高三物理一輪夯實基礎(chǔ)階段驗收評估磁場含精細(xì)解析

1、階段驗收評估(八)磁場(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分，每小題至少有一個選項正確，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1關(guān)于磁場和磁感線的描述，正確的說法是()A磁感線從磁體的N極出發(fā)，終止于S極B磁場的方向就是通電導(dǎo)體在磁場中某點受磁場作用力的方向C沿磁感線方向，磁場逐漸減弱D在磁場強(qiáng)的地方同一通電導(dǎo)體受的安培力可能比在磁場弱的地方受的安培力小2(2012·山西省臨汾模擬)下列關(guān)于導(dǎo)體在磁場中受力的說法中，正確的是()A通電導(dǎo)體在磁場中一定受到安培力的作用B通電導(dǎo)體在磁場中有時不會受到安培力的作用C通電導(dǎo)體中的電流方向與磁場方向

2、不平行也不垂直時，不會受到安培力的作用D只要導(dǎo)體放入磁場中，無論是否通電都會受到安培力的作用3根據(jù)所學(xué)知識判斷圖1中正確的是()圖14. (2013·德州模擬)如圖2所示，通電導(dǎo)體棒靜止于水平導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m，長為L，通過的電流大小為I且垂直紙面向里，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)軌平面成角，則導(dǎo)體棒受到的()A安培力大小為BILB安培力大小為BILsin 圖2C摩擦力大小為BILsin D支持力大小為mgBILcos 5一個帶電粒子在磁場力的作用下做勻速圓周運(yùn)動，要想確定帶電粒子的電荷量與質(zhì)量之比，則只需要知道()A運(yùn)動速度v和磁感應(yīng)強(qiáng)度BB磁感應(yīng)強(qiáng)B和運(yùn)動周期TC軌道半徑r

3、和運(yùn)動速度vD軌道半徑r和磁感應(yīng)強(qiáng)度B6(2012·湖北省八校聯(lián)考)來自太陽和其他星體的宇宙射線含有大量高能帶電粒子，若這些粒子都到達(dá)地面，將會對地球上的生命帶來危害。但由于地磁場的存在改變了宇宙射線中帶電粒子的運(yùn)動方向，使得很多高能帶電粒子不能到達(dá)地面。下面說法中正確的是()A地磁場對垂直射向地球表面的宇宙射線的阻擋作用在南、北兩極附近最強(qiáng)，赤道附近最弱B地磁場對垂直射向地球表面的宇宙射線的阻擋作用在南、北兩極附近最弱，赤道附近最強(qiáng)C地磁場會使沿地球赤道平面垂直射向地球的宇宙射線中的帶電粒子向兩極偏轉(zhuǎn)D地磁場只對帶電的宇宙射線有阻擋作用，對不帶電的射線(如射線)沒有阻擋作用7(20

4、12·北京西城區(qū)模擬)如圖3所示，平面直角坐標(biāo)系的第象限內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以速度v從O點沿著與y軸夾角為30°的方向進(jìn)入磁場，運(yùn)動到A點時速度方向與x軸的正方向相同，不計粒子的重力，則() 圖3A該粒子帶正電BA點與x軸的距離為C粒子由O到A經(jīng)歷時間tD運(yùn)動過程中粒子的速度不變8.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中，如圖4所示，要增大帶電粒子射出時的動能，則下列說

5、法正確的是()A增大電場的加速電壓 圖4B增大D形金屬盒的半徑C減小狹縫間的距離D減小磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度9. (2013·衡水調(diào)研)電視機(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實現(xiàn)的。電子束經(jīng)過加速電場后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)，磁場方向垂直于圓面。不加磁場時，電子束將通過磁場中心O點而打到屏幕上的中心M，加磁場后電子束偏轉(zhuǎn)到P點外側(cè)?，F(xiàn)要使電子束偏轉(zhuǎn) 圖5回到P點，可行的辦法是()A增大加速電壓B增加偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度C將圓形磁場區(qū)域向屏幕靠近些D將圓形磁場的半徑增大些10. (2012·沈陽模擬)如圖6所示，甲帶正電，乙是不帶電的絕緣物塊，甲、乙疊放在一起，置于粗糙的水平

