2022届高考物理一轮复习单元检测卷九磁场【含答案】

磁场时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分.1～5题为单选题，6～8题为多选题)1．关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是()A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的电流发生的C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的2．[中考真题·江苏常州教学研究合作联盟联考]通电的等腰梯形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行．关于通电直导线MN产生的磁场对线框的作用，下列说法正确的是()A．线框所受安培力的合力为零B．线框有两条边所受的安培力方向相同C．线框有两条边所受的安培力大小相同D．线框在安培力作用下一定有向右的运动趋势3．如图所示，两个完全相同、所在平面互相垂直的导体圆环P、Q中间用绝缘细线连接，通过另一绝缘细线悬挂在天花板上，当P、Q中同时通有图示方向的恒定电流时，关于两圆环的转动(从上向下看)以及细线中张力的变化，下列说法正确的是()A．P顺时针转动，Q逆时针转动，转动时P与天花板连接的细线张力不变B．P逆时针转动，Q顺时针转动，转动时两细线张力均不变C．P、Q均不动，P与天花板连接的细线和与Q连接的细线张力均增大D．P不动，Q逆时针转动，转动时P、Q间细线张力不变4．[中考真题·广西名校联考]如图所示，间距为0.3m的平行导轨所在平面与水平面之间的夹角为θ，匀强磁场的磁感应强度方向垂直平行导轨斜面向上，大小随时间变化的规律为B＝(2＋2t)T．将一根长为0.3m、质量为0.2kg的导体棒垂直放置在导轨上，导体棒中通有大小为1A、方向从a到b的电流．t＝0和t＝2s时刻，导体棒刚好都能处于静止状态．取g＝10m/s2，已知sin37°＝0.6，则()A．平行导轨的倾角θ＝30°B．导体棒对平行导轨的压力大小为1NC．导体棒与平行导轨间的最大静摩擦力大小为0.3ND．t＝1s时，导体棒所受的摩擦力为05．[中考真题·山东菏泽一模]已知通电长直导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度大小B0与通电导线中的电流I成正比，与该点到通电导线的距离r成反比，即B0＝keq\f(I,r)，式中k为比例系数．现有两条相距为L的通电长直导线a和b平行放置，空间中存在平行于图示的菱形PbQa的匀强磁场(图中未画出)．已知菱形PbQa的边长也为L，当导线a和b中通以大小相等、方向如图所示的电流I时，P点处的磁感应强度恰好为零．则下列说法正确的是()A．Q点处的磁感应强度大小为keq\f(I,L)B．匀强磁场的方向从P点指向Q点，大小为2keq\f(I,L)C．匀强磁场的方向从Q点指向P点，大小为2keq\f(I,L)D．两导线连线中点处的磁感应强度大小为3keq\f(I,L)6．[2021·山西寿阳一中月考]有一方向竖直向下的匀强磁场垂直光滑绝缘平面，如图所示(俯视图)．在A处静止放置一个不带电的金属球a，另一来自原点的运动金属球b恰好沿y轴正方向撞向a球．碰撞后，两球的运动情景图可能正确的有()7．回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示．D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上．位于D1的圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略)，它们在两盒之间被电场加速．当质子被加速到最大动能Ek后，再将它们引出．忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是()A．若只增大交变电压U，则质子的最大动能Ek会变大B．若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中运行的时间会变短C．若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子D．质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为eq\r(n－1)eq\r(n)8．[中考真题·山东烟台一中月考]如图所示，AB与BC间有垂直纸面向里的匀强磁场，∠B＝30°，P为AB上的点，PB＝L.