn)行半徑不變,則周期T應(yīng)減小,C錯誤;再由R,nqUmv2,得B ,故可知B應(yīng)隨加速圈數(shù)的增加而周期性變大,D正確。答案:D12. 如圖所示,有一長方體金屬塊放在垂直表面C的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,金屬塊的厚度為d,高為h,當(dāng)有穩(wěn)恒電流I沿平行平面C的方向通過金屬塊時,金屬塊上、下兩面M、N上的電勢分別為jM、jN,則下列說法中正確的是()A. 由于磁場力的作用,金屬塊中單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電子數(shù)目為|B. 由于磁場力的作用,金屬塊中單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電子數(shù)目為|C. M面比N面電勢高D. 金屬塊的左面比右面電勢低解析:由于洛倫茲力作用使電子堆積在金屬塊上表面且形成一附加電場,方向向上。設(shè)兩面M、N上的電勢差為U,則U|jMjN|,穩(wěn)定時電子所受的洛倫茲力與電場力相平衡,則evBeU/h,根據(jù)金屬導(dǎo)電時的規(guī)律IneSv,式中Sdh,聯(lián)立各式可得金屬塊中單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電子數(shù)目n|,選項(xiàng)A對,B錯;由左手定則可知,電子積累在上端面,電勢低,故C錯;由于電源外的電路中電流由高電勢流向低電勢,故D錯。答案:A第卷(非選擇題,共50分)二、計(jì)算題(本題共4小題,共50分)13. (12分) xx泉州模擬如圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L0.40 m,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角37,在導(dǎo)軌所在平面內(nèi),分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場,金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E4.5 V、內(nèi)阻r0.50 的直流電源?,F(xiàn)把一個質(zhì)量m0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒恰好靜止,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R02.5 。金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì),g取10 m/s2。已知sin370.60,cos370.80,求:(1)通過導(dǎo)體棒的電流;(2)導(dǎo)體棒受到的安培力大??;(3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力。解析:(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律得I1.5 A(2)導(dǎo)體棒受到的安培力F安BIL0.30 N (3)對導(dǎo)體棒受力分析如圖,將重力正交分解沿導(dǎo)軌方向F1mgsin370.24 NF1<F安,根據(jù)平衡條件mgsin37F1F安解得Ff0.06 N,方向沿導(dǎo)軌向下答案:(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N,方向沿導(dǎo)軌向下14. (12分)如圖甲所示,一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從O點(diǎn)以初速度v0水平拋出。若在該帶電粒子運(yùn)動的區(qū)域內(nèi)加一方向豎直向下的勻強(qiáng)電場,則粒子恰好能通過該區(qū)域中的A點(diǎn);若撤去電場,加一垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,仍將該粒子從O點(diǎn)以初速度v0水平拋出,則粒子恰好能經(jīng)A點(diǎn)到達(dá)該區(qū)域中的B點(diǎn)。已知OA之間的距離為d,B點(diǎn)在O點(diǎn)的正下方,BOA60,粒子重力不計(jì)。求:(1)粒子在電場中運(yùn)動,到達(dá)A點(diǎn)時的動能EkA;(2)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小E與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B的比值。解析:(1)因電場方向豎直向下,粒子的初速度方向水平向右,所以粒子在該勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動,設(shè)粒子從O點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)所需要的時間為t。則有dsin60v0tdcos60t2聯(lián)立可解得E由動能定理可得qEdcos60EkAmv將E代入可解得EkAmv。(2)撤去電場,加上垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場后,粒子恰好能經(jīng)A點(diǎn)到達(dá)該區(qū)域中的B點(diǎn)。由粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動規(guī)律可知,OB必為該粒子做圓周運(yùn)動的直徑,如圖乙所示,所以O(shè)BA30,因此OB2d,所以粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為Rd,由qv0Bm可得B,又因?yàn)镋,所以v0。答案:(1)mv(2)v015. (14分)如圖所示,第一象限的某個矩形區(qū)域內(nèi),有方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場B1,磁場的下邊界與x軸重合。一質(zhì)量m11014kg、電荷量q11010C的帶正電微粒以某一速度v沿與y軸負(fù)方向成60角的方向從N點(diǎn)射入,經(jīng)P點(diǎn)進(jìn)入第四象限內(nèi)沿直線運(yùn)動,一段時間后,微粒經(jīng)過y軸上的M點(diǎn)并沿與y軸負(fù)方向成60角的方向飛出。第四象限內(nèi)有互相正交的勻強(qiáng)電場E與勻強(qiáng)磁場B2,E的大小為0.5103 V/m,B2的大小為0.5 T;M點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,10 cm),N點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,30 cm),不計(jì)微粒重力。(1)求勻強(qiáng)磁場B1的大小和微粒的運(yùn)動速度v;(2)B1磁場區(qū)域的最小面積為多少?解析:(1)帶正電微粒以某一速度v沿與y軸負(fù)方向成60角的方向從N點(diǎn)射入,由于重力忽略不計(jì),微粒在第一象限內(nèi)僅受洛倫茲力做勻速圓周運(yùn)動;微粒在第四象限內(nèi)僅受電場力和洛倫茲力,且微粒做直線運(yùn)動,速度的變化會引起洛倫茲力的變化,所以微粒必做勻速直線運(yùn)動,因此,電場力和洛倫茲力大小相等,方向相反,由力的平衡有EqB2qv所以v m/s1103 m/s根據(jù)題意畫出微粒的運(yùn)動軌跡如圖:因?yàn)镸點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,10),N點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,30),由幾何關(guān)系可知微粒在第一象限內(nèi)做圓周運(yùn)動的半徑為R cm m微粒做圓周運(yùn)動的向心力由洛倫茲力提供,即qB1vm解得B1T。(2)由圖可知,磁場B1的最小區(qū)域應(yīng)該分布在圖示的矩形PACD內(nèi)。由幾何關(guān)系易得PD2Rsin600.2 mPAR(1cos60) m所以,所求磁場的最小面積為SPDPA m2 m2。答案:(1) T1103 m/s(2) m216. (12分)xx嘉興模擬如圖甲所示,在xOy平面內(nèi)有足夠大的勻強(qiáng)電場,電場方向豎直向上,電場強(qiáng)度E40 N/C。在y軸左側(cè)平面內(nèi)有足夠大的磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示(不考慮磁場變化所產(chǎn)生電場的影響),15 s后磁場消失,選定磁場垂直紙面向里為正方向。在y軸右側(cè)平面內(nèi)分布一個垂直紙面向外的圓形勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出),半徑r0.3 m,磁感應(yīng)強(qiáng)度B20.8 T,且圓的左側(cè)與y軸始終相切。t0時刻,一質(zhì)量m8104 kg、電荷量q2104 C的微粒從x軸上xP0.8 m處的P點(diǎn)以速度v0.12 m/s沿x軸正方向射入,經(jīng)時間t后,從y軸上的A點(diǎn)進(jìn)入第一象限并正對磁場圓的圓心。穿過磁場后擊中x軸上的M點(diǎn)。(g取10 m/s2、3,最終結(jié)果保留2位有效數(shù)字)求:(1)A點(diǎn)的坐標(biāo)yA及從P點(diǎn)到A點(diǎn)的運(yùn)動時間t。(2)M點(diǎn)的坐標(biāo)xM。(3)要使微粒在圓形磁場中的偏轉(zhuǎn)角最大,應(yīng)如何移動圓形磁場?請計(jì)算出最大偏轉(zhuǎn)角。解析:(1)F電qE8103 Nmg所以微粒做勻速圓周運(yùn)動qvB1m,R10.6 m周期T10 s05 s勻速圓周運(yùn)動半徑R1<|xP|微粒運(yùn)行半個圓周后到點(diǎn)C:xC0.8 m,yC2R11.2 m510 s向左做勻速運(yùn)動,位移大小s1v m1.8 m運(yùn)動到D點(diǎn):xD2.6 m,yD1.2 m1015 s微粒又做勻速圓周運(yùn)動,運(yùn)動到E點(diǎn):xE2.6 myE4R12.4 m此后微粒做勻速運(yùn)動到達(dá)A點(diǎn):yA4R12.4 m軌跡如圖所示從P到A的時間:t15tEA(或者t2T)所以t67 s(2)微粒進(jìn)入圓形磁場做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R20.6 m設(shè)軌跡圓弧對應(yīng)的圓心角為,則tanM點(diǎn):xMr(0.3) m由數(shù)學(xué)知識可得:tan所以xM2.1 m(3)微粒穿過圓形磁場要求偏轉(zhuǎn)角最大,必須滿足入射點(diǎn)與出射點(diǎn)連線為磁場圓的直徑,則圓形磁場應(yīng)沿y軸負(fù)方向移動0.15 m,因?yàn)镽22r,所以最大偏轉(zhuǎn)角為60。答案:(1)2.4 m67 s(2)2.1 m(3)沿y軸負(fù)方向移動0.15 m60

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