【全国通用】高考物理一轮复习精选单元检测九：磁场(含答案)

1、单元检测九磁场考生注意：1 .本试卷共4页.2 .答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应 位置上.3 .本次考试时间90分钟，满分100分.4 .请在密封线内作答，保持试卷清洁完整.一、单项选择题（本题共9小题，每小题4分，共36分.在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确，选对得 4分，选错得0分）1.关于电场强度、磁感应强度，下列说法中正确的是（）A.由真空中点电荷的电场强度公式E= kQT知，当r趋近于零时，其电场强度趋近于无限大B.电场强度的定义式 E= F适用于任何电场qC.由安培力公式F=BIl可知，一小段通电导体在某处不受安培力，说明此处一

2、定无磁场D. 一带电粒子在磁场中运动时，磁感应强度的方向一定垂直于洛伦兹力的方向和带电粒子的运动方向2 .如图1所示，两根平行放置的长直导线a和b中有大小相等、方向相反的电流， a受到的磁场力大小为 F1.当加入一个与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2,则此时b受到的磁场力大小变为（）A. F2C.F1+F2B.F1-F2D.2 F1 F23 .如图2所示，在x>0, y>0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度垂直于 xOy平面向里, 大小为B现有一质量为 m电荷量为q的带正电的粒子，从x轴上某点P沿着与x轴成30。 角的方向射入磁场.不计重力的影响，则下列有

3、关说法正确的是 （ ）A.只要粒子的速率合适，粒子就可能通过原点B.粒子在磁场中运动的时间一定为C.粒子在磁场中运动的时间可能为m m qBD.粒子在磁场中运动的时间可能为兀m6qB4.（2 017 黑龙江大庆模拟）如图3所示，从S处发出的热电子（重力不计）经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,发现电子流向上极板偏转.设两极板间电场强度为E,磁感应强度为 B欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是（）图3A.适当减小电场强度EB.适当减小磁感应强度 BC.适当增大加速电场极板之间的距离D.适当减小加速电压 U5.如图4所示，甲、乙两个质量相同、带等量

4、异种电荷的带电粒子，以不同的速率经小孔P垂直磁场边界 MN进入方向垂直纸面向外的匀强磁场中，在磁场中做匀速圆周运动，并垂直 磁场边界MNI寸出磁场，半圆轨迹如图中虚线所示.不计粒子所受重力及空气阻力，则下列说法中正确的是（）“ f 夕 * * 及 * /-8 乙 图4A.甲带负电荷，乙带正电荷B.洛伦兹力对甲做正功C.甲的速率大于乙的速率D.甲在磁场中运动的时间大于乙在磁场中运动的时间6.（2017 广东湛江一中月考）如图5所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中 刚好做匀速圆周运动，其轨道半径为R已知电场的电场强度为 E,方向竖直向下；磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,不计空气

5、阻力，设重力加速度为g,则（）图5A.液滴带正电B.液滴荷质比=-m gC.液滴沿顺时针方向运动D.液滴运动的速度大小 v=BE7.如图6甲所示，一个质量为 mV0,圆环在以后的运动电荷量为q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度过程中的速度一时间图象如图乙所示.关于圆环所带的电性、匀强磁场的磁感应强度 B和圆环克服摩擦力所做的功W卜列说法正确的是（重力加速度为g）（）图6A.圆环带负电,B mg B qvoB.圆环带正电,B_驷BqvoC.圆环带负电,WW= 3mv24D.圆环带正电,WW= 3mv)248.如图7所示,水平放置的

6、平行板长度为L、两板间距也为L,两板之间存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为 B的匀强磁场，在两板正中央 P点静止着一个不计重力的电子 （质量为miV0,立刻撤去电荷量为一e）.现在给电子一个水平作用力，电子获得一个向右的瞬时初速度作用力，欲使电子不与平行板相碰撞，则 （）eBLeBLA. Vo> 或 Vo< 2m4meBL eBLB. <Vo<4m2mC.V0>eBL3mD.vo<eBL3m9.（2018 广东东莞模拟）如图8所示，有一个正方形的匀强磁场区域 abcd, e是ad的中点， f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度 v射入一带负电的粒子（带

