2020屆高考物理總復習第九章磁場單元評估檢測九含解析新人教版.docx

單元評估檢測(九)(第九章)(45分鐘100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分。15題為單選題，610題為多選題)1.(2015全國卷)兩相鄰勻強磁場區(qū)域的磁感應強度大小不同、方向平行。一速度方向與磁感應強度方向垂直的帶電粒子(不計重力)，從較強磁場區(qū)域進入到較弱磁場區(qū)域后，粒子的()A.軌道半徑減小，角速度增大B.軌道半徑減小，角速度減小C.軌道半徑增大，角速度增大D.軌道半徑增大，角速度減小【解析】選D。帶電粒子由一個磁場進入另一個磁場，線速度大小不變，由牛頓第二定律得qvB=m，可知軌道半徑增大，再根據(jù)v=r知角速度減小，故選項D正確。2.如圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡，氣泡室中磁感應強度方向垂直于紙面向里。以下判斷可能正確的是()A.a、b為粒子的徑跡B.a、b為粒子的徑跡C.c、d為粒子的徑跡D.c、d為粒子的徑跡【解析】選D。因為粒子帶正電，由左手定則可知，粒子剛射入磁場時所受洛倫茲力方向為平行于紙面向上，故粒子向上偏轉(zhuǎn)；因為粒子帶負電，由左手定則可知粒子剛射入磁場時所受洛倫茲力方向平行于紙面向下，故粒子向下偏轉(zhuǎn)；綜上可知，選項A、C錯誤，選項D正確；因為粒子不帶電，所以在磁場中運動時不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故選項B錯誤。3.(創(chuàng)新預測)如圖所示，由均勻的電阻絲組成的正六邊形導體框，垂直磁場放置，將ab兩點接入電源兩端，若電阻絲ab段受到的安培力大小為F，則此時正六邊形受到的安培力的合力大小為()A.0.5FB.FC.1.2FD.3F【解析】選C。設(shè)ab導線電流為I，ab導線受受培力Fab=BIL=F，通過bcdefa邊中電流為I，由左手定則可知afe邊和dcb所受安培力矢量和為零，ed邊所受安培力Fed=BIL=F，ab邊和ed邊所受安培力方向相同，故合力大小為1.2F，選項C正確。【加固訓練】如圖所示，由均勻的電阻絲組成的等邊三角形導體框，垂直磁場放置，將ab兩點接入電源兩端，若電阻絲ab段受到的安培力大小為F，則此時三根電阻絲受到的安培力的合力大小為()A.FB.1.5FC.2FD.3F【解析】選B。電阻絲ab邊受安培力大小Fab=BIL=F，acb有效長度為L，電流為ab的電流的，則其受安培力大小為=，二力方向相同，則合力大小為1.5F，選項B正確。4.如圖所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里且磁感應強度為B的勻強磁場，在x軸下方存在垂直于紙面向外且磁感應強度為的勻強磁場。一帶負電的粒子從原點O與x軸成30角斜向上射入磁場，且在x軸上方磁場中運動的半徑為R。則()A.粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后一定能回到原點OB.粒子在x軸上方和下方磁場中運動的半徑之比為21C.粒子完成一次周期性運動的時間為D.粒子第二次射入x軸上方磁場時，沿x軸前進了3R【解析】選D。由r=可知，粒子在x軸上方和下方磁場中運動的半徑之比為12，故選項B錯誤；粒子完成一次周期性運動的時間t=T1+T2=+=，故選項C錯誤；粒子第二次射入x軸上方磁場時沿x軸前進了l=R+2R=3R，則粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后不能回到原點O，故選項A錯誤，D正確。5.