【全國通用】高考物理一輪復習精選單元檢測九：磁場(含答案)

1、單元檢測九磁場考生注意：1 .本試卷共4頁.2 .答卷前，考生務必用藍、黑色字跡的鋼筆或圓珠筆將自己的姓名、班級、學號填寫在相應 位置上.3 .本次考試時間90分鐘，滿分100分.4 .請在密封線內作答，保持試卷清潔完整.一、單項選擇題（本題共9小題，每小題4分，共36分.在每小題給出的四個選項中只有一個選項正確，選對得 4分，選錯得0分）1.關于電場強度、磁感應強度，下列說法中正確的是（）A.由真空中點電荷的電場強度公式E= kQT知，當r趨近于零時，其電場強度趨近于無限大B.電場強度的定義式 E= F適用于任何電場qC.由安培力公式F=BIl可知，一小段通電導體在某處不受安培力，說明此處一

2、定無磁場D. 一帶電粒子在磁場中運動時，磁感應強度的方向一定垂直于洛倫茲力的方向和帶電粒子的運動方向2 .如圖1所示，兩根平行放置的長直導線a和b中有大小相等、方向相反的電流， a受到的磁場力大小為 F1.當加入一個與導線所在平面垂直的勻強磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)镕2,則此時b受到的磁場力大小變?yōu)椋ǎ〢. F2C.F1+F2B.F1-F2D.2 F1 F23 .如圖2所示，在x>0, y>0的空間中有恒定的勻強磁場，磁感應強度垂直于 xOy平面向里, 大小為B現(xiàn)有一質量為 m電荷量為q的帶正電的粒子，從x軸上某點P沿著與x軸成30。 角的方向射入磁場.不計重力的影響，則下列有

3、關說法正確的是 （ ）A.只要粒子的速率合適，粒子就可能通過原點B.粒子在磁場中運動的時間一定為C.粒子在磁場中運動的時間可能為m m qBD.粒子在磁場中運動的時間可能為兀m6qB4.（2 017 黑龍江大慶模擬）如圖3所示，從S處發(fā)出的熱電子（重力不計）經(jīng)加速電壓U加速后垂直進入相互垂直的勻強電場和勻強磁場中,發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉.設兩極板間電場強度為E,磁感應強度為 B欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域通過，只采取下列措施，其中可行的是（）圖3A.適當減小電場強度EB.適當減小磁感應強度 BC.適當增大加速電場極板之間的距離D.適當減小加速電壓 U5.如圖4所示，甲、乙兩個質量相同、帶等量

4、異種電荷的帶電粒子，以不同的速率經(jīng)小孔P垂直磁場邊界 MN進入方向垂直紙面向外的勻強磁場中，在磁場中做勻速圓周運動，并垂直 磁場邊界MNI寸出磁場，半圓軌跡如圖中虛線所示.不計粒子所受重力及空氣阻力，則下列說法中正確的是（）“ f 夕 * * 及 * /-8 乙 圖4A.甲帶負電荷，乙?guī)д姾葿.洛倫茲力對甲做正功C.甲的速率大于乙的速率D.甲在磁場中運動的時間大于乙在磁場中運動的時間6.（2017 廣東湛江一中月考）如圖5所示，一帶電液滴在相互垂直的勻強電場和勻強磁場中 剛好做勻速圓周運動，其軌道半徑為R已知電場的電場強度為 E,方向豎直向下；磁場的磁感應強度為B,方向垂直紙面向里,不計空氣

5、阻力，設重力加速度為g,則（）圖5A.液滴帶正電B.液滴荷質比=-m gC.液滴沿順時針方向運動D.液滴運動的速度大小 v=BE7.如圖6甲所示，一個質量為 mV0,圓環(huán)在以后的運動電荷量為q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長的粗糙細桿上滑動，細桿處于勻強磁場中，不計空氣阻力，現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度過程中的速度一時間圖象如圖乙所示.關于圓環(huán)所帶的電性、勻強磁場的磁感應強度 B和圓環(huán)克服摩擦力所做的功W卜列說法正確的是（重力加速度為g）（）圖6A.圓環(huán)帶負電,B mg B qvoB.圓環(huán)帶正電,B_駟BqvoC.圓環(huán)帶負電,WW= 3mv24D.圓環(huán)帶正電,WW= 3mv)248.如圖7所示,水平放置的

