(全國(guó)版)高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練習(xí)章末質(zhì)量檢測(cè)（九） (含解析)

章末質(zhì)量檢測(cè)(九)(時(shí)間：50分鐘)一、選擇題(本題共8小題。1～5題為單項(xiàng)選擇題，6～8題為多項(xiàng)選擇題)1．如圖1所示，長(zhǎng)直導(dǎo)線ab附近有一帶正電荷的小球用絕緣絲線懸掛在M點(diǎn)。當(dāng)ab中通以由b→a的恒定電流時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()圖1A．小球受磁場(chǎng)力作用，方向與導(dǎo)線垂直且垂直紙面向里B．小球受磁場(chǎng)力作用，方向與導(dǎo)線垂直且垂直紙面向外C．小球受磁場(chǎng)力作用，方向與導(dǎo)線垂直并指向左方D．小球不受磁場(chǎng)力作用答案D2．如圖2所示，兩平行直導(dǎo)線cd和ef豎直放置，通以方向相反、大小相等的電流，a、b兩點(diǎn)位于兩導(dǎo)線所在的平面內(nèi)，則()圖2A．b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B．ef導(dǎo)線在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里C．cd導(dǎo)線受到的安培力方向向右D．同時(shí)改變兩導(dǎo)線中的電流方向，cd導(dǎo)線受到的安培力方向不變解析根據(jù)右手螺旋定則可知兩導(dǎo)線在b處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均為垂直紙面向外，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；ef在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則可判斷，電流方向相反的兩平行直導(dǎo)線互相排斥，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；只要兩直導(dǎo)線中的電流方向相反，就互相排斥，選項(xiàng)D正確。答案D3．1931年英國(guó)物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言：存在只有一個(gè)磁極的粒子，即“磁單極子”。假設(shè)一個(gè)“N磁單極子”形成的磁場(chǎng)如圖3所示，將一個(gè)半徑為r、質(zhì)量為m的超導(dǎo)體圓環(huán)水平放置在該磁單極子的正上方，圓環(huán)所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，與圓環(huán)相切的磁感線與豎直方向的夾角為30°，重力加速度大小為g，若圓環(huán)恰好在該位置懸浮，則圓環(huán)中電流的大小為()圖3A.eq\f(mg,2πrB) B.eq\f(mg,πrB) C.eq\f(\r(3)mg,2πrB) D.eq\f(\r(3)mg,πrB)解析當(dāng)圓環(huán)所受的重力與安培力在豎直方向上的分力大小相等時(shí)，圓環(huán)恰好在該位置懸浮，以圓環(huán)為研究對(duì)象可知mg＝BI·2πr·sin30°，解得圓環(huán)中電流的大小I＝eq\f(mg,πrB)，選項(xiàng)B正確。答案B4．如圖4所示，從S處發(fā)出的熱電子經(jīng)加速電壓U加速后垂直進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉(zhuǎn)。設(shè)兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。欲使電子沿直線從電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域通過(guò)，只采取下列措施，其中可行的是()圖4A．適當(dāng)減小電場(chǎng)強(qiáng)度EB．適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度BC．適當(dāng)增大加速電場(chǎng)極板之間的距離D．適當(dāng)減小加速電壓U解析要使電子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有Eq＝qvB。根據(jù)左手定則可知電子所受的洛倫茲力的方向豎直向下，故電子向上極板偏轉(zhuǎn)的原因是電場(chǎng)力大于洛倫茲力，所以要么增大洛倫茲力，要么減小電場(chǎng)力。適當(dāng)減小電場(chǎng)強(qiáng)度E，即可以減小電場(chǎng)力，選項(xiàng)A正確；適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B，可以減小洛倫茲力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；適當(dāng)增大加速電場(chǎng)極板之間的距離，根據(jù)eU＝eq\f(1,2)mv2可得v＝eq\r(\f(2eU,m))，由于兩極板間的電壓沒(méi)有變化，所以電子進(jìn)入磁場(chǎng)的速率沒(méi)有變化，因此沒(méi)有改變電場(chǎng)力和洛倫茲力的大小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；同理，適當(dāng)減小加速電壓U，可以減小電子進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)中的速度v，從而減小洛倫茲力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案A5．質(zhì)譜儀可以測(cè)定有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有一種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為如圖5所示，有機(jī)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(guò)高壓電源區(qū)、圓形磁場(chǎng)室(內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng))、真空管，最后打在記錄儀上，通過(guò)處理就可以得到離子比荷(eq\f(q,m))，進(jìn)而推測(cè)有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)。已知高壓電源的電壓為U，圓形磁場(chǎng)區(qū)的半徑為R，真空管與水平面夾角為θ，離子進(jìn)入磁場(chǎng)室時(shí)速度方向指向圓心。則下列說(shuō)法正確的是()圖5A．高壓電源A端應(yīng)接電源的正極B．