高三物理二轮复习 整合测试 电场和磁场专题突破系列小题狂练大题冲关.doc

2014届高三物理二轮复习专题突破系列：整合测试-电场和磁场本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，考试时间90分钟。第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有的小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.(2013四川绵阳二模)如图所示，金属棒mn两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂，处于垂直纸面水平向里的匀强磁场中，棒中通有由m到n的恒定电流，细线中拉力不为零，两细线竖直。保持匀强磁场磁感应强度大小不变，方向缓慢地转过90变为竖直向下，在这个过程中()a细线向纸面内偏转，其中的拉力一直增大b细线向纸面外偏转，其中的拉力一直增大c细线向纸面内偏转，其中的拉力先增大后减小d细线向纸面外偏转，其中的拉力先增大后减小答案a解析当磁感应强度方向垂直纸面向里时，棒受到重力、拉力、安培力，如图(1)，满足2t1bilmg。当磁感应强度方向竖直向下时受力如图(2)(从m端向右看)，满足(2t2)2(mg)2(bil)2，综上可知a正确。2(2013大连模拟)如图所示，在xoy平面内有两根平行y轴水平放置的长直导线，通有沿y轴正方向大小相等的电流i，两导线关于y轴对称，p为x轴上一点，q为z轴上一点，下列说法正确的是()ao点处的磁感应强度为零bp、q两点处的磁感应强度方向垂直cp、q两点处的磁感应强度方向平行d正电荷从o点沿z轴向上运动不受洛伦兹力作用答案ab解析根据安培定则可判断两电流在o点处产生的磁感应强度等大反向，合磁感应强度为零，a正确。两电流在p点的磁场方向相反，叠加后合磁场方向沿z轴正方向；两电流在z轴正方向上各点产生的磁感应强度矢量叠加后，都沿x轴负方向，p、q两点磁场方向垂直，b正确，c错误。正电荷从o点沿z轴向上运动，由左手定则判断其受沿y轴正方向的洛伦兹力作用，d错。3.如图所示，mn、pq为水平放置的平行导轨，通电导体棒ab垂直放置在导轨上，已知导体棒的质量m1kg、长l2.0m，通过的电流i5.0a，方向如图所示，导体棒与导轨间的动摩擦因数。当加一竖直向上的匀强磁场时，导体棒水平向右运动，随着磁感应强度的增大，导体棒运动的加速度增大；若减小磁感应强度方向与速度方向的夹角，当该夹角减小到某一值时，无论怎样增大磁感应强度，导体棒ab均不会运动，则为()a30b45c60d90答案a解析对导体棒进行受力分析，如图所示，导体棒受到竖直向下的重力mg、竖直向上的支持力n、与运动方向相反的摩擦力f、斜向下的安培力bil。导体棒在这四个力作用下刚好从静止开始运动的临界条件：bilsin(mgbilcos)0，解得：b，当sincos0时，b为无穷大，此时tan，30，a正确。4.如图所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为b的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点o处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是()a.，正电荷b.，正电荷c.，负电荷 d.，负电荷答案c解析由题可知粒子向右侧偏转，洛伦兹力指向运动方向的右侧，由左手定则可判定粒子带负电，作出粒子运动轨迹示意图如图。根据几何关系有rrsin30a，再结合半径表达式r可得，故c项正确。5.(2013江苏南京二模)已知通电长直导线周围某点的磁感应强度bk，即磁感应强度b与导线中的电流i成正比，与该点到导线的距离r成反比。如图所示，两根平行长直导线相距为r，通以大小、方向均相同的电流。规定磁场方向垂直纸面向里为正，在0r区间内磁感应强度b随r变化的图线可能是()答案c解析根据安培定则和磁感应强度的叠加原理可知，0范围内磁感应强度大小逐渐减小到零，方向垂直纸面向里，为正，r范围中磁感应强度大小逐渐增大，方向垂直纸面向外，为负，故c正确。6霍尔元件是一种应用霍尔效应的磁传感器，广泛应用于各领域，如在翻盖手机中，常用霍尔元件来控制翻盖时开启或关闭运行程序。如图是一霍尔元件的示意图，磁场方向垂直霍尔元件工作面，霍尔元件宽为d(m、n间距离)，厚为h(图中上下面距离)，当通以图示方向电流时，mn两端将出现电压umn，则()amn两端电压umn仅与磁感应强度b有关b若霍尔元件的载流子是自由电子，则mn两端电压umn0，b错；由uk知，a、c错，d对。7.