6、地板上，地板上方空間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，現(xiàn)用一水平恒力F拉乙物塊，使甲、乙無相對滑動一起向左加速運(yùn)動，在加速運(yùn)動階段() 圖6A甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷增大B甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷減小C甲、乙兩物塊間的摩擦力保持不變D乙物塊與地面之間的摩擦力不斷減小11(2012·河南省質(zhì)量調(diào)研)如圖7所示，空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。在該區(qū)域中，有一個豎直放置的光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一個帶正電的小球。O點為圓環(huán)的圓心，a、b、c、d為圓環(huán)上的四個點，a點為最高點，c點為最低點，b、O、d三點在同一水平線上。已知小球所受電場力與重力大小相等?，F(xiàn)將小球從環(huán)的頂端a點

7、由 圖7靜止釋放，下列判斷正確的是()A小球能越過d點并繼續(xù)沿環(huán)向上運(yùn)動B當(dāng)小球運(yùn)動到c點時，所受洛倫茲力最大C小球從a點運(yùn)動到b點的過程中，重力勢能減小，電勢能增大D小球從b點運(yùn)動到c點的過程中，電勢能增大，動能先增大后減小12.如圖8所示，邊界OA與OC之間分布有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，邊界OA上有一粒子源S。某一時刻，從S平行于紙面向各個方向發(fā)射出大量帶正電的同種粒子(不計粒子的重力及粒子間的相互作用)，所有粒子的初速度大小相同，經(jīng)過一段時間有大量粒子從邊界OC射出磁場。已知AOC60°，從邊界OC射出的粒子在磁場中運(yùn)動的最長時間等于T/2(T為粒子在磁場中運(yùn)動的周期)，則從邊

8、界OC射出的粒子在磁場中運(yùn)動的時 圖8間可能為()AT/8BT/6CT/4D T/3二 、計算題(本題共4小題，共52分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)13(12分)(2011·北京高考)利用電場和磁場，可以將比荷不同的離子分開，這種方法在化學(xué)分析和原子核技術(shù)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。如圖9所示的矩形區(qū)域ACDG(AC邊足夠長)中存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，A處有一狹縫。離子源產(chǎn)生的離子，經(jīng)靜電場加速后 圖9穿過狹縫沿垂直于GA邊且垂直于磁場的方向射入磁場，運(yùn)動到GA邊，被相應(yīng)的收集器收集，整個裝置內(nèi)部為真空。已知被加速的兩種正離子的質(zhì)量分別是m1和m

9、2(m1>m2)，電荷量均為q。加速電場的電勢差為U，離子進(jìn)入電場時的初速度可以忽略。不計重力，也不考慮離子間的相互作用。(1)求質(zhì)量為m1的離子進(jìn)入磁場時的速率v1；(2)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時，求兩種離子在GA邊落點的間距s。14. (12分)(2012·上海高考)載流長直導(dǎo)線周圍磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為BkI/r，式中常量k>0，I為電流強(qiáng)度，r為距導(dǎo)線的距離。在水平長直導(dǎo)線MN正下方，矩形線圈abcd通以逆時針方向的恒定電流，被兩根等長的輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛，如圖10 圖10所示。開始時MN內(nèi)不通電流，此時兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T0。當(dāng)MN通以強(qiáng)度為I1的電流時，兩

10、細(xì)線內(nèi)的張力均減小為T1，當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度變?yōu)镮2時，兩細(xì)線的張力均大于T0。(1)分別指出強(qiáng)度為I1、I2的電流的方向；(2)求MN分別通以強(qiáng)度為I1和I2電流時，線框受到的安培力F1與F2大小之比；(3)當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度為I3時兩細(xì)線恰好斷裂，在此瞬間線圈的加速度大小為a，求I3。15(14分)在電子顯像管內(nèi)部，由熾熱的燈絲上發(fā)射出的電子在經(jīng)過一定的電壓加速后，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場區(qū)域，最后打到熒光屏上，當(dāng)所加的偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零時，電子應(yīng)沿直線運(yùn)動打在熒光屏的正中心位置。但由于地磁場對帶電粒子運(yùn)動的影響，會出現(xiàn)在未加偏轉(zhuǎn)磁場時電子束偏離直線運(yùn)動的現(xiàn)象，所以在精密測量儀器的顯像管中常需要