7、电粒子重力不计）, 恰好从e点射出，则（）父二Z X X X X X X XX/ X X X 比 *:二J T 工 X X M M vz a yK /2倍，将从d点射出A.如果粒子的速度增大为原来的3倍，将从f点射出B.如果粒子的速度增大为原来的C.如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的2倍，将从d点射出D.只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从e点射出所用时间最短二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分.在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项是正确的，全部选对的得5分，选对但不全的得 3分，有选错的得0分）10 .如图9所示，质量为 m长为L的导体棒MN电阻为R

8、,初始时静止于电阻不计、间距为 L 的光滑的水平金属轨道上，电源电动势为E,内阻不计.匀强磁场的磁感应强度为B,其方向与轨道平面成0角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则 （）A.导体棒向左运动B.开关闭合瞬间导体棒MN受安培力为BELC.开关闭合瞬间导体棒BEIsin 0MN/f受安培力为RD.开关闭合瞬间导体棒MN勺加速度为BELsin emRA和B, A带负电、质量为 m电荷0.5.初始时A B处于静止状态，现11 .如图10所示，在光滑绝缘的水平面上叠放着两个物块 量为q, B不带电、质量为2m, A和B间的动摩擦因数为将大小为F= mg的水平恒力作用在 B上，g为重力加速度.A B

9、处于水平向里的磁场之中， 磁感应强度大小为 B.若A、B间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块B足够长，则下列说法正确的是（）图10A.水平力作用瞬间，A的加速度大小为gB.A做匀加速运动的时间为m qB0C.A的最大速度为mg qB0D. B的最大加速度为 g12 .如图11所示，空间中有垂直纸面向里的匀强磁场，垂直磁场方向的平面内有一长方形区域abcd,其bc边长为L, ab边长为木L.两同种带电粒子（重力不计）以相同的速度V0分别从 a点和ab边上的P点垂直射入磁场，速度方向垂直于 ab边，两粒子都恰好经过 c点，则下 列说法中正确的是（）XXX图11A.粒子在磁场中运动的轨道半径为2AB

10、.粒子从a点到c点的运动时间为43 7tL2voc.粒子的比荷为yiyoD.P点与a点的距离为2 -'3L3三、非选择题（本题共5小题，共49分）13 .（9分）霍尔元件可以用来检测磁场及其变化.图12甲为使用霍尔元件测量通电直导线产生磁场的装置示意图.由于磁芯的作用，霍尔元件所处区域磁场可看做匀强磁场.测量原理如图 乙所示，直导线通有垂直纸面向里的电流，霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路.所用器材已在图中给出，部分电路已经连接好.为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B:图12电流从乙图中霍尔元件左侧流入，右(1)制造霍尔元件的半导体参与导电的自

11、由电荷带负电, 侧流出，霍尔元件 (填“前”或“后”)表面电势高.(2)在图中画线连接成实验电路图.(3)已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为e,霍尔元件的厚度为h,为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B,还必须测量的物理量有 、(写出具体的物理量名称及其符号)，计算式B=.14 .(10分)如图13所示，两个同心圆，半径分别为和2r,在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B圆心O处有一放射源，放出粒子的质量为m1带电荷量为q,假设粒子速度方向都和纸面平行*A X *、-一图13(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向，OA与初速度方向夹角为 60。

12、，要想使粒子经过磁 场第一次通过A点，则初速度的大小是多少？(2)要使粒子不穿出环形区域，则粒子的初速度不能超过多少?15 .（10分）一匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面，磁场分布在以O为圆心的一个圆形区域内，一个质量为 m电荷量为q的带电粒子，由原点 O开始运动，初速度为 v,方向沿x正方向，后来粒子经过 y轴上的P点，此时速度方向与 y轴的夹角为30。，P到O的距离为1,如图14所示.不计粒子重力的影响，求磁场的磁感应强度B的大小和磁场区域的半径 R图1416 .(10分)如图15所示，P是一个放射源，从开口处在纸面内向各个方向放出某种粒子 (不计 重力)，而这些粒子最终必须全部垂直射到

