高考物理大一輪復習 單元質檢九 磁場 新人教版-新人教版高三全冊物理試題

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1、單元質檢九　磁場 (時間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個選項中,第1~5題只有一項符合題目要求,第6~8題有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分) 1. 在一根南北方向放置的直導線的正下方10 cm處放一個羅盤。導線沒有通電時小磁針的N極指向北方;當給導線通入電流時,發(fā)現(xiàn)羅盤的指針偏轉一定角度?，F(xiàn)已測出此地的地磁場水平分量B1=5.0×10-5 T,通電后羅盤指針停在北偏東60°的位置,如圖所示。由此測出該通電直導線在該處產生磁場的磁感應強度大小為(　　) 　　　　　　　　　　　　　

2、　　　 A.5.0×10-5 T B.1.0×10-4 T C.8.66×10-5 T D.7.07×10-5 T 答案C 解析 電流在羅盤處產生的磁場方向水平向東,合磁場方向東偏北30°,由圖可知: B2=B1tan30°=8.66×10-5T。故C正確。 2.如圖所示,在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極B,沿邊緣內壁放一個圓環(huán)形電極A,把A、B分別與電源的兩極相連,然后在玻璃皿中放入導電液體,現(xiàn)把玻璃皿放在如圖所示的磁場中,液體就會旋轉起來。若從上向下看,下列判斷正確的是(　　) A.A接電源正極,B接電源負極,液體順時針旋轉 B.A接電源負極,B接電源正極,液體順時

3、針旋轉 C.A、B與50 Hz的交流電源相接,液體持續(xù)旋轉 D.僅磁場的N、S極互換后,重做該實驗發(fā)現(xiàn)液體旋轉方向不變 答案A 解析若A接電源正極,B接電源負極,在電源外部電流由正極流向負極,因此電流由邊緣流向中心,玻璃皿所在處的磁場豎直向下,由左手定則可知,導電液體受到的安培力沿順時針方向,因此液體沿順時針方向旋轉,故A正確;同理,若A接電源負極,B接電源正極,根據左手定則可知,液體沿逆時針方向旋轉,故B錯誤;A、B與50Hz的交流電源相接,A、B電極之間的電流方向不斷發(fā)生改變,液體不會持續(xù)旋轉,故C錯誤;若磁場的N、S極互換后,重做該實驗,液體旋轉方向會改變,故D錯誤。 3.如圖

4、所示,一個不計重力的帶電粒子以v0沿各圖的虛線射入場中。A中I是兩條垂直紙平面的長直導線中等大反向的電流,虛線是兩條導線連線的中垂線;B中+Q是兩個位置固定的等量同種點電荷的電荷量,虛線是兩點電荷連線的中垂線;C中I是圓環(huán)線圈中的電流,虛線過圓心且垂直圓環(huán)平面;D中是正交的勻強電場和勻強磁場,虛線垂直于電場和磁場方向,磁場方向垂直紙面向外。其中,帶電粒子不可能做勻速直線運動的是(　　) 答案B 解析題圖A中兩條垂直紙平面的長直導線中通有等大反向的電流,在中垂線上產生的合磁場方向水平向右,帶電粒子將沿中垂線做勻速直線運動;題圖B中等量同種正點電荷在中垂線上的合電場強度在連線中點左側水平向

5、左,在連線中點右側水平向右,帶電粒子受力不為零,不可能做勻速直線運動;題圖C中粒子運動方向與所處位置磁感線平行,粒子做勻速直線運動;題圖D是速度選擇器的原理圖,只要v0=EB,粒子做勻速直線運動,故選B。 4. 如圖所示的虛線框為一長方形區(qū)域,該區(qū)域內有一垂直于紙面向里的勻強磁場,一束電子以不同的速率從O點垂直于磁場方向、沿圖中方向射入磁場后,分別從a、b、c、d四點射出磁場,比較它們在磁場中的運動時間ta、tb、tc、td,其大小關系是(　　) A.tatc>td 答案D 解析

6、帶電粒子的運動軌跡如圖所示,由圖可知,從a、b、c、d四點飛出的電子對應的圓心角θa=θb>θc>θd,而帶電粒子的周期T=2πmqB相同,其在磁場中運動時間t=θ2πT,故ta=tb>tc>td,選項D正確。 5. 如圖所示,三根長為l的直線電流在空間構成等邊三角形,電流的方向垂直紙面向里。電流大小均為I,其中A、B電流在C處產生的磁感應強度的大小分別為B0,導線C位于水平面處于靜止狀態(tài),則導線C受到的靜摩擦力是(　　) A.3B0Il,水平向左 B.3B0Il,水平向右 C.32B0Il,水平向左 D.32B0Il,水平向右 答案B 解析 根據安培定則,A電流在C處產

