2022高考物理一輪復習 第九章 磁場 階段檢測新人教版

1、2022高考物理一輪復習 第九章 磁場 階段檢測新人教版2022高考物理一輪復習 第九章 磁場 階段檢測新人教版年級：姓名：- 13 -階段滾動檢測(九)(第九章)(45分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。15小題為單選,68小題為多選)1.如圖所示，在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極b，緊貼邊緣內(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()aa接電源正極，b接電源負極，液體順時針旋轉(zhuǎn)ba接電源負極，b接電源正極，液體順時針旋轉(zhuǎn)ca、b與50 hz的交流

2、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【解析】選a。若a接電源正極，b接電源負極，在電源外部電流由正極流向負極，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，導電液體受到的磁場力沿順時針方向，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50 hz的交流電源相接，液體不會持續(xù)旋轉(zhuǎn)，故c錯誤；若僅磁場的n、s極互換后，重做該實驗發(fā)現(xiàn)液體旋轉(zhuǎn)方向改變，故d錯誤。2(2021吉林模擬)如圖所示，空間有方向垂直桌面的勻強磁場b(圖中未畫出)，兩根平行通電金屬

3、直導線m和n恰好靜止在光滑絕緣的水平桌面上，圖中為垂直導線的截面圖，m和n中電流大小分別為im、in，則下列判斷可能正確的是()a電流方向相同、imin，b方向豎直向上b電流方向相同、imin，b方向豎直向下c電流方向相反、imin，b方向豎直向上d電流方向相反、imin，b方向豎直向下【解析】選d。對m和n受力分析可知，m和n兩通電直導線，在水平方向各自所受合外力為零，若通電方向相同，則所受勻強磁場安培力方向相同，而兩通電直導線相互產(chǎn)生的安培力方向相反，合外力不可能都為零，選項a、b錯誤；若通電方向相反，則所受勻強磁場的安培力方向相反，兩通電直導線之間的安培力為排斥力，且兩者大小相等，根據(jù)f

4、bil可知，m和n中電流大小相等時，每根導線受到的合力為零，選項c錯誤、d正確。3.質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子m和n，以不同的速率經(jīng)小孔s垂直進入勻強磁場，帶電粒子僅受洛倫茲力的作用，運行的半圓軌跡如圖中虛線所示，下列表述正確的是()am帶負電，n帶正電bm的速率小于n的速率c洛倫茲力對m、n做負功dm的運動時間大于n的運動時間【解析】選a。根據(jù)左手定則可知m帶負電，n帶正電，故a項正確；根據(jù)mqvb，有v，由于m和n的質(zhì)量和電量都相等，磁感應強度不變，則半徑越大速度越大，故m的速率大于n的速率，故b項錯誤；洛倫茲力始終垂直于粒子運動方向，故不做功，故c項錯誤；m、n都運動了半個周期，根據(jù)mq

5、vb，有v，由于m和n的質(zhì)量和電量都相等，磁感應強度不變，則周期t恒定，m、n運動時間相同，故d項錯誤。4(2021南昌模擬)如圖所示，一粒子發(fā)射源p能夠在紙面內(nèi)向各個方向發(fā)射速率為v、比荷為k的帶正電粒子，空間存在垂直紙面向里的勻強磁場(圖中未畫出)，不考慮粒子間的相互作用和粒子重力，已知粒子做圓周運動的半徑大小為d，紙面內(nèi)另一點a距p的距離恰為d，則()a磁感應強度的大小為b粒子在磁場中均沿順時針方向做圓周運動c粒子從p出發(fā)至少經(jīng)過時間到達a點d同一時刻發(fā)射出的帶電粒子到達a點的時間差為【解析】選d。根據(jù)qvbm，得b，選項a錯誤；由左手定則可知，粒子在磁場中均沿逆時針方向做圓周運動，選項

6、b錯誤；能經(jīng)過a點且用時最短的粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的角度為60，則所用時間tt，選項c錯誤；能經(jīng)過a點且用時最長的粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的角度為300，則所用時間tt，則同一時刻發(fā)射出的帶電粒子到達a點的時間差為ttt，選項d正確。5如圖所示，一束不計重力的帶電粒子沿水平方向向左飛入圓形勻強磁場區(qū)域后發(fā)生偏轉(zhuǎn)，都恰好能從磁場區(qū)域的最下端p孔飛出磁場，則這些粒子()a.運動速率相同b運動半徑相同c比荷相同d從p孔射出時的速度方向相同【解析】選b。畫出粒子的運動軌跡，例如從a點射入的粒子，其圓心為o1，因速度方向水平，則ao1豎直，因ao1po1r，可知平行四邊形opo1a為菱形，可知rr，則這些粒子做圓周