一对正、负电子(重力及电子间的作用均不计)同时从P点以同一速度沿平行于BC的方向射入磁场中，正、负电子中有一个从S点垂直于AB方向射出磁场，另一个从Q点射出磁场，则下列说法正确的是()A．负电子从S点射出磁场B．正、负电子同时离开磁场C．正、负电子各自离开磁场时，两电子速度方向的夹角为150°D．Q、S两点间的距离为L二、非选择题(本题共3个小题，52分)9．[2021·山东济南模拟](14分)如图所示，金属梯形框架导轨放置在竖直平面内，顶角为θ，底边ab长为l，垂直于梯形平面有一个磁感应强度大小为B的匀强磁场．在导轨上端放置一根水平金属棒cd，其质量为m，导轨上接有电源，使abcd构成回路，回路电流恒为I，cd棒恰好静止．已知金属棒和导轨之间接触良好，不计摩擦阻力，重力加速度为g，求：(1)cd棒所受的安培力；(2)cd棒与ab边之间高度差h.10．[中考真题·河南南阳期末](18分)在直角坐标系xOy中，第二象限内有垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出)，第一象限三角形OPM区域有如图所示的匀强电场，电场线与y轴的夹角、MP与x轴的夹角均为30°，已知P点的坐标为(9l,0)，在以O′为圆心的环状区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，外圆与直线MP相切于P点，内、外圆的半径分别为l和2l.一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以速度v0由坐标为(－l,0)的A点沿与y轴平行的方向射入第二象限匀强磁场中，经磁场偏转由坐标为(0，eq\r(3)l)的B点进入匀强电场，经电场偏转恰由P点进入环状磁场区域，不计粒子重力．(1)求第二象限内匀强磁场的磁感应强度大小；(2)求匀强电场的电场强度大小；(3)要使粒子在环状磁场区域内做完整的圆周运动，求环状区域匀强磁场的磁感应强度的取值范围．11．(20分)如图所示，在水平面的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小B＝5T，还有水平向左的匀强电场，其大小为E＝50V/m.质量为M＝2kg木块的上表面上钉着一颗小钉子，质量m＝0.5kg的光滑带电小球通过一长为l＝0.2eq\r(2)m的细线与小钉子相连接，细线与木块上表面垂直，小球的带电荷量为q＝0.5C．木块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，现将木块由静止释放．(重力加速度大小g＝10m/s2，小球可看成质点)(1)求木块释放瞬间小球和木块之间弹力的大小；(2)木块脱离地面的瞬间，求细线对小球的拉力；(3)从释放木块到木块脱离地面过程中木块的位移为x0＝6.4m，求木块克服滑动摩擦力做的功．(结果保留1位小数)单元检测卷(九)1．解析：导线中的电流对小磁针的作用、磁体对电流的作用、电流之间的相互作用都是通过磁场发生的，故C正确．答案：C2．解析：本题考查安培定则、左手定则、安培力的矢量性．直导线中的电流方向由N到M，根据安培定则，导线右侧区域磁感应强度方向垂直纸面向里，根据左手定则，ab边受向左的安培力，cd边受到向右的安培力，ad边受到斜向左下方的安培力，bc受到斜向左上方的安培力，其中bc边和ad边所受的安培力大小相同，选项B错误，C正确；离MN越远的位置磁感应强度越小，故根据安培力公式F＝BIL，cd边受到的安培力小于ab边、bc边和ad边受到的安培力的矢量和，则线框在安培力作用下一定有向左的运动趋势，四个边所受的安培力的合力不为零，选项A、D错误．答案：C3．解析：根据安培定则，P产生的磁场的方向垂直于纸面向外，Q产生的磁场水平向右，根据左手定则，P将顺时针转动，Q逆时针转动；转动后P、Q两环的相邻处电流的方向相同，所以两个圆环相互吸引，P、Q间细线张力减小．由整体法可知，P与天花板连接的细线张力总等于两环的重力之和，大小不变；故A正确，B、C、D错误．故选A.答案：A4．解析：t＝0和t＝2s时刻，导体棒恰好处于静止状态，可知t＝0时，导体棒刚好要沿导轨向下运动，t＝2s时，导体棒刚好要沿导轨向上运动，又因为导体棒所受安培力的方向一定沿导轨向上，故根据平衡条件知，t＝0时有mgsinθ＝Ffmax＋B0IL，t＝2s时有mgsinθ＋Ffmax＝B2IL，解得Ffmax＝0.6N，sinθ＝0.6，即θ＝37°，选项A、C错误．导体棒对平行导轨的压力FN＝mgcos37°＝1.6N，选项B错误．t＝1s时，F安＝B1IL＝1.2N，mgsinθ＝1.2N，因mgsinθ＝F安，故导体棒所受摩擦力为零，选项D正确．