（浙江專版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第10章 磁場(chǎng)檢測(cè).doc

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第十章檢測(cè)　磁場(chǎng) (時(shí)間:60分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,共55分) 1.關(guān)于磁場(chǎng),下列說法正確的是(　　) A.磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針S極在此處的受力方向一致 B.磁場(chǎng)是看不見、摸不著、實(shí)際不存在的,是人們假想出來的一種物質(zhì) C.磁場(chǎng)是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài) D.磁場(chǎng)的存在與否決定于人的思想,想其有則有,想其無則無 2.每時(shí)每刻都有大量宇宙射線向地球射來,地磁場(chǎng)可以改變射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向,使它們不能到達(dá)地面,這對(duì)地球上的生命有十分重要的意義。假設(shè)有一個(gè)帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來,在地磁場(chǎng)的作用下,它將(　　) A.向東偏轉(zhuǎn) B.向南偏轉(zhuǎn) C.向西偏轉(zhuǎn) D.向北偏轉(zhuǎn) 3.下列說法中正確的是(　　) A.電荷在某處不受電場(chǎng)力的作用,則該處電場(chǎng)強(qiáng)度可能不為零 B.一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力作用,則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 C.表征電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱,是把一個(gè)檢驗(yàn)電荷放在該點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力與檢驗(yàn)電荷本身電荷量的比值 D.表征磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,是把一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)受到的磁場(chǎng)力與該小段導(dǎo)線長(zhǎng)度和電流乘積的比值 4.如圖所示,金屬棒MN兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛,處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬棒中通以由M向N的電流,平衡時(shí)兩懸線與豎直方向夾角均為θ。如果僅改變下列某一個(gè)條件,θ角的相應(yīng)變化情況是(　　) A.金屬棒中的電流變大,θ角變大 B.兩懸線等長(zhǎng)變短,θ角變小 C.金屬棒質(zhì)量變大,θ角變大 D.磁感應(yīng)強(qiáng)度變大,θ角變小 5. 三條在同一平面(紙面)內(nèi)的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線搭成一等邊三角形。在導(dǎo)線中通過的電流均為I,電流方向如圖所示。a、b和c三點(diǎn)分別位于三角形的三個(gè)頂角的平分線上,且到相應(yīng)頂點(diǎn)的距離相等。將a、b和c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別記為B1、B2和B3。下列說法正確的是(　　) A.B1=B2>B3 B.B1=B2=B3 C.a和b處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里 D.a處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,b和c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里 6. (2017金華十校模擬)如圖所示,粒子源P會(huì)發(fā)出電荷量相等的帶電粒子。這些粒子經(jīng)裝置M加速并篩選后,能以相同的速度從A點(diǎn)垂直磁場(chǎng)方向沿AB射入正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)ABCD,粒子1、粒子2分別從AD中點(diǎn)和C點(diǎn)射出磁場(chǎng)。不計(jì)粒子重力,則粒子1和粒子2(　　) A.均帶正電,質(zhì)量之比為4∶1 B.均帶負(fù)電,質(zhì)量之比為1∶4 C.均帶正電,質(zhì)量之比為2∶1 D.均帶負(fù)電,質(zhì)量之比為1∶2 7. 如圖所示,abcd為一正方形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)邊界邊長(zhǎng)為l,三個(gè)粒子以相同的速度從a點(diǎn)沿ac方向射入,粒子1從b點(diǎn)射出,粒子2從c點(diǎn)射出,粒子3從cd邊垂直于磁場(chǎng)邊界射出,不考慮粒子的重力和粒子間的相互作用。根據(jù)以上信息,可以確定(　　) A.粒子1帶負(fù)電,粒子2不帶電,粒子3帶正電 B.粒子1和粒子3的比荷之比為2∶1 C.粒子1和粒子3在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為4∶1 D.粒子3的射出位置與d點(diǎn)相距l(xiāng)2 8.如圖所示,兩平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上,導(dǎo)軌間距為l,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定,下端與水平直導(dǎo)體棒ab相連,彈簧與導(dǎo)軌平面平行并與ab垂直,直導(dǎo)體棒垂直跨接在兩導(dǎo)軌上,空間存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。閉合開關(guān)S后,導(dǎo)體棒中的電流大小為I,導(dǎo)體棒平衡時(shí),彈簧伸長(zhǎng)量為x1;調(diào)轉(zhuǎn)圖中電源極性使棒中電流反向,導(dǎo)體棒中電流大小仍為I,導(dǎo)體棒平衡時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為x2。忽略回路中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng),則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為(　　) A.kIl(x1+x2) B.kIl(x2-x1) C.k2Il(x1+x2) D.k2Il(x2-x1) 9.如圖所示,直線MN上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),電子1從磁場(chǎng)邊界上的a點(diǎn)垂直MN和磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng),經(jīng)t1時(shí)間從b點(diǎn)離開磁場(chǎng)。