沪科版高中物理选修3-1综合检测5复习专用试卷

高中物理学习材料（精心收集**整理制作）综合检测(五)第5章磁场与回旋加速器(分值：100分时间：60分钟)一、选择题(本大题共7个小题，每小题6分．共42分．每小题至少有一个答案是正确的，把正确答案的字母填在题后的括号内．)1．(2012·海口一中高二检测)月球表面周围没有空气，它对物体的引力仅为地球上的1/6，月球表面没有磁场，根据这些特征，在月球上，图中的四种情况能够做到的是()【解析】既然月球表面没有磁场，那么在月球上就不能用指南针定向，所以A错误；月球表面周围没有空气，所以无法使用电风扇吹风，而声音的传播需要介质，所以B、C均不对，只有选项D正确．【答案】D2．在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20cm，通电电流I＝0.5A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场撤走，则P处磁感应强度为()A．零B．10T，方向竖直向上C．0.1T，方向竖直向下D．10T，方向肯定不沿竖直向上的方向【解析】由B＝eq\f(F,IL)，得B＝eq\f(1,0.5×0.2)T＝10T.因为B的方向与F的方向垂直，所以B的方向不会沿竖直向上的方向．【答案】D3．(2012·烟台高二检测)如图1所示，a、b两金属环同圆心同平面水平放置，当a中通以图示方向电流时，b环中磁通量方向是()图1A．向上 B．向下C．向左 D．0【解析】a环形成的磁场方向为内部向上，环外向下，被b环包围的磁通量则为向上、向下磁通量的代数和，而向上的磁感线条数比向下的磁感线条数多，故总磁通量为向上，A正确．【答案】A4．如图所示，通电导线均置于匀强磁场中，其中导线受安培力作用的是()【解析】只有当通电导线和磁场平行时，才不受安培力的作用，如A、C图中的导线，而D中导线与磁场垂直，B中导线与磁场方向夹角为60°，因此都受安培力的作用，故正确选项为B、D.【答案】BD5．(2012·宁德高二质检)如图2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()图2A.eq\f(3v,2aB)，正电荷 B.eq\f(v,2aB)，正电荷C.eq\f(3v,2aB)，负电荷 D.eq\f(v,2aB)，负电荷【解析】粒子能穿过y轴的正半轴，所以该粒子带负电荷，其运动轨迹如图所示，A点到x轴的距离最大，为R＋eq\f(1,2)R＝a，R＝eq\f(mv,qB)，得eq\f(q,m)＝eq\f(3v,2aB)，故C正确．【答案】C6．如图3所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中．质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是()图3A．滑块受到的摩擦力不变B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D．B很大时，滑块可能静止于斜面上【解析】据左手定则可知，滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力，C对．随着滑块速度的变化，洛伦兹力大小变化，它对斜面的压力大小发生变化，故滑块受到的摩擦力大小变化，A错．B越大，滑块受到的洛伦兹力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，据动能定理，滑块到达地面时的动能就越小，B错．由于开始滑块不受洛伦兹力时就能下滑，故B再大，滑块也不可能静止在斜面上．【答案】C7．如图4所示，一个带正电荷的小球沿水平光滑绝缘的桌面向右运动，飞离桌上边缘A，最后落到地板上．设有磁场时飞行时间为t1，水平射程为x1，着地速度大小为v1；若撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为t2，水平射程为x2，着地速度大小为v2，则下列结论不正确的是()图4A．x1＞x2 B．t1＞t2C．v1＞v2 D．v1和v2大小相同【解析】本题考查带电粒子在磁场中的运动情况．小球离开桌面具有水平速度，无磁场时做平抛运动，水平射程x2＝v0t2，下落高度h＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,2)；有磁场时小球除受重力外还受到洛伦兹力的作用，而洛伦兹力始终与速度方向垂直，因此小球在水平方向具有加速度，在水平方向将做变加速运动，而竖直方向加速度a＝eq\f(mg－F,m)(F为洛伦兹力在竖直方向的分量)，即a＜g，因此下落h高度用的时间t1＞t2，B选项正确；水平方向的位移x1＞x2，A选项正确；又因为洛伦兹力不做功，只有重力做功，能量守恒，所以v1＝v2，D选项正确；只有C选项错误．