(創(chuàng)新方案,解析版,大綱人教版)第十一章 磁場(chǎng) 章末質(zhì)量檢測(cè)

1、第十一章 磁場(chǎng) (時(shí)間60分鐘，滿分100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分)1如圖1所示，通電導(dǎo)線均置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其中導(dǎo)線受安培力作用的是 ()圖1解析：只有當(dāng)通電導(dǎo)線和磁場(chǎng)平行時(shí)，才不受安培力的作用，而A、D中導(dǎo)線均與磁場(chǎng)垂直，B中導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向夾角為60°，因此都受安培力的作用，故正確選項(xiàng)為A、B、D.答案：ABD2物理學(xué)家法拉第在研究電磁學(xué)時(shí)，親手做過(guò)許多實(shí)驗(yàn)，如圖2所示的實(shí)驗(yàn)就是著名的電磁旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，這種現(xiàn)象是：如果載流導(dǎo)線附近只有磁鐵的一個(gè)極，磁鐵就會(huì)圍繞導(dǎo)線旋轉(zhuǎn)；反之，載流導(dǎo)線也會(huì)圍繞單獨(dú)的某一磁極旋轉(zhuǎn)這一裝置實(shí)際上就是最早的電動(dòng)機(jī)圖中A是可動(dòng)磁鐵，B

2、是 圖2固定導(dǎo)線，C是可動(dòng)導(dǎo)線，D是固定磁鐵圖中黑色部分表示汞(磁鐵和導(dǎo)線的下半部分都浸沒(méi)在汞中)，下部接在電源上請(qǐng)你判斷這時(shí)自上向下看，A和C轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)?()A順時(shí)針、順時(shí)針 B順時(shí)針、逆時(shí)針C逆時(shí)針、順時(shí)針 D逆時(shí)針、逆時(shí)針解析：根據(jù)電流的方向判定可以知道B中的電流方向是向上的，那么在B導(dǎo)線附近的磁場(chǎng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍礊锳磁鐵N極的受力方向；由于D磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)呈現(xiàn)出由N極向外發(fā)散，C中的電流方向是向下的，由左手定則可知C受到的安培力方向?yàn)轫槙r(shí)針故選項(xiàng)C正確答案：C3(2008·廣東高考)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3所示是在有勻強(qiáng)磁場(chǎng)的云室中觀察

3、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() 圖3A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D粒子帶正電解析：從粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡可以判斷，粒子在a點(diǎn)的曲率半徑大于在b點(diǎn)的曲率半徑由R可知，半徑越小速度越小，所以粒子在b點(diǎn)的速度小于在a點(diǎn)的速度，故粒子先經(jīng)過(guò)a點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)b點(diǎn)，即在運(yùn)動(dòng)中，使氣體電離、損失動(dòng)能、速度變小，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則可以判斷粒子帶負(fù)電，C正確，D錯(cuò)誤答案：AC4如圖4所示的天平可用來(lái)測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度天平的右臂下面掛有一個(gè)矩形線圈寬度為l，共N匝，線圈下端懸

4、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面當(dāng)線圈中通有電流I時(shí) (方向如圖)，在天平左右兩邊加上質(zhì)量 圖4各為m1、m2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)度的方向垂直紙面向里，大小為B磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，大小為C磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外，大小為D磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外，大小為解析：由題意可知，當(dāng)電流方向改變反向時(shí)右邊需要再加質(zhì)量為m的砝碼后，天平才能平衡，由此可知，電流反向，安培力由向下改為向上，所以磁場(chǎng)方向是垂直紙面向里的，設(shè)矩形線圈的重力為G0，第一次平衡時(shí)，左邊盤中砝碼的質(zhì)量為m1，右邊砝碼質(zhì)量為m2，由

5、力矩平衡原理得m1gm2gNBIlG0，電流反向后，達(dá)到平衡時(shí)m1gm2gmgNBIlG0，由上述兩式可得B，故B正確答案：B5如圖5所示的虛線框?yàn)橐婚L(zhǎng)方形區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)有一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一束電子以不同的速率從O點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)方向、沿圖中方向射入磁場(chǎng)后，分別從a、b、c、d四點(diǎn)射出磁 圖5場(chǎng)，比較它們?cè)诖艌?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間ta、tb、tc、td，其大小關(guān)系是 ()Ata<tb<tc<td BtatbtctdCtatb<tc<td Dtatb>tc>td解析：帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由圖可知，從a、b、c、d四點(diǎn)飛出的電子對(duì)應(yīng)的圓心角ab>