之后電子2也由a點(diǎn)沿圖示方向以相同速率垂直磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng),經(jīng)t2時(shí)間從a、b連線的中點(diǎn)c離開磁場(chǎng),則t1t2為(　　) A.23 B.2 C.32 D.3 10.兩個(gè)質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子a、b,以不同的速率沿著AO方向射入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。若不計(jì)粒子的重力,則下列說法正確的是 (　　) A.a粒子帶正電,b粒子帶負(fù)電 B.a粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力較大 C.b粒子的動(dòng)能較大 D.b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng) 11.如圖所示,△ABC為與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的邊長(zhǎng)為a的等邊三角形,比荷為em的電子以速度v0從A點(diǎn)沿AB邊入射,欲使電子經(jīng)過BC邊,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值為(　　) A.B>2mv0ae B.B<2mv0ae C.B>3mv0ae D.B<3mv0ae 二、非選擇題(共45分) 12. (9分)如圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離為l=0.40 m,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角為θ=37,在導(dǎo)軌所在平面內(nèi),分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)為E=4.5 V、內(nèi)阻為r=0.50 Ω的直流電源?，F(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量為m=0.040 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R0=2.5 Ω,金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì),g取10 m/s2。已知sin 37=0.60,cos 37=0.80,求: (1)通過導(dǎo)體棒的電流; (2)導(dǎo)體棒受到的安培力大小; (3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力。 13.(12分)如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy的第四象限有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一質(zhì)量為m=5.010-8 kg、電荷量為q=1.010-6 C的帶電粒子。從靜止開始經(jīng)U0=10 V的電壓加速后,從P點(diǎn)沿圖示方向進(jìn)入磁場(chǎng),已知OP=30 cm,(粒子重力不計(jì),sin 37=0.6,cos 37=0.8)求: (1)帶電粒子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)速度v的大小; (2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0 T,粒子從x軸上的Q點(diǎn)離開磁場(chǎng),求OQ的距離; (3)若粒子不能進(jìn)入x軸上方,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B滿足的條件。 14.(12分)在以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi),存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示。一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從磁場(chǎng)邊界與x軸的交點(diǎn)A處以速度v沿-x方向射入磁場(chǎng),它恰好從磁場(chǎng)邊界與y軸的交點(diǎn)C處沿+y方向飛出。 (1)請(qǐng)判斷該粒子帶何種電荷,并求出其比荷qm; (2)若磁場(chǎng)的方向和所在空間范圍不變,而磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小變?yōu)锽,該粒子仍從A處以相同的速度射入磁場(chǎng),但飛出磁場(chǎng)時(shí)的速度方向相對(duì)于入射方向改變了60角,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B多大?此次粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間t是多少? 15.(加試題)(12分) 一臺(tái)質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示,電荷量均為+q、質(zhì)量不同的離子飄入電壓為U0的加速電場(chǎng),其初速度幾乎為零。這些離子經(jīng)加速后通過狹縫O沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),最后打在底片上。已知放置底片的區(qū)域MN=L,且OM=L。某次測(cè)量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)23區(qū)域MQ損壞,檢測(cè)不到離子,但右側(cè)13區(qū)域QN仍能正常檢測(cè)到離子。在適當(dāng)調(diào)節(jié)加速電壓后,原本打在MQ的離子即可在QN檢測(cè)到。 (1)求原本打在MN中點(diǎn)P的離子質(zhì)量m; (2)為使原本打在P的離子能打在QN區(qū)域,求加速電壓U的調(diào)節(jié)范圍; (3)為了在QN區(qū)域?qū)⒃敬蛟贛Q區(qū)域的所有離子檢測(cè)完整,求需要調(diào)節(jié)U的最少次數(shù)。(取lg 2=0.301,lg 3=0.477,lg 5=0.699) 第十章檢測(cè)　磁場(chǎng) 1.C　磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針N極在此處的受力方向一致,磁場(chǎng)對(duì)處于其中的電荷有力的作用,所以具有能的性質(zhì),故是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài),A、B、D錯(cuò)誤,C正確。 2.A 3.C　電場(chǎng)和磁場(chǎng)有一個(gè)明顯的區(qū)別是:電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用,磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用的條件是磁場(chǎng)方向不能和電流方向平行,因此選項(xiàng)A、選項(xiàng)B都錯(cuò)。根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=Fq可知選項(xiàng)C正確。而同樣用比值定義法定義的磁感應(yīng)強(qiáng)度則應(yīng)有明確的說明,即B=FIl中I和B的方向必須垂直,故選項(xiàng)D錯(cuò)。 