2011《》高三物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 磁場單元評(píng)估

11單元評(píng)估(本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以活頁形式分冊(cè)裝訂！)一、選擇題1(2010年深圳調(diào)研)如下圖所示，電子槍射出的電子束進(jìn)入示波管，在示波管正下方有豎直放置的通電環(huán)形導(dǎo)線，則示波管中的電子束將()A向上偏轉(zhuǎn)B向下偏轉(zhuǎn)C向紙?zhí)幤D(zhuǎn)D向紙里偏轉(zhuǎn)【解析】由右手螺旋定則，電子束所處位置的磁場方向垂直紙面向外，由左手定則知，電子束將向上偏轉(zhuǎn)，A正確【答案】A2如圖所示，用細(xì)橡皮筋懸吊一輕質(zhì)線圈，置于一固定直導(dǎo)線上方，線圈可以自由運(yùn)動(dòng)當(dāng)給兩者通以圖示電流時(shí)，線圈將()A靠近直導(dǎo)線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi)B遠(yuǎn)離直導(dǎo)線，兩者仍在同一豎直平面內(nèi)C靠近直導(dǎo)線，同時(shí)旋轉(zhuǎn)90°D遠(yuǎn)離直導(dǎo)線，同時(shí)旋轉(zhuǎn)90°【解析】由安培定則知，通電直導(dǎo)線在線圈處產(chǎn)生的磁場垂直于紙面向外為了判定通電線圈在這一磁場內(nèi)的受力方向，不妨將它分成足夠多的等份來處理，這樣每一小段便可看做是一小段通電直導(dǎo)線結(jié)合左手定則可判定出各段受力皆背離圓心，如右圖所示但由于直線電流的磁場不均勻，靠近直導(dǎo)線的部分磁場較強(qiáng)，因而線圈靠近直導(dǎo)線的部分受力較大考慮對(duì)稱性特點(diǎn)，將各段受力合成時(shí)，合力方向一定豎直向下，這樣線圈必定靠近直導(dǎo)線，并仍處于豎直平面內(nèi)【答案】A3如圖所示，質(zhì)量為m的回形針系在細(xì)線下端被磁鐵吸引保持靜止，此時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為.則下列說法正確的是()A回形針靜止時(shí)受到的磁鐵對(duì)它的磁力大小為mgtan B回形針靜止時(shí)受到的細(xì)線的拉力大小為mgcos C現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱，過一會(huì)發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了，原因是回形針加熱后，分子電流排列無序了D現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對(duì)回形針加熱，過一會(huì)發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了，原因是回形針加熱后，分子電流消失了【解析】回形針靜止時(shí)受到的磁鐵對(duì)它的磁力大小和方向都不確定，拉力大小也不能確定故A、B錯(cuò)誤；對(duì)回形針加熱，回形針磁性消失是因?yàn)榉肿与娏髋帕袩o序了，所以選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤【答案】C4在勻強(qiáng)磁場的同一位置，先后放入長度相等的兩根直導(dǎo)線a和b，a、b導(dǎo)線的方向與磁場方向垂直，但兩導(dǎo)線中的電流大小不同，下列圖象中表示導(dǎo)線所受安培力F與通電電流I的關(guān)系，a、b各自有一組F、I的數(shù)值，在圖象中各描一個(gè)點(diǎn)，下列圖象中正確的是()【解析】由于導(dǎo)線與磁場垂直，故FBIL，而a、b兩導(dǎo)線的L相同，B相同，所以FI，因此選項(xiàng)D正確【答案】D5如右圖所示，有兩根長為L、質(zhì)量為m的細(xì)導(dǎo)體棒a、b，a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x.當(dāng)兩細(xì)棒中均通以電流強(qiáng)度為I的同向電流時(shí)，a恰能在斜面上保持靜止，則b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說法錯(cuò)誤的是()A方向向上B大小為C要使a仍能保持靜止，而減小b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可使b上移D若使b下移，a將不能保持靜止【解析】由安培定則可知A正確；由mgsin BLIcos 知B，B錯(cuò)誤；若要使B最小，應(yīng)在垂直斜面向上的方向上，所以C、D正確【答案】B6地球大氣層外部有一層復(fù)雜的電離層，既分布有地磁場，也分布有電場假設(shè)某時(shí)刻在該空間中有一小區(qū)域存在如右圖所示的電場和磁場；電場的方向在紙面內(nèi)斜向左下方，磁場的方向垂直紙面向里此時(shí)一帶電宇宙粒子，恰以速度v垂直于電場和磁場射入該區(qū)域，不計(jì)重力作用，則在該區(qū)域中，有關(guān)該帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況可能的是()A仍做直線運(yùn)動(dòng)B立即向左下方偏轉(zhuǎn)C立即向右上方偏轉(zhuǎn) D可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)【解析】比較Eq與Bqv，因二者開始時(shí)方向相反，當(dāng)二者相等時(shí)，A正確；當(dāng)EqBqv時(shí)，向電場力方向偏，當(dāng)EqBqv時(shí)，向洛倫茲力方向偏，B、C正確；有電場力存在，粒子不