(2013山东临沂一模)如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根水平放置的平行粗糙导轨cd、ef，导轨上放有一金属棒mn，现从t0时刻起，给棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即ikt，其中k为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好。下列关于棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图象，可能正确的是()答案bd解析对导体棒由牛顿第二定律得ffma，fbilbklt，所以at，b正确，a错误；导体棒的速度vat，则vt2t，d正确，c错误。8.如图所示，在竖直放置的金属板m上放一个放射源c，可向纸面内各个方向射出速率均为v的粒子，p是与金属板m平行的足够大的荧光屏，到m的距离为d。现在p与金属板m间加上垂直纸面的匀强磁场，调整磁感应强度的大小，恰使沿m板向上射出的粒子刚好垂直打在荧光屏上。若粒子的质量为m，电荷量为2e，则()a磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度b的大小为b磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度b的大小为c在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为2dd在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为4d答案bc解析粒子带正电，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，粒子的轨道半径为d，由2ebvm得b，故b正确；亮斑区的上边界是沿m板向上射出的粒子，经1/4圆弧到达a点；亮斑区的下边界是垂直m板射出的粒子，经1/4圆弧轨迹与屏相切的b点，如图所示，所以亮斑区的长度为2d，c选项正确。9.(2013江苏淮安调研)如图，光滑的水平桌面处在竖直向下的匀强磁场中，桌面上平放一根一端开口、内壁光滑的绝缘细管，细管封闭端有一带电小球，小球直径略小于管的直径，细管的中心轴线沿y轴方向。在水平拉力f作用下，细管沿x轴方向做匀速运动，小球能从管口处飞出。小球在离开细管前的运动加速度a、拉力f随时间t变化的图象中，正确的是()答案bd解析小球水平方向做匀速直线运动，y方向做匀加速直线运动，加速度a恒定，故b正确，a错误；以细管为研究对象，水平方向上受力如图(1)，f为拉力，fn为小球对管壁的弹力，且ffn。以小球为研究对象，水平面内受到洛伦兹力f洛和管壁的弹力fn，fnqvybqbat，所以fqbat，故d正确，c错误。10.如图所示，在第二象限中有水平向右的匀强电场，电场强度为e，在第一象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为b。有一重力不计的带电粒子以垂直于x轴的速度v010m/s从x轴上的p点进入匀强电场，恰好与y轴成45角射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限。已知op之间的距离为d0.5m，则带电粒子()a带正电荷b在电场中运动的时间为0.1sc在磁场中做圆周运动的半径为md在磁场中运动的时间为s答案abd解析根据带电粒子在电场中的偏转方向可知带电粒子带正电荷，选项a正确；由恰好与y轴成45角射出电场可知，离开电场时vxvyv0 ，则vv010m/s，在电场中沿x轴方向上做匀加速运动，dt，解得粒子在电场中运动的时间为t0.1s，选项b正确；沿y轴方向上的位移为lv0t2d1m，在磁场中的偏转圆心角为135(如图所示)，由几何关系可得圆周运动的半径为rl2dm，故选项c错误；在磁场中的运动的时间为tts，故选项d正确。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分。把答案直接填在横线上)11如图所示是某工厂里电容式传感器的示意图，可通过该装置观察池中液面的升降情况，图中有ab的电流时，电流表指针向左偏，反之向右偏，现发现指针向右偏，则液面变化情况为_(填“上升”或“下降”)。答案上升解析依题意知指针右偏，电流方向是ba，电容器是充电，则电容一定变大，即正对面积增大，液面升高。12.如图所示，虚线为一匀强电场的等势面一带负电微粒从a点沿图中直线在竖直平面内运动到b点，不计空气阻力，此过程中粒子电势能_，动能_。(填“增加”“不变”或“减少”)答案增加减少解析本题考查电场中的功能关系。负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，由图可知ab，电势能增加；电场力做负功，由动能定理可知动能减少。难度易。13实验室里可以用图甲表示的小罗盘估测条形磁铁磁场的磁感应强度方法如图乙所示。