2023年高考物理大一輪復習第9章磁場章末檢測

2023年高考物理大一輪復習第9章磁場章末檢測PAGEPAGE1九磁場(時間：60分鐘總分值：100分)一、選擇題(此題共8小題，每題6分，共48分，1～5題每題只有一個選項正確，6～8小題有多個選項符合題目要求，全選對得6分，選對但不全得3分，有選錯的得0分)1．指南針是我國古代四大創(chuàng)造之一，東漢學者王充在?論衡?一書中描述的“司南〞是人們公認的最早的磁性定向工具，指南針能指示南北方向是由于()A．指南針的兩個磁極相互吸引B．指南針的兩個磁場相互排斥C．地磁場對指南針的作用D．指南針能吸引鐵、鋁、鎳等物質解析：選C.地球本身就是一個巨大的磁體，司南靜止時指南的一端是南極，指北的一端是北極；故勺柄指的是南極．指南針指示南北主要是因為地磁場的作用，故C正確．2．如下圖，用天平測量勻強磁場的磁感應強度，以下各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長NM相等，將它們分別掛在天平的右臂下方，線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)，假設磁場發(fā)生微小變化，天平最容易失去平衡的是()解析：選A.由題意知，當處于磁場中的導體，受安培力作用的有效長度越長，根據(jù)F＝BIL知受安培力越大，越容易失去平衡，由圖知選項A中導體的有效長度最大，所以A正確．3．如下圖，完全相同的甲、乙兩個環(huán)形電流同軸平行放置，甲的圓心為O1，乙的圓心為O2，在兩環(huán)圓心的連線上有a、b、c三點，其中aO1＝O1b＝bO2＝O2c，此時a點的磁感應強度大小為B1，b點的磁感應強度大小為B2.當把環(huán)形電流乙撤去后，cA．B2－B1 B．B1－eq\f(B2,2)C．B2－eq\f(B1,2) D.eq\f(B1,3)解析：選B.對于圖中單個環(huán)形電流，根據(jù)安培定那么，其在中軸線上的磁場方向均是向左，故c點的磁場方向也是向左的．設aO1＝O1b＝bO2＝O2c＝r，設單個環(huán)形電流在距離中點r位置的磁感應強度為B1r，在距離中點3r位置的磁感應強度為B3r，a點磁感應強度：B1＝B1r＋B3r，b點磁感應強度：B2＝B1r＋B1r，當撤去環(huán)形電流乙后，c點磁感應強度Bc＝B3r＝B1－eq\f(B2,2)，故B正確．4．如下圖，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤的讀數(shù)為FN1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導線，電流方向如圖，當加上電流后，臺秤的示數(shù)為FN2，那么以下說法正確的選項是()A．FN1>FN2，彈簧長度將變長B．FN1>FN2，彈簧長度將變短C．FN1<FN2，彈簧長度將變長D．FN1<FN2，彈簧長度將變短解析：選B.以通電導線為研究對象，由左手定那么可知，通電導線在磁場中受到斜向右下方的安培力，由牛頓第三定律可知條形磁鐵受到通電導線的磁場力為斜向左上方，該力產生對條形磁鐵向上提拉和向左壓縮彈簧的效果，那么臺秤示數(shù)變小，彈簧被壓縮．選項B正確．5．如下圖，勻強磁場分布在平面直角坐標系的整個第Ⅰ象限內，磁感應強度為B、方向垂直于紙面向里．一質量為m、電荷量絕對值為q、不計重力的粒子，以某速度從O點沿著與y軸夾角為30°的方向進入磁場，運動到A點時，粒子速度沿x軸正方向．以下判斷正確的選項是()A．粒子帶正電B．運動過程中，粒子的速度不變C．粒子由O到A經歷的時間為t＝eq\f(πm,3qB)D．離開第Ⅰ象限時，粒子的速度方向與x軸正方向的夾角為30°解析：選C.