高考物理一轮复习 单元质检九 磁场-人教版高三全册物理试题.doc

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1、单元质检九磁场(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.(2016河北石家庄模拟)在一根南北方向放置的直导线的正下方10 cm处放一个罗盘。导线没有通电时小磁针的N极指向北方;当给导线通入电流时,发现罗盘的指针偏转一定角度。现已测出此地的地磁场水平分量B1=5.010-5 T,通电后罗盘指针停在北偏东60的位置,如图所示。由此测出该通电直导线在该处产生磁场的磁感应强度大小为()A.5.010-5 TB.1.010-4

2、 TC.8.6610-5 TD.7.0710-5 T解析电流在罗盘处产生的磁场方向水平向东,合磁场方向东偏北30,由图可知:B2=8.6610-5 T。故C正确。答案C2.(2016广东江门三调)如图所示,带负电的金属环绕轴OO以角速度匀速旋转,在环左侧轴线上的小磁针最后静止时()A.N极竖直向上B.N极竖直向下C.N极沿轴线向左D.N极沿轴线向右解析带负电的金属环匀速旋转,可等效为反向的电流,根据安培定则,在环内形成水平向左的磁场,故小磁针静止时N极沿轴线向左,C正确,A、B、D错误。答案C3.如图所示,一个边长为L、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中。若通以图示方

3、向的电流(从A点流入,从C点流出),电流强度为I,则金属框受到的磁场力为()A.0B.ILBC.ILBD.2ILB解析金属框三边电阻相同,则AC、ABC两段导线上流过的电流分别为I和I,导线ABC段的有效长度为2Lsin 30=L,所以该正三角形通电导线受到的安培力大小为ILB+ILB=ILB,故B正确。答案B4.如图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.tatbtctdB.ta=tb=tc=tdC.

4、ta=tbtctctd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a=bcd,而带电粒子的周期 T=相同,其在磁场中运动时间t=T,故ta=tbtctd,选项D正确。答案D5.(2016浙江联考)如图所示,三根长为L的直线电流在空间构成等边三角形,电流的方向垂直纸面向里。电流大小均为I,其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小分别为B0,导线C位于水平面处于静止状态,则导线C受到的静摩擦力是()A.B0IL,水平向左B.B0IL,水平向右C.B0IL,水平向左D.B0IL,水平向右导学号17420323解析根据安培定则,A电流在C处产生的磁场方向垂直于

5、AC,B电流在C处产生的磁场方向垂直于BC,如图所示。根据平行四边形定则及几何知识可知,合磁场的方向竖直向下,与AB边平行,合磁感应强度B的大小为B=2B0cos 30=B0,由公式F=BIL得,导线C所受安培力大小为F=B0IL,根据左手定则,导线C所受安培力方向水平向左,因导线C位于水平面处于静止状态,由平衡条件知,导线C受到的静摩擦力方向为水平向右,故选项B正确,A、C、D错误。答案B6.如图是磁流体发电机,它的原理是将一束等离子体喷射入磁场,在磁场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压,以下说法正确的是()A.B板带正电B.A板带正电C.其他条件不变,只增大射入速度,

6、UAB增大D.其他条件不变,只增大磁感应强度,UAB增大解析由左手定则,带正电的离子向下偏转打到B板,使B板带正电,带负电的离子向上偏转打到A板,使A板带负电,A正确,B错误;设A、B两板之间的距离为d,当达到稳定时,飞入的带电离子受力平衡,即qvB=q,所以UAB=vdB,当只增加射入速度v时,UAB增大,C正确;当只增大磁感应强度B时,UAB增大,故D正确。答案ACD7.(2016广东肇庆模拟)在正方形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,如图所示,比荷相同的两个粒子a、b从一边长中点垂直匀强磁场方向进入磁场,则()A.a带负电,b带正电B.a带正电,b带负电C.a、b进入磁场时的速度之比为1

7、2D.a、b在磁场中运动的时间之比为11解析磁场的方向向外,粒子运动的方向向左,由左手定则可知,正电荷受到的洛伦兹力的方向向上,负电荷受到的洛伦兹力的方向向下,所以a带正电,b带负电,故A错误,B正确;由洛伦兹力提供向心力得qvB=,所以r=v,可知比荷相同的两个粒子运动的半径与速度成正比,由题图可知,故C正确;由T=知比荷相同的两个粒子在磁场中的运动周期相等,根据,得两粒子所用的时间,故D错误。答案BC8.(2016湖北武汉模拟)如图所示,有3块水平放置的长薄金属板a、b和c,a、b之间相距为L。紧贴b板下表面竖直放置半径为R的半圆形塑料细管,两管口正好位于小孔M、N处。板a与b、b与c之间

8、接有电压可调的直流电源,板b与c之间还存在方向垂直纸面的匀强磁场(图中未标出)。当体积为V0、密度为、电荷量为q的带电油滴,等间隔地以速度v0从a板上的小孔竖直向下射入,调节板间电压Uba=U1、Ubc=U2时,油滴穿过b板M孔进入细管,恰能与细管无接触地从N孔射出。忽略小孔和细管对电场的影响,不计空气阻力。则以下说法正确的是()A.油滴带负电,板b与c之间的磁场方向向外B.油滴进入M孔的速度为C.b、c两板间的电场强度E为D.b、c两板间的磁感应强度为 导学号17420324解析依题意可知,油滴在板b和c之间恰好做匀速圆周运动,则其所受重力和静电力平衡,洛伦兹力提供向心力,由此判断得出油滴带

