啤016屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第八章磁場(chǎng)章末質(zhì)量檢測(cè)

1、章末質(zhì)量檢測(cè)(八) (時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共9小題，每小題6分，共54分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第16題只有一項(xiàng)符合題目要求，第79題有多項(xiàng)符合題目要求。)1. (2014·廣東江門(mén)一模)如圖1所示，帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO以角速度勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后靜止時(shí)()圖1AN極豎直向上BN極豎直向下CN極沿軸線向左DN極沿軸線向右解析金屬環(huán)帶負(fù)電，按題圖所示的方向旋轉(zhuǎn)，則金屬環(huán)的電流方向與旋轉(zhuǎn)方向相反。由右手螺旋定則可知磁極的方向：左端N極，右端S極。因此小磁針N極沿軸線向左。故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。答案C2.如圖2所示，一個(gè)邊長(zhǎng)L、三邊電阻相

2、同的正三角形金屬框放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。若通以圖示方向的電流(從A點(diǎn)流入，從C點(diǎn)流出)，電流強(qiáng)度為I，則金屬框受到的磁場(chǎng)力為()圖2A0 BILB C.ILB D2ILB解析可以把正三角形金屬框看做兩根導(dǎo)線并聯(lián)，且兩根導(dǎo)線中的總電流等于I，由安培力公式可知，金屬框受到的磁場(chǎng)力為ILB，選項(xiàng)B正確。答案B3. (2014·安徽安慶二模)如圖3所示，a、b為豎直正對(duì)放置的兩平行金屬板，其中a板帶正電、兩板間的電壓為U，在金屬板下方存在一有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的上邊界為與兩金屬板下端重合的水平面PQ，PQ下方的磁場(chǎng)范圍足夠大，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，一比荷為的帶正電粒子以速度v

3、0從兩板中間位置沿與a、b平行方向射入兩板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，不計(jì)粒子重力，粒子通過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后從PQ邊界上的M點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后又從PQ邊界上的N點(diǎn)射出磁場(chǎng)，設(shè)M、N兩點(diǎn)距離為x(M、N點(diǎn)在圖中未畫(huà)出)。則以下說(shuō)法中正確的是()圖3A只減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，則x減小B只增大初速度v0的大小，則x減小C只減小帶電粒子的比荷，則x不變D只減小偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓U的大小，則x不變解析粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向與磁場(chǎng)邊界的夾角為，速度大小為v，軌道半徑R ，由幾何關(guān)系可知x2Rsin ， 只減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B、只增大初速度v0或只減小帶電粒子的比荷時(shí)，都可使x增大，而x與偏轉(zhuǎn)

4、電場(chǎng)的電壓U無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確。答案D4. 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4所示。若不計(jì)粒子的重力，則下列說(shuō)法正確的是()圖4Aa粒子帶正電，b粒子帶負(fù)電Ba粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力較大Cb粒子的動(dòng)能較大Db粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)解析由左手定則可知，a粒子帶負(fù)電，b粒子帶正電，A錯(cuò)誤；由qvBm得r，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Ekmv2可得b粒子的動(dòng)能較大，C正確；由T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

5、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。答案C5. 如圖5所示，在x軸下方的第、象限中，存在垂直于xOy平面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B12B22B，帶電粒子a、b分別從x軸上的P、Q兩點(diǎn)(圖中沒(méi)有標(biāo)出)以垂直于x軸方向的速度同時(shí)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1、B2中，兩粒子恰在第一次通過(guò)y軸時(shí)發(fā)生正碰，碰撞前帶電粒子a的速度方向與y軸正方向成60°角，若兩帶電粒子的比荷分別為k1、k2，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小分別為v1、v2，不計(jì)粒子重力和兩粒子間相互作用，則下列關(guān)系正確的是()圖5Ak12k2 B2k1k2 Cv12v2 D2v1v2解析兩粒子在y軸上發(fā)生正碰時(shí)粒子a的速度與y軸

6、正方向成60°角，則粒子b速度與y軸負(fù)方向成60°角，軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角分別為120°和60°，如圖所示。兩粒子同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)并相撞，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，即t1t2，而t1，t2，將B12B22B代入得k1k2，A、B均錯(cuò)；由于兩粒子正碰則軌道半徑相等，而R1，R2，解得v12v2，C正確。答案C6. (2014·安徽黃山三校聯(lián)考)如圖6所示，在x0，y0的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于xOy平面向里，大小為B?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，從x軸上的某點(diǎn)P沿著與x軸成30°角的方向射入磁場(chǎng)。不計(jì)重力的影響，則下列有