7、生的磁場方向垂直于AC,B電流在C處產生的磁場方向垂直于BC,如圖所示。根據平行四邊形定則及幾何知識可知,合磁場的方向豎直向下,與AB邊平行,合磁感應強度B的大小為B=2B0cos30°=3B0,由公式F=BIl得,導線C所受安培力大小為F=3B0Il,根據左手定則,導線C所受安培力方向水平向左,因導線C位于水平面處于靜止狀態(tài),由平衡條件知,導線C受到的靜摩擦力方向為水平向右,故選項B正確,A、C、D錯誤。 6.如圖所示,含有?11H、12H、24He的帶電粒子束從小孔O1處射入速度選擇器,沿直線O1O2運動的粒子從小孔O2處射出后垂直進入偏轉磁場,最終打在P1、P2兩點。則(　　)

8、A.粒子在偏轉磁場中運動的時間都相等 B.打在P1點的粒子是?24He C.打在P2點的粒子是?12H和?24He D.O2P2的長度是O2P1長度的2倍 答案CD 解析由速度選擇器可知,qB1v=qE,解得v=EB1,所以速度相等,在磁場中有qvB=mv2r,解得r=mvqB,周期T=2πrv=2πmqB,時間為t=T2,故A錯誤;打在P1點的粒子是半徑最小的?11H,故B錯誤;打在P2點的粒子是半徑最大的?12H和?24He,故C正確;由r=mvqB,可知O2P2的長度是O2P1長度的2倍,故D正確。 7.如圖所示,ABC為豎直平面內的光滑絕緣軌道,其中AB為傾斜直軌道,B

9、C為與AB相切的圓形軌道,并且圓形軌道處在勻強磁場中,磁場方向垂直紙面向里。質量相同的甲、乙、丙三個小球中,甲球帶正電、乙球帶負電、丙球不帶電?，F(xiàn)將三個小球在軌道AB上分別從不同高度處由靜止釋放,都恰好通過圓形軌道的最高點,則(　　) A.經過最高點時,三個小球的速度相等 B.經過最高點時,甲球的速度最小 C.甲球的釋放位置比乙球的高 D.運動過程中三個小球的機械能均保持不變 答案CD 解析三個小球在運動過程中機械能守恒,有mgh=12mv2,在圓形軌道的最高點時,對甲有qv1B+mg=mv12r,對乙有mg-qv2B=mv22r,對丙有mg=mv32r,可判斷v1>v3>v2,選

10、項A、B錯誤,C、D正確。 8. 如圖所示,有3塊水平放置的長薄金屬板a、b和c,a、b之間相距為l。緊貼b板下表面豎直放置半徑為R的半圓形塑料細管,兩管口正好位于小孔M、N處。板a與b、b與c之間接有電壓可調的直流電源,板b與c之間還存在方向垂直紙面的勻強磁場(圖中未標出)。當體積為V0、密度為ρ、電荷量為q的帶電油滴,等間隔地以速度v0從a板上的小孔豎直向下射入,調節(jié)板間電壓Uba=U1、Ubc=U2時,油滴穿過b板M孔進入細管,恰能與細管無接觸地從N孔射出。忽略小孔和細管對電場的影響,不計空氣阻力。則以下說法正確的是(　　) A.油滴帶負電,板b與c之間的磁場方向向外 B.油

11、滴進入M孔的速度為v02+2gl+2qU1ρV0 C.b、c兩板間的電場強度E為ρV0gq D.b、c兩板間的磁感應強度為ρV0gqv02+2gl+2qU1ρV0 答案ABC 解析依題意可知,油滴在板b和c之間恰好做勻速圓周運動,則其所受重力和靜電力平衡,洛倫茲力提供向心力,由此判斷得出油滴帶負電,磁場方向向外,A正確;油滴進入電場后,重力與靜電力均做功,設到M點時的速度為v1,由動能定理得12mv12-12mv02=mgl+qU1,考慮到m=ρV0,解得v1=v02+2gl+2qU1ρV0,B正確;由上面分析可得mg=qE,解得E=ρV0gq,C正確;油滴在半圓形細管中運動時,洛倫茲

12、力提供向心力,即qv1B=mv12R,解得B=mv1qR=ρV0qRv02+2gl+2qU1ρV0,D錯誤。 二、實驗題(10分) 9.利用霍爾效應可以測量磁感應強度。如圖甲所示,將導體置于磁場中,沿垂直磁場方向通入電流,在導體中垂直于電流和磁場的方向上會產生一個縱向電勢差UH,這種現(xiàn)象叫霍爾效應。導體材料中單位體積內的自由電荷數(shù)目為n,自由電荷所帶電荷量為q,將k=1nq定義為霍爾系數(shù)。利用霍爾系數(shù)k已知的材料制成探頭,其工作面(相當于圖甲中垂直磁場的abb'a'面)的面積可以做到很小,因此可用來較精確測量空間某一位置的磁感應強度。 圖乙為一種利用霍爾效應測磁感應強度的儀器,其中的