7、運動的半徑都等于磁場區(qū)域圓的半徑r，根據(jù)rr可知，粒子的速率、比荷不一定相同，由圖中所示運動軌跡知粒子從p孔射出時的速度方向也不相同，故選項b正確。6質(zhì)譜儀可以測定有機化合物分子結構，現(xiàn)有一種質(zhì)譜儀的結構可簡化為如圖，有機物的氣體分子從樣品室注入離子化室，在高能電子作用下，樣品氣體分子離子化或碎裂成離子。若離子化后的離子帶正電，初速度為零，此后經(jīng)過高壓電源區(qū)、圓形磁場室(內(nèi)為勻強磁場)、真空管，最后打在記錄儀上，通過處理就可以得到離子比荷()，進而推測有機物的分子結構。已知高壓電源的電壓為u，圓形磁場區(qū)的半徑為r，真空管與水平面夾角為，離子進入磁場室時速度方向指向圓心。則下列說法正確的是()a

8、高壓電源a端應接電源的正極b磁場室的磁場方向必須垂直紙面向外c若離子化后的兩同位素x1、x2(x1質(zhì)量大于x2質(zhì)量)同時進入磁場室后，出現(xiàn)圖中的軌跡和，則軌跡一定對應x1d若磁場室內(nèi)的磁感應強度大小為b，當記錄儀接收到一個明顯的信號時，與該信號對應的離子比荷【解析】選b、d。正離子在電場中加速，可以判斷高壓電源a端應接負極，同時根據(jù)左手定則知，磁場室的磁場方向應垂直紙面向外，a錯誤，b正確；設離子通過高壓電源后的速度為v，由動能定理可得qumv2，離子在磁場中偏轉(zhuǎn)，則qvbm，聯(lián)立計算得出r，由此可見，質(zhì)量大的離子的運動軌跡半徑大，即軌跡一定對應x1，c錯誤；離子在磁場中偏轉(zhuǎn)軌跡如圖所示，由幾

9、何關系可知r，可解得，d正確?！炯庸逃柧殹?多選)如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為b和e。平板s上有可讓粒子通過的狹縫p和記錄粒子位置的膠片a1a2。平板s下方有磁感應強度為b0的勻強磁場。下列表述正確的是()a.質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具b.速度選擇器中的磁場方向垂直于紙面向外c.能通過狹縫p的帶電粒子的速率等于d.粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫p，粒子的比荷越小【解析】選a、b、c。質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具，a正確；帶電粒子在速度選擇器中沿直線運動時，所受電場力和洛倫茲力應等大反向，結合左手定

10、則可知b正確；由qe=qvb可得v=，c正確；粒子在平板s下方的勻強磁場中做勻速圓周運動，由qvb0=得r=，所以，故粒子越靠近狹縫p，粒子的比荷越大，d錯誤。7(電路故障)(2021邵陽模擬)如圖所示，不計電表內(nèi)阻的影響，由于某一個電阻斷路，使電壓表、電流表的示數(shù)均變大，這個斷路的電阻可能是()a.r1br2cr3 dr4【解析】選a、d。假設r1斷路，外電路總電阻增大，總電流減小，路端電壓增大，通過r2的電流變大，即電流表讀數(shù)變大；通過r4的電流也增大，r4電壓變大，電壓表示數(shù)也增大，故a正確。假設r2斷路，電流表無示數(shù)，故b錯誤。假設r3斷路，電壓表將無示數(shù)，故c錯誤。假設r4斷路，電壓

11、表測量路端電壓，電路中總電阻增大，總電流減小，則路端電壓增大，電壓表、電流表的示數(shù)均變大，故d正確。8.如圖所示為一個質(zhì)量為m、電荷量為q的圓環(huán)，可在水平放置的粗糙細桿上自由滑動，細桿處在磁感應強度大小為b、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，圓環(huán)以初速度v0向右運動直至處于平衡狀態(tài)，重力加速度為g，則圓環(huán)克服摩擦力做的功可能為()a0 bmvc dm(v)【解析】選a、b、d。若圓環(huán)剛開始所受洛倫茲力等于重力，圓環(huán)對粗糙細桿壓力為零，摩擦力為零，圓環(huán)克服摩擦力做的功為零，選項a正確；若開始圓環(huán)所受洛倫茲力小于重力，則由ff(mgqvb)知圓環(huán)一直減速到速度為零，由動能定理可得圓環(huán)克服摩擦力做的功為

12、mv，選項b正確；若開始圓環(huán)所受洛倫茲力大于重力，則減速到洛倫茲力等于重力時圓環(huán)達到穩(wěn)定，穩(wěn)定速度v，由動能定理可得圓環(huán)克服摩擦力做的功為wmvmv2m(v)，選項c錯誤，d正確。二、計算題(本題共2小題，共52分。需寫出規(guī)范的解題步驟)9(24分)(2020全國卷)如圖，在0xh，y區(qū)域中存在方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度b的大小可調(diào)，方向不變。一質(zhì)量為m，電荷量為q(q0)的粒子以速度v0從磁場區(qū)域左側(cè)沿x軸進入磁場，不計重力。(1)若粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后穿過y軸正半軸離開磁場，分析說明磁場的方向，并求在這種情況下磁感應強度的最小值bm；(2)如果磁感應強度大小為，粒子將通過虛線所示邊界

