高考物理第8章磁場(chǎng)章末綜合檢測(cè)新人教版

1、第8章章末綜合檢測(cè)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有錯(cuò)選的得0分)1帶電粒子進(jìn)入云室會(huì)使云室中的氣體電離，從而顯示其運(yùn)動(dòng)軌跡圖1所示是在有勻強(qiáng)磁場(chǎng)的云室中觀察到的粒子的軌跡，a和b是軌跡上的兩點(diǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)b垂直于紙面向里該粒子在運(yùn)動(dòng)時(shí)，其質(zhì)量和電荷量不變，而動(dòng)能逐漸減少，下列說(shuō)法正確的是()a粒子先經(jīng)過(guò)a點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)b點(diǎn)b粒子先經(jīng)過(guò)b點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)a點(diǎn) c粒子帶負(fù)電 圖1d粒子帶正電解析：由于粒子的速度減小，所以軌道半徑不斷減小，所以a對(duì)b錯(cuò)；由左手定則得粒子應(yīng)帶負(fù)電，c對(duì)d錯(cuò)答

2、案：ac2如圖2所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b.在xoy平面內(nèi)，從原點(diǎn)o處沿與x軸正方向成(0<<)角以速率v發(fā)射一個(gè)帶正電的粒子(重力不計(jì))則下列說(shuō)法正確的是()a若一定，v越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短b若一定，v越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的角速度越大c若v一定，越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短d若v一定，越大，則粒子在離開(kāi)磁場(chǎng)的位置距o點(diǎn)越遠(yuǎn)圖2解析：粒子運(yùn)動(dòng)周期t，當(dāng)一定時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間ttt，.由于t、均與v無(wú)關(guān)，故a、b項(xiàng)錯(cuò)，c項(xiàng)正確；當(dāng)v一定時(shí)，由r知，r一定；當(dāng)從0變至的過(guò)程中，越大，粒子離開(kāi)磁場(chǎng)的位置距o點(diǎn)越遠(yuǎn)；當(dāng)大于時(shí)，

3、越大，粒子離開(kāi)磁場(chǎng)的位置距o點(diǎn)越近，故d項(xiàng)錯(cuò)答案：c3如圖3為一種利用電磁原理制作的充氣泵的結(jié)構(gòu)示意圖，其工作原理類(lèi)似打點(diǎn)計(jì)時(shí)器當(dāng)電流從電磁鐵的接線柱a流入，吸引小磁鐵向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，以下選項(xiàng)中正確的是()圖3a電磁鐵的上端為n極，小磁鐵的下端為n極b電磁鐵的上端為s極，小磁鐵的下端為s極c電磁鐵的上端為n極，小磁鐵的下端為s極d電磁鐵的上端為s極，小磁鐵的下端為n極解析：當(dāng)電流從a端流入電磁鐵時(shí)，據(jù)安培定則可判斷出電磁鐵的上端為s，此時(shí)能吸引小磁鐵向下運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明小磁鐵的下端為n極，答案為d.答案：d4一帶正電的粒子以速度v0垂直飛入如圖4所示的電場(chǎng)和磁場(chǎng)共有的區(qū)域，b、e及v0三者方向如圖4所示

4、，已知粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的重力恰與電場(chǎng)力平衡，則帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()a機(jī)械能守恒b動(dòng)量守恒c動(dòng)能始終不變d電勢(shì)能與機(jī)械能總和守恒圖4解析：因?yàn)閹щ娏Ｗ铀艿闹亓εc電場(chǎng)力大小相等，電荷在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且洛倫茲力不做功，故動(dòng)能不變，c正確；而在電荷運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電勢(shì)能與重力勢(shì)能發(fā)生變化，由能量守恒定律知電勢(shì)能與機(jī)械能總和守恒，d正確答案：cd5平行金屬板m、n的距離為d，其中勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，方向垂直于紙面向外(如圖5所示)，等離子群的速度為v，沿圖示方向射入，電容器電容為c，則()a當(dāng)s斷開(kāi)時(shí)，電容器的充電荷量qbvdcb當(dāng)s閉合時(shí)，電容器的充電荷量qbvdcc當(dāng)s

