【三维设计】高三物理一轮夯实基础 阶段验收评估《 磁场》（含解析）.doc

阶段验收评估(八)磁场(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分，每小题至少有一个选项正确，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是()a磁感线从磁体的n极出发，终止于s极b磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向c沿磁感线方向，磁场逐渐减弱d在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小2(2012山西省临汾模拟)下列关于导体在磁场中受力的说法中，正确的是()a通电导体在磁场中一定受到安培力的作用b通电导体在磁场中有时不会受到安培力的作用c通电导体中的电流方向与磁场方向不平行也不垂直时，不会受到安培力的作用d只要导体放入磁场中，无论是否通电都会受到安培力的作用3根据所学知识判断图1中正确的是()图14. (2013德州模拟)如图2所示，通电导体棒静止于水平导轨上，棒的质量为m，长为l，通过的电流大小为i且垂直纸面向里，匀强磁场的磁感应强度b的方向与导轨平面成角，则导体棒受到的()a安培力大小为bilb安培力大小为bilsin 图2c摩擦力大小为bilsin d支持力大小为mgbilcos 5一个带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，要想确定带电粒子的电荷量与质量之比，则只需要知道()a运动速度v和磁感应强度bb磁感应强b和运动周期tc轨道半径r和运动速度vd轨道半径r和磁感应强度b6(2012湖北省八校联考)来自太阳和其他星体的宇宙射线含有大量高能带电粒子，若这些粒子都到达地面，将会对地球上的生命带来危害。但由于地磁场的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。下面说法中正确的是()a地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极附近最强，赤道附近最弱b地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极附近最弱，赤道附近最强c地磁场会使沿地球赤道平面垂直射向地球的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转d地磁场只对带电的宇宙射线有阻挡作用，对不带电的射线(如射线)没有阻挡作用7(2012北京西城区模拟)如图3所示，平面直角坐标系的第象限内有一匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度为b。一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v从o点沿着与y轴夹角为30的方向进入磁场，运动到a点时速度方向与x轴的正方向相同，不计粒子的重力，则() 图3a该粒子带正电ba点与x轴的距离为c粒子由o到a经历时间td运动过程中粒子的速度不变8.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个d形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两d形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图4所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法正确的是()a增大电场的加速电压 图4b增大d形金属盒的半径c减小狭缝间的距离d减小磁场的磁感应强度9. (2013衡水调研)电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面。不加磁场时，电子束将通过磁场中心o点而打到屏幕上的中心m，加磁场后电子束偏转到p点外侧。现要使电子束偏转 图5回到p点，可行的办法是()a增大加速电压b增加偏转磁场的磁感应强度c将圆形磁场区域向屏幕靠近些d将圆形磁场的半径增大些10. (2012沈阳模拟)如图6所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起，置于粗糙的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场，现用一水平恒力f拉乙物块，使甲、乙无相对滑动一起向左加速运动，在加速运动阶段() 图6a甲、乙两物块间的摩擦力不断增大b甲、乙两物块间的摩擦力不断减小c甲、乙两物块间的摩擦力保持不变d乙物块与地面之间的摩擦力不断减小11(2012河南省质量调研)如图7所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球。