磁場(chǎng)室的磁場(chǎng)方向必須垂直紙面向里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(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)室后，出現(xiàn)圖中的軌跡Ⅰ和Ⅱ，則軌跡Ⅰ一定對(duì)應(yīng)X1D．若磁場(chǎng)室內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，當(dāng)記錄儀接收到一個(gè)明顯的信號(hào)時(shí)，與該信號(hào)對(duì)應(yīng)的離子比荷eq\f(q,m)＝eq\f(2Utan2\f(θ,2),B2R2)解析正離子在電場(chǎng)中加速，可以判斷高壓電源A端應(yīng)接負(fù)極，同時(shí)根據(jù)左手定則知，磁場(chǎng)室的磁場(chǎng)方向應(yīng)垂直紙面向外，A、B均錯(cuò)誤；設(shè)離子通過(guò)高壓電源后的速度為v，由動(dòng)能定理可得qU＝eq\f(1,2)mv2，離子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，則qvB＝meq\f(v2,r)，聯(lián)立計(jì)算得出r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q))，由此可見(jiàn)，質(zhì)量大的離子的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑大，即軌跡Ⅱ一定對(duì)應(yīng)X1，C錯(cuò)誤；離子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可知r＝eq\f(R,tan\f(θ,2))，可解得eq\f(q,m)＝eq\f(2Utan2\f(θ,2),B2R2)，D正確。答案D6．(2019·淄博一模)如圖6甲所示，空間同時(shí)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電場(chǎng)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(chǎng)方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)30°，同時(shí)給小球一個(gè)垂直磁場(chǎng)方向斜向下的速度v，如圖乙所示。則關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B．小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒C．小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能增加了eq\f(mgv,2Bq)D．小球第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)歷時(shí)eq\f(πm,2qB)解析小球在復(fù)合場(chǎng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，只受兩個(gè)力作用，即重力和電場(chǎng)力且兩者平衡。當(dāng)把磁場(chǎng)順時(shí)針?lè)较騼A斜30°，且給小球一個(gè)垂直磁場(chǎng)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(dòng)，選項(xiàng)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(dòng)過(guò)程中受到電場(chǎng)力要做功，所以機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；小球從開(kāi)始到最低點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為W＝qERsin30°＝eq\f(m2gv,2qB)，所以電勢(shì)能的增加量為eq\f(m2gv,2qB)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；小球從第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的時(shí)間為eq\f(1,4)T＝eq\f(πm,2qB)，選項(xiàng)D正確。答案AD7．如圖7所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)有比荷大小相等的甲、乙兩粒子，甲以速度v1從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)t1時(shí)間射出磁場(chǎng)，射出磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與初速度方向間的夾角為60°；乙以速度v2從距離直徑AOB為eq\f(R,2)的C點(diǎn)平行于直徑AOB方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)t2時(shí)間射出磁場(chǎng)，其軌跡恰好通過(guò)磁場(chǎng)的圓心。不計(jì)粒子受到的重力，則()圖7A．兩個(gè)粒子帶異種電荷B．t1＝t2C．v1∶v2＝eq\r(3)∶1D．兩粒子在磁場(chǎng)中軌跡長(zhǎng)度之比l1∶l2＝eq\r(3)∶1解析根據(jù)左手定則判斷可得，甲粒子帶正電，乙粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)A正確；分別對(duì)甲、乙粒子作圖，找出其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心和半徑以及圓心角，則有r甲＝eq\r(3)R，r乙＝R，θ甲＝eq\f(π,3)，θ乙＝eq\f(2π,3)，根據(jù)qvB＝meq\f(v2,r)可得v＝eq\f(qBr,m)，所以eq\f(v1,v2)＝eq\f(r甲,r乙)＝eq\f(\r(3),1)，選項(xiàng)C正確；根據(jù)t＝eq\f(θ,2π)T可得eq\f(t1,t2)＝eq\f(θ甲,θ乙)＝eq\f(1,2)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；粒子在磁場(chǎng)中的軌跡長(zhǎng)度為l＝vt，所以eq\f(l1,l2)＝eq\f(v1t1,v2t2)＝eq\f(\r(3),2)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案AC8．(多選)(2019·名師原創(chuàng)預(yù)測(cè))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8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(chǎng)(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(shí)兩金屬薄板上就會(huì)聚集電荷，形成電勢(shì)差。