根據(jù)題意和左手定那么可判斷：該帶電粒子帶負電，故A選項錯誤；該帶電粒子在洛倫茲力作用下在勻強磁場中做勻速圓周運動，雖然粒子的速度的大小不變，但速度的方向時刻改變，那么粒子的速度不斷變化，故B選項錯誤；根據(jù)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的運動時間t與圓心角θ、周期T的關系t＝eq\f(θ,2π)·T和帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期公式T＝eq\f(2πm,qB)，根據(jù)數(shù)學知識可得θ＝eq\f(π,3)，解得t＝eq\f(πm,3qB)，故C選項正確；根據(jù)帶電粒子在有界勻強磁場中運動的對稱性可知，該帶電粒子離開第Ⅰ象限時，粒子的速度方向與x軸正方向的夾角應該為60°，故D選項錯誤．6．如下圖，質量為m的帶電小物塊在絕緣粗糙的水平面上以初速度v0開始運動．在水平面上方的空間內存在方向垂直紙面向里的水平勻強磁場，那么以下關于小物塊的受力及運動的分析中，正確的選項是()A．假設物塊帶正電，可能受兩個力，做勻速直線運動B．假設物塊帶負電，可能受兩個力，做勻速直線運動C．假設物塊帶正電，一定受四個力，做減速直線運動D．假設物塊帶負電，一定受四個力，做減速直線運動解析：選AD.假設小物塊帶正電，那么受到的洛倫茲力豎直向上，如果洛倫茲力小于重力，那么小物塊還會受到支持力和摩擦力，做變減速運動，如果洛倫茲力恰好等于重力，那么小物塊只受這兩個力而做勻速直線運動，故A對，C錯；假設小物塊帶負電，洛倫茲力豎直向下，小物塊受四個力作用而做減速運動，故B錯，D對．7．設空間存在豎直向下的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場，如下圖．一帶電粒子在電場力和洛倫茲力的作用下，從靜止開始自A點沿曲線ACB運動，到達B點時速度為零，C點是運動的最低點，忽略粒子的重力，以下說法中正確的選項是()A．此粒子必帶正電荷B．A點和B點位于同一高度C．粒子在C點時機械能最大D．粒子到達B點后，將沿原曲線返回A點解析：選ABC.粒子從靜止開始運動的方向向下，電場強度方向也向下，所以粒子必帶正電荷，A正確；因為洛倫茲力不做功，只有靜電力做功，A、B兩點速度都為0，根據(jù)動能定理可知，粒子從A點到B點運動過程中，電場力不做功，故A、B點位于同一高度，B正確；C點是最低點，從A點到C點運動過程中電場力做正功最大，根據(jù)動能定理可知粒子在C點時速度最大，動能最大，C正確；到達B點時速度為零，將重復剛剛ACB的運動，向右運動，不會返回，故D錯誤．8．日本福島核電站的核泄漏事故，使碘的同位素131被更多的人所了解．利用質譜儀可分析碘的各種同位素，如下圖，電荷量均為＋q的碘131和碘127質量分別為m1和m2，它們沉著器A下方的小孔S1進入電壓為U的加速電場(入場速度忽略不計)，經電場加速后從S2小孔射出，垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，最后打到照相底片上．以下說法正確的選項是()A．磁場的方向垂直于紙面向里B．碘131進入磁場時的速率為eq\r(\f(2qU,m1))C．碘131與碘127在磁場中運動的時間差值為eq\f(2πm1－m2,qB)D．打到照相底片上的碘131與碘127之間的距離為eq\f(2,B)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(\f(2m1U,q))－\r(\f(2m2U,q))))解析：選BD.粒子帶正電，根據(jù)左手定那么可知，磁場方向垂直紙面向外，A錯誤；由動能定理知，粒子在電場中得到的動能等于電場對它所做的功，即qU＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)，解得v1＝eq\r(\f(2qU,m1))，B正確；粒子在磁場中運動的時間t為周期的一半，根據(jù)周期公式T＝eq\f(2πm,qB)，在磁場中運動的時間差值Δt＝eq\f(πm1－m2,qB)，故C錯誤；粒子在磁場中做勻速圓周運動的軌道半徑R＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q))，那么它們的距離之差Δd＝2R1－2R2＝eq\f(2,B)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(\f(2m1U,q))－\r(\f(2m2U,q))))，故D正確．