高考物理一輪復(fù)習(xí) 單元質(zhì)檢九 磁場（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題

單元質(zhì)檢九磁場(時間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個選項中,第1~5題只有一項符合題目要求,第6~8題有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)1.在一根南北方向放置的直導(dǎo)線的正下方10cm處放一個羅盤。導(dǎo)線沒有通電時小磁針的N極指向北方;當(dāng)給導(dǎo)線通入電流時,發(fā)現(xiàn)羅盤的指針偏轉(zhuǎn)一定角度。現(xiàn)已測出此地的地磁場水平分量B1=5.0×10-5T,通電后羅盤指針停在北偏東60°的位置,如圖所示。由此測出該通電直導(dǎo)線在該處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A.5.0×10-5T B.1.0×10-4TC.8.66×10-5T D.7.07×10-5T答案:C解析:電流在羅盤處產(chǎn)生的磁場方向水平向東,合磁場方向東偏北30°,由圖可知:B2=B1tan30°=8.66×102.如圖所示,在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極B,沿邊緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極A,把A、B分別與電源的兩極相連,然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體,現(xiàn)把玻璃皿放在如圖所示的磁場中,液體就會旋轉(zhuǎn)起來。若從上向下看,下列判斷正確的是()A.A接電源正極,B接電源負(fù)極,液體順時針旋轉(zhuǎn)B.A接電源負(fù)極,B接電源正極,液體順時針旋轉(zhuǎn)C.A、B與50Hz的交流電源相接,液體持續(xù)旋轉(zhuǎn)D.僅磁場的N、S極互換后,重做該實驗發(fā)現(xiàn)液體旋轉(zhuǎn)方向不變答案:A解析:若A接電源正極,B接電源負(fù)極,在電源外部電流由正極流向負(fù)極,因此電流由邊緣流向中心,玻璃皿所在處的磁場豎直向下,由左手定則可知,導(dǎo)電液體受到的安培力沿順時針方向,因此液體沿順時針方向旋轉(zhuǎn),故A正確;同理,若A接電源負(fù)極,B接電源正極,根據(jù)左手定則可知,液體沿逆時針方向旋轉(zhuǎn),故B錯誤;A、B與50Hz的交流電源相接,A、B電極之間的電流方向不斷發(fā)生改變,液體不會持續(xù)旋轉(zhuǎn),故C錯誤;若磁場的N、S極互換后,重做該實驗,液體旋轉(zhuǎn)方向會改變,故D錯誤。3.(2019·陜西寶雞模擬)如圖所示,空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,一帶電液滴從靜止開始自A點沿曲線ACB運(yùn)動,到達(dá)B點時,速度為零,C點是運(yùn)動的最低點,則以下敘述錯誤的是()A.液滴一定帶負(fù)電B.液滴在C點時動能最大C.液滴在C點電勢能最小D.液滴在C點機(jī)械能最小答案:C解析:液滴偏轉(zhuǎn)是由于受洛倫茲力作用,據(jù)左手定則可判斷液滴一定帶負(fù)電,A正確;液滴所受電場力必向上,而液滴能夠從靜止向下運(yùn)動,是因為重力大于電場力,由A→C合力做正功,故在C處液滴的動能最大,B正確;而由于A→C克服電場力做功最多,電勢能增加最多,又機(jī)械能與電勢能的和不變,因此,由A→C機(jī)械能減小,故液滴在C點機(jī)械能最小,C錯誤,D正確。4.(2019·山東臨沂期中)如圖所示,兩個橫截面分別為圓形和正方形的區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場,圓的直徑和正方形的邊長相等。兩個電子分別以相同的速度飛入兩個磁場區(qū)域,速度方向均與磁場方向垂直,進(jìn)入圓形磁場的電子初速度方向?qū)?zhǔn)圓心;進(jìn)入正方形磁場的電子初速度方向垂直于邊界,從中點進(jìn)入。則下列判斷錯誤的是()A.兩電子在兩磁場中運(yùn)動時,其半徑一定相同B.兩電子在磁場中運(yùn)動的時間有可能相同C.進(jìn)入圓形磁場區(qū)域的電子可能先飛離磁場D.進(jìn)入圓形磁場區(qū)域的電子可能后飛離磁場答案:D解析:電子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動,洛倫茲力提供向心力,有qvB=mv2R,整理得R=mvqB5.如圖所示,三根長為l的直線電流在空間構(gòu)成等邊三角形,電流的方向垂直紙面向里。電流大小均為I,其中A、B電流在C處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為B0,導(dǎo)線C位于水平面處于靜止?fàn)顟B(tài),則導(dǎo)線C受到的靜摩擦力是()A.3B0Il,水平向左 B.3B0Il,水平向右C.32B0Il,水平向左 D.32B0答案:B解析:根據(jù)安培定則,A電流在C處產(chǎn)生的磁場方向垂直于AC,B電流在C處產(chǎn)生的磁場方向垂直于BC,如圖所示。根據(jù)平行四邊形定則及幾何知識可知,合磁場的方向豎直向下,與AB邊平行,合磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為B=2B0cos30°=3B0,由公式F=BIl得,導(dǎo)線C所受安培力大小為F=3B0Il,根據(jù)左手定則,導(dǎo)線C所受安培力方向水平向左,因?qū)Ь€C位于水平面處于靜止?fàn)顟B(tài),由平衡條件知,導(dǎo)線C受到的靜摩擦力方向為水平向右,故選項B正確,A、C、D錯誤。