11、在顯像管的外部采取磁屏蔽措施以消除地磁場對電子運(yùn)動的影響。已知電子質(zhì)量為m、電荷量為e，從熾熱燈絲發(fā)射出的電子(可視為初速度為零)經(jīng)過電壓為U的電場加速后，沿水平方向由南向北運(yùn)動。若不采取磁屏蔽措施，且已知地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直向下分量的大小為B，地磁場對電子在加速過程中的影響可忽略不計。在未加偏轉(zhuǎn)磁場的情況下，(1)試判斷電子束將偏向什么方向；(2)求電子在地磁場中運(yùn)動的加速度的大?。?3)若加速電場邊緣到熒光屏的距離為l，求在地磁場的作用下使到達(dá)熒光屏的電子在熒光屏上偏移的距離。16(14分)(2012·石家莊模擬)如圖11所示，M、N為加速電場的兩極板，M板中心有一小孔Q，其正

12、上方有一半徑為R11 m的圓形磁場區(qū)域，圓心為O，另有一內(nèi)半徑為R1，外半徑為R2 m的同心環(huán)形磁場區(qū)域，區(qū)域邊界與M板相切于Q點，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B0.5 T，方向相反，均垂直于紙面，一比荷q/m4×107 C/kg帶正電粒子從N板的P點由靜止釋放，經(jīng)加速后通過小孔Q，垂直進(jìn)入環(huán)形磁場區(qū)域。已知 圖11點P、Q、O在同一豎直線上，不計粒子的重力，且不考慮粒子的相對論效應(yīng)。(1)若加速電壓U11.25×106 V，求粒子剛進(jìn)入環(huán)形磁場時的速率v0。(2)要使粒子能進(jìn)入中間的圓形磁場區(qū)域，加速電壓U2應(yīng)滿足什么條件？(3)在某加速電壓下粒子進(jìn)入圓形磁場區(qū)域，恰能水平通過圓心

13、O，之后返回到出發(fā)點P，求粒子從Q孔進(jìn)入磁場到第一次回到Q點所用的時間。答 案階段驗收評估(八) 磁場1選D磁感線是一些閉合的曲線，沒有出發(fā)點和終止點，A選項錯；磁場的方向與通電導(dǎo)體在磁場中某點受磁場力的方向垂直，B選項錯；磁感線的疏密可定性表示磁場強(qiáng)弱，不是沿磁感線方向磁場減弱，C選項錯；通電導(dǎo)體在磁場中受的安培力最小為零，最大為BIL，同一通電導(dǎo)體在不同的磁場中安培力在零到BIL之間，由此可見D選項正確。2選B磁場對通電電流有力的作用，將導(dǎo)體放入磁場，不通電也就無電流，無電流也就不會受到安培力的作用，選項D錯誤；通電導(dǎo)體放入磁場中，也不一定就受到安培力的作用，當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場方向平行時，導(dǎo)

14、線不受安培力的作用，當(dāng)導(dǎo)線與磁場垂直時，導(dǎo)線受到的力最大，其他情況下，受到的力介于0與最大值之間，由此可見，選項A、C錯誤，B正確。3選A由左手定則知A正確，B錯誤；由安培定則知D錯誤；電場中某點場強(qiáng)方向應(yīng)沿電場線的切線方向，正電荷受力與其方向相同，C錯誤。4.選AC根據(jù)安培力計算公式，F(xiàn)BIL，A正確，B錯誤；導(dǎo)體棒受力如圖。根據(jù)平衡條件，F(xiàn)fBILsin ，C正確；FNmgBILcos ，D錯誤。5選B根據(jù)洛倫茲力提供向心力有Bvq，可得r，即，顯然，選項A、C、D錯誤；將v代入可得，選項B正確。6選BD地球南、北兩極附近的地磁場方向沿豎直方向，幾乎與宇宙射線的運(yùn)動方向相同，所以阻擋作用最