二、非選擇題(共4小題，52分)9．(12分)如下圖，金屬梯形框架導軌放置在豎直平面內，頂角為θ，底邊ab長為l，垂直于梯形平面有一個磁感應強度為B的勻強磁場．在導軌上端再放置一根水平金屬棒cd，質量為m，導軌上接有電源，使abcd構成回路，回路電流恒為I，cd棒恰好靜止．金屬棒和導軌之間接觸良好，不計摩擦阻力，重力加速度為g.求：(1)cd棒所受磁場力；(2)cd棒與ab邊之間的高度差h.解析：(1)對于金屬棒cd，在安培力與重力的作用下處于平衡狀態(tài)，因此cd棒所受磁場力Fcd＝mg，方向豎直向上．(2)設cd棒的有效長度為l′，由cd棒靜止得：mg＝BIl′，因此l′＝eq\f(mg,BI)根據(jù)幾何關系知cd棒的有效長度l′＝l＋2htaneq\f(θ,2)解得h＝eq\f(\f(mg,BI)－l,2tan\f(θ,2)).答案：(1)mg，方向豎直向上(2)eq\f(\f(mg,BI)－l,2tan\f(θ,2))10．(12分)如下圖，質量為m，電荷量為q的帶電粒子，以初速度v沿垂直磁場方向射入磁感應強度為B的勻強磁場，在磁場中做勻速圓周運動．不計帶電粒子所受重力．(1)求粒子做勻速圓周運動的半徑R和周期T；(2)為使該粒子做勻速直線運動，還需要同時存在一個與磁場方向垂直的勻強電場，求電場強度E的大?。馕觯?1)洛倫茲力提供向心力，有F洛＝qvB＝meq\f(v2,R)帶電粒子做勻速圓周運動的半徑R＝eq\f(mv,Bq)勻速圓周運動的周期T＝eq\f(2πR,v)＝eq\f(2πm,qB)(2)粒子受電場力F電＝qE，洛倫茲力F洛＝qvB，粒子做勻速直線運動，那么qE＝qvB，電場強度E的大小E＝vB.答案：(1)eq\f(mv,Bq)eq\f(2πm,qB)(2)vB11．(14分)如下圖，MN、PQ是平行金屬板，板長為L，兩板間距離為eq\f(L,2)，PQ板帶正電，MN板帶負電，在PQ板的上方有垂直紙面向里的勻強磁場．一個電荷量為q、質量為m的帶負電的粒子以速度v0從MN板邊緣沿平行于板的方向射入兩板間，結果粒子恰好從PQ板左邊緣飛進磁場，然后又恰好從PQ板的右邊緣飛進電場．不計粒子重力，求：(1)兩金屬板間所加電場的場強大??；(2)勻強磁場的磁感應強度B的大小．解析：(1)如下圖，設粒子在平行金屬板勻強電場中運動的時間為t，由類平拋運動可知：L＝v0teq\f(L,2)＝eq\f(1,2)at2a＝eq\f(Eq,m)聯(lián)立解得：E＝eq\f(mv\o\al(2,0),qL).(2)粒子以速度v飛出電場后射入勻強磁場做勻速圓周運動，由qvB＝meq\f(v2,R)，sinθ＝eq\f(L,2R)，sinθ＝eq\f(vy,v)，vy＝at聯(lián)立解得：B＝eq\f(2mv0,qL).答案：(1)eq\f(mv\o\al(2,0),qL)(2)eq\f(2mv0,qL)12．(14分)如下圖，空間中存在著水平向右的勻強電場，電場強度大小E＝5eq\r(3)N/C，同時存在著水平方向的勻強磁場，其方向與電場方向垂直，磁感應強度大小B＝0.5T．有一帶正電的小球，質量m＝1×10－6kg，電荷量q＝2×10－6C，正以速度v在圖示的豎直面內做勻速直線運動，當經過P點時撤掉磁場(不考慮磁場消失引起的電磁感應現(xiàn)象)取g＝10m/s2，求：(1)小球做勻速直線運動的速度v的大小和方向；(2)從撤掉磁場到小球再次穿過P點所在的這條電場線經歷的時間t.解析：(1)小球勻速直線運動時受力如圖，其所受的三個力在同一平面內，合力為零，有qvB＝eq\r(q2E2＋m2g2)①代入數(shù)據(jù)解得v＝20m/s②速度v的方向與電場E的方向之間的夾角滿足tanθ＝eq\f(qE,m