6.(2019·名師原創(chuàng)預(yù)測)目前,世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī),立體圖如圖甲所示,側(cè)視圖如圖乙所示,其工作原理是燃燒室在高溫下將氣體全部電離為電子與正離子,即高溫等離子體,高溫等離子體經(jīng)噴管提速后以速度v=1000m/s進(jìn)入矩形發(fā)電通道,發(fā)電通道有垂直于噴射速度方向的勻強(qiáng)磁場(圖乙中垂直紙面向里),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0=5T,等離子體在發(fā)電通道內(nèi)發(fā)生偏轉(zhuǎn),這時兩金屬薄板上就會聚集電荷,形成電勢差。已知發(fā)電通道長l=50cm,寬h=20cm,高d=20cm,等離子體的電阻率ρ=4Ω·m,電子的電荷量e=1.6×10-19C。不計電子和離子的重力以及微粒間的相互作用,則以下判斷正確的是()A.發(fā)電機(jī)的電動勢為2500VB.若電流表示數(shù)為16A,則單位時間(1s)內(nèi)打在下極板的電子有1020個C.當(dāng)外接電阻為12Ω時,電流表的示數(shù)為50AD.當(dāng)外接電阻為50Ω時,發(fā)電機(jī)輸出功率最大答案:BC解析:由等離子體所受的電場力和洛倫茲力平衡得qvB0=qEd,則得發(fā)電機(jī)的電動勢為E=B0dv=1000V,故A錯誤;I=neΔt,代入數(shù)據(jù)解得n=1020個,故B正確;發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻為r=ρdl?=8Ω,由閉合電路歐姆定律得I=E7.(2019·山東淄博一模)如圖甲所示,空間同時存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電場強(qiáng)度為E,一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)在將磁場方向順時針旋轉(zhuǎn)30°,同時給小球一個垂直磁場方向斜向下的速度v,如圖乙所示。則關(guān)于小球的運(yùn)動,下列說法正確的是()A.小球做勻速圓周運(yùn)動B.小球運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒C.小球運(yùn)動到最低點時電勢能增加了mgvD.小球第一次運(yùn)動到最低點歷時π答案:AD解析:小球在復(fù)合場中處于靜止?fàn)顟B(tài),只受兩個力作用,即重力和電場力,且兩者平衡。當(dāng)把磁場沿順時針方向傾斜30°,且給小球一個垂直磁場方向的速度v,則小球受到的合力就是洛倫茲力,且與速度方向垂直,所以帶電粒子將做勻速圓周運(yùn)動,選項A正確;由于帶電粒子在垂直于紙面的傾斜平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動過程中受到的電場力要做功,所以機(jī)械能不守恒,選項B錯誤;小球做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R=mvqB,則小球從開始到最低點克服電場力做功為W=qERsin30°=m2gv2qB,所以電勢能的增加量為m8.如圖所示,有3塊水平放置的長薄金屬板a、b和c,a、b之間相距為l。緊貼b板下表面豎直放置半徑為R的半圓形塑料細(xì)管,兩管口正好位于小孔M、N處。板a與b、b與c之間接有電壓可調(diào)的直流電源,板b與c之間還存在方向垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(圖中未標(biāo)出)。當(dāng)體積為V0、密度為ρ、電荷量為q的帶電油滴,等間隔地以速度v0從a板上的小孔豎直向下射入,調(diào)節(jié)板間電壓Uba=U1、Ubc=U2時,油滴穿過b板M孔進(jìn)入細(xì)管,恰能與細(xì)管無接觸地從N孔射出。忽略小孔和細(xì)管對電場的影響,不計空氣阻力。則以下說法正確的是()A.油滴帶負(fù)電,板b與c之間的磁場方向向外B.油滴進(jìn)入M孔的速度為vC.b、c兩板間的電場強(qiáng)度E為ρD.b、c兩板間的磁感應(yīng)強(qiáng)度為ρ答案:ABC解析:依題意可知,油滴在板b和c之間恰好做勻速圓周運(yùn)動,則其所受重力和靜電力平衡,洛倫茲力提供向心力,由此判斷得出油滴帶負(fù)電,磁場方向向外,A正確;油滴進(jìn)入電場后,重力與靜電力均做功,設(shè)到M點時的速度為v1,由動能定理得12mv12?12mv02=mgl+qU1,考慮到m=ρV0,解得v1=v02二、實驗題(10分)9.利用霍爾效應(yīng)可以測量磁感應(yīng)強(qiáng)度。如圖甲所示,將導(dǎo)體置于磁場中,沿垂直磁場方向通入電流,在導(dǎo)體中垂直于電流和磁場的方向上會產(chǎn)生一個縱向電勢差UH,這種現(xiàn)象叫霍爾效應(yīng)。導(dǎo)體材料中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)目為n,自由電荷所帶電荷量為q,將k=1nq定義為霍爾系數(shù)。利用霍爾系數(shù)k已知的材料制成探頭,其工作面(相當(dāng)于圖甲中垂直磁場的abb'a'圖乙為一種利用霍爾效應(yīng)測磁感應(yīng)強(qiáng)度的儀器,其中的探頭固定在探桿的前端,且使探頭的工作面與探桿垂直。這種儀器既可以控制通過探頭的電流I的大小,又可以測出探頭所產(chǎn)生的霍爾電勢差UH,并自動計算出探頭所測位置磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。(1)在利用上述儀器測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的過程中,對探桿的放置方位有何要求?(2)計算所測位置磁感應(yīng)強(qiáng)度,除了k、I、UH外,還需要知道哪個物理量。(請?zhí)顚懴旅孢x項前的字母)