5、閉合時(shí)，電容器的充電荷量q<bvdcd當(dāng)s閉合時(shí)，電容器的充電荷量q>bvdc 圖5解析：當(dāng)s斷開(kāi)時(shí)，電容器極板間的電壓等于平行金屬板間的電壓等離子群不偏向極板運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)平行金屬板達(dá)電壓穩(wěn)定狀態(tài)，由qvbq，得ubvd，此時(shí)電容器的充電荷量qbvdc.s閉合時(shí)，平行板上的電荷通過(guò)r放電，電場(chǎng)力小于洛倫茲力，使等離子群不斷向極板移動(dòng)，達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，平行板和電容器間的電壓仍為u，電容器的電荷量仍為bvdc.答案：b6(廣東卷)圖6是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為b和e.平板s上有可讓粒子通

6、過(guò)的狹縫p和記錄粒子位置的膠片a1a2.平板s下方有強(qiáng)度為b0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)下列表述正確的是()a質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具b速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外c能通過(guò)狹縫p的帶電粒子的速率等于e/bd粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫p，粒子的荷質(zhì)比越小 圖6解析：因同位素原子的化學(xué)性質(zhì)完全相同，無(wú)法用化學(xué)方法進(jìn)行分析，故質(zhì)譜儀就成為同位素分析的重要工具，a正確在速度選擇器中，帶電粒子所受電場(chǎng)力和洛倫力在粒子沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)等大反向，結(jié)合左手定則可知b正確再由qeqvb有ve/b，c正確在勻強(qiáng)磁場(chǎng)b0中r，所以，d錯(cuò)誤答案：abc7利用如圖7所示的方法可以測(cè)得金屬導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n，現(xiàn)測(cè)

7、得一塊橫截面為矩形的金屬導(dǎo)體的寬為b，厚為d，并加有與側(cè)面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)b，當(dāng)通以圖示方向電流i時(shí)，在導(dǎo)體上、下表面間用電壓表可測(cè)得電壓為u.已知自由電子的電荷量為e，則下列判斷正確的是()a上表面電勢(shì)高b下表面電勢(shì)高c該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為d該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為 圖7圖8解析：畫(huà)出平面圖如右圖8，由左手定則，自由電子向上表面偏轉(zhuǎn)，故下表面電勢(shì)高，故b正確，a錯(cuò)誤再根據(jù)eevb，inesvne·b·d·v得n.故d正確，c錯(cuò)誤答案：bd8(2010年長(zhǎng)沙模擬)如圖9所示，一根長(zhǎng)為l的鋁棒用兩個(gè)勁度系數(shù)均為k的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂

8、直紙面向里，當(dāng)鋁棒中通過(guò)的電流i方向從左到右時(shí)，彈簧縮短x，而當(dāng)電流反向且大小不變時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)x，則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為()a.b.c. d.圖9解析：不通電流時(shí)：mg2k·l 電流自左向右時(shí)：mgbil2k(lx) 電流自右向左時(shí)：mgbil2k(lx) 解得b.故a正確答案：a9(2010年臨沂模擬)如圖10所示，三個(gè)質(zhì)量相等、電荷量分別為q、q和0的小液滴a、b、c，從豎直放置的兩極板中間的上方由靜止釋放，最后從兩極板間穿過(guò)，a、b經(jīng)過(guò)極板邊緣，軌跡如圖10所示，則在穿過(guò)兩極板的過(guò)程中()a電場(chǎng)力對(duì)液滴a、b做的功相同b三者動(dòng)能的增量相同c液滴a電勢(shì)能的增加量等于液滴b電勢(shì)能的

9、減少量d重力對(duì)三者做的功相同 圖10解析：液滴a、b只是電性的差異，受力方向不同，偏轉(zhuǎn)方向不同，但電荷量相同，側(cè)移量相同，故做功相同，a正確；c不帶電，只有重力做正功，動(dòng)能增量較小，電場(chǎng)力對(duì)a、b做正功，動(dòng)能增量較大，故b錯(cuò)；偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)實(shí)際上是加速電場(chǎng)，所以a、b的電勢(shì)能都要減少，故c錯(cuò)；在豎直方向上下落的高度相等，所以重力對(duì)三者做的功相同，d正確答案：ad10(2010年邢臺(tái)質(zhì)檢)如圖11所示的天平可用于測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度，天平的右臂下面掛有一個(gè)不計(jì)重力的矩形線圈，寬度為l，共n匝，線圈下端懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面當(dāng)線圈中通有方向如圖11所示的電流i時(shí)，在天平左右兩邊加上質(zhì)量各為m1、m2