【答案】C二、非选择题(本题共5个小题，共58分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)8．(8分)正方形导线框abcd，匝数为10匝，边长为20cm，在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中围绕与B方向垂直的转轴匀速转动，转速为120r/min，当线框从平行于磁场位置开始转过90°时，线圈中磁通量的变化量是________Wb.【解析】Φ1＝BS＝0.2×0.2×0.2Wb＝0.008WbΦ2＝BS′＝0.2×0＝0ΔΦ＝Φ1－Φ2＝0.008Wb.【答案】0.0089．(8分)如图5所示，在x轴的上方(y≥0)存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.在原点O有一个离子源向x轴上方的各个方向发射出质量为m、电荷量为q的正离子，速度都为v，对那些在xy平面内运动的离子，在磁场中可能到达的最大距离x＝________，y＝________.图5【解析】经分析可知沿y轴正方向射入的粒子．在x轴上到达的距离最大即2R＝2eq\f(mv,qB).同理沿x轴负方向射入的粒子到达y轴的距离最大，即2R＝eq\f(2mv,qB).【答案】eq\f(2mv,qB)eq\f(2mv,qB)10．(12分)(2013·福建师大附中期末)如图6所示，在磁感应强度B＝1T的匀强磁场中，用两根细线悬挂长L＝10cm、质量m＝5g的金属杆．在金属杆中通以稳恒电流，使悬线受的拉力为零．图6(1)求金属杆中电流的大小和方向；(2)若每根悬线所受的拉力为0.1N，求金属杆中的电流的大小和方向(g＝10m/s2)．【解析】(1)因为悬线受的拉力为零，所受安培力方向向上F安＝BIL＝mg，解得：I＝0.5A，方向水平向右．(2)金属导线在重力mg、悬线拉力2F和安培力BIL的作用下平衡，所以有：mg＋BIL＝2F，解得：I＝1.5A方向水平向左．【答案】(1)0.5A方向水平向右(2)1.5A方向水平向左11．(14分)如图7所示，在第一象限有一匀强电场，场强大小为E，方向与y轴平行；在x轴下方有一匀强磁场，磁场方向与纸面垂直．一质量为m、电荷量为－q(q＞0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场，在x轴上的Q点处进入磁场，并从坐标原点O离开磁场．粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点．已知OP＝l，OQ＝2eq\r(3)l.不计重力，求：图7(1)M点与坐标原点O间的距离；(2)粒子从P点运动到M点所用的时间．【解析】(1)带电粒子在电场中做类平抛运动，在y轴负方向上做初速度为零的匀加速运动，设加速度的大小为a；在x轴正方向上做匀速直线运动，设速度为v0；粒子从P点运动到Q点所用的时间为t1，进入磁场时速度方向与x轴正方向的夹角为θ，则a＝eq\f(qE,m) ①t1＝eq\r(\f(2y0,a)) ②v0＝eq\f(x0,t1) ③ 其中x0＝2eq\r(3)l，y0＝l，又有tanθ＝eq\f(at1,v0) ④联立②③④式，得θ＝30°⑤因为M、O、Q点在圆周上，∠MOQ＝90°，所以MQ为直径．从图中的几何关系可知，R＝2eq\r(3)l⑥MO＝6l⑦(2)设粒子在磁场中运动的速度为v，从Q到M点运动的时间为t2，则有v＝eq\f(v0,cosθ)⑧t2＝eq\f(πR,v)⑨带电粒子自P点出发到M点所用的时间t为t＝t1＋t2⑩联立①②③⑤⑥⑧⑨⑩式，并代入数据得t＝(eq\f(\r(3),2)π＋1)eq\r(\f(2ml,qE))【答案】(1)6l(2)(eq\f(\r(3),2)π＋1)eq\r(\f(2ml,qE))12．(16分)(2013·福州一中高二期末)如图8，xOy在竖直平面内，x轴下方有匀强电场和匀强磁场．电场强度为E、方向竖直向下．磁感应强度为B、方向垂直纸面向里．将一个带电小球从y轴上P(0，h)点以初速度v0竖直向下抛出．小球穿过x轴后，恰好做匀速圆周运动．不计空气阻力，已知重力加速度为g.图8(1)判断小球带正电还是负电；(2)求小球做圆周运动的半径；(3)求小球从P点出发，到第二次经过x轴所用的时间．【解析】(1)小球穿过x轴后恰好做匀速圆周运动有qE＝mg，故小球带负电．(2)设小球经过O点时的速度为v，从P到O，v2＝veq\o\al(2,0)＋2gh从O到A，根据牛顿第二定律qvB＝meq\f(v2,r)，求出r＝eq\f(E\r(v\o\al(2,0)＋2gh),gB).(3)从P到O，小球第一次经过x轴，所用时间为t1，v＝v0＋gt1从O到A，小球第二次经过x轴，所