调整罗盘，使小磁针静止时n极指向罗盘上的零刻度(即正北方向)，将条形磁铁放在罗盘附近，使罗盘所在处条形磁铁的磁场方向处于东西方向上，此时罗盘上的小磁针将转过一定角度若已知地磁场的水平分量bx，为计算罗盘所在处条形磁铁磁场的磁感应强度b，则只需知道_，磁感应强度的表达式为b_。答案罗盘上指针的偏转角bxtan解析罗盘所在处的磁场为磁铁的磁场与地磁场的合磁场，地磁场由南向北，小磁针n极所指的方向为合磁场的方向，根据矢量合成的平行四边形定则，已知磁场的水平分量，只要知道地磁场与合磁场的夹角就可求出磁铁的磁场。三、计算题(共4小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14(10分)如图所示，一个质量为m2.01011kg，带电荷量q1.0105c的带电微粒(重力忽略不计)，从静止开始经u1100v电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场，偏转电场的电压u2100v。金属板长l20cm，两板间距d10cm。求：(1)微粒进入偏转电场时的速度v0大小；(2)微粒射出偏转电场时的偏转角；(3)若该匀强磁场的宽度为d10cm，为使微粒不会由磁场右边界射出，该匀强磁场的磁感应强度b。答案(1)1.0104m/s(2)30(3)0.346t解析(1)微粒在加速电场中由动能定理得qu1mv解得v01.0104m/s(2)微粒在偏转电场中做类平抛运动，有a，vyata飞出电场时，速度偏转角的正切为tan解得30(3)进入磁场时微粒的速度是v轨迹如图所示，由几何关系有：drrsin洛伦兹力提供向心力有bqv由联立得b代入数据解得b/5t0.346t所以，为使微粒不会由磁场右边界射出，该匀强磁场的磁感应强度b至少为0.346t。(b0.35t也可以)15(10分)如图，与水平面成45角的平面mn将空间分成和两个区域。一质量为m，电荷量为q(q0)的粒子以速度v0从平面mn上的p0点水平向右射入区。粒子在区运动时，只受到大小不变、方向竖直向下的电场力作用，电场强度大小为e；在区运动时，只受到匀强磁场的作用，磁感应强度大小为b，方向垂直于纸面向里。求粒子首次从区离开时到出发点p0的距离(粒子的重力可以忽略)。答案()解析带电粒子进入电场后，在电场力的作用下沿抛物线运动，其加速度方向竖直向下，设其大小为a，由牛顿定律得qema设经过时间t0，粒子从平面mn上的点p1进入磁场，由运动学公式和几何关系得v0t0at粒子速度大小v1为v1设速度方向与竖直方向的夹角为，则tan此时粒子到出发点p0的距离为s0v0t0此后粒子进入磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，圆周半径为r1设粒子首次离开磁场的点为p2，弧所对的圆心角为2，则p1到点p2的距离为s12r1sin由几何关系得45联立式得s1点p2与点p0相距ls0s1联立解得l()。16(11分)如图1所示，宽度为d的竖直狭长区域内(边界为l1、l2)，存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图2所示)，电场强度的大小为e0，e0表示电场方向竖直向上。t0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的n1点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的n2点。q为线段n1n2的中点，重力加速度为g。上述d、e0、m、v、g为已知量。(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度b的大小；(2)求电场变化的周期t；(3)改变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求t的最小值。答案(1)(2)(3)解析(1)微粒做直线运动，则mgqe0qvb微粒做圆周运动，则mgqe0联立得qb(2)设微粒从n1运动到q的时间为t1，做圆周运动的周期为t2，则vt1qvbm2rvt2联立得t1；t2电场变化的周期tt1t2(3)若微粒能完成题述的运动过程，要求d2r联立得r设n1q段直线运动的最短时间为tmin，由得tmin因t2不变，t的最小值tmintmint2。17(11分)如图所示，在x轴上方有一竖直向下的匀强电场区域，电场强度为e500v/m。x轴下方分布有很多磁感应强度为b1t的条形匀强磁场区域，其宽度均为d13cm，相邻两磁场区域的间距为d24cm。现将一质量为m51013kg、电荷量为q1108c的带正电的粒子(不计重力)从y轴上的某处静止释放。(1)若粒子从坐标(0，h1)点由静止释放，要使它经过x轴下方时，不会进入第二磁场区，h1应满足什么条件？(2)若粒子从坐标(0,5cm)点由静止释放，求自释放到第二次过x轴的时间(取3.14)。答案(1)h11.8102m(2)3.57104s解析(1)粒子经电场加速，经过x轴时速度大小