广东2011高考物理一轮复习 第八章磁场阶段质量检测题

第八章 磁场 (时间60分钟，满分100分)一、单项选择题(本题共4个小题，每小题4分，共16分.每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)1. (2009重庆高考)在图1所示的电路中，电池均相同，当开关S分别置于a、b两处时，导线MM与NN之间的安培力的大小分别为fa、fb，可判断这两段导线 ()图1A.相互吸引，fafb B.相互排斥，fafbC.相互吸引，fafb D.相互排斥，fafb解析：无论开关置于a还是置于bb时电路中电流较大，导线间相互作用力也较大，故B错误、D正确.答案：D2. 物理学家法拉第在研究电磁学时，亲手做过许多实验，如图2所示的实验就是著名的电磁旋转实验，这种现象是：如果载流导线附近只有磁铁的一个极，磁铁就会围绕导线旋转；反之，载流导图2A是可动磁铁，B是固定导线，C是可动导线，D是固定磁铁.图中黑色部分表示汞(磁铁和导线的下半部分都浸没在汞中)，下部接在电源上.请你判断这时自上向下看，A和C转动方向为() A.顺时针、顺时针 B.顺时针、逆时针C.逆时针、顺时针 D.逆时针、逆时针解析：根据电流的方向判定可以知道B中的电流方向是向上的，那么在B导线附近的磁场方向为逆时针方向，即为A磁铁N极的受力方向；由于D磁铁产生的磁场呈现出由N极向外发散，C中的电流方向是向下的，由左手定则可知C受到的安培力方向为顺时针.故选项C正确.答案：C3.如图3所示的虚线框为一长方形区域，该区域内有一垂直于纸面向里的匀强磁场，一束电子以不同的速率从O点垂直于磁场方向、沿图中方向射入磁场后，分别从a、b、c、d四点射出磁场，比较它们在磁场中的运动时间ta、tb、tc、td，其大小关系是 ()A.tatbtctd B.tatbtctdC.tatbtctctd解析：带电粒子的运动轨迹如图所示，由图可知，从a、b、c、d四点飞出的电子对应的圆心角abcd，而带电粒子的周期T相同，其在磁场中运动时间tT，故tatbtctd.D项正确.答案：D4. (2010辽宁五校联考)空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场，其方向随时间做周期性变化，磁感应强度B随时间tBq5107 C、质量m51010 kg的带电粒子，位于某点O处，在t0时刻以初速度v0N个(N为整数)周期的时间内带电粒子的平均速度的大小等于 ()图4A. m/s B. m/sC.2 m/s D. m/s解析：带电粒子在磁场中的运动半径为r0.01 m，周期为T0.02 s，作出粒子的轨迹示意图如图所示，所以在磁场变化N个(N为整数)周期的时间内，带电粒子的平均速度的大小等于2 m/s，即C选项正确.答案：C二、双项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分.每小题给出的四个选项中，有两个选项符合题目要求，全选对的得6分，只选1个且正确的得1分，错选或不选的得0分)5. 如图5所示，通电导线均置于匀强磁场中，其中导线受安培力作用的是 ()图5解析：只有当通电导线和磁场平行时，才不受安培力的作用，如A、C图中的导线，而D中导线均与磁场垂直，B中导线与磁场方向夹角为60，因此都受安培力的作用，故正确选项为B、D.答案：BD6. (2008广东高考)带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹.图6所示是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹，a和b是轨迹上的两 点，匀强磁场B垂直于纸面向里.该粒子在运动时，其质量和电荷量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是 ()a点，再经过b点 图6b点，再经过a点解析：从粒子运动的轨迹可以判断，粒子在a点的曲率半径大于在bR可知，半径越小速度越小，所以粒子在b点的速度小于在a点的速度，故粒子先经过a点，再经过b点，即在运动中，使气体电离、损失动能、速度变小，A正确，B错误；根据左手定则可以判断粒子带负电，C正确，D错误.答案：AC7. 地球大气层外部有一层复杂的电离层，既分布有地磁场，也分布有电场.假设某时刻在该空间中有一小区域存在如图7所示的电场和磁场；电场的方向在纸面内斜向左下方，磁场的方向垂直于纸面向里.此时一带电宇宙粒子，恰以速度v垂直于电场和磁场射入该区域，不计重力作用，则在该区域中，有关该带电粒子的运动情况可能的是 ()A.仍做直线运动 图7C.匀变速直线运动 解析：假定粒子带正电，则粒子受力如图所示，若EqqvB，则A项正确，若EqqvB，则B项正确，因此洛仑兹力与v有关，不可能做匀变速直线运动，C错误.因粒子做曲线运动时电场力做功会改变粒子速度的大小，故D项错误.答案：AB8. 如图8所示，连接平行金属板P1和P2(板面垂直于纸面)的导线的一部分CD和另一连接电池的回路的一部分GH平行，CD和GH均在纸平面内，金属板置于磁场中，磁场方向垂直于纸 面向里，当一束等离子体射入两金属板之间时，CD段导线将受到力的作用，下列判断正确的是 () 图8A.当等离子体从右侧射入时，CD受力的方向远离GHB.当等离子体从右侧射入时，CD受力的方向指向GHC.当等离子体从左侧射入时，CD受力的方向远离GHD.当等离子体从左侧射入时，CD受力的方向指向GH解析：由电路知识知GH中的电流方向向下.等离子体从右方射入时，由左手定则可知，正离子向下偏转，负离子向上偏转，CD中的电流方向向上，由异向平行的电流相互排斥可知，CD受力的方向背离GH，A对B错.