專(zhuān)題高效升級(jí)卷(八) 磁場(chǎng)與復(fù)合場(chǎng)

專(zhuān)題高效升級(jí)卷(八)磁場(chǎng)與復(fù)合場(chǎng)(時(shí)間:60分鐘滿(mǎn)分:120分)一、選擇題(每小題6分,共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確。全部選對(duì)的得6分,選不全的得3分,有選錯(cuò)的或不答的得0分)1.(2011·四川內(nèi)江高三一模,8)如圖所示,圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),三個(gè)質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子a、b、c,以不同的速率對(duì)準(zhǔn)圓心O沿著AO方向射入磁場(chǎng),其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖。若帶電粒子只受磁場(chǎng)力的作用,則下列說(shuō)法正確的是()。A.a粒子速率最大,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)B.c粒子速率最大,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短C.a粒子速率最小,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短D.c粒子速率最小,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短2.(2011·湖北黃岡高三統(tǒng)考,5)下列說(shuō)法中正確的是()。A.若置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的導(dǎo)體長(zhǎng)度和通過(guò)的電流一定,則導(dǎo)體所受的安培力大小也一定B.運(yùn)動(dòng)電荷之間的相互作用除了有電場(chǎng)力外還可能有磁場(chǎng)力C.地磁場(chǎng)對(duì)垂直射向地面的宇宙射線的阻擋作用在南北兩極最強(qiáng)D.磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁場(chǎng)方向與可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針在該點(diǎn)靜止時(shí)N極所指的方向相同3.(2011·四川宜賓高中第一次診斷性測(cè)試題,16)如圖所示,用兩根相同的細(xì)繩把一段均勻載有電流直導(dǎo)線MN水平懸掛起來(lái),電流I的方向從M到N,MN受到繩子的拉力均為F,為使F=0,可能達(dá)到要求的方法是()。A.加水平向右的磁場(chǎng)B.加水平向右的電場(chǎng)C.加垂直紙面向里的磁場(chǎng)D.加垂直紙面向里的電場(chǎng)4.(2011·四川綿陽(yáng)高三第二次診斷性考試,18)如圖所示,一正方形線圈,其中電流I恒定不變,用兩條長(zhǎng)度相等的絕緣細(xì)線靜止懸掛于水平長(zhǎng)直導(dǎo)線CD的正下方。當(dāng)導(dǎo)線CD中沒(méi)有電流時(shí),兩條細(xì)線中拉力都是T,當(dāng)導(dǎo)線CD中電流為I1時(shí),兩條細(xì)線中拉力都是k1T(0<k1<1),當(dāng)導(dǎo)線CD中電流為I2時(shí),兩條細(xì)線中拉力都是k2T(k2>1)。下列說(shuō)法正確的是()。A.I1的方向是C→DB.I2的方向是C→DC.I1>I2D.I1<I25.(2011·湖北武漢武昌區(qū)高三元月調(diào)研,18)法拉第曾做過(guò)如下的實(shí)驗(yàn):在玻璃杯側(cè)面底部裝一導(dǎo)體柱并通過(guò)導(dǎo)線與電源負(fù)極相連,直立的細(xì)圓柱形磁鐵棒下端固定在玻璃杯底部的中心,往杯內(nèi)加入水銀。在玻璃杯的正上方O點(diǎn)吊一可自由擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的直銅棒,銅棒的上端與電源的正極相接,下端浸入玻璃杯中的水銀中。由于水銀的密度比銅大,銅棒會(huì)傾斜地與水銀相連,此時(shí)銅棒靜止,如圖所示。這樣,可動(dòng)銅棒、水銀、導(dǎo)體柱和電源就構(gòu)成了一個(gè)回路。閉合開(kāi)關(guān)S,則該實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象是()。A.銅棒與閉合S前相比,與豎直方向的夾角不變且仍靜止B.銅棒與閉合S前相比,與豎直方向的夾角會(huì)增大些但仍可靜止C.銅棒與閉合S前相比,與豎直方向的夾角會(huì)減小些但仍可靜止D.銅棒會(huì)以磁鐵棒為軸轉(zhuǎn)動(dòng)6.(2011·北京東城區(qū)高三期末檢測(cè),2)下列各圖中,用帶箭頭的細(xì)實(shí)線標(biāo)出了通電直導(dǎo)線周?chē)鸥芯€的分布情況,其中正確的是()。7.(2011·湖北武漢武昌區(qū)高三元月調(diào)研,16)如圖為電飯鍋的溫控部分示意圖,感溫磁體在常溫下具有磁性,但溫度升高到103℃時(shí)便失去了磁性,這個(gè)溫度稱(chēng)為這種材料的“居里溫度”或“居里點(diǎn)”。