(2018焦作模擬)如圖所示，兩個橫截面分別為圓形和正方形的區(qū)域內(nèi)有磁感應強度相同的勻強磁場，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，進入圓形磁場的電子初速度方向?qū)蕡A心；進入正方形磁場的電子初速度方向垂直于邊界，從中點進入。則下面判斷錯誤的是()A.兩電子在兩磁場中運動時，其半徑一定相同B.兩電子在磁場中運動的時間有可能相同C.進入圓形磁場區(qū)域的電子可能先飛離磁場D.進入圓形磁場區(qū)域的電子可能后飛離磁場【解析】選D。電子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力qvB=m，整理得R=，兩過程電子速度v相同，所以半徑相同，A說法正確；電子在磁場中的可能運動情況如圖所示，軌跡1和3分別顯示電子先出圓形磁場，再出正方形磁場，軌跡2顯示電子同時從圓形與正方形邊界出磁場，運動時間相同，所以B、C說法正確，D說法錯誤。6.如圖所示，兩根長直導線豎直插入光滑絕緣水平桌面上的M、N兩小孔中，O為M、N連線的中點，連線上a、b兩點關(guān)于O點對稱。導線均通有大小相等、方向向上的電流。已知長直導線周圍產(chǎn)生的磁場的磁感應強度B=k，式中k是常量、I是導線中的電流、r為點到導線的距離。一帶正電的小球以初速度v0從a點出發(fā)沿連線運動到b點。關(guān)于上述過程，下列說法正確的是()A.小球先做加速運動后做減速運動B.小球一直做勻速直線運動C.小球?qū)ψ烂娴膲毫ο葴p小后增大D.小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢痹谠龃蟆窘馕觥窟xB、D。由右手螺旋定則可知，M處的通電導線在MO區(qū)域產(chǎn)生的磁場垂直于MO向里，離導線越遠磁場越弱，所以M處電流的磁場由M到O逐漸減弱；N處的通電導線在ON區(qū)域產(chǎn)生的磁場垂直于ON向外，由O到N逐漸增強，帶正電的小球由a點沿連線運動到b點，受到的洛倫茲力F=Bqv為變力，則從a到O洛倫茲力的方向向上，隨磁場的減弱而減小，從O到b洛倫茲力的方向向下，隨磁場的增強而增大，所以對桌面的壓力一直在增大，D正確，C錯誤；由于桌面光滑，且洛倫茲力始終沿豎直方向，所以小球在水平方向上不受力，做勻速直線運動，B正確，A錯誤。7.如圖所示，空間的某一區(qū)域存在著相互垂直的勻強電場和勻強磁場，一個帶電粒子以某一初速度由A點進入這個區(qū)域沿直線運動，從C點離開區(qū)域；如果將磁場撤去，其他條件不變，則粒子從B點離開場區(qū)；如果將電場撤去，其他條件不變，則這個粒子從D點離開場區(qū)。已知BC=CD，設(shè)粒子在上述三種情況下，從A到B、從A到C和從A到D所用的時間分別是t1，t2和t3，離開三點時的動能分別是Ek1、Ek2、Ek3，粒子重力忽略不計，以下關(guān)系式正確的是()A.t1=t2t3B.t1t2=t3C.Ek1=Ek2Ek2=Ek3【解析】選A、D。當電場、磁場同時存在時，粒子做勻速直線運動，此時qE=qvB，當只有電場時，粒子從B點射出，做類平拋運動，由運動的合成與分解可知，水平方向做勻速直線運動，所以t1=t2；當只有磁場時，粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，速度大小不變，但路程變長，有t2bD.超導體中的電流I越大，a、b兩點的電勢差越大【解析】選B、D。超導體電阻為零，超導體沒有在內(nèi)部產(chǎn)生熱能，A錯誤；超導體所受安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，安培力等于其內(nèi)部所有電荷定向移動所受洛倫茲力的合力，B正確；載流子為電子，超導體表面上a帶負電，a0，b0)。