6、;c>d，而帶電粒子的周期T相同，其在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間tT，故tatb>tc>td.D項(xiàng)正確答案：D6如圖6所示，一束正離子從S點(diǎn)沿水平方向射出，在沒(méi)有電、磁場(chǎng)時(shí)恰好擊中熒光屏上的坐標(biāo)原點(diǎn)O；若同時(shí)加上電場(chǎng)和磁場(chǎng)后，正離子束最后打在熒光屏上坐標(biāo)系的第象限中，則所加電場(chǎng)E和磁場(chǎng)B的方向可能是(不計(jì)離子重力及其間相互作用力) ()圖6AE向上，B向上 BE向下，B向下CE向上，B向下 DE向下，B向上解析：帶電粒子在電場(chǎng)中沿y軸方向偏轉(zhuǎn)，在磁場(chǎng)中沿x軸方向偏轉(zhuǎn)，現(xiàn)帶電粒子最后打在第象限中，故粒子偏向y軸負(fù)方向，則E向下；粒子還偏向x軸負(fù)方向，由 左手定則可知B向下，因此選項(xiàng)B正確答

7、案：B7地球大氣層外部有一層復(fù)雜的電離層，既分布有地磁場(chǎng)，也分布有電場(chǎng)假設(shè)某時(shí)刻在該空間中有一小區(qū)域存在如圖7所示的電場(chǎng)和磁場(chǎng)；電場(chǎng)的方向在紙面內(nèi)斜向左下方，磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里此時(shí)一帶電宇宙粒子，恰以速度v垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)射入該區(qū)域，不計(jì)重 圖7力作用，則在該區(qū)域中，有關(guān)該帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況可能的是 ()A仍做直線運(yùn)動(dòng) B立即向左下方偏轉(zhuǎn)C立即向右上方偏轉(zhuǎn) D可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析：假定粒子帶正電，則粒子受力如圖所示，若EqqvB，則A項(xiàng)正確，若Eq>qvB，則B項(xiàng)正確，若Eq<qvB，則C項(xiàng)正確因粒子做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做功會(huì)改變粒子速度的大小，故D項(xiàng)錯(cuò)誤綜上所述A、B、C選

8、項(xiàng)正確答案：ABC8如圖8所示，連接平行金屬板P1和P2(板面垂直于紙面)的導(dǎo)線的一部分CD和另一連接電池的回路的一部分GH平行，CD和GH均在紙平面內(nèi)，金屬板置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，當(dāng)一束等離子體射入兩 圖8金屬板之間時(shí)，CD段導(dǎo)線將受到力的作用，下列判斷正確的是 ()A當(dāng)?shù)入x子體從右側(cè)射入時(shí)，CD受力的方向遠(yuǎn)離GHB當(dāng)?shù)入x子體從右側(cè)射入時(shí)，CD受力的方向指向GHC當(dāng)?shù)入x子體從左側(cè)射入時(shí)，CD受力的方向遠(yuǎn)離GHD當(dāng)?shù)入x子體從左側(cè)射入時(shí)，CD受力的方向指向GH解析：由電路知識(shí)知GH中的電流方向向下等離子體從右方射入時(shí)，由左手定則可知，正離子向下偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向上偏轉(zhuǎn)，CD中的電流方向

9、向上，由異向平行的電流相互排斥可知，CD受力的方向背離GH，A對(duì)B錯(cuò)同理可知，等離子體從左方射入時(shí)，CD受力的方向指向GH，C錯(cuò)D對(duì)答案：AD9(2010·蘭州模擬)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用的電流表是磁電式儀表這種電流表的構(gòu)造如圖9甲所示蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻地輻向分布的當(dāng)線圈通以如圖乙所示的電流，下列說(shuō)法正確的是 ()圖9A線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行B線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺旋彈簧被扭動(dòng)，阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)C當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示的位置時(shí)，b端受到的安培力方向向上D當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示的位置時(shí)，安培力的作用使線圈沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)解析：由于磁場(chǎng)是均勻輻向分布的，因此線圈平面始終與磁感線平行，故A

10、正確；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)使螺旋彈簧扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力，故B正確；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示位置時(shí)，a端所受安培力向上，b端所受安培力向下，使線圈沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，故選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤答案：ABD10(2010·重慶五校聯(lián)考)空間存在垂直于紙面方向的均勻磁場(chǎng)，其方向隨時(shí)間做周期性變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象如圖10所示規(guī)定B>0時(shí)，磁場(chǎng)的方向穿出紙面一電荷量q5×107 C、質(zhì)量m5×1010 kg的帶電粒子，位于某點(diǎn)O處，在t0時(shí)刻以初速度v0 m/s沿某方向開(kāi)始運(yùn)動(dòng)不計(jì)重力的作用，不計(jì)磁場(chǎng)的變化可能產(chǎn)生的一切其他影響則在磁場(chǎng)變化N個(gè)(N為整數(shù))周期