10、的砝碼，天平平衡當(dāng)電流反向(大小不變)時(shí)，右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后，天平重新平衡，由此可知()a磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向里，大小為b磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向里，大小為c磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外，大小為d磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外，大小為圖11解析：由于當(dāng)電流反向時(shí)，右邊需要加砝碼，可判定電流反向后，安培力方向向上，因此在圖示電流時(shí)安培力方向向下，此時(shí)m1gm2gnbil，電流反向后m1g(m2m)gnbil.由以上兩式可解得mg2nbil，則b，由左手定則可判定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶锕蔮正確答案：b11環(huán)形對(duì)撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置，其核心部件是一個(gè)高度真空的

11、圓環(huán)狀的空腔若帶電粒子初速度可視為零，經(jīng)電壓為u的電場(chǎng)加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對(duì)撞機(jī)的環(huán)狀腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b.帶電粒子將被限制在圓環(huán)狀空腔內(nèi)運(yùn)動(dòng)要維持帶電粒子在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()a對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的荷質(zhì)比q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度b越大b對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的荷質(zhì)比q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度b越小c對(duì)于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度b，加速電壓u越大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期越小d對(duì)于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度b，不管加速電壓u多大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變解析：帶電粒子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)后速度為v，帶電粒子以該速度進(jìn)入對(duì)撞機(jī)的

12、環(huán)狀空腔內(nèi)，且在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運(yùn)動(dòng)，因此r，對(duì)于給定的加速電壓，即u一定，則帶電粒子的荷質(zhì)比q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度b應(yīng)越小，a錯(cuò)誤，b正確；帶電粒子運(yùn)動(dòng)周期為t，與帶電粒子的速度無(wú)關(guān)，當(dāng)然就與加速電壓u無(wú)關(guān)，因此，對(duì)于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度b，不管加速電壓u多大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變答案：bd12如圖12所示，在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，方向垂直于圓平面(未畫(huà)出)一群比荷為的負(fù)離子體以相同速率v0(較大)由p點(diǎn)在紙平面內(nèi)向不同方向射入磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，又飛出磁場(chǎng)，則下列說(shuō)法正確的是(不計(jì)重力)()a離子飛出磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能一定相等b離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑一定相等c

13、由q點(diǎn)飛出的離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)d沿pq方向射入的離子飛出時(shí)偏轉(zhuǎn)角最大 圖12解析：射入磁場(chǎng)的粒子比荷相等，但質(zhì)量不一定相等，故射入時(shí)初動(dòng)能可能不等，又因?yàn)榇艌?chǎng)對(duì)電荷的洛倫茲力不做功，故這些粒子從射入到射出動(dòng)能不變，但不同粒子的動(dòng)能可能不等，a錯(cuò)誤粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的半徑為r，由于比荷和速度都相等，磁感應(yīng)強(qiáng)度b為定值，故所有粒子的偏轉(zhuǎn)半徑都相等，b正確同時(shí)各粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期t也相等，根據(jù)幾何規(guī)律：圓內(nèi)，較長(zhǎng)的弦對(duì)應(yīng)較大的圓心角，所以從q點(diǎn)射出的粒子偏轉(zhuǎn)角最大，在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)，c對(duì)沿pq方向射入的粒子不可能從q點(diǎn)射出，故偏轉(zhuǎn)角不是最大，d錯(cuò)答案：bc二、計(jì)算題(本題包括4

14、小題，共52分解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟只寫(xiě)出最后答案的不能得分有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)13據(jù)報(bào)道，最近已研制出一種可以投入使用的電磁軌道炮，其原理如圖13所示炮彈(可視為長(zhǎng)方形導(dǎo)體)置于兩固定的平行導(dǎo)軌之間，并與軌道壁密接開(kāi)始時(shí)炮彈在導(dǎo)軌的一端，通電流后，炮彈會(huì)被磁場(chǎng)力加速，最后從位于導(dǎo)軌另一端的出口高速射出設(shè)兩導(dǎo)軌之間的距離d0.10 m，導(dǎo)軌長(zhǎng)l5.0 m，炮彈質(zhì)量m0.30 kg.導(dǎo)軌上的電流i的方向如圖中箭頭所示可認(rèn)為，炮彈在軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所在處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終為b2.0 t，方向垂直于紙面向里若炮彈出口速度為v2.0×103