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)【答案】ABC7(2010年成都質(zhì)檢)如右圖所示，區(qū)域中存在著勻強(qiáng)磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B)和勻強(qiáng)電場(場強(qiáng)為E)，且兩者平行，但方向相反，質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)沿電場方向以初速度v0射入，下列說法中正確的是()A粒子所受洛倫茲力的方向垂直紙面向外B粒子速度方向保持不變C粒子所受電場力不變D粒子向右的最大位移為【解析】由于帶電粒子沿平行于磁場的方向射入，而且僅在電場力作用下做直線運(yùn)動(dòng)，所以粒子不會(huì)受到洛倫茲力作用，故A錯(cuò)誤；粒子在電場力作用下做勻減速運(yùn)動(dòng)然后再做反向勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；粒子所受電場力大小為qE，且方向和大小保持不變，故C正確；設(shè)粒子向右運(yùn)動(dòng)的最大位移為x，則有v2ax，而qEma，所以向右的最大位移為，D正確【答案】CD8如右圖所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導(dǎo)軌間接有電源E，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角30°.金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌與金屬桿接觸良好整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中當(dāng)磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上時(shí)，金屬桿ab剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)要使金屬桿能沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，可以采取的措施是()A增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BB調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流減小C增大導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角D將電源正負(fù)極對(duì)調(diào)使金屬桿中的電流方向改變【解析】對(duì)金屬桿受力分析，沿導(dǎo)軌方向mgsin 0，若想讓金屬桿向上運(yùn)動(dòng)，則增大，選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤；若增大，則mgsin 增大，C錯(cuò)誤；若電流反向，則金屬桿受到的安培力方向反向，故D錯(cuò)誤【答案】A9如右圖所示，虛線框內(nèi)為一長方形區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一束電子以不同的速率從O點(diǎn)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(diǎn)射出磁場，比較它們?cè)诖艌鲋羞\(yùn)動(dòng)時(shí)間ta、tb、tc、td，其大小關(guān)系是()Ata<tb<tc<tdBtatbtctdCtatb<tc<td Dtatb>tc>td【解析】帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由圖可知，從a、b、c、d四點(diǎn)飛出的電子對(duì)應(yīng)的圓心角，ab>c>d，而帶電粒子的周期T相同，其在磁場運(yùn)動(dòng)時(shí)間tT，故tatb>tc>td.【答案】D10如右圖所示，光滑絕緣桿固定在水平位置上，使其兩端分別帶上等量同種正電荷Q1、Q2，桿上套著一帶正電小球，整個(gè)裝置處在一個(gè)勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，將靠近右端的小球從靜止開始釋放，在小球從右到左的運(yùn)動(dòng)過程中，下列說法中正確的是()A小球受到的洛倫茲力大小變化，但方向不變B小球受到的洛倫茲力將不斷增大C小球的加速度先減小后增大D小球的電勢能一直減小【解析】Q1、Q2連線上中點(diǎn)處電場強(qiáng)度為零從中點(diǎn)向兩側(cè)電場強(qiáng)度增大且方向都指向中點(diǎn)，故小球所受電場力指向中點(diǎn)小球從右向左運(yùn)動(dòng)過程中，小球的加速度先減小后增大，C正確；速度先增大后減小，洛倫茲力大小變化，由左手定則知，洛倫茲力方向不變故A正確，B錯(cuò)誤；小球的電勢能先減小后增大，D錯(cuò)誤【答案】AC二、非選擇題11如圖所示為研究帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)問題的實(shí)驗(yàn)裝置：M、N是豎直放置的兩正對(duì)著的平行金屬板，S1、S2是板上兩個(gè)正對(duì)的小孔，其中N板的右側(cè)有一個(gè)在豎直面內(nèi)，以O(shè)為圓心的圓形區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)存在垂直圓面向外的勻強(qiáng)磁場，另有一個(gè)同樣以O(shè)為圓心的半圓形熒光屏AOC.已知S1、S2、O和熒光屏的中間位置O在同一直線上，且ACS1O.