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

1、第十一章 磁場 (時間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，通電導線均置于勻強磁場中，其中導線受安培力作用的是 ()圖1解析：只有當通電導線和磁場平行時，才不受安培力的作用，而A、D中導線均與磁場垂直，B中導線與磁場方向夾角為60°，因此都受安培力的作用，故正確選項為A、B、D.答案：ABD2物理學家法拉第在研究電磁學時，親手做過許多實驗，如圖2所示的實驗就是著名的電磁旋轉實驗，這種現(xiàn)象是：如果載流導線附近只有磁鐵的一個極，磁鐵就會圍繞導線旋轉；反之，載流導線也會圍繞單獨的某一磁極旋轉這一裝置實際上就是最早的電動機圖中A是可動磁鐵，B

2、是 圖2固定導線，C是可動導線，D是固定磁鐵圖中黑色部分表示汞(磁鐵和導線的下半部分都浸沒在汞中)，下部接在電源上請你判斷這時自上向下看，A和C轉動方向為 ()A順時針、順時針 B順時針、逆時針C逆時針、順時針 D逆時針、逆時針解析：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導線附近的磁場方向為逆時針方向，即為A磁鐵N極的受力方向；由于D磁鐵產(chǎn)生的磁場呈現(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受到的安培力方向為順時針故選項C正確答案：C3(2008·廣東高考)帶電粒子進入云室會使云室中的氣體電離，從而顯示其運動軌跡圖3所示是在有勻強磁場的云室中觀察

3、到的粒子的軌跡，a和b是軌跡上的兩點，勻強磁場B垂直于紙面向里該粒子在運動時，其質量和電荷量不變，而動能逐漸減少，下列說法正確的是() 圖3A粒子先經(jīng)過a點，再經(jīng)過b點B粒子先經(jīng)過b點，再經(jīng)過a點C粒子帶負電D粒子帶正電解析：從粒子運動的軌跡可以判斷，粒子在a點的曲率半徑大于在b點的曲率半徑由R可知，半徑越小速度越小，所以粒子在b點的速度小于在a點的速度，故粒子先經(jīng)過a點，再經(jīng)過b點，即在運動中，使氣體電離、損失動能、速度變小，A正確，B錯誤；根據(jù)左手定則可以判斷粒子帶負電，C正確，D錯誤答案：AC4如圖4所示的天平可用來測定磁感應強度天平的右臂下面掛有一個矩形線圈寬度為l，共N匝，線圈下端懸

4、在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面當線圈中通有電流I時 (方向如圖)，在天平左右兩邊加上質量 圖4各為m1、m2的砝碼，天平平衡，當電流反向(大小不變)時，右邊再加上質量為m的砝碼后，天平重新平衡，由此可知 ()A磁感應強度的方向垂直紙面向里，大小為B磁感應強度的方向垂直紙面向里，大小為C磁感應強度的方向垂直紙面向外，大小為D磁感應強度的方向垂直紙面向外，大小為解析：由題意可知，當電流方向改變反向時右邊需要再加質量為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，所以磁場方向是垂直紙面向里的，設矩形線圈的重力為G0，第一次平衡時，左邊盤中砝碼的質量為m1，右邊砝碼質量為m2，由

5、力矩平衡原理得m1gm2gNBIlG0，電流反向后，達到平衡時m1gm2gmgNBIlG0，由上述兩式可得B，故B正確答案：B5如圖5所示的虛線框為一長方形區(qū)域，該區(qū)域內有一垂直于紙面向里的勻強磁場，一束電子以不同的速率從O點垂直于磁場方向、沿圖中方向射入磁場后，分別從a、b、c、d四點射出磁 圖5場，比較它們在磁場中的運動時間ta、tb、tc、td，其大小關系是 ()Ata<tb<tc<td BtatbtctdCtatb<tc<td Dtatb>tc>td解析：帶電粒子的運動軌跡如圖所示，由圖可知，從a、b、c、d四點飛出的電子對應的圓心角ab>

6、;c>d，而帶電粒子的周期T相同，其在磁場中運動時間tT，故tatb>tc>td.D項正確答案：D6如圖6所示，一束正離子從S點沿水平方向射出，在沒有電、磁場時恰好擊中熒光屏上的坐標原點O；若同時加上電場和磁場后，正離子束最后打在熒光屏上坐標系的第象限中，則所加電場E和磁場B的方向可能是(不計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：帶電粒子在電場中沿y軸方向偏轉，在磁場中沿x軸方向偏轉，現(xiàn)帶電粒子最后打在第象限中，故粒子偏向y軸負方向，則E向下；粒子還偏向x軸負方向，由 左手定則可知B向下，因此選項B正確答

7、案：B7地球大氣層外部有一層復雜的電離層，既分布有地磁場，也分布有電場假設某時刻在該空間中有一小區(qū)域存在如圖7所示的電場和磁場；電場的方向在紙面內斜向左下方，磁場的方向垂直于紙面向里此時一帶電宇宙粒子，恰以速度v垂直于電場和磁場射入該區(qū)域，不計重 圖7力作用，則在該區(qū)域中，有關該帶電粒子的運動情況可能的是 ()A仍做直線運動 B立即向左下方偏轉C立即向右上方偏轉 D可能做勻速圓周運動解析：假定粒子帶正電，則粒子受力如圖所示，若EqqvB，則A項正確，若Eq>qvB，則B項正確，若Eq<qvB，則C項正確因粒子做曲線運動時電場力做功會改變粒子速度的大小，故D項錯誤綜上所述A、B、C選