6、平行板長度為L、兩板間距也為L,兩板之間存在垂直紙面向里、磁感應強度大小為 B的勻強磁場，在兩板正中央 P點靜止著一個不計重力的電子 （質量為miV0,立刻撤去電荷量為一e）.現(xiàn)在給電子一個水平作用力，電子獲得一個向右的瞬時初速度作用力，欲使電子不與平行板相碰撞，則 （）eBLeBLA. Vo> 或 Vo< 2m4meBL eBLB. <Vo<4m2mC.V0>eBL3mD.vo<eBL3m9.（2018 廣東東莞模擬）如圖8所示，有一個正方形的勻強磁場區(qū)域 abcd, e是ad的中點， f是cd的中點，如果在a點沿對角線方向以速度 v射入一帶負電的粒子（帶

7、電粒子重力不計）, 恰好從e點射出，則（）父二Z X X X X X X XX/ X X X 比 *:二J T 工 X X M M vz a yK /2倍，將從d點射出A.如果粒子的速度增大為原來的3倍，將從f點射出B.如果粒子的速度增大為原來的C.如果粒子的速度不變，磁場的磁感應強度變?yōu)樵瓉淼?倍，將從d點射出D.只改變粒子的速度使其分別從e、d、f點射出時，從e點射出所用時間最短二、多項選擇題（本題共3小題，每小題5分，共15分.在每小題給出的四個選項中，至少有兩個選項是正確的，全部選對的得5分，選對但不全的得 3分，有選錯的得0分）10 .如圖9所示，質量為 m長為L的導體棒MN電阻為R

8、,初始時靜止于電阻不計、間距為 L 的光滑的水平金屬軌道上，電源電動勢為E,內阻不計.勻強磁場的磁感應強度為B,其方向與軌道平面成0角斜向上方，開關閉合后導體棒開始運動，則 （）A.導體棒向左運動B.開關閉合瞬間導體棒MN受安培力為BELC.開關閉合瞬間導體棒BEIsin 0MN/f受安培力為RD.開關閉合瞬間導體棒MN勺加速度為BELsin emRA和B, A帶負電、質量為 m電荷0.5.初始時A B處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)11 .如圖10所示，在光滑絕緣的水平面上疊放著兩個物塊 量為q, B不帶電、質量為2m, A和B間的動摩擦因數(shù)為將大小為F= mg的水平恒力作用在 B上，g為重力加速度.A B

9、處于水平向里的磁場之中， 磁感應強度大小為 B.若A、B間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，物塊B足夠長，則下列說法正確的是（）圖10A.水平力作用瞬間，A的加速度大小為gB.A做勻加速運動的時間為m qB0C.A的最大速度為mg qB0D. B的最大加速度為 g12 .如圖11所示，空間中有垂直紙面向里的勻強磁場，垂直磁場方向的平面內有一長方形區(qū)域abcd,其bc邊長為L, ab邊長為木L.兩同種帶電粒子（重力不計）以相同的速度V0分別從 a點和ab邊上的P點垂直射入磁場，速度方向垂直于 ab邊，兩粒子都恰好經(jīng)過 c點，則下 列說法中正確的是（）XXX圖11A.粒子在磁場中運動的軌道半徑為2AB

10、.粒子從a點到c點的運動時間為43 7tL2voc.粒子的比荷為yiyoD.P點與a點的距離為2 -'3L3三、非選擇題（本題共5小題，共49分）13 .（9分）霍爾元件可以用來檢測磁場及其變化.圖12甲為使用霍爾元件測量通電直導線產(chǎn)生磁場的裝置示意圖.由于磁芯的作用，霍爾元件所處區(qū)域磁場可看做勻強磁場.測量原理如圖 乙所示，直導線通有垂直紙面向里的電流，霍爾元件前、后、左、右表面有四個接線柱，通過四個接線柱可以把霍爾元件接入電路.所用器材已在圖中給出，部分電路已經(jīng)連接好.為測量霍爾元件所處區(qū)域的磁感應強度B:圖12電流從乙圖中霍爾元件左側流入，右(1)制造霍爾元件的半導體參與導電的自

11、由電荷帶負電, 側流出，霍爾元件 (填“前”或“后”)表面電勢高.(2)在圖中畫線連接成實驗電路圖.(3)已知霍爾元件單位體積內自由電荷數(shù)為n,每個自由電荷的電荷量為e,霍爾元件的厚度為h,為測量霍爾元件所處區(qū)域的磁感應強度B,還必須測量的物理量有 、(寫出具體的物理量名稱及其符號)，計算式B=.14 .(10分)如圖13所示，兩個同心圓，半徑分別為和2r,在兩圓之間的環(huán)形區(qū)域內存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B圓心O處有一放射源，放出粒子的質量為m1帶電荷量為q,假設粒子速度方向都和紙面平行*A X *、-一圖13(1)圖中箭頭表示某一粒子初速度的方向，OA與初速度方向夾角為 60。