15、 m/s，求通過(guò)導(dǎo)軌的電流i.(忽略摩擦力與重力的影響)圖13解析：在導(dǎo)軌通有電流i時(shí)，炮彈作為導(dǎo)體受到磁場(chǎng)施加的安培力為fidb 設(shè)炮彈加速度的大小為a，則有fma 炮彈在兩導(dǎo)軌間做勻加速運(yùn)動(dòng)，因而v22al 聯(lián)立式得i代入題給數(shù)據(jù)得i6.0×105 a答案：6.0×105 a14(2010年湖南四縣市調(diào)研)在真空中，半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，在此區(qū)域外圍空間有垂直紙面向內(nèi)的大小也為b的磁場(chǎng)一個(gè)帶電粒子從邊界上的p點(diǎn)沿半徑向外，以速度v0進(jìn)入外圍磁場(chǎng)，已知帶電粒子質(zhì)量m2×1010kg，帶電荷量q5×106 c

16、，不計(jì)重力，磁感應(yīng)強(qiáng)度b1 t，粒子運(yùn)動(dòng)速度v05×103 m/s，圓形區(qū)域半徑r0.2 m，求粒子第一次回到p點(diǎn)所需時(shí)間(結(jié)果用表示) 圖14 圖15解析：由洛倫茲力提供向心力：由qv0bm求得r0.2 mr軌跡如圖15所示t8×105 s運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2t16×105 s.答案：16×105 s圖1615如圖16所示，一束極細(xì)的可見(jiàn)光照射到金屬板上的a點(diǎn)，可以從a點(diǎn)向各個(gè)方向發(fā)射出速率不同的電子，這些電子被稱(chēng)為光電子金屬板左側(cè)有一個(gè)方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，且面積足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，涂有熒光材料的金屬小球p(半徑忽略不計(jì))置于金屬板上的a點(diǎn)的正上

17、方，a、p同在紙面內(nèi)，兩點(diǎn)相距l(xiāng).從a點(diǎn)發(fā)出的光電子，在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)后，有的能夠打在小球上并使小球發(fā)出熒光?，F(xiàn)已測(cè)定，有一個(gè)垂直磁場(chǎng)方向、與金屬板成30°角射出的光電子擊中了小球求這一光電子從金屬板發(fā)出時(shí)的速率v和它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的可能時(shí)間t.已知光電子的比荷為e/m.解析：情況一：若光電子的出射方向是沿斜向左下方的方向，如圖17(1)所示： 圖17由牛頓第二定律得：evb由幾何關(guān)系得：r解得：v情況二：若光電子的出射方向是沿著斜向左上方的方向，如圖17(2)所示：由圖可知，軌道半徑r，速率仍為：v光電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期t情況一：光電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1t情況二：光電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

18、的時(shí)間t2t答案：或16(全國(guó)卷)如圖18，在寬度分別為l1和l2的兩個(gè)毗鄰的條形區(qū)域中分別有勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，電場(chǎng)方向與電、磁場(chǎng)分界線平行向右一帶正電荷的粒子以速率v從磁場(chǎng)區(qū)域上邊界的p點(diǎn)斜射入磁場(chǎng)，然后以垂直于電、磁場(chǎng)分界線的方向進(jìn)入電場(chǎng)，最后從電場(chǎng)邊界上的q點(diǎn)射出已知pq垂直于電場(chǎng)方向，粒子軌跡與電、磁場(chǎng)分界線的交點(diǎn)到pq的距離為d.不計(jì)重力，求電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比以及粒子在磁場(chǎng)與電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比圖18解析：粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(如圖19)由于粒子在分界線處的速度與分界線垂直，圓心o應(yīng)在分界線上op長(zhǎng)度即為粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧的半徑r.由幾何關(guān)系得圖1

19、9r2l(rd)2 設(shè)粒子的質(zhì)量和所帶正電荷分別為m和q，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律得qvbm 設(shè)p為虛線與分界線的交點(diǎn)，pop，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1 式中sin 粒子進(jìn)入電場(chǎng)后做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，其初速度為v，方向垂直于電場(chǎng)設(shè)粒子加速度大小為a，由牛頓第二定律得qema 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有dat l2vt2 式中t2是粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由式得v 由式得arcsin() 答案：varcsin()17(2010年南通市第二次調(diào)研)如圖20所示的平行板器件中，存在相互垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b10.40 t，方向垂直紙面向里，電場(chǎng)強(qiáng)度e2.0×105 v/m，pq為板間中線緊靠