o点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，b、o、d三点在同一水平线上。已知小球所受电场力与重力大小相等。现将小球从环的顶端a点由 图7静止释放，下列判断正确的是()a小球能越过d点并继续沿环向上运动b当小球运动到c点时，所受洛伦兹力最大c小球从a点运动到b点的过程中，重力势能减小，电势能增大d小球从b点运动到c点的过程中，电势能增大，动能先增大后减小12.如图8所示，边界oa与oc之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界oa上有一粒子源s。某一时刻，从s平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用)，所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界oc射出磁场。已知aoc60，从边界oc射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于t/2(t为粒子在磁场中运动的周期)，则从边界oc射出的粒子在磁场中运动的时 图8间可能为()at/8bt/6ct/4dt/3二 、计算题(本题共4小题，共52分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)13(12分)(2011北京高考)利用电场和磁场，可以将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。如图9所示的矩形区域acdg(ac边足够长)中存在垂直于纸面的匀强磁场，a处有一狭缝。离子源产生的离子，经静电场加速后 图9穿过狭缝沿垂直于ga边且垂直于磁场的方向射入磁场，运动到ga边，被相应的收集器收集，整个装置内部为真空。已知被加速的两种正离子的质量分别是m1和m2(m1m2)，电荷量均为q。加速电场的电势差为u，离子进入电场时的初速度可以忽略。不计重力，也不考虑离子间的相互作用。(1)求质量为m1的离子进入磁场时的速率v1；(2)当磁感应强度的大小为b时，求两种离子在ga边落点的间距s。14. (12分)(2012上海高考)载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为bki/r，式中常量k0，i为电流强度，r为距导线的距离。在水平长直导线mn正下方，矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流，被两根等长的轻质绝缘细线静止地悬挂，如图10 图10所示。开始时mn内不通电流，此时两细线内的张力均为t0。当mn通以强度为i1的电流时，两细线内的张力均减小为t1，当mn内的电流强度变为i2时，两细线的张力均大于t0。(1)分别指出强度为i1、i2的电流的方向；(2)求mn分别通以强度为i1和i2电流时，线框受到的安培力f1与f2大小之比；(3)当mn内的电流强度为i3时两细线恰好断裂，在此瞬间线圈的加速度大小为a，求i3。15(14分)在电子显像管内部，由炽热的灯丝上发射出的电子在经过一定的电压加速后，进入偏转磁场区域，最后打到荧光屏上，当所加的偏转磁场的磁感应强度为零时，电子应沿直线运动打在荧光屏的正中心位置。但由于地磁场对带电粒子运动的影响，会出现在未加偏转磁场时电子束偏离直线运动的现象，所以在精密测量仪器的显像管中常需要在显像管的外部采取磁屏蔽措施以消除地磁场对电子运动的影响。已知电子质量为m、电荷量为e，从炽热灯丝发射出的电子(可视为初速度为零)经过电压为u的电场加速后，沿水平方向由南向北运动。若不采取磁屏蔽措施，且已知地磁场磁感应强度的竖直向下分量的大小为b，地磁场对电子在加速过程中的影响可忽略不计。在未加偏转磁场的情况下，(1)试判断电子束将偏向什么方向；(2)求电子在地磁场中运动的加速度的大小；(3)若加速电场边缘到荧光屏的距离为l，求在地磁场的作用下使到达荧光屏的电子在荧光屏上偏移的距离。16(14分)(2012石家庄模拟)如图11所示，m、n为加速电场的两极板，m板中心有一小孔q，其正上方有一半径为r11 m的圆形磁场区域，圆心为o，另有一内半径为r1，外半径为r2 m的同心环形磁场区域，区域边界与m板相切于q点，磁感应强度大小均为b0.5 t，方向相反，均垂直于纸面，一比荷q/m4107 c/kg带正电粒子从n板的p点由静止释放，经加速后通过小孔q，垂直进入环形磁场区域。已知 图11点p、q、o在同一竖直线上，不计粒子的重力，且不考虑粒子的相对论效应。(1)若加速电压u11.25106 v，求粒子刚进入环形磁场时的速率v0。