12、，要想使粒子經(jīng)過磁 場第一次通過A點，則初速度的大小是多少？(2)要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域，則粒子的初速度不能超過多少?15 .（10分）一勻強磁場，磁場方向垂直于xOy平面，磁場分布在以O為圓心的一個圓形區(qū)域內，一個質量為 m電荷量為q的帶電粒子，由原點 O開始運動，初速度為 v,方向沿x正方向，后來粒子經(jīng)過 y軸上的P點，此時速度方向與 y軸的夾角為30。，P到O的距離為1,如圖14所示.不計粒子重力的影響，求磁場的磁感應強度B的大小和磁場區(qū)域的半徑 R圖1416 .(10分)如圖15所示，P是一個放射源，從開口處在紙面內向各個方向放出某種粒子 (不計 重力)，而這些粒子最終必須全部垂直射到

13、底片 MN一有效區(qū)域，并要求底片MNk每個地方 都有粒子到達.假若放射源所放出的是質量為 m電荷量為q的帶正電的粒子，且所有的粒子 速率都是v, M與放射源的出口在同一水平面，底片 MN豎直放置，底片 MN長為L.為了實現(xiàn) 上述目的，我們必須在 P的出口處放置一有界勻強磁場 .求：圖15(1)勻強磁場的方向;(2)畫出所需最小有界勻強磁場的區(qū)域，并用陰影表示;磁感應強度B的大小以及最小有界勻強磁場的面積S.17 .（10分）（2018 河南九校質量測評）如圖16所示，區(qū)域I內有與水平方向成45°角的勻強電場E,區(qū)域寬度為d1,區(qū)域n內有正交的有界勻強磁場B和勻強電場E2,區(qū)域寬度為d

14、2,磁場方向垂直紙面向里， 電場方向豎直向下.一質量為m帶電荷量為q的微粒在區(qū)域I左邊 界的P點，由靜止釋放后水平向右做直線運動，進入?yún)^(qū)域n后做勻速圓周運動，從區(qū)域n右邊界上的Q點穿出，其速度方向改變了60° ,重力加速度為 g,求:心一I圖16區(qū)域I和區(qū)域n電場強度 E、E2的大小;(2)區(qū)域n內磁感應強度 B的大小；微粒從P運動到Q的時間.石 小二合奈相析1.B2 .A 如圖所示，先對 a進行受力分析，a受到b導線產(chǎn)生的磁場的作用力Fl,方向向左.假設后加的勻強磁場方向垂直于紙面向外，則此磁場對a的作用力F方向向右，F(xiàn)2=|FiF|.同理R=|FJF'|,Fi'為

15、a產(chǎn)生的磁場對b的作用力，F(xiàn)1為后加磁場對b的作用力.又Fi=Fi' , F=F',故Fb=F2.故正確選項為 A.3 .C4 .A 要使電子在復合場中做勻速直線運動，有Eq= qvB根據(jù)左手定則可知電子所受的洛倫茲力的方向向下，故電子向上極板偏轉的原因是電場力大于洛倫茲力，所以要么增大洛倫茲力，要么減小電場力.適當減小電場強度 E,即可以減小電場力，選項 A正確；適當減小磁感 、一，一，. 一 1應強度B,可以減小洛倫茲力， 選項B錯誤；適當增大加速電場極板之間的距離，根據(jù)eU=萬22eUmV可得丫=/一方，由于兩極板間的電壓沒有變化，所以電子進入磁場的速率沒有變化，因 此沒

16、有改變電場力和洛倫茲力的大小，選項C錯誤；同理，適當減小加速電壓U,可以減小電子進入復合場中的速度 v,從而減小洛倫茲力，選項 D錯誤.5 .C6 .C 液滴在重力場、勻強電場和勻強磁場組成的復合場中做勻速圓周運動，可知，液滴受 到的重力和電場力是一對平衡力，重力豎直向下，所以電場力豎直向上，與電場方向相反， 故可知液滴帶負電，故 A錯誤；由mg= qE,解得qm=1,故B錯誤；磁場方向垂直紙面向里， 洛倫茲力的方向始終指向圓心，由左手定則可判斷液滴的運動方向為順時針，故C正確；由2v mv q a ， RBa ，qvB= mR導R= qB,又右=E，故丫=丁，故D錯誤.綜上本題選 C.7.B

17、8 .A 電子在磁場中做勻速圓周運動， 2,mv, 口 mv由 evB=二得 R=,R eB如圖所示.當r=4時，電子恰好與下板相切;當r=2時，電子恰好從下板右邊緣飛出兩平行板(即飛出磁場)., mv “，口 eBL由R=eB，解信切=而， ，一，一,、eBL, eBL . 人2v /口 mv qvB= mR得 R=拈所以欲使電子不與平行板相碰撞,電子初速度V0應滿足v0>而或V0F,故選項A正確.9 .A 如果粒子的速度增大為原來的2倍，磁場的磁感應強度不變，由可知半徑將增大為原來的 2倍，根據(jù)幾何關系可知，粒子正好從d點射出，故A項正確；設正方形邊長為2a,則粒子從e點射出，軌跡半