若撤去磁場則小球落在xOy平面的P(L，0，0)點(L0)，已知重力加速度為g。則()A.勻強磁場方向沿x軸正方向B.勻強電場方向沿x軸正方向C.電場強度的大小E=D.小球落至N點時的速率v=【解析】選C、D。撤掉磁場，小球落在P點，對其受力分析，可知小球受豎直向下的重力、沿x軸正向的電場力，而小球帶負電，故勻強電場方向沿x軸的負方向，選項B錯誤；根據(jù)分運動的等時性，則H=gt2，L=t2，兩方程相比可得E=，選項C正確；加上磁場，小球落在N點，其受到的洛倫茲力方向沿z軸，由左手定則，可知，勻強磁場方向沿x軸負方向，選項A錯誤；從M點到N點，洛倫茲力不做功，只有重力和電場力做功，由動能定理可得mgH+qEc=mv2，聯(lián)立可得v=，選項D正確。二、計算題(本題共2小題，共30分。需寫出規(guī)范的解題步驟)11.(15分)如圖所示，在豎直平面內(nèi)直線AB與豎直方向成30角，AB左側(cè)有勻強電場，右側(cè)有垂直紙面向外的勻強磁場。一質(zhì)量為m、電量為q的帶負電的粒子，從P點以初速度v0豎直向下射入電場，粒子首次回到邊界AB時，經(jīng)過Q點且速度大小不變，已知P、Q間距為l，之后粒子能夠再次通過P點(粒子重力不計)。求：(1)勻強電場場強的大小和方向。(2)勻強磁場磁感應強度的可能值?！窘馕觥?1)由帶電粒子回到邊界AB速度大小不變可知PQ間電勢差為零，P、Q處在同一等勢面上，根據(jù)題意可知，勻強電場垂直AB，且與豎直方向成60角向下粒子在電場中沿AB方向勻速運動：l=v0cos 30t垂直AB方向勻減速運動Eq=ma，v0sin 30=a解得：E=(2)粒子從Q點進入磁場時沿AB方向速度分量不變，垂直AB方向的速度分量反向，由此可知經(jīng)Q點的速度與AB成30角。若粒子進入磁場偏轉(zhuǎn)后恰好經(jīng)過P點，其運動半徑為R，磁感應強度為B，由幾何關(guān)系可知R=lqBv0=m解得：B=若圓周運動半徑Rl，則每個周期沿AB界線向A側(cè)移動x=R-l帶負電粒子可能從電場中再次經(jīng)過P點，需滿足l=nx(n=1，2，3)解得：R=(n=1，2，3)故B=或B=(n=1，2，3)答案：(1)方向垂直AB且與豎直方向成60角向下(2)或(n=1，2，3)12.(15分)如圖所示，在第一象限內(nèi)有垂直紙面向里和向外的勻強磁場，磁感應強度分別為B1=0.1 T、B2=0.05 T，分界線OM與x軸正方向的夾角為。在第二、三象限內(nèi)存在著沿x軸正方向的勻強電場，電場強度E=1104 V/m。現(xiàn)有一帶電粒子由x軸上A點靜止釋放，從O點進入勻強磁場區(qū)域。已知A點橫坐標xA=-510-2 m，帶電粒子的質(zhì)量m=1.610-24 kg，電荷量q=+1.610-15 C。(1)要使帶電粒子能始終在第一象限內(nèi)運動，求的取值范圍(用反三角函數(shù)表示)？(2)如果=30，則粒子能經(jīng)過OM分界面上的哪些點？(3)如果=30，讓粒子在OA之間的某點釋放，要求粒子仍能經(jīng)過(2)問中的那些點，則粒子釋放的位置應滿足什么條件？【解析】(1)粒子進入勻強磁場后，做勻速圓周運動。設(shè)在B1中運動的半徑為r1，在B2中運動的半徑為r2，由qvB=m，B1=2B2，得r2=2r1由幾何關(guān)系解得-arcsin (2)當=30時，粒子每次在任意一個磁場中運動的圓弧的圓心角均為60，弦長均等于半徑。粒子在電場中運動qExA=mv2粒子在磁場中運動r1=解得：r1=110-2 mr2=2r1=210-2 mOM上經(jīng)過的點到O點的