高考物理總復(fù)習(xí) 第十一章 全章闖關(guān)檢測(cè)（含解析）-人教版高三物理試題

全章闖關(guān)檢測(cè)一、選擇題1.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,水平放置一根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn),電流的方向垂直于紙面向里。如圖所示,a、b、c、d是以直導(dǎo)線(xiàn)為圓心的同一圓周上的四點(diǎn),在這四點(diǎn)中()A.c、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等B.a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等C.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最小D.b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大答案C通電直導(dǎo)線(xiàn)在c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與B0的方向相反,b、d兩點(diǎn)的電流磁場(chǎng)與B0垂直,a點(diǎn)電流磁場(chǎng)與B0同向,由磁場(chǎng)的疊加知c點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度最小。2.如圖所示,若粒子(不計(jì)重力)能在圖中所示的磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則可以判斷()A.粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)量保持不變B.若粒子帶正電,則粒子沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)C.在其他量不變的情況下,粒子速度越大,運(yùn)動(dòng)周期越大D.在其他量不變的情況下,粒子速度越大,做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑越大答案D粒子在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),速度的大小不變而方向不斷變化,即粒子的動(dòng)量不斷發(fā)生變化,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若粒子帶正電,則在圖示位置由左手定則可知粒子所受的洛倫茲力方向向上,粒子沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由粒子運(yùn)動(dòng)的周期公式T=2πmqB可知,運(yùn)動(dòng)周期與速度無(wú)關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由粒子運(yùn)動(dòng)的半徑公式r=mvqB可知,速度越大,半徑越大,3.在等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處,各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)垂直穿過(guò)紙面,導(dǎo)線(xiàn)中通有大小相等的恒定電流,方向如圖所示,則過(guò)c點(diǎn)的導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的方向()A.與ab邊平行,豎直向上 B.與ab邊平行,豎直向下C.與ab邊垂直,指向左邊 D.與ab邊垂直,指向右邊答案C根據(jù)安培定則,a、b在c處所激發(fā)的磁場(chǎng)方向分別如圖中Ba、Bb所示,應(yīng)用平行四邊形定則可知c導(dǎo)線(xiàn)所在處的合磁場(chǎng)方向如圖所示。根據(jù)左手定則可知安培力F安的方向與a、b連線(xiàn)垂直,指向左邊。4.圖甲是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)示意圖,蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻輻向分布的,線(xiàn)圈中a、b兩條導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)均為l,通有方向如圖乙所示的電流I,兩條導(dǎo)線(xiàn)所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。則()A.該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)B.線(xiàn)圈平面總與磁場(chǎng)方向垂直C.線(xiàn)圈將沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)D.a、b導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力的大小總為IlB答案D該磁場(chǎng)是均勻輻向分布的,不是勻強(qiáng)磁場(chǎng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在圖示位置,a、b導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力方向分別為向上、向下,大小均為IlB,線(xiàn)圈將沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。5.如圖所示,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),質(zhì)量為m、帶電荷量為q的正電荷(重力忽略不計(jì))以速度v沿正對(duì)著圓心O的方向射入磁場(chǎng),從磁場(chǎng)中射出時(shí)速度方向改變了θ角,則磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A.mvqRtanC.mvqR答案B該電荷以速度v沿正對(duì)著圓心O的方向射入磁場(chǎng),將背離圓心射出,軌跡圓弧的圓心角為θ,由幾何關(guān)系可知,軌跡圓的半徑r=Rtanθ2,由洛倫茲力提供向心力,軌跡圓的半徑r=mvqB解得B=mv6.如圖所示,在MNQP中有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子a、b、c以不同的速率從O點(diǎn)沿垂直于PQ的方向射入磁場(chǎng),圖中實(shí)線(xiàn)是它們的軌跡。已知O是PQ的中點(diǎn),不計(jì)粒子重力。下列說(shuō)法中正確的是()A.粒子a帶負(fù)電,粒子b、c帶正電B.射入磁場(chǎng)時(shí)粒子a的速率最小C.射出磁場(chǎng)時(shí)粒子b的動(dòng)能最小D.粒子c在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)答案D由左手定則可知粒子a帶正電,粒子b、c帶負(fù)電,所以A錯(cuò);由qvB=mv2r可知r=mvqB,由題意及rc<ra<rb得vc<va<vb,所以B、C錯(cuò);又因?yàn)閝vB=m4π2T2·r,得T=2πmqB,則各粒子運(yùn)動(dòng)周期相同,7.現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來(lái)分析比質(zhì)子重很多倍的離子,其示意圖如圖所示,其中加速電壓恒定。質(zhì)子在入口處從靜止開(kāi)始被加速電場(chǎng)加速,經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從出口離開(kāi)磁場(chǎng)。若某種一價(jià)正離子在入口處從靜止開(kāi)始被同一加速電場(chǎng)加速,為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開(kāi)磁場(chǎng),需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來(lái)的12倍。