高考物理一轮复习 第九章 磁场阶段验收评估-人教版高三物理试题

阶段验收评估(九)磁场(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30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．(2014·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.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2所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法正确的是()图2A．增大电场的加速电压B．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5．(2014·北京西城区模拟)如图3所示，平面直角坐标系的第Ⅰ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B．A点与x轴的距离为eq\f(mv,qB)C．粒子由O到A经历时间t＝eq\f(πm,3qB)D．运动过程中粒子的速度不变二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分，选不全得3分，有错选不得分)6．(2014·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γ射线)没有阻挡作用7.(2014·德州模拟)如图4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θ角，则导体棒受到的()图4A．安培力大小为BILB．安培力大小为BILsinθC．摩擦力大小为BILsinθD．支持力大小为mg－BILcosθ8.(2014·全国卷Ⅱ)如图5为某磁谱仪部分构件的示意图。图中，永磁铁提供匀强磁场，硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹。宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子。当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下列说法正确的是()图5A．电子与正电子的偏转方向一定不同B．电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同C．仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子D．粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小三、计算题(本题共3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)9．(16分)(2014·广东高考)如图6所示，足够大的平行挡板A1、A2竖直放置，间距6L，两板间存在两个方向相反的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，以水平面MN为理想分界面。Ⅰ区的磁感应强度为B0，方向垂直纸面向外。A1、A2上各有位置正对的小孔S1、S2，两孔与分界面MN的距离均为L。质量为m、电荷量为＋q的粒子经宽度为d的匀强电场由静止加速后，沿水平方向从S1进入Ⅰ区，并直接偏转到MN上的P点，再进入Ⅱ区，P点与A1板的距离是L的k图6(1)若k＝1，求匀强电场的电场强度E；(2)若2<k<3，且粒子沿水平方向从S2射出，求出粒子在磁场中的速度大小v与k的关系式和Ⅱ区的磁感应强度B与k的关系式。10．(18分)(2015·广东七校联考)如图7，静止于A处的离子，经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场，电场方向水平向左。静电分析器通道内有均匀辐射分布的电场，已知圆弧虚线的半径为R，其所在处场强为E、方向如图所示；离子质量为m、电荷量为q；eq\x\to(QN)＝2d、eq\x\to(PN)＝3d，离子重力不计。图7(1)求加速电场的电压U；(2)若离子恰好能打在Q点上，求矩形区域QNCD内匀强电场场强E0的值；(3)若撤去矩形区域QNCD内的匀强电场，换为垂直纸面向里的匀强磁场，要求离子能最终打在QN上，求磁场磁感应强度B的取值范围。11．(18分)(2014·福建高考)如图8，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长为L、宽为d、高为h，上下两面是绝缘板，前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连。整个管道置于磁感应强度大小为B，方向沿z轴正方向的匀强磁场中。管道内始终充满电阻率为ρ的导电液体(有大量的正、负离子)，且开关闭合前后，液体在管道进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率v0沿x轴正向流动，液体所受的摩擦阻力不变。图8(1)求开关闭合前，M、N两板间的电势差大小U0；(2)求开关闭合前后，管道两端压强差的变化Δp；(3)调整矩形管道的宽和高，但保持其他量和矩形管道的横截面积S＝dh不变，求电阻R可获得的最大功率Pm及相应的宽高比eq\f(d,h)的值。答案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B根据Bvq＝eq\f(mv2,r)，可得eq\f(1,2)mv2＝eq\f(B2q2r2,2m)，可见，质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。5．选C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＝eq\f(mv,qB)，周期T＝eq\f(2πm,qB)，从O点到A点速度的偏向角为60°，即运动了eq\f(1,6)T，所以由几何知识求得点A与x轴的距离为eq\f(mv,2qB)，粒子由O到A经历时间t＝eq\f(πm,3qB)，B错误、C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AC根据安培力计算公式，F＝BIL，A正确，B错误；导体棒受力如图。根据平衡条件，f＝BILsinθ，C正确；FN＝mg＋BILcosθ，D错误。8．选AC根据洛伦兹力提供向心力，利用左手定则解题。根据左手定则，电子、正电子进入磁场后所受洛伦兹力的方向相反，故两者的偏转方向不同，选项A正确；根据qvB＝eq\f(mv2,r)，得r＝eq\f(mv,qB)，若电子与正电子在磁场中的运动速度不相等，则轨迹半径不相同，选项B错误；对于质子、正电子，它们在磁场中运动时不能确定mv的大小，故选项C正确；粒子的mv越大，轨道半径越大，而mv＝eq\r(2mEk)，粒子的动能大，其mv不一定大，选项D错误。9．解析：(1)粒子在电场中做加速运动，在磁场中做匀速圆周运动。若k＝1，则粒子在磁场中做圆周运动的轨迹圆心在M点，因此做圆周运动的半径r＝L且qvB0＝meq\f(v2,r)粒子在电场中做加速运动，由动能定理得，qEd＝eq\f(1,2)mv2，求得E＝eq\f(qB\o\al(2,0)L2,2md)。(2)若2＜k＜3，且粒子沿水平方向从S2射出由几何关系知：(r－L)2＋(kL)2＝r2解得r＝eq\f(k2＋1L,2)由qvB0＝meq\f(v2,r)得，v＝eq\f(qB0r,m)＝eq\f(k2＋1qB0L,2m)粒子在磁场Ⅱ中运动的半径R＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(k2＋1B0L,2B)由题意及几何关系得，6L＝2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(kL＋\f(R,r)kL))解得B＝eq\f(k,3－k)B0。答案：见解析10．解析：(1)离子在加速电场中加速，根据动能定理，有qU＝eq\f(1,2)mv2，离子在辐向电场中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，有qE＝meq\f(v2,R)解以上两式得U＝eq\f(1,2)RE。(2)离子做类平抛运动2d＝vt,3d＝eq\f(1,2)at2由牛顿第二定律得qE0＝ma解以上各式得E0＝eq\f(3RE,2d)。(3)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有qvB＝meq\f(v2,r)，则r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(mRE,q))，离子能打在QN上，则既没有从DQ边出去也没有从PN边出去，则离子运动径迹的边界如图中Ⅰ和Ⅱ。由几何关系知，离子能打在QN上，必须满足eq\f(3,2)d＜r≤2d，则有eq\f(1,2d)eq\r(\f(mRE,q))≤B＜eq\f(2,3d)eq\r(\f(mRE,q))。答案：(1)U＝eq\f(1,2)RE(2)E0＝eq\f(3RE,2d)(3)eq\f(1,2d)eq\r(\f(mRE,q))≤B＜eq\f(2,3d)eq\r(\f(mRE,q))11．解析：(1)设带电离子所带的电荷量为q，当其所受的洛伦兹力与电场力平衡时，U0保持恒定，有qv0B＝qeq\f(U0,d)①得U0＝Bdv0。②(2)设开关闭合前后，管道两端压强差分别为p1、p2，液体所受的摩擦阻力均为f，开关闭合后管道内液体受到安培力为F安，有p1hd＝f③p2hd＝f