8、項正確答案：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，金屬板置于磁場中，磁場方向垂直于紙面向里，當一束等離子體射入兩 圖8金屬板之間時，CD段導線將受到力的作用，下列判斷正確的是 ()A當?shù)入x子體從右側射入時，CD受力的方向遠離GHB當?shù)入x子體從右側射入時，CD受力的方向指向GHC當?shù)入x子體從左側射入時，CD受力的方向遠離GHD當?shù)入x子體從左側射入時，CD受力的方向指向GH解析：由電路知識知GH中的電流方向向下等離子體從右方射入時，由左手定則可知，正離子向下偏轉，負離子向上偏轉，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B錯同理可知，等離子體從左方射入時，CD受力的方向指向GH，C錯D對答案：AD9(2010·蘭州模擬)實驗室經(jīng)常使用的電流表是磁電式儀表這種電流表的構造如圖9甲所示蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻向分布的當線圈通以如圖乙所示的電流，下列說法正確的是 ()圖9A線圈轉到什么角度，它的平面都跟磁感線平行B線圈轉動時，螺旋彈簧被扭動，阻礙線圈轉動C當線圈轉到圖乙所示的位置時，b端受到的安培力方向向上D當線圈轉到圖乙所示的位置時，安培力的作用使線圈沿順時針方向轉動解析：由于磁場是均勻輻向分布的，因此線圈平面始終與磁感線平行，故A

10、正確；線圈轉動時，會使螺旋彈簧扭動，產(chǎn)生一個阻礙線圈轉動的力，故B正確；當線圈轉到圖乙所示位置時，a端所受安培力向上，b端所受安培力向下，使線圈沿順時針方向轉動，故選項D正確，C錯誤答案：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，其方向隨時間做周期性變化，磁感應強度B隨時間t變化的圖象如圖10所示規(guī)定B>0時，磁場的方向穿出紙面一電荷量q5×107 C、質量m5×1010 kg的帶電粒子，位于某點O處，在t0時刻以初速度v0 m/s沿某方向開始運動不計重力的作用，不計磁場的變化可能產(chǎn)生的一切其他影響則在磁場變化N個(N為整數(shù))周期

11、的時間內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：帶電粒子在磁場中的運動半徑為r0.01 m，周期為T0.02 s，作出粒子的軌跡示意圖如圖所示，所以在磁場變化N個(N為整數(shù))周期的時間內，帶電粒子的平均速度的大小等于2 m/s，即C選項正確答案：C二、計算題(本題共4小題，共50分)11(10分)水平面上有電阻不計的U形導軌NMPQ，它們之間的寬度為L，M和P之間接入電動勢為E的電源(不計內阻)現(xiàn)垂直于導軌擱一根質量為m、電阻為 圖11R的金屬棒ab，并加一個范圍較大的勻強磁場，磁感應強度大小為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：(1)當ab棒靜止時，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.解得最小磁感應強度Bmin，由左手定則判斷出這種情況B的方向應水平向右答案：(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電場和勻強磁場，電場強度為E10

13、N/C，磁感應強度為B1 T，方向如圖12所示有一個質量m2.0×106 kg、帶電 圖12荷量q2.0×106 C的粒子在空間做直線運動，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、電場力與磁場力作用下做勻速直線運動粒子的受力如圖所示qEmgtan qvBcosmg 解得v20 m/s60° 速度方向與電場方向成60°角斜向上答案：20 m/s方向為與電場方向成60°角斜向上13(14分)如圖13所示，在一個圓形區(qū)域內，兩個方向相反且都垂直于紙面的勻強磁場分布在以直徑A2A4為邊界的兩個半圓形區(qū)域、中，直徑A2A

14、4與A1A3的夾角為60°.一質量為m、帶電荷量為q的粒子以 圖13某一速度從區(qū)的邊緣點A1處沿與A1A3成30°角的方向射入磁場，隨后該粒子以垂直于A2A4的方向經(jīng)過圓心O進入?yún)^(qū)，最后再從A4處射出磁場已知該粒子從射入到射出磁場所用的時間為t，求區(qū)和區(qū)中磁感應強度的大小B1和B2(忽略粒子重力)解析：設粒子的速度為v，在區(qū)中運動半徑為R1，周期為T1，運動時間為t1；在區(qū)中運動半徑為R2，周期為T2，運動時間為t2；磁場的半徑為R.(1)粒子在區(qū)運動時：軌跡的圓心必在過A1點垂直速度的直線上，也必在過O點垂直速度的直線上，故圓心在A2點，由幾何知識和題意可知，軌道半徑R1

15、R，又R1，則：R 軌跡所對應的圓心角1/3，則運動時間t1 (2)粒子在區(qū)運動時：由題意及幾何關系可知R2R/2，又R2，則R軌跡對應的圓心角2，則運動時間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坐標系兩平行極板P、Q垂直于y軸且關于x軸對稱，極板長度和板間距均為l.在第一、四象限有磁感應強度為B的勻強磁場，方向垂直于xOy平面向里位于極板左側的粒子源沿x軸向右連續(xù)發(fā)射質量為m、電荷量為q、速度相同、重力不計的帶電粒子在03t0時間內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時刻進入兩板間的帶電粒子恰好在t0時刻經(jīng)極板邊緣射入磁場上述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時刻進入兩板間的帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑(3)何時進入兩板間的帶電粒子在磁場中的運動時間最短？求此最短時間解析：(1)t0時刻進入兩板間的帶電粒子在電場中做勻變速曲線運動，t0時刻剛好從極板邊緣射出，在y軸負方向偏移的距離為l，則有E qEma lat 聯(lián)立式，解得兩板間電壓為U0 (2)t0時刻進入兩板間的帶電粒子，前t0時間在電場中偏轉，后t0時間兩板間沒有電場，帶電粒子做勻速直線運動帶電粒子沿x軸方向的分速度大小為v0 帶電粒子離開電場時沿