此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為()A.11 B.12C.121 D.144答案D設(shè)質(zhì)子和離子的質(zhì)量分別為m1和m2,原磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1,改變后的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2。在加速電場(chǎng)中qU=12mv2,在磁場(chǎng)中qvB=mv2R,聯(lián)立兩式得m=R2B2q2正確。8.如圖所示,某種帶電粒子由靜止開(kāi)始經(jīng)電壓為U1的電場(chǎng)加速后,射入水平放置、電勢(shì)差為U2的兩導(dǎo)體板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,帶電粒子沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入,穿過(guò)兩板后又垂直于磁場(chǎng)方向射入邊界線(xiàn)豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則粒子射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U1和U2的變化情況為(不計(jì)重力,不考慮邊緣效應(yīng))()A.d隨U1變化,d與U2無(wú)關(guān)B.d與U1無(wú)關(guān),d隨U2變化C.d隨U1變化,d隨U2變化D.d與U1無(wú)關(guān),d與U2無(wú)關(guān)答案A帶電粒子在加速電場(chǎng)中,由動(dòng)能定理可得qU1=12mv02;帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),可將射出電場(chǎng)的粒子速度v分解成初速度方向與垂直初速度方向,設(shè)出射速度方向與水平方向夾角為θ,則有v0v=cosθ,帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的半徑為R,由幾何關(guān)系可得,半徑與直線(xiàn)MN夾角正好等于θ,則有d2R=cosθ,所以d=2Rv0v,又由半徑公式R=mvqB,則有d=2mv0qB=2mqB2qU19.如圖是洛倫茲力演示儀的實(shí)物圖和結(jié)構(gòu)示意圖。用洛倫茲力演示儀可以觀察運(yùn)動(dòng)電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)徑跡。下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和分析正確的是()A.勵(lì)磁線(xiàn)圈通以逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?則能形成結(jié)構(gòu)示意圖中的電子運(yùn)動(dòng)徑跡B.勵(lì)磁線(xiàn)圈通以順時(shí)針?lè)较虻碾娏?則能形成結(jié)構(gòu)示意圖中的電子運(yùn)動(dòng)徑跡C.保持勵(lì)磁電壓不變,增加加速電壓,電子束形成圓周的半徑減小D.保持加速電壓不變,增加勵(lì)磁電壓,電子束形成圓周的半徑增大答案B由電子初速度方向及軌跡,利用左手定則可判斷勵(lì)磁線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)在電子運(yùn)動(dòng)區(qū)域的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?再利用右手螺旋定則,即可判斷勵(lì)磁線(xiàn)圈中的電流為順時(shí)針?lè)较?B正確,A錯(cuò)誤;電子在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng),故有Bqv=mv2R,得R=mvBq,當(dāng)勵(lì)磁電壓不變,即B不變時(shí),增加加速電壓即增大v,則R增大;當(dāng)加速電壓不變,即v不變時(shí),增加勵(lì)磁電壓,即B增大,則R減小,故10.如圖所示,在屏MN的上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。P為屏上的一小孔。PC與MN垂直。一群質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的粒子(不計(jì)重力),以大小相同的速度v,從P處沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域。粒子入射方向在與磁場(chǎng)(B)垂直的平面內(nèi),且散開(kāi)在與PC夾角為θ的范圍內(nèi)。則在屏MN上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度為()A.2mvqBC.2mv(答案D粒子沿PC方向射入,偏轉(zhuǎn)半個(gè)圓周打在PN上的Q點(diǎn),PQ長(zhǎng)度為l1=2R=2mvqB,粒子沿與PC夾角為θ的方向射入,打在PN上的S點(diǎn),PS長(zhǎng)度為l2=2mvcosθqB。則在屏MN上被粒子打中區(qū)域的長(zhǎng)度為Δl=l11.(多選)如圖所示為電磁軌道炮的工作原理圖。待發(fā)射彈體與軌道保持良好接觸,并可在兩平行軌道之間無(wú)摩擦滑動(dòng)。電流從一條軌道流入,通過(guò)彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道平面的磁場(chǎng)(可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與電流I成正比。通電的彈體在安培力的作用下離開(kāi)軌道,則下列說(shuō)法正確的是()A.彈體向左高速射出B.I為原來(lái)的2倍,彈體射出的速度也為原來(lái)的2倍C.彈體的質(zhì)量為原來(lái)的2倍,射出的速度也為原來(lái)的2倍D.軌道長(zhǎng)度L為原來(lái)的4倍,彈體射出的速度為原來(lái)的2倍答案BD根據(jù)安培定則可知,彈體處的磁場(chǎng)方向垂直于軌道平面向里,再利用左手定則可知,彈體受到的安培力水平向右,所以彈體向右高速射出,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;設(shè)B=kI(其中k為比例系數(shù)),軌道間距為l,彈體的質(zhì)量為m,射出時(shí)的速度為v,則安培力F=BIl=kI2l,根據(jù)動(dòng)能定理有FL=12mv2,可得v=I2klLm,對(duì)B、C、D項(xiàng)分析可知,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,B12.(多選)在半導(dǎo)體離子注入工藝中,初速度可忽略的磷離子P+和P3+,經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后,垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,如圖所示。已知離子P+在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)θ=30°后從磁場(chǎng)右邊界射出。在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),離子P+和P3+()A.在電場(chǎng)中的加速度之比為1∶1B.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為3∶1C.在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度之比為1∶2D.