當(dāng)在M、N板間加恒定電壓U時(shí)，一帶正電離子在S1處由靜止開始加速向S2孔運(yùn)動(dòng)，最后打在圖示的熒光屏上的P處，COP30°.若要讓上述帶正電離子(不計(jì)重力)仍在S1處由靜止開始加速，最后打在圖示的熒光屏下邊緣C處，求M、N板間所加電壓的大小U.【解析】設(shè)離子的質(zhì)量為m.電荷量為q，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，所在區(qū)域的半徑為R，離子加速后獲得的速度為v，當(dāng)電壓為U時(shí)，由動(dòng)能定理有qUmv2 在磁場中，離子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(如右圖所示)由牛頓定律可知qvBmv2/r 由式得Ur2B2q/(2m) 其中rRtan 60°R 當(dāng)電壓為U時(shí)，離子打在C處，同理有Ur2B2q/(2m) 其中rR 由可解得UU/3.【答案】12如下圖所示，豎直平面坐標(biāo)系xOy的第一象限，有垂直xOy面向外的水平勻強(qiáng)磁場和豎直向上的勻強(qiáng)電場，大小分別為B和E；第四象限有垂直xOy面向里的水平勻強(qiáng)電場，大小也為E；第三象限內(nèi)有一絕緣光滑豎直放置的半徑為R的半圓軌道，軌道最高點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O相切，最低點(diǎn)與絕緣光滑水平面相切于N.一質(zhì)量為m的帶電小球從y軸上(y>0)的P點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入第一象限后做圓周運(yùn)動(dòng)，恰好通過坐標(biāo)原點(diǎn)O，且水平切入半圓軌道并沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，過N點(diǎn)水平進(jìn)入第四象限，并在電場中運(yùn)動(dòng)(已知重力加速度為g)(1)判斷小球的帶電性質(zhì)并求出其所帶電荷量；(2)P點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)O至少多高；(3)若該小球以滿足(2)中OP最小值的位置和對(duì)應(yīng)速度進(jìn)入第一象限，通過N點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)時(shí)間t2小球距坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離s為多遠(yuǎn)？【解析】(1)小球進(jìn)入第一象限正交的電場和磁場后，在垂直磁場的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，說明重力與電場力平衡，qEmg 得：q 小球帶正電(2)小球在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度為v、軌道半徑為r.有：qvBm 小球恰能通過半圓軌道的最高點(diǎn)并沿軌道運(yùn)動(dòng)，有：mgm 由得：r PO的最小距離為：y2r .(3)小球由O運(yùn)動(dòng)到N的過程中機(jī)械能守恒：mg·2Rmv2mv 由得：vN 根據(jù)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性可知，小球從N點(diǎn)進(jìn)入電場區(qū)域后，在x軸方向以速度vN做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則沿x軸方向有：xvNt 沿電場方向有：zat2 ag t時(shí)刻小球距O點(diǎn)：s2R.【答案】(1)正電(2)(3)2R13如圖所示，平行于直角坐標(biāo)系y軸的PQ是用特殊材料制成的，只能讓垂直打到PQ界面上的電子通過其左側(cè)有一直角三角形區(qū)域，分布著方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，其右側(cè)有豎直向上場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場現(xiàn)有速率不同的電子在紙面上從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿不同方向射到三角形區(qū)域，不考慮電子間的相互作用已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，在OAC中，OAa，60°.求：(1)能通過PQ界面的電子所具有的最大速度是多少？(2)在PQ右側(cè)x軸上什么范圍內(nèi)能接收到電子【解析】(1)要使電子能通過PQ界面，電子飛出磁場的速度方向必須水平向右，由Bevm可知，r越大v越大，從C點(diǎn)水平飛出的電子，運(yùn)動(dòng)半徑最大，對(duì)應(yīng)的速度最大，即r2a時(shí)，電子的速度最大由Bevm得：vmax (2)粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，據(jù)at2 xvt得：xmax2Ba 由此可知：PQ界面的右側(cè)x軸上能接收電子的范圍是(a，a2Ba)本題屬于復(fù)合場問題，考查帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動(dòng)和帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)，需要同學(xué)們解題時(shí)能夠正確地畫出帶電粒子在磁場和電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡【答案】(1)(2)(a，a2Ba)