下列說(shuō)法正確的是()。A.開(kāi)始煮飯時(shí),用手壓下開(kāi)關(guān)按鈕,永磁體與感溫磁體相吸,手松開(kāi)后,按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)B.如果在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下用電飯鍋燒水,水在沸騰后會(huì)自動(dòng)斷電C.如果在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下用電飯鍋燒水,水沸騰后不會(huì)自動(dòng)斷電,即使水燒干后,也不會(huì)自動(dòng)斷電D.飯熟后,水分被大米吸收,鍋底溫度升高,當(dāng)溫度升至“居里點(diǎn)”103℃時(shí),感溫磁體失去磁性,在彈簧作用下,切斷電源8.(2011·北京西城區(qū)高三第一學(xué)期期末檢測(cè),5)如圖所示,兩根光滑金屬導(dǎo)軌平行放置,導(dǎo)軌所在平面與水平面間的夾角為θ。整個(gè)裝置處于沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置,當(dāng)金屬桿ab中通有從a到b的恒定電流I時(shí),金屬桿ab剛好靜止。則()。A.磁場(chǎng)方向豎直向上B.磁場(chǎng)方向豎直向下C.金屬桿ab受安培力的方向平行導(dǎo)軌向上D.金屬桿ab受安培力的方向平行導(dǎo)軌向下二、填空題(本題共2小題,共18分)9.(6分)(2011·北京東城區(qū)高三期末檢測(cè),14)如圖所示,截面為正方形空腔abcd中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。若有一束具有不同速率的電子由小孔a沿ab方向射入磁場(chǎng),打在腔壁上的電子都被腔壁吸收,則由小孔c和小孔d射出的電子的速率之比為;由小孔c和d射出的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為。

10.(12分)(2011·四川綿陽(yáng)高三第二次診斷性考試,22(3))綿陽(yáng)某學(xué)校研究性學(xué)習(xí)小組在綜合實(shí)踐活動(dòng)中,需要一只已知量程和內(nèi)阻比較準(zhǔn)確的電壓表。學(xué)校實(shí)驗(yàn)室有兩只量程已知,但內(nèi)阻只知道大約阻值的電壓表:V1(量程6V,內(nèi)阻約為30kΩ)V2(量程3V,內(nèi)阻約為3kΩ)實(shí)驗(yàn)室還有以下器材:直流電源E(電動(dòng)勢(shì)6V,內(nèi)阻約0.5Ω)定值電阻R1=3kΩ滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為20Ω)開(kāi)關(guān)S一個(gè),導(dǎo)線若干用以上器材,比較準(zhǔn)確地測(cè)出其中一只電壓表的內(nèi)阻。①能測(cè)出的一只是(選填“V1”或“V2”);

②在虛線框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖(標(biāo)明所用器材符號(hào));③正確連接實(shí)驗(yàn)電路后,閉合開(kāi)關(guān),電壓表V1的示數(shù)為U1,電壓表V2的示數(shù)為U2,則能測(cè)出的那只電壓表的內(nèi)阻的表達(dá)式RV=。

三、計(jì)算題(本題共包括3小題,共54分。解答時(shí)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)11.(16分)(2011·長(zhǎng)春高中畢業(yè)班第二次調(diào)研測(cè)試,25)如圖所示,在矩形ABCD區(qū)域內(nèi),對(duì)角線BD以上的區(qū)域存在有平行于AD向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),對(duì)角線BD以下的區(qū)域存在有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未標(biāo)出),矩形AD邊長(zhǎng)為L(zhǎng),AB邊長(zhǎng)為2L。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子(重力不計(jì))以初速度v0從A點(diǎn)沿AB方向進(jìn)入電場(chǎng),在對(duì)角線BD的中點(diǎn)P處進(jìn)入磁場(chǎng),并從DC邊上以垂直于DC邊的速度離開(kāi)磁場(chǎng)(圖中未畫(huà)出),求:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和帶電粒子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)速度v的大小和方向;(2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向。12.(18分)(2011·北京海淀二模,23)在高能物理研究中,粒子加速器起著重要作用,而早期的加速器只能使帶電粒子在高壓電場(chǎng)中加速一次,因而粒子所能達(dá)到的能量受到高壓技術(shù)的限制。