13、上的一點離開磁場。求粒子在該點的運動方向與x軸正方向的夾角及該點到x軸的距離。【解題指導】解答本題需明確以下兩點：(1)粒子垂直進入勻強磁場做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力。(2)利用幾何關系求粒子出磁場的運動方向與x軸正方向的夾角。【解析】(1)由題意，粒子剛進入磁場時應受到方向向上的洛倫茲力，因此磁場方向垂直于紙面向里。設粒子進入磁場中做圓周運動的半徑為r，根據(jù)洛倫茲力公式和圓周運動規(guī)律，有qv0bm由此可得r粒子穿過y軸正半軸離開磁場，其在磁場中做圓周運動的圓心在y軸正半軸上，半徑應滿足rh由題意，當磁感應強度大小為bm時，粒子的運動半徑最大，由此得bm(2)若磁感應強度大小為，粒子做

14、圓周運動的圓心仍在y軸正半軸上，由式可得，此時圓弧半徑為r2h粒子會穿過圖中p點離開磁場，運動軌跡如圖所示。設粒子在p點的運動方向與x軸正方向的夾角為，由幾何關系sin即由幾何關系可得，p點與x軸的距離為y2h(1cos )聯(lián)立式得y(2)h答案：(1)分析過程見解析，方向垂直紙面向里(2)(2)h10(28分)(2020山東等級考)某型號質(zhì)譜儀的工作原理如圖甲所示。m、n為豎直放置的兩金屬板，兩板間電壓為u，q板為記錄板，分界面p將n、q間區(qū)域分為寬度均為d的、兩部分，m、n、p、q所在平面相互平行，a、b為m、n上兩正對的小孔。以a、b所在直線為z軸， 向右為正方向，取z軸與q板的交點o為

15、坐標原點，以平行于q板水平向里為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向，建立空間直角坐標系oxyz。區(qū)域、內(nèi)分別充滿沿x軸正方向的勻強磁場和勻強電場，磁感應強度大小、電場強度大小分別為b和e。一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子，從a孔飄入電場(初速度視為零)，經(jīng)b孔進入磁場，過p面上的c點(圖中未畫出)進入電場，最終打到記錄板q上。不計粒子重力。(1)求粒子在磁場中做圓周運動的半徑r以及c點到z軸的距離l；(2)求粒子打到記錄板上位置的x坐標；(3)求粒子打到記錄板上位置的y坐標(用r、d表示)；(4)如圖乙所示，在記錄板上得到三個點s1、s2、s3，若這三個點是質(zhì)子h、氚核h、氦核he的位置，請寫出這三

16、個點分別對應哪個粒子(不考慮粒子間的相互作用，不要求寫出推導過程)?！窘馕觥?(1)設粒子經(jīng)加速電場到b孔的速度大小為v，粒子在區(qū)域中，做勻速圓周運動對應圓心角為，在m、n兩金屬板間，由動能定理得qumv2在區(qū)域中，粒子做勻速圓周運動，磁場力提供向心力，由牛頓第二定律得qvbm聯(lián)立式得r由幾何關系得d2(rl)2r2cos sin 聯(lián)立式得l(2)設區(qū)域中粒子沿z軸方向的分速度為vz，沿x軸正方向加速度大小為a，位移大小為x，運動時間為t，由牛頓第二定律得qema粒子在z軸方向做勻速直線運動，由運動合成與分解的規(guī)律得vzv cos dvzt粒子在x方向做初速度為零的勻加速直線運動，由運動學公式

17、得xat2聯(lián)立式得x(3)設粒子沿y方向偏離z軸的距離為y，其中在區(qū)域中沿y方向偏離的距離為y，由運動學公式得yvt sin 由題意得yly聯(lián)立式，得yr(4)s1、s2、s3分別對應氚核h、氦核he、質(zhì)子h的位置。答案：(1)(2)(3)r(4)s1、s2、s3分別對應氚核h、氦核he、質(zhì)子h的位置【加固訓練】(2020山東等級考模擬卷)如圖所示，在第一象限內(nèi)，存在垂直于xoy平面向外的勻強磁場，第二象限內(nèi)存在水平向右的勻強電場，第三、四象限內(nèi)存在垂直于xoy平面向外、磁感應強度大小為b0的勻強磁場；一質(zhì)量為m，電荷量為+q的粒子，從x軸上m點以某一初速度垂直于x軸進入第四象限，在xoy平面內(nèi)，以原點o為圓心做半徑為r0的圓周運動；隨后進入電場運動至y軸上的n點，沿與y軸正方向成45角離開電場；在磁場中運動一段時間后，再次垂直于y軸進入第四象限。不計粒子重力。求：(1)帶電粒子從m點進入第四象限時初速度的大小v0；(2)電場強度的大小e；(3)磁場的磁