2019-2020年高考物理一轮复习 第八章 磁场章末检测卷.doc

2019-2020年高考物理一轮复习 第八章 磁场章末检测卷一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分在每小题给出的四个选项中，第16题只有一项符合题目要求，第710题有多项符合题目要求全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图1所示，则()图1A电子将向右偏转，速率不变B电子将向左偏转，速率改变C电子将向左偏转，速率不变D电子将向右偏转，速率改变【解析】导线在电子附近产生的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则知，电子受到的洛伦兹力方向向右，电子向右偏转，但由于洛伦兹力不做功，电子速率不变，A正确【答案】A2两个完全相同的通电圆环A、B的圆心O重合、圆面相互垂直，通电电流相同，电流方向如图2所示，设每个圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度为B0，则O处的磁感应强度大小为()图2A0B.2B0C.B0D.无法确定【解析】由安培定则可知A在圆心处产生的磁感应强度垂直于纸面向里，B在圆心处产生的磁感应强度竖直向下，两者垂直，所以合磁感应强度大小BB0，C选项正确【答案】C3(xx江西南昌调研)如图3所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，MOP60，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的磁感应强度大小为B1.若将M处长直导线移至P处，则O点的磁感应强度在大小为B2，那么B2与B1之比为()图3A.1 B.2C11D.12【解析】如图所示，当通有电流的长直导线在M、N两处时，根据安培定则，可知：二者在圆心O处产生的磁感应强度都为B1/2；当将M处长直导线移到P处时，两直导线在圆心O处产生的磁感应强度也为B1/2，做平行四边形，由图中的几何关系，可得：cos 30，故选项B正确，选项A、C、D错误【答案】B4如图4所示，相距为d的平行金属板M、N的上方有一半径为R的圆形匀强磁场区域，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里质量为m、电荷量为q的带正电粒子自紧靠M板的P处由静止释放，粒子经N板的小孔S沿半径SO方向射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60，粒子重力不计，则平行金属板间匀强电场的电场强度大小为()图4A. B.C.D.【解析】粒子在圆形磁场中运动的轨迹如图所示，则粒子做圆周运动的半径为rR，由Bqvm，qUmv2，E，联立得E，B正确【答案】B5如图5所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD.导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为.现从t0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流强度与时间成正比，即Ikt，其中k为恒量若金属棒与导轨始终垂直，则在下列图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是()图5【解析】当金属棒所受摩擦力FfBILBLktmg时，棒沿导轨向下减速；在棒停止运动之前，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为FfBLkt；在棒停止运动之后，所受摩擦力为静摩擦力，大小为Ffmg，故C正确【答案】C6(xx北京门头沟二模)如图6所示，有理想边界的匀强磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，某带电粒子的比荷(电荷量与质量之比)大小为k，由静止开始经电压为U的电场加速后，从O点垂直射入磁场，又从P点穿出磁场下列说法正确的是(不计粒子所受重力)()图6A如果只增加U，粒子可以从dP之间某位置穿出磁场B如果只减小B，粒子可以从ab边某位置穿出磁场C如果既减小U又增加B，粒子可以从bc边某位置穿出磁场D如果只增加k，粒子可以从dP之间某位置穿出磁场【解析】由已知可得qUmv2，k，r，解得r，对于选项A，只增加U，r增大，粒子不可能从dP之间某位置穿出磁场；对于选项B，粒子电性不变，不可能向上偏转；对于选项C，即减小U又增加B，r减小，粒子不可能从bc边某位置穿出磁场；对于选项D，只增加k，r减小，粒子可以从dP之间某位置穿出磁场，故本题选项D正确【答案】D7(xx东城区模拟)如图7所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L，质量为m的导体棒在导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是()图7ABmg 方向垂直斜面向上BBmg方向垂直斜面向下CBmg方向竖直向上DBmg方向竖直向下【解析】 外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向上，则导体棒受到沿斜面向上的安培力、支持力与重力，处于平衡状态，则Bmg，故A正确；外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向下，则导体棒受到沿斜面向下的安培力、支持力与重力，不可能处于平衡状态，故B错误；外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向上则导体棒受到水平向右的安培力、支持力与重力，处于平衡状态，则Bmg，故C正确；外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向下，则导体棒受到水平向左的安培力、支持力与重力，不可能处于平衡状态，故D错误【答案】AC8(xx云南昭通5月统测)质量为m、电荷量为q的带正电小球，从倾角为的粗糙绝缘斜面(tan )上由静止下滑，斜面足够长，整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中，其磁感强度为B，如图8所示带电小球运动过程中，下列说法中正确的是()图8A小球在斜面上运动时做匀加速直线动B小球在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动C小球最终在斜面上匀速运动D小球在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力刚好为零时的速率为【解析】对小球进行受力分析，由左手定则可知小球受到垂直于斜面向上的洛伦兹力的作用，且随小球速度的增大而增大，所以斜面对小球的支持力减小，滑动摩擦力减小，重力沿斜面向下的分力不变，所以小球做加速度逐渐增大的变加速运动，故A、C项错误，B项正确；当斜面对小球的支持力减为零时，垂直于斜面向上的洛伦兹力等于重力垂直于斜面的分力，可得小球的速度为，故D项正确【答案】BD9(xx河北石家庄市教学检测)劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图9所示置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U.若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响则下列说法正确的是()图9A质子被加速后的最大速度不可能超过2RfB质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比C质子第2次和第1次经地两D形盒间狭缝后轨道半径之比为1D不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器的最大动能不变【解析】粒子被加速后的最大速度受到D形盒半径R的制约，因v2Rf，A正确；粒子离开回旋加速器的最大动能Ekmmv2m42R2f22m2R2f2，与加速电压U无关，B错误；根据R，Uqmv，2Uqmv，得质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为1，C正确；因回旋加速器的最大动能Ekm2m2R2f2与m、R、f均有关，D错误【答案】AC10(xx山东临沂3月质检)如图10所示，长均为d的两正对平行金属板MN、PQ水平放置，板间距离为2d，板间有正交的匀强电场和匀强磁场，一带电粒子从MP的中点O垂直于电场和磁场方向以v0射入，恰沿直线从NQ的中点A射出；若撤去电场，则粒子从M点射出(粒子重力不计)以下说法正确的是()图10A该粒子带正电B该粒子带正电、负电均可C若撤去磁场，则粒子射出时的速度大小为 2v0D若撤去磁场，则粒子射出时的速度在小为v0【解析】撤去电场，粒子从M点射出，由左手定则知粒子带正电，A项正确，B项错误；粒子在复合场中运动时有qEqv0B，粒子在磁场中运动时有：qv0B，撤去磁场只留电场时，若粒子从右边界射出时有dv0t，vgt，速度vv0，若粒子从下边界射出，由动能定理得qEdmv2mv，解得vv0，C错误、D正确【答案】AD二、非选择题(本题共6小题，共60分按题目要求作答解答题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)11(10分)(xx上海静安区模拟)如图11所示，在某装置中有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于Oxy所在的纸面向外某时刻在xl0、y0处，一质子沿y轴的负方向进入磁场；同一时刻，在xl0、y0处，一个粒子进入磁场，速度方向与磁场垂直不考虑质子与粒子的相互作用设质子的质量为m，电荷量为e.图11(1)如果质子经过坐标原点O，它的速度为多大？(2)如果粒子与质子经最短时间在坐标原点相遇，粒子的速度应为何值？方向如何？【解析】(1)质子的运动轨迹如图甲所示，其圆心在x处，其半径甲r1又r1解得v1 (2)依题意作出两粒子的运动轨迹如图乙所示，质子从xl0处至达坐标原点O处的时间为乙t又TH解得t粒子的周期为T所以t由几何关系得：rl0又2evaB解得va，与x轴正方向的夹角为.【答案】(1)(2)，与x轴正方向的夹角为12(8分)(xx岳阳一中质检)如图12所示，L1和L2为距离d0.1 m的两平行的虚线，L1上方和L2下方都是垂直纸面向里的磁感应强度为B0.20 T的匀强磁场，A、B两点都在L2上，质量为m1.671027kg、电荷量q1.601019 C的质子，从A点以v05.0105 m/s的速度与L2成45角斜向上射出，经过上方和下方的磁场偏转后正好经过B点，经过B点时速度方向也斜向上，求(结果保留两位有效数字)图12(1)质子在磁场中做圆周运动的半径；(2)A、B两点间的最短距离；(3)质子由A点运动到B点的时间的可能值【解析】(1)质子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，设半径为R，有：qv0BR2.6102 m(2)质子由A点运动到B点可重复若干周期，其中一个周期内的运动情况如图所示，由几何关系知，A、B两点间的最短距离为：dmin24R cos 0.27 m(3)质子在两磁场中各运动一次的时间正好为一个圆周运动的周期T(优弧加劣弧恰好为一个整圆)，在L1、L2中运动的时间为t，则有：T，t1所以：t2Tt18.9107 s质子从A到B运动时间的可能值应为t2的整数倍即tABnt28.9107 n s(n1,2,3，)【答案】(1)2.6102 m(2)0.27 