1930年,EarnestO.Lawrence提出了回旋加速器的理論,他設(shè)想用磁場(chǎng)使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉(zhuǎn),多次反復(fù)地通過(guò)高頻加速電場(chǎng),直至達(dá)到高能量。圖甲為EarnestO.Lawrence設(shè)計(jì)的回旋加速器的示意圖。它由兩個(gè)鋁制D形金屬扁盒組成,兩個(gè)D形盒正中間開(kāi)有一條狹縫,處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并接有高頻交變電壓。圖乙為俯視圖,在D形盒上半面中心S處有一正離子源,它發(fā)出的正離子,經(jīng)狹縫電壓加速后,進(jìn)入D形盒中,在磁場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)半周,再經(jīng)狹縫電壓加速;為保證粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫都被加速,應(yīng)設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期一致。如此周而復(fù)始,最后到達(dá)D形盒的邊緣,獲得最大速度后被提取裝置提取出。已知正離子的電荷量為q,質(zhì)量為m,加速時(shí)狹縫間電壓大小恒為U,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,D形盒的半徑為R,狹縫之間的距離為d。設(shè)正離子從離子源出發(fā)時(shí)的初速度為零。(1)試計(jì)算上述正離子從離子源出發(fā)被第一次加速后進(jìn)入下半盒中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;(2)盡管粒子在狹縫中每次加速的時(shí)間很短,但也不可忽略。試計(jì)算上述正離子從離開(kāi)離子源到被第n次加速結(jié)束時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。13.(20分)(2011·云南第一次高中畢業(yè)生復(fù)習(xí)統(tǒng)一檢測(cè),26)在圖示區(qū)域中,x軸上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里,x軸下方有一勻強(qiáng)電場(chǎng)。現(xiàn)有一質(zhì)子以速度v0由y軸上的A點(diǎn)沿y軸正方向射入磁場(chǎng),質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后從C點(diǎn)與x軸成45°角進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域,經(jīng)時(shí)間t原路返回再次進(jìn)入磁場(chǎng)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。已知質(zhì)子質(zhì)量為m,電荷量為q,不計(jì)重力,磁場(chǎng)區(qū)域和電場(chǎng)區(qū)域足夠大。求:(1)C點(diǎn)的x坐標(biāo);(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向;(3)質(zhì)子第四次穿過(guò)x軸時(shí)的x坐標(biāo)。參考答案1.B解析:由圖可知,粒子a的軌道半徑最小,其圓弧所對(duì)圓心角最大,粒子c的運(yùn)動(dòng)半徑最大,圓周角最小,由洛倫茲力提供粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力可得:qvB=mv2r,故半徑公式r=mvqB,T=22.BD解析:由磁場(chǎng)對(duì)電流的安培力大小決定式F=BILsinθ可知,其大小還與導(dǎo)體的放置方向有關(guān),則選項(xiàng)A錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場(chǎng),則運(yùn)動(dòng)電荷間存在電場(chǎng)力,也可能存在磁場(chǎng)力,故選項(xiàng)B正確;磁場(chǎng)的方向可以由靜止的小磁針N極指向來(lái)確定,則選項(xiàng)D正確;地磁場(chǎng)在南北極附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直地面,與射向地面的宇宙射線中的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向接近平行,洛倫茲力幾乎為0,阻擋作用最小,則選項(xiàng)C錯(cuò)誤。3.C解析:由于通電導(dǎo)線中電流方向從M到N(水平向右),所以該導(dǎo)線在水平向右的磁場(chǎng)中不受安培力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由于電場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線無(wú)作用力,可知選項(xiàng)B、D均錯(cuò)。