離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的動(dòng)能之比為1∶3答案BCD兩離子所帶電荷量之比為1∶3,在電場(chǎng)中時(shí)由qE=ma知a∝q,故加速度之比為1∶3,A錯(cuò)誤;離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的動(dòng)能由Ek=qU知Ek∝q,故D正確;在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑由Bqv=mv2R、Ek=12mv2知R=1B2mUq∝1q,故B正確;設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為d,則有sinθ=dR∝1二、非選擇題13.如圖所示,兩平行金屬板間距為d,電勢(shì)差為U,板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng);金屬板下方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。帶電量為+q、質(zhì)量為m的粒子,由靜止開(kāi)始從正極板出發(fā),經(jīng)電場(chǎng)加速后射出,并進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。忽略重力的影響,求:(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大小;(2)粒子從電場(chǎng)射出時(shí)速度v的大小;(3)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R。答案(1)Ud(2)2qUm解析(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E=U(2)根據(jù)動(dòng)能定理,有qU=12mv得v=2(3)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),洛倫茲力提供向心力,有qvB=mv得R=114.如圖甲所示,在水平地面上固定一對(duì)與水平面傾角為α的光滑平行導(dǎo)電軌道,軌道間的距離為l,兩軌道底端的連線(xiàn)與軌道垂直,頂端接有電源。將一根質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒ab放在兩軌道上,且與兩軌道垂直。已知軌道和導(dǎo)體棒的電阻及電源的內(nèi)電阻均不能忽略,通過(guò)導(dǎo)體棒的恒定電流大小為I,方向由a到b,圖乙為圖甲沿a→b方向觀察的側(cè)視圖。若重力加速度為g,在軌道所在空間加一豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止。(1)請(qǐng)?jiān)趫D乙所示的側(cè)視圖中畫(huà)出導(dǎo)體棒受力的示意圖;(2)求出磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體棒的安培力的大小;(3)如果改變導(dǎo)軌所在空間的磁場(chǎng)方向,試確定使導(dǎo)體棒在軌道上保持靜止的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值的大小和方向。答案見(jiàn)解析解析(1)導(dǎo)體棒受力如圖所示(2)根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知,磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體棒的安培力的大小F=mgtanα(3)要使磁感應(yīng)強(qiáng)度最小,則要求安培力最小。根據(jù)受力情況可知,最小安培力Fmin=mgsinα,方向平行于軌道斜向上所以最小磁感應(yīng)強(qiáng)度Bmin=FminIl根據(jù)左手定則可判斷出,此時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)榇怪避壍榔矫嫘毕蛏稀?5.如圖所示,空間同時(shí)存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為m、帶電荷量為q的液滴,以某一速度沿與水平方向成θ角斜向上進(jìn)入正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)疊加區(qū)域,在時(shí)間t內(nèi)液滴從M點(diǎn)勻速運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)。重力加速度為g。(1)判定液滴帶的是正電還是負(fù)電,并畫(huà)出液滴受力示意圖;(2)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E的大小;(3)求液滴從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能的變化量。答案(1)見(jiàn)解析(2)mgtanθq解析(1)液滴從M點(diǎn)到N點(diǎn)做的是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),受力分析(如圖所示)知其所受洛倫茲力斜向左上方,所以液滴帶正電。(2)由圖可知Eq=mgtanθE=mg(3)設(shè)液滴運(yùn)動(dòng)的速度為v,由圖可知mg=qvBcosθv=mg設(shè)M、N之間的距離為d,則d=vt=mgt液滴從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn),電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少,設(shè)電勢(shì)能變化量為ΔEΔE=-Eqdcosθ =-mgtanθ·mgtqBcos =-m16.在科學(xué)研究中,可以通過(guò)施加適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)帶電粒子運(yùn)動(dòng)的控制。如圖所示,某時(shí)刻在xOy平面內(nèi)的第Ⅱ、Ⅲ象限中施加沿y軸負(fù)方向、電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng),在第Ⅰ、Ⅳ象限中施加垂直于xOy坐標(biāo)平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一質(zhì)量為m,電荷量為q的帶正電的粒子從M點(diǎn)以速度v0沿垂直于y軸方向射入該勻強(qiáng)電場(chǎng)中,粒子僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)O且沿OP方向進(jìn)入第Ⅳ象限。在粒子到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O時(shí)撤去勻強(qiáng)電場(chǎng)(不計(jì)撤去電場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)及帶電粒子運(yùn)動(dòng)的影響),粒子經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并僅在磁場(chǎng)力作用下,運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間從y軸上的N點(diǎn)射出磁場(chǎng)。已知OP與x軸正方向夾角α=60°,帶電粒子所受重力及空氣阻力均可忽略不計(jì),求:(1)M、O兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U;(2)坐標(biāo)原點(diǎn)O與N點(diǎn)之間的距離d;(3)粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的總時(shí)間t。答案(1)3mv022q(2)解析(1)設(shè)粒子經(jīng)過(guò)O點(diǎn)的速度為v,則cosα=v對(duì)于