(2)要使粒子能进入中间的圆形磁场区域，加速电压u2应满足什么条件？(3)在某加速电压下粒子进入圆形磁场区域，恰能水平通过圆心o，之后返回到出发点p，求粒子从q孔进入磁场到第一次回到q点所用的时间。答 案阶段验收评估(八) 磁场1选d磁感线是一些闭合的曲线，没有出发点和终止点，a选项错；磁场的方向与通电导体在磁场中某点受磁场力的方向垂直，b选项错；磁感线的疏密可定性表示磁场强弱，不是沿磁感线方向磁场减弱，c选项错；通电导体在磁场中受的安培力最小为零，最大为bil，同一通电导体在不同的磁场中安培力在零到bil之间，由此可见d选项正确。2选b磁场对通电电流有力的作用，将导体放入磁场，不通电也就无电流，无电流也就不会受到安培力的作用，选项d错误；通电导体放入磁场中，也不一定就受到安培力的作用，当导线方向与磁场方向平行时，导线不受安培力的作用，当导线与磁场垂直时，导线受到的力最大，其他情况下，受到的力介于0与最大值之间，由此可见，选项a、c错误，b正确。3选a由左手定则知a正确，b错误；由安培定则知d错误；电场中某点场强方向应沿电场线的切线方向，正电荷受力与其方向相同，c错误。4.选ac根据安培力计算公式，fbil，a正确，b错误；导体棒受力如图。根据平衡条件，ffbilsin ，c正确；fnmgbilcos ，d错误。5选b根据洛伦兹力提供向心力有bvq，可得r，即，显然，选项a、c、d错误；将v代入可得，选项b正确。6选bd地球南、北两极附近的地磁场方向沿竖直方向，几乎与宇宙射线的运动方向相同，所以阻挡作用最弱；在赤道附近的地磁场方向由南指向北，这与垂直射向地球表面的宇宙射线的运动方向垂直，所以阻挡作用最强，又根据左手定则可知，地磁场对宇宙射线的洛伦兹力指向东西方向，所以选项a、c错误，b正确；显然，选项d也正确。7选bc根据粒子的运动方向，由左手定则判断可知粒子带负电，a项错；运动过程中粒子做匀速圆周运动，速度大小不变，方向变化，d项错；粒子做圆周运动的半径r，周期t，从o点到a点速度的偏向角为60，即运动了t，所以由几何知识求得点a与x轴的距离为，粒子由o到a经历时间t，b、c两项正确。8选b根据bvq，可得mv2，可见，粒子被加速获得的最大速度受到d形盒最大半径和磁感应强度的制约，即可通过增大d形金属盒的半径和增大磁场的磁感应强度来增大带电粒子射出时的动能。9选ac现要使电子束偏转回到p点，可行的办法可分为两大类：一类是不改变电子在磁场中的偏转角度，而将圆形磁场区域向屏幕靠近些；另一类是不改变屏幕的位置，而是减小电子在磁场中的偏转角度，具体做法包含三个方面：(1)增大加速电压，以提高射入磁场时粒子的速度；(2)减小偏转磁场的磁感应强度；(3)将圆形磁场的半径减小些。综上可知，只有选项a、c正确。10选b甲、乙无相对滑动一起向左加速运动，并且甲带正电，由左手定则可判断出甲所受洛伦兹力竖直向下，在加速运动阶段，乙对地面压力逐渐增大，乙与地面的摩擦力不断增大，选项d错误；整体的加速度a逐渐减小，隔离甲，由牛顿第二定律，ffma，甲、乙两物块间的摩擦力ff不断减小，选项b正确，a、c错误。11选d由题意可知，小球运动的等效最低点在b、c中间，因此当小球运动到d点时速度为0，不能继续向上运动，选项a错误；小球在等效最低点时速度最大，所受洛伦兹力最大，选项b错误；小球从a运动到b的过程中，重力做正功，电场力也做正功，所以重力势能与电势能均减小，选项c错误；小球从b运动到c的过程中，电场力做负功，电势能增大，合外力先做正功再做负功，动能先增大后减小，选项d正确。12.选bcd因为所有粒子的初速度大小相同，它们在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r也相同；如图所示，当粒子沿sa方向水平向右进入磁场，然后沿图中实线运动，最后交oc于m时，在磁场中的运动时间最长为t/2，设osl，由几何关系可得，轨道半径rl；当粒子在磁场中运动后交oc于n点，而snoc时，粒子的运动时间最小，根据几何关系可知，其运动时间为t/6，所以这些粒子在磁场中的运动时间介于t/6t/2之间。13解析：(1)加速电场对离子m1做的功wqu，由动能定理m1v12qu得v1 (2)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式qvb，r，利用式得离子在磁场中的轨道半径分别为r1 ，r2 两种离子在ga上落点的间距s2r12r2 ()答案：(1) (2) ()14解析：(1)i1方向向左，i2方向向右。(2)当mn中通以强度为i1的电流时，线框受到的安培力大小为f1ki1il，当mn中通以强度为i2的电流时，线框受到的安培力大小为f2ki2il。式中r1、r2分别为ab、cd与mn的间距，i为线圈中的电流，l为ab、cd的长度。f1f2i1i2。(3)设mn中电流强度为i3时，线框受到的安培力大小为f3。由题设条件