在該空間加垂直紙面向里的磁場(chǎng),會(huì)使該導(dǎo)線受豎直向上的安培力,若安培力與導(dǎo)線所受重力平衡,可使兩繩子拉力為零,選項(xiàng)C正確。4.A解析:據(jù)同向電流相互吸引、異向電流相互排斥可知當(dāng)導(dǎo)線CD中電流為I1時(shí),細(xì)線拉力減小,故CD與線圈間為引力,所以CD中電流方向?yàn)镃→D,A項(xiàng)正確;導(dǎo)線CD中電流為I2時(shí),細(xì)線拉力增大,故CD與線圈間為斥力,所以CD中電流方向?yàn)镈→C,B項(xiàng)錯(cuò);由題中信息無(wú)法確定I1和I2的大小關(guān)系,C、D項(xiàng)錯(cuò)。5.D解析:閉合開(kāi)關(guān)S,銅棒、水銀、電源構(gòu)成閉合回路,銅棒中有電流通過(guò),受到安培力的作用,但因不知磁鐵棒的極性,所以安培力可能垂直銅棒指向紙外,也可能指向紙里,所以銅棒在安培力的作用下,做順時(shí)針或逆時(shí)針的圓周運(yùn)動(dòng),D正確。6.D解析:通電直導(dǎo)線周?chē)拇鸥芯€是以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的一組組同心圓,且這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面內(nèi),令伸直的大拇指指向?qū)Ь€中電流方向,彎曲四指的方向即為磁感線的環(huán)繞方向,所以D正確。7.AD解析:根據(jù)題意可知:開(kāi)始煮飯時(shí)用手壓下開(kāi)關(guān)按鈕,使永磁體和感溫磁體相吸,其吸引力大于彈簧的彈力和永磁體的自身重力之和,則永磁體不會(huì)落下,觸點(diǎn)保持閉合,電路接通,電熱板發(fā)熱,A正確;當(dāng)飯煮熟后,溫度繼續(xù)上升,當(dāng)達(dá)到103℃時(shí),感溫磁體突然失去磁性,永磁體在自身重力及彈簧的彈力作用下落下,永磁體與感溫磁體分開(kāi),電路斷開(kāi),電熱板停止發(fā)熱,D正確,B錯(cuò)誤;只要溫度達(dá)到103℃,電路就會(huì)斷開(kāi),C錯(cuò)誤。8.A解析:以金屬桿為研究對(duì)象,受力分析如圖,當(dāng)磁場(chǎng)方向豎直向上時(shí),由左手定則可知安培力水平向右,金屬桿ab受力可以平衡,A正確;若磁場(chǎng)方向豎直向下,由左手定則可知安培力水平向左,則金屬桿ab受力無(wú)法平衡,B、C、D錯(cuò)誤。9.答案:2∶11∶2解析:設(shè)電子從小孔c和小孔d射出時(shí),其運(yùn)動(dòng)軌跡半徑分別為rc,rd,由圖可知rcrd=21。電子在磁場(chǎng)中僅受洛倫茲力,由牛頓第二定律知qvB=mv2r,得r=10.答案:①V2②如圖③U解析:將定值電阻與3V量程的電壓表串聯(lián)后與電壓表V1并聯(lián);兩電壓表示數(shù)之差U1-U2即為定值電阻兩端電壓;由閉合電路歐姆定律可得,通過(guò)電阻R1的電流I=U1-U2R1,也是通過(guò)電壓表V2的電流,電壓表V2的示數(shù)是其內(nèi)阻兩端的電壓,因此再次由閉合電路歐姆定律得電壓表V2的內(nèi)阻R11.答案:見(jiàn)解析解析:(1)帶電粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),則水平方向:L=v0t豎直方向:12L=12解得E=m在豎直方向粒子做勻變速運(yùn)動(dòng),豎直分速度為vy,則有2qEmL2=vy2代入得:P點(diǎn)的速度為v=2v0速度與水平方向的夾角為θtanθ=vy(2)由幾何關(guān)系可知:粒子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為45°sin45°=L得r=22粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)qvB=mv得B=2m12.答案:見(jiàn)解析解析:(1)設(shè)正離子經(jīng)過(guò)狹縫被第一次加速后的速度為v1,由動(dòng)能定理得qU=12m正離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)半徑為r1,則有Bqv1=mv解得r1=2mU(2)設(shè)正離子經(jīng)過(guò)狹縫被第n次加速后的速度為vn,由動(dòng)能定理得nqU=12m正離子在狹縫中經(jīng)n次加速的總時(shí)間t1=v由牛頓第二定律qUd解得t1=d2正離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其周期T=2π粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=(n-1)T解得t2=(所以,正離子從離開(kāi)離子源到被第n次加速結(jié)束時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間t=t1+t2=d2nmqU+13.答案:見(jiàn)解析解析:(1)質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖,質(zhì)子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)qBv0=mv由圖可得C點(diǎn)的