已知發(fā)電通道長(zhǎng)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(jì)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()圖8A．發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為2500VB．若電流表示數(shù)為16A，則單位時(shí)間(1s)內(nèi)打在下極板的電子有1020個(gè)C．當(dāng)外接電阻為12Ω時(shí)，電流表的示數(shù)為50AD．當(dāng)外接電阻為50Ω時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出功率最大解析由等離子體所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡得qvB0＝qeq\f(E,d)，則得發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為E＝B0dv＝1000V，故A錯(cuò)誤；由電流的定義可知I＝eq\f(ne,Δt)，代入數(shù)據(jù)解得n＝1020個(gè)，故B正確；發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻為r＝ρeq\f(d,Lh)＝8Ω，由閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R＋r)＝50A，故C正確；當(dāng)電路中內(nèi)、外電阻相等時(shí)發(fā)電機(jī)的輸出功率最大，此時(shí)外電阻為R＝r＝8Ω，故D錯(cuò)誤。答案BC二、非選擇題9．(2019·合肥一檢)如圖9所示，在平面直角坐標(biāo)系xOy的第四象限內(nèi)有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，其場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向與x軸成30°角斜向上。一比荷為eq\f(q,m)的帶正電粒子從P點(diǎn)由靜止出發(fā)，接著在x軸上Q點(diǎn)進(jìn)入第一象限，通過(guò)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域(圖中未畫(huà)出)后，從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸負(fù)方向離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域。若P、Q間距為L(zhǎng)，粒子重力不計(jì)，試求：圖9(1)粒子到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的速度大??；(2)Q點(diǎn)的坐標(biāo)；(3)矩形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積。解析(1)作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示qEL＝eq\f(1,2)mv2解得粒子到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的速度v＝eq\r(\f(2qEL,m))(2)設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為R，由幾何關(guān)系可知Q點(diǎn)的坐標(biāo)為(3R，0)又qvB＝meq\f(v2,R)，可得R＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mEL,q))則Q點(diǎn)的坐標(biāo)為(eq\f(3,B)eq\r(\f(2mEL,q))，0)(3)由圖可得，最小的矩形磁場(chǎng)面積Smin＝2Rcos30°(R－Rsin30°)＝eq\f(\r(3),2)R2＝eq\f(\r(3)mEL,qB2)答案(1)eq\r(\f(2qEL,m))(2)(eq\f(3,B)eq\r(\f(2mEL,q))，0)(3)eq\f(\r(3)mEL,qB2)10．(2018·蘇錫常鎮(zhèn)三模)如圖10所示，在xOy平面內(nèi)0＜x＜L的區(qū)域內(nèi)有一方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，x＞L的區(qū)域內(nèi)有一方向垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。某時(shí)刻，一帶正電的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)以沿x軸正方向的初速度v0進(jìn)入電場(chǎng)；之后的另一時(shí)刻，一帶負(fù)電粒子以同樣的初速度從坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)。正、負(fù)粒子從電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向與電場(chǎng)和磁場(chǎng)邊界的夾角分別為60°和30°，兩粒子在磁場(chǎng)中分別運(yùn)動(dòng)半周后恰好在某點(diǎn)相遇。已知兩粒子的重力以及兩粒子之間的相互作用都可忽略不計(jì)。求：圖10(1)正、負(fù)粒子的比荷之比eq\f(q1,m1)∶eq\f(q2,m2)；(2)正、負(fù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑大?。?3)兩粒子先后進(jìn)入電場(chǎng)的時(shí)間差。解析(1)設(shè)粒子進(jìn)磁場(chǎng)方向與邊界夾角為θ，vy＝eq\f(v0,tanθ)vy＝eq\f(Eq,m)tt＝eq\f(L,v0)eq\f(q1,m1)∶eq\f(q2,m2)＝eq\f(1,tan60°)∶eq\f(1,tan30°)＝1∶3(2)設(shè)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的速度分別為v1、v2由v＝eq\f(v0,sinθ)，得v1＝eq\f(2\r(3),3)v0，v2＝2v0qvB＝meq\f(v2,R)，R＝eq\f(mv,qB)eq\f(R1,R2)＝eq\f(\r(3),1)y＝eq\f(vy,2)·t兩粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)位置間的距離d＝y(tǒng)1＋y2＝eq\f(2\r(3),3)L根據(jù)題意作出運(yùn)動(dòng)軌跡，兩粒子相遇在P點(diǎn)，由幾何關(guān)系可得2R1＝dsin60°2R2＝dsin30°R1＝eq\f(\