A.探頭沿磁場方向的厚度lB.探頭產(chǎn)生電勢差兩面間的距離hC.探頭沿電流方向的長度l0用上述物理量表示所測磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=。

答案:(1)使探桿與磁場方向平行(或調(diào)整探桿的放置方位使霍爾電勢差達(dá)到最大)(2)AU解析:(1)由題給信息易知,應(yīng)使探桿與磁場方向平行(或調(diào)整探桿的放置方位使霍爾電勢差達(dá)到最大);(2)自由電荷在運(yùn)動過程中受到的電場力和洛倫茲力是一對平衡力,即qvB=qUH?,I=nqvhl,k=1nq,聯(lián)立可得B=U三、計算題(本題共3小題,共42分)10.(12分)(2018·全國卷Ⅲ)如圖,從離子源產(chǎn)生的甲、乙兩種離子,由靜止經(jīng)加速電壓U加速后在紙面內(nèi)水平向右運(yùn)動,自M點垂直于磁場邊界射入勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁場左邊界豎直。已知甲種離子射入磁場的速度大小為v1,并在磁場邊界的N點射出;乙種離子在MN的中點射出;MN長為l。不計重力影響和離子間的相互作用。求:(1)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小;(2)甲、乙兩種離子的比荷之比。答案:(1)4Ulv1解析:(1)設(shè)甲種離子所帶電荷量為q1、質(zhì)量為m1,在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R1,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,由動能定理有q1U=12m1v由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有q1v1B=m1v1由幾何關(guān)系知2R1=l③由①②③式得B=4Ul(2)設(shè)乙種離子所帶電荷量為q2、質(zhì)量為m2,射入磁場的速度為v2,在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R2。同理有q2U=12m2vq2v2B=m2v2由題給條件有2R2=l2由①②③⑤⑥⑦式得,甲、乙兩種離子的比荷之比為q1m1∶q11.(15分)如圖所示,區(qū)域中一部分有勻強(qiáng)磁場,另一部分有勻強(qiáng)電場,磁場方向垂直于紙面向里,電場方向與電、磁場分界線平行且向右。一帶正電粒子從A點以速度v射入勻強(qiáng)磁場,方向未知,經(jīng)過一段時間運(yùn)動到磁場與電場交界處P點,此時速度方向垂直于兩個場的分界線,此后粒子在電場力的作用下,又經(jīng)過一段時間從C點離開電場,A點和C點在同一豎直直線上。已知磁場寬度與電場寬度分別為l1和l2,A點與P點的水平距離為d,不計重力。求:(1)整個運(yùn)動過程中粒子的最大速度;(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場強(qiáng)度的比值BE答案:(1)l22+4解析:(1)在整個運(yùn)動過程中只有電場力對粒子做功,所以當(dāng)粒子在C點射出電場時速度最大。粒子進(jìn)入電場后做類平拋運(yùn)動,其初速度為v,方向垂直于電場。由運(yùn)動學(xué)公式有l(wèi)2=vt,d=12at加速度為a=qEm,由動能定理得qEd=12聯(lián)立解得vC=l22(2)粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(如圖所示)。由于粒子在分界線處的速度與分界線垂直,圓心O應(yīng)在分界線上,OA長度即為粒子運(yùn)動的圓弧的半徑R。由幾何關(guān)系得R2=(R-d)2+l由洛倫茲力提供向心力得qvB=mv由第(1)問可得,粒子在磁場中運(yùn)動時電場強(qiáng)度E=2mdv212.(15分)如圖甲所示,平行板M、N關(guān)于x軸對稱,右端剛好與y軸相交,板長為l,板間距離也為l,兩板間加上如圖乙所示的正弦式交流電壓(圖中Um已知),在y軸右側(cè)有垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場,在平行板左端、x軸上A點有一粒子源,沿x軸正方向不斷發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子,粒子的速度大小相等,這些粒子剛好都能進(jìn)入磁場,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后剛好不能再進(jìn)入板間電場。粒子穿過兩板間所用的時間遠(yuǎn)小于T,不計粒子的重力。求:(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。(2)粒子打在y軸上的范圍。答