15、弱；在赤道附近的地磁場方向由南指向北，這與垂直射向地球表面的宇宙射線的運(yùn)動方向垂直，所以阻擋作用最強(qiáng)，又根據(jù)左手定則可知，地磁場對宇宙射線的洛倫茲力指向東西方向，所以選項A、C錯誤，B正確；顯然，選項D也正確。7選BC根據(jù)粒子的運(yùn)動方向，由左手定則判斷可知粒子帶負(fù)電，A項錯；運(yùn)動過程中粒子做勻速圓周運(yùn)動，速度大小不變，方向變化，D項錯；粒子做圓周運(yùn)動的半徑R，周期T，從O點到A點速度的偏向角為60°，即運(yùn)動了T，所以由幾何知識求得點A與x軸的距離為，粒子由O到A經(jīng)歷時間t，B、C兩項正確。8選B根據(jù)Bvq，可得mv2，可見，粒子被加速獲得的最大速度受到D形盒最大半徑和磁感應(yīng)強(qiáng)度的制約

16、，即可通過增大D形金屬盒的半徑和增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度來增大帶電粒子射出時的動能。9選AC現(xiàn)要使電子束偏轉(zhuǎn)回到P點，可行的辦法可分為兩大類：一類是不改變電子在磁場中的偏轉(zhuǎn)角度，而將圓形磁場區(qū)域向屏幕靠近些；另一類是不改變屏幕的位置，而是減小電子在磁場中的偏轉(zhuǎn)角度，具體做法包含三個方面：(1)增大加速電壓，以提高射入磁場時粒子的速度；(2)減小偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度；(3)將圓形磁場的半徑減小些。綜上可知，只有選項A、C正確。10選B甲、乙無相對滑動一起向左加速運(yùn)動，并且甲帶正電，由左手定則可判斷出甲所受洛倫茲力豎直向下，在加速運(yùn)動階段，乙對地面壓力逐漸增大，乙與地面的摩擦力不斷增大，選項D錯誤；整

17、體的加速度a逐漸減小，隔離甲，由牛頓第二定律，F(xiàn)fma，甲、乙兩物塊間的摩擦力Ff不斷減小，選項B正確，A、C錯誤。11選D由題意可知，小球運(yùn)動的等效最低點在b、c中間，因此當(dāng)小球運(yùn)動到d點時速度為0，不能繼續(xù)向上運(yùn)動，選項A錯誤；小球在等效最低點時速度最大，所受洛倫茲力最大，選項B錯誤；小球從a運(yùn)動到b的過程中，重力做正功，電場力也做正功，所以重力勢能與電勢能均減小，選項C錯誤；小球從b運(yùn)動到c的過程中，電場力做負(fù)功，電勢能增大，合外力先做正功再做負(fù)功，動能先增大后減小，選項D正確。12.選BCD因為所有粒子的初速度大小相同，它們在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑r也相同；如圖所示，當(dāng)粒子

18、沿SA方向水平向右進(jìn)入磁場，然后沿圖中實線運(yùn)動，最后交OC于M時，在磁場中的運(yùn)動時間最長為T/2，設(shè)OSl，由幾何關(guān)系可得，軌道半徑rl；當(dāng)粒子在磁場中運(yùn)動后交OC于N點，而SNOC時，粒子的運(yùn)動時間最小，根據(jù)幾何關(guān)系可知，其運(yùn)動時間為T/6，所以這些粒子在磁場中的運(yùn)動時間介于T/6T/2之間。13解析：(1)加速電場對離子m1做的功WqU，由動能定理m1v12qU得v1 (2)由牛頓第二定律和洛倫茲力公式qvB，R，利用式得離子在磁場中的軌道半徑分別為R1 ，R2 兩種離子在GA上落點的間距s2R12R2 ()答案：(1) (2) ()14解析：(1)I1方向向左，I2方向向右。(2)當(dāng)MN中通以強(qiáng)度為I1的電流時，線框受到的安培力大小為F1kI1IL，當(dāng)MN中通以強(qiáng)度為I2的電流時，線框受到的安培力大小為F2kI2IL。式中r1、r2分別為ab、cd與MN的間距，I為線圈中的電流，L為ab、cd的長度。F1F2I1I2。(3)設(shè)MN中電流強(qiáng)度為I3時，線框受到的安培力大小為F3。由題設(shè)條件有2T0G,2T1F1G，F(xiàn)3Gmaa。，I3I1。答案：見解析15解析：(1