答案：D5．解析：由题意知每股电流在P点处产生的磁场的磁感应强度大小为B＝keq\f(I,L)，由安培定则知导线a和b中的电流在P点处产生的磁场的磁感应强度方向分别垂直Pa和Pb，由平行四边形定则知合磁场由Q指向P，大小仍为keq\f(I,L)，则匀强磁场的磁感应强度方向应由P点指向Q点，且大小为keq\f(I,L)，才能使P点处的磁感应强度恰为零，B、C项错误；同理可知Q点处的磁感应强度也为零，A项错误；由于两导线连线中点到两导线的距离均为eq\f(L,2)，两导线在该处产生的磁感应强度加倍，大小均为2keq\f(I,L)，合磁感应强度的大小为3keq\f(I,L)，D项正确．答案：D6．解析：本题考查带电小球在磁场中运动轨迹分析．由题意分析知带电金属球b带正电，受到洛伦兹力作用做逆时针方向的圆周运动．与a球碰撞后，两球都带上了正电，均做逆时针方向的圆周运动．碰撞后，两球速度可能同向，运动轨迹内切；两球速度可能反向，运动轨迹外切，选项A、D正确，B、C错误．答案：AD7．解析：由r＝eq\f(mv,qB)可知，质子经加速后的最大速度与回旋加速器的最大半径有关，而与交变电压U无关，故A错误；增大交变电压，质子加速次数减小，所以质子在回旋加速器中的运行时间变短，B正确；为了使质子能在回旋加速器中加速，质子的运动周期应与交变电压的周期相同，C错误；由nqU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)以及rn＝eq\f(mvn,qB)可得质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为eq\r(n－1):eq\r(n)，D正确．答案：BD8．解析：由左手定则可知，正电子从S点射出磁场，A错误；作出正、负电子运动轨迹，如图所示，由几何关系可知，正、负电子在磁场中做圆周运动的偏转角均为60°，正、负电子在磁场中运动的周期相同，则在磁场中运动的时间相同，故正、负电子同时离开磁场，B正确；由图可知，正、负电子各自离开磁场时，两速度方向的夹角为120°，C错误；由图可知，PQ＝PS＝R＝BP＝L且PQ与PS间的夹角为60°，则△PQS为等边三角形，Q、S两点间的距离为L，D正确．答案：BD9．解析：(1)cd棒恰好静止，由平衡条件知，cd棒所受安培力的大小为F＝mg，方向竖直向上．(5分)(2)由F＝BIl得L＝eq\f(mg,BI)(3分)根据几何知识得：h＝eq\f(L－l,2tan\f(θ,2）(2分)把L代入解得：h＝eq\f(\f(mg,BI)－l,2tan\f(θ,2）＝eq\f(mg－BIl,2BItan\f(θ,2）.(4分)答案：(1)mg，方向竖直向上(2)eq\f(mg－BIl,2BItan\f(θ,2）10．解析：本题考查带电粒子在组合场中的临界问题．(1)设第二象限内匀强磁场的磁感应强度大小为B1，粒子进入磁场区域做匀速圆周运动的半径为R，由几何关系可得(R－l)2＋(eq\r(3)l)2＝R2，解得R＝2l，由洛伦兹力提供向心力可得qv0B1＝meq\f(v\o\al(2,0),R)，解得B1＝eq\f(mv0,2ql).(2)由几何关系知粒子恰好垂直匀强电场方向进入电场，做类平抛运动，则有(9l－l)sin60°＝v0t，(9l－l)cos60°＋2l＝eq\f(1,2)at2，又qE＝ma，解得E＝eq\f(mv\o\al(2,0),4ql).(3)粒子做类平抛运动，沿电场方向的分速度v′＝at＝eq\r(3)v0，粒子进入环状磁场的速度v＝eq\r(v\o\al(2,0)＋\r(3)v02)＝2v0，方向恰好沿MP，即外圆的切线方向．要做完整的圆周运动半径R0应满足R0≤eq\f(l,2)或eq\f(3,2)l≤R0≤2l，由qvB2＝meq\f(v2,R0)，解得B2≥eq\f(4mv0,ql)或eq\f(mv0,ql)≤B2≤eq\f(4mv0,3ql).答案：(1)eq\f(mv0,2ql)(2)eq\f(mv\o\al(2,0),4ql)(3)B2≥eq\f(4mv0,ql)或eq\f(mv0,ql)≤B2≤eq\f(4mv0,3ql)11．解析：(1)木块释放瞬间，小球不受洛伦兹力．木块和小球整体的受力情况如图所示根据牛顿运动定律可得：qE－Ff＝(M＋m)a1FN－(M＋m)g＝0Ff＝μFN求得：a1＝5m/s2以小球为研究对象可得：qE－N＝ma1求得：N＝22.5N(2)木块脱离地面时，地面对木块的支持力为零，以木块和小球整体为研究对象，f洛－(M＋m)g＝0qE＝(M＋m)a2求得：a2＝10m/s2以小球为研究对象，如图所示，根据牛顿第二定律可得：f洛－mg－Tsinθ