18、徑為 乎a.磁感應強度不變，粒子的速度變?yōu)?原來的3倍，則軌跡半徑變?yōu)樵瓉淼?3倍，即軌跡半徑為歲a,則由幾何關系可知，粒子從fd之間射出磁場，B項錯；如果粒子速度不變，磁感應強度變?yōu)樵瓉淼?倍，粒子軌跡半徑減小為原來的一半，因此不可能從d點射出，C項錯；只改變粒子速度使其分別從e、d、f三點射出時，從f點射出時軌跡的圓心角最小，運動時間最短，D項錯. 一一、BEL 、，10.BD 磁場方向與導體棒垂直，開關閉合瞬間導體棒所受安培力F= BIL = _z,方向垂直R于磁場方向與電流方向所確定的平面斜向下，其有水平向右的分量，導體棒將向右運動，故_ .F合一A、C錯反,B正確.導體棒所受的合力F

19、合=尸8$(90 0 ) = Fsin0 ,由a=m得a =BELsin e mR'D正確.11.BC F作用在B上瞬間，假設 A B一起加速，則對 A B整體有F=3ma= mg XA A有FfA11一g= ma= "m(< mg= qmg假設成立，因此 A B共同做加速運動，加速度為A選項錯誤；A323B開始運動后，整體在水平方向上只受到 F作用，做勻加速直線運動， 對A分析，B對A有水平向左的靜摩擦力Fta靜作用，由Fta靜=m"口，F(xiàn)fA靜保持不變，但A受到向上的洛倫茲力，支持力Fna= mg-qvB逐漸減小，最大靜摩擦力 用減小，當FfA靜=Fna時

20、，A B開始相對滑動，此時有 罷 ( mg- qviBO), 3 = 瞿，由3=21得1=，B正確；A B相對滑動后，A 33qB0qB0仍受到滑動摩擦力作用，繼續(xù)加速，有FfA> = w(mg- qvAB0),速度增大，滑動摩擦力減小，當滑動摩擦力減小到零時，A做勻速運動，有 mg= qv2B>,得最大速度V2=mg, C選項正確；qB0A B相對滑動后，對 B有FFfA滑=2ma, FfA滑減小，則aB增大，當FfA滑減小到零時，aB最大，有aB=亭，D選項錯誤.2m 212.ACD 如圖，連接ac, ac=2L,即為軌跡圓弧對應的弦，作弦ac的垂直平分線交 ab于L 2 3點

21、O,即為粒子從 a點到c點運動軌跡的圓心，半徑R="cQn。=U-L, A正確；粒子從COS 303lx Ra點至!j c點的運動時間t=-=弋3氏L, B錯誤；由 qvoB= mv0得 R= mv,則比荷 9=卷vo9v0R qBm BR=您2，C正確；從P點射入的粒子的軌跡半徑也等于R根據(jù)幾何關系，可以求出軌跡圓2BL心Q點到b點的距離為P點與a點的距離為P占八、與O點重合，D正確.13.(1)前(2)見解析圖X X X X X(3)電壓表示數(shù)U電流表示數(shù)InehUT解析(1)磁場是直線電流產(chǎn)生的，根據(jù)安培定則，磁場方向向下；霍爾元件中電流向右， 根據(jù)左手定則，自由電荷所受安培力

22、向內，故后表面帶負電，前表面帶正電，故前表面電勢較高.(2)滑動變阻器控制電流，用電壓表測量電壓，電路圖如圖所示(3)設前后表面的長度為 d,最終自由電荷在電場力和洛倫茲力的作用下處于平衡，有Ue-= evB d根據(jù)電流微觀表達式，有I = neSv= nedhv聯(lián)立解得B=平 14.見解析解析(1)如圖所示，設粒子在磁場中的軌道半徑為R,則由幾何關系得r=q,3vi2 /曰3Bqr又qV1B=嗝 倚v產(chǎn)天水(2)設粒子軌跡與磁場外邊界相切時，粒子在磁場中的軌道半徑為 R)2=R2+r2R,則由幾何關系有(2r -23rV23Bqr可得 R=4,又 qv?B= mR,可得 V2= 4m故要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域，粒子的初速度不能超過3Bqr4m .解析 粒子在磁場中做勻速圓周運動，設半徑為由題意知，粒子在磁場中的軌跡的圓心C必在y軸上，由題中給出的粒子過 P點時的速度方向與y軸成30。角，所以判斷出P點在磁場區(qū)之外.過P沿速度方向的反向作延長線，它與x 軸交于Q