13、底片 MN一有效区域，并要求底片MNk每个地方 都有粒子到达.假若放射源所放出的是质量为 m电荷量为q的带正电的粒子，且所有的粒子 速率都是v, M与放射源的出口在同一水平面，底片 MN竖直放置，底片 MN长为L.为了实现 上述目的，我们必须在 P的出口处放置一有界匀强磁场 .求：图15(1)匀强磁场的方向;(2)画出所需最小有界匀强磁场的区域，并用阴影表示;磁感应强度B的大小以及最小有界匀强磁场的面积S.17 .（10分）（2018 河南九校质量测评）如图16所示，区域I内有与水平方向成45°角的匀强电场E,区域宽度为d1,区域n内有正交的有界匀强磁场B和匀强电场E2,区域宽度为d

14、2,磁场方向垂直纸面向里， 电场方向竖直向下.一质量为m带电荷量为q的微粒在区域I左边 界的P点，由静止释放后水平向右做直线运动，进入区域n后做匀速圆周运动，从区域n右边界上的Q点穿出，其速度方向改变了60° ,重力加速度为 g,求:心一I图16区域I和区域n电场强度 E、E2的大小;(2)区域n内磁感应强度 B的大小；微粒从P运动到Q的时间.石 小二合奈相析1.B2 .A 如图所示，先对 a进行受力分析，a受到b导线产生的磁场的作用力Fl,方向向左.假设后加的匀强磁场方向垂直于纸面向外，则此磁场对a的作用力F方向向右，F2=|FiF|.同理R=|FJF'|,Fi'为

15、a产生的磁场对b的作用力，F1为后加磁场对b的作用力.又Fi=Fi' , F=F',故Fb=F2.故正确选项为 A.3 .C4 .A 要使电子在复合场中做匀速直线运动，有Eq= qvB根据左手定则可知电子所受的洛伦兹力的方向向下，故电子向上极板偏转的原因是电场力大于洛伦兹力，所以要么增大洛伦兹力，要么减小电场力.适当减小电场强度 E,即可以减小电场力，选项 A正确；适当减小磁感 、一，一，. 一 1应强度B,可以减小洛伦兹力， 选项B错误；适当增大加速电场极板之间的距离，根据eU=万22eUmV可得丫=/一方，由于两极板间的电压没有变化，所以电子进入磁场的速率没有变化，因 此没

16、有改变电场力和洛伦兹力的大小，选项C错误；同理，适当减小加速电压U,可以减小电子进入复合场中的速度 v,从而减小洛伦兹力，选项 D错误.5 .C6 .C 液滴在重力场、匀强电场和匀强磁场组成的复合场中做匀速圆周运动，可知，液滴受 到的重力和电场力是一对平衡力，重力竖直向下，所以电场力竖直向上，与电场方向相反， 故可知液滴带负电，故 A错误；由mg= qE,解得qm=1,故B错误；磁场方向垂直纸面向里， 洛伦兹力的方向始终指向圆心，由左手定则可判断液滴的运动方向为顺时针，故C正确；由2v mv q a ， RBa ，qvB= mR导R= qB,又右=E，故丫=丁，故D错误.综上本题选 C.7.B

17、8 .A 电子在磁场中做匀速圆周运动， 2,mv, 口 mv由 evB=二得 R=,R eB如图所示.当r=4时，电子恰好与下板相切;当r=2时，电子恰好从下板右边缘飞出两平行板(即飞出磁场)., mv “，口 eBL由R=eB，解信切=而， ，一，一,、eBL, eBL . 人2v /口 mv qvB= mR得 R=拈所以欲使电子不与平行板相碰撞,电子初速度V0应满足v0>而或V0F,故选项A正确.9 .A 如果粒子的速度增大为原来的2倍，磁场的磁感应强度不变，由可知半径将增大为原来的 2倍，根据几何关系可知，粒子正好从d点射出，故A项正确；设正方形边长为2a,则粒子从e点射出，轨迹半

