2016届高三物理一轮复习第8章磁场阶段考查

1、PAGE PAGE 10阶段考查(八)磁场第卷选择题，共48分一、选择题(本大题共8小题，每小题6分，共48分)图811(2015浙江省慈溪、余姚联考)如图81所示是一道闪电划破夜空击中北京中央电视塔的情形假设发生闪电的云层带负电，则在闪电瞬间，电视塔受到地磁场在水平方向的作用力方向是()A向东B向南C向西D向北解析：由北京的地理位置来判断该处的磁场方向，运用左手定则判定可知受力方向是向西，故C正确答案：C2(2015河南省模拟) 如图82所示，长为L的通电直导体棒放在光滑水平绝缘轨道上，劲度系数为k的水平轻弹簧一端固定，另一端拴在棒的中点，且与棒垂直，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B

2、的匀强磁场中，弹簧伸长x，棒处于静止状态则()图82A导体棒中的电流方向从b流向aB导体棒中的电流大小为eq f(kx,BL)C若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度，x变大D若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度，x变大解析：弹簧处于伸长状态，弹簧对导体棒的弹力方向向左，安培力方向向右，根据左手定则，导体棒中的电流方向从a流向b，选项A错误；根据kxBIL可得，导体棒中的电流大小Ieq f(kx,BL)，选项B正确；若只将磁场方向缓慢顺时针或者逆时针转过一小角度，安培力在水平方向的分力变小，弹簧弹力也要变小，x变小，选项C、D错误答案：B图83 3.如图83所示的OX和MN是匀强磁场中两条平行的

3、边界线，速率不同的同种带电粒子从O点沿OX方向同时射向磁场，其中穿过a点的粒子速度v1方向与MN垂直，穿过b点的粒子速度v2方向与MN成60角设两粒子从O点到MN所需时间分别为t1和t2，则t1t2为()A32B43C11 D13解析：作出两粒子在磁场中的运动轨迹，可知t1eq f(T1,4)，t2eq f(T2,6)，且由Teq f(2m,Bq)知T1T2.所以eq f(t1,t2)eq f(3,2)，选项A正确答案：A图844(多选题)(2015江西省调研)如图84所示，在正方形区域abcd内有方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场在t0时刻，位于正方形中心O的离子源向平面abc

4、d内各个方向发射出大量带正电的粒子，所有粒子的初速度大小均相同，粒子在磁场中做圆周运动的半径恰好等于正方形的边长，不计粒子的重力以及粒子间的相互作用力已知平行于ad方向向下发射的粒子在tt0时刻刚好从磁场边界cd上某点离开磁场，下列说法正确的是()A粒子在该磁场中匀速圆周运动的周期为6t0B粒子的比荷为eq f(,6Bt0)C粒子在磁场中运动的轨迹越长，对应圆弧的圆心角越大D初速度方向正对四个顶点的粒子在磁场中运动时间最长解析：初速度平行于ad方向向下发射的粒子在磁场中运动时，轨迹所对应圆心角为eq f(,6)，A选项错误；由牛顿第二运动定律得Bqvmeq f(v2,R)，且veq f(2R,

5、T)，联立解得：eq f(q,m)eq f(,6Bt0)，B选项正确；由于粒子在磁场中运动的速度一定，则弧长越长在磁场中运动的时间越长，对应圆弧的圆心角一定越大，C选项正确；从正方形四个顶点出射的粒子，在磁场中运动对应圆弧最长运动时间最长，D选项错误答案：BC5如图85所示，木板质量为M，静止于水平地面上，木板上固定一质量不计的框架，框架上悬有磁铁A，木板上放有磁铁B，两磁铁质量均为m，设木板对地面的压力为FN1，B对木板的压力为FN2，A对悬线的拉力为FT，则下面结论正确的是()图85AFN1Mg2mg BFN2mgCFTmg D以上全不对解析：把木板、框架及磁铁A、B看成一个系统，则系统受

6、重力G总Mg2mg，地面的弹力FN1.由牛顿第三定律可知FN1FN1，由系统平衡条件可知FN1Mg2mg，即FN1Mg2mg，选项A正确磁铁B受重力GBmg、木板的弹力FN2、磁铁A的吸引力FA.由平衡条件可知FN2mgFA.由牛顿第三定律知FN2FN2，所以有FN2mgFAmg，选项B错误磁铁A受重力GAmg，悬线拉力FT，B磁铁的吸引力FB，由平衡条件可知FTmgFB.由牛顿第三定律可知FTFT，所以有FTmgFBmg，选项C错误答案：A6医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的使用时，两电极a、b均

7、与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图86所示由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 V，磁感应强度的大小为0.040 T则血流速度的近似值和电极a、b的正负为()图86A1.3 m/s，a正、b负 B2.7 m/s，a正、b负C1.3 m/s，a负、b正 D2.7 m/s，a负、b正解析：根据左手定则，可知a正、b负，所以C、D错；因为离子在场中所受合力为零

8、，Bqveq f(U,d)q，所以veq f(U,Bd)1.3 m/s，A对B错答案：A71931年英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”其周围磁感线呈均匀辐射状分布，距离它r处的磁感应强度大小为Beq f(k,r2)(k为常数)磁单极子N的磁场分布如图87甲所示，与如图乙所示正点电荷Q的电场分布相似假设磁单极子N和正点电荷Q均固定，有一非磁性材料制成的带电小球分别在N的正上方和Q的 正下方附近做水平匀速圆周运动，下列关于小球的电性及运动方向的说法可能正确的是()甲乙图87A图甲中小球带正电，由上往下看做顺时针运动B图甲中小球带正电，由上往下看做逆时针运动C图乙