11、的時(shí)間內(nèi)帶電粒子的平均速度的大小等于 ()圖10A m/s B. m/sC2 m/s D. m/s解析：帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑為r0.01 m，周期為T0.02 s，作出粒子的軌跡示意圖如圖所示，所以在磁場(chǎng)變化N個(gè)(N為整數(shù))周期的時(shí)間內(nèi)，帶電粒子的平均速度的大小等于2 m/s，即C選項(xiàng)正確答案：C二、計(jì)算題(本題共4小題，共50分)11(10分)水平面上有電阻不計(jì)的U形導(dǎo)軌NMPQ，它們之間的寬度為L(zhǎng)，M和P之間接入電動(dòng)勢(shì)為E的電源(不計(jì)內(nèi)阻)現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為m、電阻為 圖11R的金屬棒ab，并加一個(gè)范圍較大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與水平面夾角為且指向右斜上方，如圖1

12、1所示問(wèn)：(1)當(dāng)ab棒靜止時(shí)，ab棒受到的支持力和摩擦力各為多少？(2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時(shí)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棒受的支持力為零，其靜摩擦力必然為零，滿足上述條件的最小安培力應(yīng)與ab棒的重力大小相等、方向相反，所以有Fmg，即BminLmg.解得最小磁感應(yīng)強(qiáng)度Bmin，由左手定則判斷出這種情況B的方向應(yīng)水平向右答案：(1)mgsin(2)方向水平向右12(11分)空間存在水平方向互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E10

13、N/C，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1 T，方向如圖12所示有一個(gè)質(zhì)量m2.0×106 kg、帶電 圖12荷量q2.0×106 C的粒子在空間做直線運(yùn)動(dòng)，試求其速度的大小和方向(g10 m/s2)解析：經(jīng)分析可知，該粒子在重力、電場(chǎng)力與磁場(chǎng)力作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子的受力如圖所示qEmgtan qvBcosmg 解得v20 m/s60° 速度方向與電場(chǎng)方向成60°角斜向上答案：20 m/s方向?yàn)榕c電場(chǎng)方向成60°角斜向上13(14分)如圖13所示，在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，兩個(gè)方向相反且都垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在以直徑A2A4為邊界的兩個(gè)半圓形區(qū)域、中，直徑A2A

14、4與A1A3的夾角為60°.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子以 圖13某一速度從區(qū)的邊緣點(diǎn)A1處沿與A1A3成30°角的方向射入磁場(chǎng)，隨后該粒子以垂直于A2A4的方向經(jīng)過(guò)圓心O進(jìn)入?yún)^(qū)，最后再?gòu)腁4處射出磁場(chǎng)已知該粒子從射入到射出磁場(chǎng)所用的時(shí)間為t，求區(qū)和區(qū)中磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B1和B2(忽略粒子重力)解析：設(shè)粒子的速度為v，在區(qū)中運(yùn)動(dòng)半徑為R1，周期為T1，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1；在區(qū)中運(yùn)動(dòng)半徑為R2，周期為T2，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2；磁場(chǎng)的半徑為R.(1)粒子在區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)：軌跡的圓心必在過(guò)A1點(diǎn)垂直速度的直線上，也必在過(guò)O點(diǎn)垂直速度的直線上，故圓心在A2點(diǎn)，由幾何知識(shí)和題意可知，軌道半徑R1

15、R，又R1，則：R 軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角1/3，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1 (2)粒子在區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)：由題意及幾何關(guān)系可知R2R/2，又R2，則R軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角2，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2 又t1t2t，將代入得：t 由式聯(lián)立解得B22B1，代入式解得：B1，B2.答案：14(15分)(2009·山東高考)如圖14甲所示，建立xOy坐標(biāo)系兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對(duì)稱，極板長(zhǎng)度和板間距均為l.在第一、四象限有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于xOy平面向里位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸向右連續(xù)發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為q、速度相同、重力不計(jì)的帶電粒子在03t0時(shí)間內(nèi)兩板間加上如圖乙所示的電壓(不考慮極板邊

16、緣的影響)已知t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子恰好在t0時(shí)刻經(jīng)極板邊緣射入磁場(chǎng)上述m、q、l、t0、B為已知量(不考慮粒子間相互影響及返回極板間的情況)圖14(1)求電壓U0的大小(2)求t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑(3)何時(shí)進(jìn)入兩板間的帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短？求此最短時(shí)間解析：(1)t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，t0時(shí)刻剛好從極板邊緣射出，在y軸負(fù)方向偏移的距離為l，則有E qEma lat 聯(lián)立式，解得兩板間電壓為U0 (2)t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子，前t0時(shí)間在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，后t0時(shí)間兩板間沒(méi)有電場(chǎng)，帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)帶電粒子沿x軸方向的分速度大小為v0 帶電粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)沿