7、關(guān)說(shuō)法正確的是()圖6A只要粒子的速率合適，粒子就可能通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)B粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間一定為C粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間可能為D粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間可能為解析根據(jù)同一直線邊界上粒子運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可知，粒子不可能通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，A錯(cuò)誤；粒子運(yùn)動(dòng)的情況有兩種，一種是從y軸邊界射出，最短時(shí)間要大于，故D錯(cuò)；對(duì)應(yīng)軌跡時(shí)，t1，C正確；另一種是從x軸邊界飛出，如軌跡，時(shí)間t3T，此時(shí)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)，故B錯(cuò)誤。答案C7. 磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)。如圖7所示，平行金屬板之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束含有大量正、負(fù)帶電粒子的等離子體，沿圖中所示方向噴入磁場(chǎng)。圖中虛線框部分相當(dāng)于發(fā)電機(jī)

8、。把兩個(gè)極板與用電器相連，則()圖7A用電器中的電流方向從A到BB用電器中的電流方向從B到AC若只減小磁場(chǎng)，發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)增大D若只增大噴入粒子的速度，發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)增大解析等離子體噴入磁場(chǎng)后，受洛倫茲力作用，帶正電粒子打在上極板，帶負(fù)電粒子打在下極板，用電器中電流方向從A到B，A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)?shù)入x子體在磁場(chǎng)和電場(chǎng)中滿足qEqvB時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度EvB，此時(shí)電動(dòng)勢(shì)最大，最大值EmBdv，所以若只增強(qiáng)磁場(chǎng)或只增大噴入粒子的速度，發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)均會(huì)增大，C錯(cuò)誤，D正確。答案AD8粒子回旋加速器的工作原理如圖8所示，置于真空中的D形金屬盒的半徑為R，兩金屬盒間的狹縫很小，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與金屬

9、盒盒面垂直，高頻交流電的頻率為f，加速電壓為U，若中心粒子源處產(chǎn)生的質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為e，在加速器中被加速。不考慮相對(duì)論效應(yīng)，則下列說(shuō)法正確的是()圖8A不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交流電的頻率f，該加速器也可加速粒子B加速的粒子獲得的最大動(dòng)能隨加速電壓U的增大而增大C質(zhì)子被加速后的最大速度不能超過(guò)2RfD質(zhì)子第二次和第一次經(jīng)過(guò)D形盒間狹縫后軌道半徑之比為1解析質(zhì)子被加速獲得的最大速度受到D形盒最大半徑的制約，vm2Rf，C正確；粒子旋轉(zhuǎn)頻率為f，與被加速粒子的比荷有關(guān)，所以A錯(cuò)誤；粒子被加速的最大動(dòng)能Ekm2m2R2f2，與加速電壓U無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)半徑R，nUq，知半徑比為1，D正確。答

10、案CD9(2014·貴州省六校聯(lián)盟第一次聯(lián)考)下列四圖中，A、B兩圖是質(zhì)量均為m的小球以相同的水平初速度向右拋出，A圖只受重力作用，B圖除受重力外還受水平向右的恒定風(fēng)力作用；C、D兩圖中有相同的無(wú)限寬的電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向下，D圖中還有垂直于紙面向里無(wú)限寬的勻強(qiáng)磁場(chǎng)且和電場(chǎng)正交，在兩圖中均以相同的初速度向右水平拋出質(zhì)量為m的正電荷，兩圖中不計(jì)重力作用，則下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()AA、B、C三圖中的研究對(duì)象均做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)B從開(kāi)始拋出經(jīng)過(guò)相同時(shí)間C、D兩圖豎直方向速度變化相同，A、B兩圖豎直方向速度變化相同C從開(kāi)始拋出到沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)相等距離的過(guò)程內(nèi)C、D兩圖中的研究對(duì)象動(dòng)能變化相同D

11、相同時(shí)間內(nèi)A、B兩圖中的研究對(duì)象在豎直方向的動(dòng)能變化相同解析根據(jù)題給條件可知，A、B、C三圖中的研究對(duì)象的受力均為恒力，因此研究對(duì)象均做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，A正確；從開(kāi)始拋出經(jīng)過(guò)相同時(shí)間，C、D兩圖研究對(duì)象在豎直方向受力不同，速度變化也不同，B錯(cuò)誤；根據(jù)C、D兩圖中有相同的無(wú)限寬的電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向下，D圖中還有垂直于紙面向里的無(wú)限寬的勻強(qiáng)磁場(chǎng)且和電場(chǎng)正交可知，從開(kāi)始拋出到沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)相等距離的過(guò)程中電場(chǎng)力做功相同，洛倫茲力不做功，重力忽略不計(jì)，因此只有電場(chǎng)力做功，所以C、D兩圖中的研究對(duì)象動(dòng)能變化相同，C正確；因?yàn)閯?dòng)能是標(biāo)量沒(méi)有分量形式之說(shuō)，因此相同時(shí)間內(nèi)A、B兩圖豎直方向的動(dòng)能變化相同這種說(shuō)