9、中小球带正电，由上往下看做逆时针运动D图乙中小球带正电，由上往下看做顺时针运动解析：受力情况如图88所示，图甲中的小球如果带正电，由上往下看做顺时针运动，如果带负电，由上往下看做逆时针运动，因此A对B错；图乙中的小球一定带负电，所以C、D错甲乙图88答案：A图898(多选题)如图89所示，已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后，水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B的复合场中(E和B已知)，小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，则()A小球可能带正电B小球做匀速圆周运动的半径为req f(1,B) eq r(f(2UE,g)C小球做匀速圆周运动的周期为Teq f(2E,B

10、g)D若电压U增大，则小球做匀速圆周运动的周期增加解析：小球在复合场中做匀速圆周运动，则小球受的电场力和重力满足mgEq，则小球带负电，A项错误；因为小球做圆周运动的向心力为洛伦兹力，由牛顿第二定律和动能定理可得：Bqveq f(mv2,r)，Uqeq f(1,2)mv2，联立两式可得：小球做匀速圆周运动的半径req f(1,B) eq r(f(2UE,g)，由Teq f(2r,v)，可以得出Teq f(2E,Bg)，所以B、C项正确，D项错误答案：BC第卷非选择题，共52分二、计算题(本大题共3小题，共52分)图8109(14分)如图810所示，电源电动势E2 V，内电阻r0.5 ，竖直导轨

11、电阻可忽略，金属棒的质量m0.1 kg，电阻R0.5 ，它与导轨的动摩擦因数0.4，有效长度为L0.2 m，为了使金属棒能够靠在导轨外面静止不动，我们施一与纸面成30向里且与金属棒垂直的磁场，问磁场方向是斜向上还是斜向下？磁感应强度B的范围是多大？(g取10 m/s2)解析：图811以静止的金属棒为研究对象，其侧视的受力分析如图811所示，若摩擦力方向向上，则B1ILsin30B1ILcos30mg.若摩擦力方向向下，则B2ILsin30B2ILcos30mg，其中电流Ieq f(E,Rr)代入数据得：B13 T，B216.3 T，故所求磁感应强度的范围是3 TB16.3 T；根据左手定则可知

12、其方向应斜向下答案：斜向下3 TB16.3 T图81210(18分)回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，图812为回旋加速器的示意图D1、D2是两个中空的铝制半圆形金属扁盒，在两个D形盒正中间开有一条狭缝，两个D形盒接在高频交流电源上在D1盒中心A处有粒子源，产生的带正电粒子在两盒之间被电场加速后进入D2盒中两个D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，经过半个圆周后，再次到达两盒间的狭缝，控制交流电源电压的周期，保证带电粒子经过狭缝时再次被加速如此，粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过狭缝，一次一次地被加速，速度越来越大，运动半径也越来越大，最后到达D形盒的

13、边缘，沿切线方向以最大速度被导出已知带电粒子的电荷量为q，质量为m，加速时狭缝间电压大小恒为U，磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，狭缝之间的距离为d.设从粒子源产生的带电粒子的初速度为零，不计粒子受到的重力，求：(1)带电粒子能被加速的最大动能Ek；(2)带电粒子在D2盒中第n个半圆的半径；(3)若带电粒子束从回旋加速器输出时形成的等效电源为I，求从回旋加速器输出的带电粒子的平均功率eq xto(P).解析：(1)带电粒子在D形盒内做圆周运动，轨道半径达到最大时被引出，此时带电粒子具有最大动能Ek，设离子从D形盒边缘离开时的速度为vm.依据牛顿第二定律Bqvmmeq f(voal(2,m

14、),R)所以带电粒子能被加速的最大动能Ekeq f(1,2)mveq oal(2,m)eq f(q2B2R2,2m)(2)带电粒子在D2盒中第n个半圆是带电粒子经过窄缝被加速2n1次后的运动轨道，设其被加速2n1次后的速度为vn由动能定理得(2n1)qUeq f(1,2)mveq oal(2,n)此后带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，半径为rn由牛顿第二定律得Bqvnmeq f(voal(2,n),rn)rneq f(mvn,Bq)eq f(1,B) eq r(f(22n1mU,q)(3)设在时间t内离开加速器的带电粒子数为N，则正离子束从回旋加速器输出时形成的等效电流Ieq f(Nq,t)，解

15、得Neq f(It,q)带电粒子从回旋加速器输出时的平均功率eq xto(P)eq f(NEk,t)eq f(qIB2R2,2m).答案：(1)eq f(q2B2R2,2m)(2)eq f(1,B) eq r(f(22n1mU,q)(3)eq f(qIB2R2,2m)11(20分)(2015广东汕头模拟)如图813甲所示，水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场，电场强度Eeq f(,10)104 N/C.现将一重力不计、比荷eq f(q,m)1106 C/kg的正电荷从电场中的O点由静止释放，经过t01105 s后，通过MN上的P点进入其上方的匀强磁场磁场方向垂直于纸面向外，以电荷第一次通过MN

16、时开始计时，磁感应强度按图乙所示规律周期性变化甲乙图813(1)求电荷进入磁场时的速度；(2)求图乙中t2105 s时刻电荷与P点的距离；(3)如果在P点右方d100 cm处有一垂直于MN的足够大的挡板，求电荷从O点出发运动到挡板所需的时间解析：(1)电荷在电场中做匀加速直线运动，则Eqmav0at0代入数据解得v0104 m/s(2)当B1eq f(,20) T时，电荷运动的半径r1eq f(mv0,B1q)0.2 m20 cm周期T1eq f(2m,B1q)4105 s当B2eq f(,10) T时，电荷运动的半径r2eq f(mv0,B2q)10 cm周期T2eq f(2m,B2q)2105 s故电荷从t0时刻开始做周期性运动，其运动轨迹如图814所示图814t2105 s时刻电荷先沿大