m(3)8.9107n s(n1,2,3，)13(10分)(xx贵州六校联盟联考)传送带和水平面的夹角为37，完全相同的两轮和传送带的切点A、B间的距离为24 m，B点右侧(B点在场的边缘)有一上下无限宽、左右边界间距为d的正交匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上，匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度B103 T传送带在电机带动下，以4 m/s速度顺时针匀速运转，现将质量为m0.1 kg，电荷量q102 C的物体(可视为质点)轻放于传送带的A点，已知物体和传送带间的动摩擦因数为0.8，物体在运动过程中电荷量不变，重力加速度取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.图13(1)求物体从A点传送到B点的时间；(2)若物体从B点进入复合场后做匀速圆周运动，则所加的电场强度的大小E应为多少？若物体仍然从复合场的左边界出复合场，则场的右边界距B点的水平距离d至少等于多少？【解析】(1)物体在传送带上做加速运动，由牛顿第二定律有mgcos 37mgsin 37ma得amgcos 37gsin 370.4 m/s2物体做匀加速运动到与传送带有相同速度，有vat1，则t110 s物体运动位移为xat2得x20 m物体继续与传送带以相同速度匀速运动，有LABxvt2所以t21 s物体在传送带上运动总时间tt1t211 s.(2)物体在混合场中做匀速圆周运动，有qEmg得E100 N/CqvBmR0.04 m当物体运动轨迹与右边界恰好相切时，d有最小值，由几何关系得，sin 37解得d0.016 m.【答案】(1)11 s(2)0.016 m14(12分)(xx广州模拟)如图14所示，内径为r、外径为2r的圆环内有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场圆环左侧的平行板电容器两板间电压为U，靠近M板处由静止释放质量为m、电荷量为q的正离子，经过电场加速后从N板小孔射出，并沿圆环直径方向射入磁场，求：图14(1)离子从N板小孔射出时的速率；(2)离子在磁场中做圆周运动的半径；(3)要使离子不进入小圆区域，磁感应强度的取值范围【解析】(1)设离子射入匀强磁场时的速度为v，由动能定理：qUmv2解得：v(2)设离子在磁场中做圆周运动的半径为R，离子所受洛伦兹力提供向心力；由牛顿第二定律有：qvB联立可得R(3)若离子恰好不进入小圆，轨迹如图所示设离子轨迹与小圆相切时轨道半径为R0，在OPO中，由几何关系得：R(2r)2(R0r)2解得：R0r 要使离子不进入小圆，必须满足RR0 解得磁感应强度B 【答案】(1) (2) (3)B 15(10分)(xx黑龙江齐齐哈尔二模)如图15所示，某空间中有四个方向垂直于纸面向里、磁感应强度的大小相同的、半径均为R的圆形匀强磁场区域1、2、3、4.其中1与4相切，2相切于1和3,3相切于2和4，且第1个磁场区域和第4个磁场区域的竖直方向的直径在一条直线上一质量为m、电荷量为q的带电粒子，静止置于电势差为U0的带电平行板(竖直放置)形成的电场中(初始位置在负极板附近)，经过电场加速后，从第1个磁场的最左端水平进入，并从第3个磁场的最下端竖直穿出已知tan 22.50.4，不计带电粒子的重力图15(1)求带电粒子进入磁场时的速度大小(2)试判断：若在第3个磁场的下面也有一电势差为U0的带电平行板(水平放置，其小孔在第3个磁场的最下端的正下方)形成的电场，带电粒子能否按原路返回？请说明原因(3)求匀强磁场的磁感应强度B.(4)若将该带电粒子自该磁场中的某个位置以某个速度释放后恰好可在四个磁场中做匀速圆周运动，则该粒子的速度大小v为多少？【解析】(1)根据动能定理有：qU0mv2解得：v甲(2)不能按原路返回因为粒子进入第3个磁场下的电场后，向下减速至速度为零，然后反向加速至速度的大小为v，但进入磁场后，根据左手定则可知，带电粒子受到的洛伦兹力方向向右，粒子向右偏，故不能按原路返回(3)设带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为r，如图甲所示，则根据几何关系可得：Rr tan22.5解得：r2.5R根据洛伦兹力提供向心力得：qvB解得：B 乙(4)该带电粒子在四个磁场中做匀速圆周运动，如图乙所示，由几何关系知其半径只能是R根据洛伦兹力提供向心力得：qvB解得：v【答案】(1) (2)见解析(3) (4)16(10分)(xx广东高考)如图16所示，足够大的平行挡板A1、A2竖直放置，间距6 L，两板间存在两个方向相反的匀强磁场区域和，以水平面MN为理想分界面区的磁感应强度为B0，方向垂直纸面向外A1、A2上各有位置正对的小孔S1、S2，两孔与分界面MN的距离为L、质量为m、电量为q的粒子经宽度为d的匀强电场由静止加速后，沿水平方向从S1进入区，并直接偏转到MN上的P点，再进入区、P点与A1板的距离是L的k倍不计重力，碰到挡板的粒子不予考虑图16(1)若k1，求匀强电场的电场强度E；(2)若2k3，且粒子沿水平方向从S2射出，求出粒子在磁场中的速度大小v与k的关系式和区的磁感应强度B与k的关系式【解析】(1)若k1，则有MPL，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系，该情况粒子的轨迹半径为：RL，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，则有：qvB0m 粒子在匀强电场中加速，根据动能定理有：qEdmv2综合上式解得：E.(2)因为2k3，且粒子沿水平方向从S2射出，该粒子运动轨迹如图所示，由几何关系：R2(kL)2(RL)2，又有qvB0m 整理解得：v又因为：6L2kL2x根据几何关系有：又qvBm 则区的磁感应强度B与k的关系：B.【答案】(1)(2)vB