12、法是錯(cuò)誤的，故D錯(cuò)誤。答案AC二、非選擇題(本題共3小題，共46分)10. (12分)(2014·廣東潮州期末)如圖9所示，在XOY直角坐標(biāo)系中，OQ與OP分別與X軸正、負(fù)方向成45°，在POQ區(qū)域中存在足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，其余區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子在Y軸上A點(diǎn)(0，L)以沿X軸正方向的速度v0進(jìn)入第四象限，在OQ邊界垂直進(jìn)入電場(chǎng)，后又從OP邊界離開(kāi)電場(chǎng)，不計(jì)粒子的重力。求：圖9(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。?2)粒子從OP進(jìn)入磁場(chǎng)的位置坐標(biāo)。解析(1)設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有qv0B由幾

13、何關(guān)系可得rL，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B(2)設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a，根據(jù)牛頓第二定律有Eqma由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律知rL，sv0tv0則粒子從OP進(jìn)入磁場(chǎng)的位置坐標(biāo)為(v0，v0)答案(1)(2)(v0，v0)11(16分)離子推進(jìn)器是太空飛行器常用的動(dòng)力系統(tǒng)。某種推進(jìn)器設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化原理如圖10甲所示，截面半徑為R的圓柱腔分為兩個(gè)工作區(qū)。為電離區(qū)，將氙氣電離獲得1價(jià)正離子；為加速區(qū)，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，兩端加有電壓，形成軸向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。區(qū)產(chǎn)生的正離子以接近0的初速度進(jìn)入?yún)^(qū)，被加速后以速度vM從右側(cè)噴出。區(qū)內(nèi)有軸向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，在離軸線處的C點(diǎn)持續(xù)射出一定速率范圍的電子。假設(shè)

14、射出的電子僅在垂直于軸線的截面上運(yùn)動(dòng)，截面如圖乙所示(從左向右看)。電子的初速度方向與中心O點(diǎn)和C點(diǎn)的連線成角(090°)。推進(jìn)器工作時(shí)，向區(qū)注入稀薄的氙氣。電子使氙氣電離的最小速率為v0，電子在區(qū)內(nèi)不與器壁相碰且能到達(dá)的區(qū)域越大，電離效果越好。已知離子質(zhì)量為M；電子質(zhì)量為m，電量為e。(電子碰到器壁即被吸收，不考慮電子間的碰撞)圖10(1)求區(qū)的加速電壓及離子的加速度大??；(2)為取得好的電離效果，請(qǐng)判斷區(qū)中的磁場(chǎng)方向(按圖乙說(shuō)明是“垂直紙面向里”或“垂直紙面向外”)；(3)為90°時(shí)，要取得好的電離效果，求射出的電子速率v的范圍。解析(1)由動(dòng)能定理得MveUUae(2

15、)垂直紙面向外(3)設(shè)電子運(yùn)動(dòng)的最大半徑為r2rReBvm所以有v0v要使式有解，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B答案(1)(2)垂直紙面向外(3)v0v(B)12(18分)如圖11甲所示，比荷k的帶正電的粒子(可視為質(zhì)點(diǎn))，以速度v0從A點(diǎn)沿AB方向射入長(zhǎng)方形磁場(chǎng)區(qū)域，長(zhǎng)方形的長(zhǎng)ABL，寬ADL。取粒子剛進(jìn)入長(zhǎng)方形區(qū)域的時(shí)刻為0時(shí)刻，垂直于長(zhǎng)方形平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示規(guī)律變化(以垂直紙面向外的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?，粒子僅在洛倫茲力的作用下運(yùn)動(dòng)。圖11(1)若帶電粒子在通過(guò)A點(diǎn)后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不再越過(guò)AD邊，要使其恰能沿DC方向通過(guò)C點(diǎn)，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B0及其磁場(chǎng)的變化周期T0為多少？(2)要使帶電粒子通過(guò)A點(diǎn)后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不再越過(guò)AD邊，求交變磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B0和變化周期T0的乘積B0T0應(yīng)滿足什么關(guān)系？解析(1)帶電粒子在長(zhǎng)方形區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡半徑為R，周期為T(mén)，則可得R，T每經(jīng)過(guò)一個(gè)磁場(chǎng)的變