4.A　 選金屬棒MN為研究對(duì)象,其受力情況如圖所示。根據(jù)平衡條件及三角形知識(shí)可得tan θ=BIlmg,所以當(dāng)金屬棒中的電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B變大時(shí),θ角變大,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;當(dāng)金屬棒質(zhì)量m變大時(shí),θ角變小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;θ角的大小與懸線長(zhǎng)短無關(guān),選項(xiàng)B錯(cuò)誤。 5.C　根據(jù)磁場(chǎng)的矢量疊加,c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大,方向垂直于紙面向里;a和b處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,綜上知,C選項(xiàng)正確。 6.B　根據(jù)兩粒子的偏轉(zhuǎn)方向,由左手定則知粒子均帶負(fù)電,又對(duì)粒子1有r1=m1vqB,對(duì)粒子2有r2=m2vqB,由題知r1=14r2,故r1r2=m1m2=14,B對(duì)。 7.B　根據(jù)左手定則可知粒子1帶正電,粒子2不帶電,粒子3帶負(fù)電,A錯(cuò)誤;粒子1在磁場(chǎng)中的軌跡為四分之一圓周,半徑r1=22l,時(shí)間t1=14T=142πr1v=2πl(wèi)4v,粒子3在磁場(chǎng)中的軌跡為八分之一圓周,半徑r3=2l,時(shí)間t3=18T=182πr3v=2πl(wèi)4v,則t1=t3,C錯(cuò)誤;由r=mvqB可知粒子1和粒子3的比荷之比為r3∶r1=2∶1,B正確;粒子3的射出位置與d點(diǎn)相距(2-1)l,D錯(cuò)誤。 8.D　設(shè)導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為α,由平衡條件,mgsin α=kx1+BIL,調(diào)轉(zhuǎn)題圖中電源極性使棒中電流反向,由平衡條件,mgsin α+BIL=kx2,聯(lián)立解得B=k2IL(x2-x1),選項(xiàng)D正確。 9.D　畫出兩粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡,電子1運(yùn)動(dòng)了半個(gè)圓,故運(yùn)動(dòng)了半個(gè)周期,根據(jù)半徑r=mvBq知,電子1和電子2半徑相等,由幾何關(guān)系知,電子2運(yùn)動(dòng)的圓心角為60,運(yùn)動(dòng)了六分之一個(gè)周期,根據(jù)周期公式T=2πmqB,兩個(gè)電子運(yùn)動(dòng)的周期相同,故兩電子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為3∶1,D正確。 10.C　由左手定則可知,a粒子帶負(fù)電,b粒子帶正電,A錯(cuò)誤;由qvB=mv2r得r=mvqB,故運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑越大,對(duì)應(yīng)的速率越大,所以b粒子的速率較大,在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力較大,B錯(cuò)誤;由Ek=12mv2可得b粒子的動(dòng)能較大,C正確;由T=2πmqB知兩者的周期相同,b粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角小于a粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角,所以b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較短,D錯(cuò)誤。 11.D　 由題意,如圖所示,電子正好經(jīng)過C點(diǎn),此時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r=a2cos30=a3,要想電子從BC邊經(jīng)過,電子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑要大于a3,由帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的公式r=mvqB知a35.33 T(取“≥”同樣給分) 解析 (1)對(duì)帶電粒子的加速過程,由動(dòng)能定理得qU0=12mv2 代入數(shù)據(jù)得v=20 m/s。 甲 (2)帶電粒子僅在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),有qvB=mv2r 解得r=mvqB 代入數(shù)據(jù)得r=0.50 m 而OPcos53=0.50 m 故圓心一定在x軸上,軌跡如圖甲所示。 由幾何關(guān)系可知OQ=r+rsin 53 故OQ=0.90 m。 乙 (3)帶電粒子不從x軸射出,軌跡如圖乙所示。 由幾何關(guān)系得,OP>r+rcos 53① r=mvqB ② 聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得B>163 T=5.33 T。 14.答案 (1)負(fù)電荷　vBr　(2)33B 3πr3v 解析 (1)由粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡(如圖),利用左手定則可知,該粒子帶負(fù)電荷。 粒子由A點(diǎn)射入,由C點(diǎn)飛出,其速度方向改變了90,則粒子軌跡半徑r1=r,又qvB=mv2r1, 則粒子的比荷qm=vBr。 (2)設(shè)粒子從D點(diǎn)飛出磁場(chǎng),速度方向改變了60角,故AD弧所對(duì)圓心角為60,粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r2=rtan30=3r,又r2=mvqB, 所以B=3mv3qr=33B, 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間t=16T=162πmqB=3πr3v。 15.答案 (1)9qB2L232U0　(2)100U081≤U≤16U09　(3)3次 解析 (1)離子在電場(chǎng)中加速qU0=12mv2 在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)qvB=mv2r 解得r=1B2mU0q 代入r0=34L,解得m=9qB2L232U0 (2)由(1)知,U=16U0r29L2 離子打在Q點(diǎn)r=56L,U=100U081 離子打在N點(diǎn)r=L,U=16U09 則電壓的范圍100U081≤U≤16U09 (3)由(1)可知,r∝U 由題意知,第1次調(diào)節(jié)電壓到U1,使原本Q點(diǎn)的離子打在N點(diǎn) 　L　56L=U1U0 此時(shí),原本半徑為r1的打在Q1的離子打在Q上 　56L　r1=U1U0 解得r1=(56)2L 第2次調(diào)節(jié)電壓到U2,原本打在Q1的離子打在N點(diǎn),原本半徑為r2的打在Q2的離子打在Q上,則 Lr1=U2U0,　56L　r2=U2U0 解得r2=(56)3L 同理,第n次調(diào)節(jié)電壓,有rn=(56)n+1L 檢測(cè)完整,有rn≤L2 解得n≥lg2lg65-1≈2.8 最少次數(shù)為3次。