9、负电,磁场方向向外,A正确;油滴进入电场后,重力与静电力均做功,设到M点时的速度为v1,由动能定理得=mgL+qU1,考虑到m=V0,解得v1=,B正确;由上面分析可得mg=qE,解得E=,C正确;油滴在半圆形细管中运动时,洛伦兹力提供向心力,即qv1B=,解得B=,D错误。答案ABC二、实验题(本题共2小题,共10分)9.利用霍尔效应可以测量磁感应强度。如图甲所示,将导体置于磁场中,沿垂直磁场方向通入电流,在导体中垂直于电流和磁场的方向上会产生一个纵向电势差UH,这种现象叫霍尔效应。导体材料中单位体积内的自由电荷数目为n,自由电荷所带电荷量为q,将k=定义为霍尔系数。利用霍尔系数k已知的材料

10、制成探头,其工作面(相当于图甲中垂直磁场的abba面)的面积可以做到很小,因此可用来较精确测量空间某一位置的磁感应强度。图乙为一种利用霍尔效应测磁感应强度的仪器,其中的探头固定在探杆的前端,且使探头的工作面与探杆垂直。这种仪器既可以控制通过探头的电流I的大小,又可以测出探头所产生的霍尔电势差UH,并自动计算出探头所测位置磁场的磁感应强度大小。(1)在利用上述仪器测量磁感应强度的过程中,对探杆的放置方位有何要求?(2)计算所测位置磁感应强度,除了k、I、UH外,还需要知道哪个物理量。(请填写下面选项前的字母)A.探头沿磁场方向的厚度lB.探头产生电势差两面间的距离hC.探头沿电流方向的长度L用上

11、述物理量表示所测磁感应强度大小B=。导学号17420325解析(1)由题给信息易知,应使探杆与磁场方向平行(或调整探杆的放置方位使霍尔电势差达到最大);(2)自由电荷在运动过程中受到的电场力和洛伦兹力是一对平衡力,即qvB=q,I=nqvhl,k=,联立可得B=。答案(1)使探杆与磁场方向平行(或调整探杆的放置方位使霍尔电势差达到最大)(2)A三、计算题(本题共3小题,共42分)10.(12分)如图所示,在平面直角坐标系xOy的第一象限内有一圆形匀强磁场区域,半径r=0.1 m,磁感应强度B=0.5 T,与y轴、x轴分别相切于A、C两点。第四象限内充满平行于x轴的匀强电场,电场强度E=0.3

12、V/m。某带电粒子以v0=20 m/s的初速度自A点沿AO1方向射入磁场,从C点射出(不计重力)。(1)求带电粒子的比荷;(2)若该粒子以相同大小的初速度,自A点沿与AO1成30角的方向斜向上射入磁场,经磁场、电场后射向y轴,求经过y轴时的位置坐标。导学号17420326解析(1)由题意知粒子在磁场中运动的半径R=r=0.1 m由牛顿第二定律得qv0B=解得=400 C/kg。(2)因粒子的半径没有变化,由几何关系知它将垂直射入电场中。x轴方向R+Rsin 30=解得t=0.05 sy轴方向y=v0t解得y=1 m则经过y轴时的位置坐标为(0,-1 m)。答案(1)400 C/kg(2)(0,

13、-1 m)11.(15分)(2016湖北黄冈质检)如图所示,在直角坐标系xOy的第一象限中两个相同的直角三角形区域、内分别充满了方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场,已知C点坐标为(l,l),质量为m、电荷量为q的正电荷从A(l,l)点以一定的速度平行于y方向垂直进入磁场,并从x轴上的D点(图中未画出)垂直x轴离开磁场,电荷重力不计。(1)求D点的位置坐标及电荷进入磁场区域时的速度大小v。(2)若将区域内的磁场换成沿-x轴方向的匀强电场,该粒子仍从A点以原速度进入磁场区域,并最终仍能垂直x轴离开,求匀强电场的电场强度E。解析(1)根据粒子运动的对称性可知,粒子从OC的中点O进入磁场区域,且

14、AC=OD,则D的坐标为(l,0)。设粒子在磁场中运动的半径为r,在磁场中的轨迹所对圆心角为,根据几何知识可知rsin =l,r-rcos =l-l,解得=,r=l。粒子在磁场中做圆周运动,qvB=m,速度大小v=,故v=。(2)设粒子在电场中的运动时间为t,加速度大小为a,则根据运动的分解可知,在x轴方向:0-vsin =-at,在y轴方向:vtcos =l,其中qE=ma,联立解得E=。答案(1)(l,0)(2)12.(15分)如图甲所示,在坐标系xOy中,y轴左侧有沿x轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E;y轴右侧有如图乙所示,大小和方向周期性变化的匀强磁场,磁感应强度大小B0已知。磁场

15、方向垂直纸面向里为正。t=0时刻,从x轴上的P点无初速度释放一带正电的粒子,质量为m,电荷量为q(粒子重力不计),粒子第一次在电场中运动时间与第一次在磁场中运动的时间相等。求:甲乙(1)P点到O点的距离。(2)粒子经一个周期沿y轴发生的位移。(3)粒子能否再次经过O点?若不能,说明理由;若能,求粒子再次经过O点的时刻。导学号17420327解析(1)设粒子在电场中做匀加速运动的时间为t0,则t0=,Eq=maOP间距离为x,x=,解得x=。(2)如图所示,设粒子在磁场中做圆周运动的半径分别为R1和R2,R1=R2=粒子每经一个周期沿y轴向下移动x,x=2R2-2R1=。(3)当粒子从左侧射入向上偏转时可能再次经过O点,故从O点下方2R1处入射时,2R1=Nx解得N=2,粒子能再次经过O点,t=2T+2t0,T=,所以t=。答案(1)(2)(3)能