同理可知，等离子体从左方射入时，CD受力的方向指向GH，C错D对.答案：AD9. (2010广州模拟)实验室经常使用的电流表是磁电式仪表.这种电流表的构造如图9甲所示.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的.当线圈通以如图乙所示的电流，下列说法正确的是 ()图9A.线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行B.线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动C.当线圈转到图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上D.当线圈转到图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿逆时针方向转动解析：由于磁场是均匀辐向分布的，因此线圈平面始终与磁感线平行，故A正确；线圈转动时，会使螺旋弹簧扭动，产生一个阻碍线圈转动的力，故B正确；当线圈转到图乙所示位置时，a端所受安培力向上，b端所受安培力向下，使线圈沿顺时针方向转动，故选项C、D均错误.答案：AB三、非选择题(本题包括3小题，共54分.按题目要求作答，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)10. (16分)水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为且指向右斜上 图10方，如图10所示.问： (1)当ab棒静止时，ab棒受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？解析：(1)Fx合F摩Fsin0 Fy合FNFcosmg0 FBILBL 解式得FNmg；F摩sin.(2)要使ab棒受的支持力为零，其静摩擦力必然为零，满足上述条件的最小安培力应与ab棒的重力大小相等、方向相反，所以有Fmg，即BminLmg.解得最小磁感应强度Bmin，由左手定则判断出这种情况B的方向应水平向右.答案：(1)mgsin(2)方向水平向右11. (18分)如图11所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域、 中，直径A2A4与A1A3的夹角为60.一质量为m、带电荷量为q的粒子以某一速度从区的边缘点A1处沿与A1A3成30角的方向射 图11入磁场，随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进入区，最后 从A4t，求区和区中磁感应强度的大小B1和B2(忽略粒子重力).解析：设粒子的速度为v，在区中运动半径为R1，周期为T1，运动时间为t1；在区中运动半径为R2，周期为T2，运动时间为t2；磁场的半径为R.(1) 粒子在区运动时：轨迹的圆心必在过A1点垂直速度的直线上，也必在过O点垂直(2) 速度的直线上，故圆心在A2点，由几何知识和题意可知，轨道半径R1R，又R1，则：R 轨迹所对应的圆心角1/3，则运动时间t1(2)粒子在区运动时：由题意及几何关系可知R2R/2，又R2， 则R 轨迹对应的圆心角2，则运动时间t2 又t1t2t，将代入得：t 由式联立解得B22B1，代入式解得：B1，B2.答案：12. (20分)(2009山东高考)如图12甲所示，建立xOyP、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l.在第一、四象限有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于xOyx轴向右连续发射质量为m、电荷量为q、速度相同、重力不计的带电粒子.在03t0时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极板边缘的影响).已知t0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0m、q、l、t0、B为已知量.(不考虑粒子间相互影响及返回极板间的情况)图12(1)求电压U0的大小.(2)求t0时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径.(3)何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短？求此最短时间.解析：(1)t0时刻进入两板间的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动，t0时刻刚好从极板边缘射出，在y轴负方向偏移的距离为l，则有E qEma lat 联立式，解得两板间电压为U0 (2)t0时刻进入两板间的带电粒子，前t0时间在电场中偏转，后t0时间两板间没有电场，带电粒子做匀速直线运动.带电粒子沿x轴方向的分速度大小为v0 带电粒子离开电场时沿y轴负方向的分速度大小为vyat0 带电粒子离开电场时的速度大小为v 设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R，则有qvBm 联立式解得R (3)2t0y轴正方向的分速度为vyat0 设带电粒子离开电场时速度方向与y轴正方向的夹角为，则tan 联立式解得 带电粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，圆弧所对的圆心角为2，所求最短时间为tminT 带电粒子在磁场中运动的周期为T 联立式得tmin.答案：(1)(2)(3)2t0