18、径为 乎a.磁感应强度不变，粒子的速度变为 原来的3倍，则轨迹半径变为原来的 3倍，即轨迹半径为岁a,则由几何关系可知，粒子从fd之间射出磁场，B项错；如果粒子速度不变，磁感应强度变为原来的2倍，粒子轨迹半径减小为原来的一半，因此不可能从d点射出，C项错；只改变粒子速度使其分别从e、d、f三点射出时，从f点射出时轨迹的圆心角最小，运动时间最短，D项错. 一一、BEL 、，10.BD 磁场方向与导体棒垂直，开关闭合瞬间导体棒所受安培力F= BIL = _z,方向垂直R于磁场方向与电流方向所确定的平面斜向下，其有水平向右的分量，导体棒将向右运动，故_ .F合一A、C错反,B正确.导体棒所受的合力F

19、合=尸8$(90 0 ) = Fsin0 ,由a=m得a =BELsin e mR'D正确.11.BC F作用在B上瞬间，假设 A B一起加速，则对 A B整体有F=3ma= mg XA A有FfA11一g= ma= "m(< mg= qmg假设成立，因此 A B共同做加速运动，加速度为A选项错误；A323B开始运动后，整体在水平方向上只受到 F作用，做匀加速直线运动， 对A分析，B对A有水平向左的静摩擦力Fta静作用，由Fta静=m"口，FfA静保持不变，但A受到向上的洛伦兹力，支持力Fna= mg-qvB逐渐减小，最大静摩擦力 用减小，当FfA静=Fna时

20、，A B开始相对滑动，此时有 罢 ( mg- qviBO), 3 = 瞿，由3=21得1=，B正确；A B相对滑动后，A 33qB0qB0仍受到滑动摩擦力作用，继续加速，有FfA> = w(mg- qvAB0),速度增大，滑动摩擦力减小，当滑动摩擦力减小到零时，A做匀速运动，有 mg= qv2B>,得最大速度V2=mg, C选项正确；qB0A B相对滑动后，对 B有FFfA滑=2ma, FfA滑减小，则aB增大，当FfA滑减小到零时，aB最大，有aB=亭，D选项错误.2m 212.ACD 如图，连接ac, ac=2L,即为轨迹圆弧对应的弦，作弦ac的垂直平分线交 ab于L 2 3点

21、O,即为粒子从 a点到c点运动轨迹的圆心，半径R="cQn。=U-L, A正确；粒子从COS 303lx Ra点至!j c点的运动时间t=-=弋3氏L, B错误；由 qvoB= mv0得 R= mv,则比荷 9=卷vo9v0R qBm BR=您2，C正确；从P点射入的粒子的轨迹半径也等于R根据几何关系，可以求出轨迹圆2BL心Q点到b点的距离为P点与a点的距离为P占八、与O点重合，D正确.13.(1)前(2)见解析图X X X X X(3)电压表示数U电流表示数InehUT解析(1)磁场是直线电流产生的，根据安培定则，磁场方向向下；霍尔元件中电流向右， 根据左手定则，自由电荷所受安培力

22、向内，故后表面带负电，前表面带正电，故前表面电势较高.(2)滑动变阻器控制电流，用电压表测量电压，电路图如图所示(3)设前后表面的长度为 d,最终自由电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有Ue-= evB d根据电流微观表达式，有I = neSv= nedhv联立解得B=平 14.见解析解析(1)如图所示，设粒子在磁场中的轨道半径为R,则由几何关系得r=q,3vi2 /曰3Bqr又qV1B=嗝 倚v产天水(2)设粒子轨迹与磁场外边界相切时，粒子在磁场中的轨道半径为 R)2=R2+r2R,则由几何关系有(2r -23rV23Bqr可得 R=4,又 qv?B= mR,可得 V2= 4m故要使粒子不穿出环形区域，粒子的初速度不能超过3Bqr4m .解析 粒子在磁场中做匀速圆周运动，设半径为由题意知，粒子在磁场中的轨迹的圆心C必在y轴上，由题中给出的粒子过 P点时的速度方向与y轴成30。角，所以判断出P点在磁场区之外.过P沿速度方向的反向作延长线，它与x 轴交于Q