13、探頭固定在探桿的前端,且使探頭的工作面與探桿垂直。這種儀器既可以控制通過探頭的電流I的大小,又可以測出探頭所產生的霍爾電勢差UH,并自動計算出探頭所測位置磁場的磁感應強度大小。 (1)在利用上述儀器測量磁感應強度的過程中,對探桿的放置方位有何要求? (2)計算所測位置磁感應強度,除了k、I、UH外,還需要知道哪個物理量　　　　。(請?zhí)顚懴旅孢x項前的字母)? A.探頭沿磁場方向的厚度l B.探頭產生電勢差兩面間的距離h C.探頭沿電流方向的長度l0 用上述物理量表示所測磁感應強度大小B=　　　　。? 答案(1)使探桿與磁場方向平行(或調整探桿的放置方位使霍爾電勢差達到最大)　(2)

14、A　UHlkI 解析(1)由題給信息易知,應使探桿與磁場方向平行(或調整探桿的放置方位使霍爾電勢差達到最大);(2)自由電荷在運動過程中受到的電場力和洛倫茲力是一對平衡力,即qvB=qUHh,I=nqvhl,k=1nq,聯(lián)立可得B=UHlkI。所以還需要知道l。 三、計算題(本題共3小題,共42分) 10.(12分)(2018·全國卷Ⅲ)如圖,從離子源產生的甲、乙兩種離子,由靜止經加速電壓U加速后在紙面內水平向右運動,自M點垂直于磁場邊界射入勻強磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁場左邊界豎直。已知甲種離子射入磁場的速度大小為v1,并在磁場邊界的N點射出;乙種離子在MN的中點射出;MN長

15、為l。不計重力影響和離子間的相互作用。求: (1)磁場的磁感應強度大小; (2)甲、乙兩種離子的比荷之比。 答案(1)4Ulv1　(2)1∶4 解析(1)設甲種離子所帶電荷量為q1、質量為m1,在磁場中做勻速圓周運動的半徑為R1,磁場的磁感應強度大小為B,由動能定理有q1U=12m1v12① 由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有 q1v1B=m1v12R1② 由幾何關系知2R1=l③ 由①②③式得B=4Ulv1。④ (2)設乙種離子所帶電荷量為q2、質量為m2,射入磁場的速度為v2,在磁場中做勻速圓周運動的半徑為R2。同理有 q2U=12m2v22⑤ q2v2B=m2v22R2

16、⑥ 由題給條件有2R2=l2⑦ 由①②③⑤⑥⑦式得,甲、乙兩種離子的比荷之比為q1m1∶q2m2=1∶4。⑧ 11.(15分)如圖所示,在等邊三角形ABC內存在著垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度大小為B0。在等邊三角形ABC外存在著垂直于紙面向外的勻強磁場,磁感應強度大小為2B0。等邊三角形ABC邊長為a,在頂點A處放置一“∧”形的擋板P,擋板夾角為60°,擋板兩邊正好分別與AB、AC重合,擋板左右兩側板長均為a4。在頂點B處沿∠ABC的角平分線方向,有大量不同速率的帶電粒子射出,這些粒子的電荷量均為+q,質量均為m,其速率滿足aqB02m

17、立即被吸收,所有能夠到達AC邊的粒子中,打在D點的粒子速率最小,若不計粒子間的相互作用力,求AD之間的距離。 答案23a 解析發(fā)射粒子速率滿足aqB02m

18、于x軸對稱,右端剛好與y軸相交,板長為l,板間距離也為l,兩板間加上如圖乙所示的正弦式交流電壓(圖中Um已知),在y軸右側有垂直于xOy平面向里的勻強磁場,在平行板左端、x軸上A點有一粒子源,沿x軸正方向不斷發(fā)射質量為m、電荷量為q的帶正電的粒子,粒子的速度大小相等,這些粒子剛好都能進入磁場,經磁場偏轉后剛好不能再進入板間電場。粒子穿過兩板間所用的時間遠小于T,不計粒子的重力。求: (1)勻強磁場的磁感應強度的大小。 (2)粒子打在y軸上的范圍。 答案(1)2lmUmq　(2)0.5l≤y≤1.5l 解析(1)帶電粒子在電場中做類平拋運動,這些粒子剛好都能進入磁場, v0t1=l,12at12=l2,a=qUmml, 解得v0=qUmm。 可知出電場時帶電粒子的速度v=2v0=2qUmm,方向與x軸成α=45°。 進入磁場后,qvB=mv2r。 剛好不能再進入板間電場,由幾何關系知r=22l。 解得B=2lmUmq。 (2)設進入磁場時粒子的速度大小為v',方向與x的夾角為θ,則有 v'cosθ=v0, r'=mv'qB。 粒子的位置在y軸的側移為l'=2r'cosθ=l。 由此可知,粒子在y軸上的側移量都相同,都是向上側移l, 所以粒子打在y軸上的范圍為0.5l≤y≤1.5l。