（江苏专用）高考物理总复习 阶段验收评估（八）磁场-人教版高三物理试题

阶段验收评估(八)磁场(时间：60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，每小题只有一个选项正确)1．(2014·通州模拟)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2.(2014·丰台区一模)如图1所示，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器最大电阻为R，开关K闭合。两平行金属极板a、b间有匀强磁场，一带负电的粒子(不计重力)以速度v水平匀速穿过两极板。下列说法正确的是()图1A．若将滑片P向上滑动，粒子将向a板偏转B．若将a极板向上移动，粒子将向a板偏转C．若增大带电粒子的速度，粒子将向b板偏转D．若增大带电粒子带电量，粒子将向b板偏转3．(2014·全国卷Ⅰ)如图2，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O。已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变。不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为()图2A．2 B．eq\r(2)C．1 D．eq\f(\r(2),2)4．(2014·大丰模拟)如图3所示，长方体玻璃水槽中盛有NaCl的水溶液，在水槽左、右侧壁内侧各装一导体片，使溶液中通入沿x轴正向的电流I，沿y轴正向加恒定的匀强磁场B。图中a、b是垂直于z轴方向上水槽的前、后两内侧面，则()图3A．a处电势高于b处电势B．a处离子浓度大于b处离子浓度C．溶液的上表面电势高于下表面的电势D．溶液的上表面处的离子浓度大于下表面处的离子浓度5．(2014·唐山二模)如图4是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为R的绝缘圆柱形筒内有磁感应强度为B的匀强磁场，方向平行于轴线。在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔M、N，现有一束速率不同、比荷均为k的正、负离子，从M孔以α角入射，一些具有特定速度的离子未与筒壁碰撞而直接从N孔射出(不考虑离子间的作用力和重力)。则从N孔射出的离子()图4A．是正离子，速率为kBR/cosαB．是正离子，速率为kBR/sinαC．是负离子，速率为kBR/sinαD．是负离子，速率为kBR/cosα二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分，每小题有多个选项正确，全选对得6分，选对但不全得3分，选错或不选得0分)6.(2014·湖北模拟)如图5所示，两平行导轨ab、cd竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触。现在金属棒PQ中通以变化的电流I，同时释放金属棒PQ使其运动。已知电流I随时间的关系为I＝kt(k为常数，k＞0)，金属棒与导轨间存在摩擦。则下面关于棒的速度v、加速度a随时间变化的关系图像中，可能正确的有()图5图67．(2014·徐州模拟)如图7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7A．该粒子带正电B．A点与x轴的距离为eq\f(mv,2qB)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8.(2014·安庆二模)如图8所示，a、b为竖直正对放置的平行金属板构成的偏转电场，其中a板带正电，两板间的电压为U，在金属板下方存在一有界的匀强磁场，磁场的上边界为与两金属板下端重合的水平面PQ，PQ下方的磁场范围足够大，磁场的磁感应强度大小为B，一比荷为eq\f(q,m)带正电粒子以速度v0从两板中间位置沿与a、b平行方向射入偏转电场，不计粒子重力，粒子通过偏转电场后从PQ边界上的M点进入磁场，运动一段时间后又从PQ边界上的N点射出磁场，设M、N两点距离为x(M、N点图中未画出)。则以下说法中正确的是()图8A．只减小磁感应强度B，则x增大B．只增大初速度v0，则x减小C．只减小偏转电场的电压U，则x增大D．只减小带电粒子的比荷eq\f(q,m)，则x不变三、非选择题(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)9．(14分)如图9所示，有界匀强磁场的磁感应强度B＝2×10－3T；磁场右边是宽度L＝0.2m、场强E＝40V/m、方向向左的匀强电场。一带电粒子电荷量q＝－3.2×10－19C，质量m＝6.4×10－27kg，以v＝4×104图9(1)大致画出带电粒子的运动轨迹；(2)带电粒子在磁场中运动的轨道半径；(3)带电粒子飞出电场时的动能Ek。10．(18分)(2014·贵州六校联考)如图10所示，在0≤x≤d的空间，存在垂直xOy平面的匀强磁场，方向垂直xOy平面向里。y轴上P点有一小孔，可以向y轴右侧垂直于磁场方向不断发射速率均为v、与y轴所成夹角θ可在0～180°范围内变化的带负电的粒子。已知θ＝45°时，粒子恰好从磁场右边界与P点等高的Q点射出磁场，不计重力及粒子间的相互作用。求：图10(1)磁场的磁感应强度；(2)若θ＝30°，粒子射出磁场时与磁场边界的夹角(可用三角函数、根式表示)；(3)能够从磁场右边界射出的粒子在磁场中经过的区域的面积(可用根式表示)。11.(20分)(2014·宿迁模拟)如图11，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11(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。答案1．选B磁场对通电导体有力的作用，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，当导体方向与磁场方向平行时，导体不受安培力的作用，当导体与磁场垂直时，导体受到的力最大，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。2．选C因电容器与电阻并联，将滑片P向上滑动，电阻两端的电压减小，故两板间的电场强度要减小，故所受电场力减小，因带负电，电场力向上，则粒子将向b板偏转运动，故A错误；保持开关闭合，将a极板向上移动一点，板间距离增大，电压不变，由E＝eq\f(U,d)可知，板间场强减小，若粒子带负电，则粒子所受电场力向上，洛伦兹力向下，带电粒子受电场力变小，则粒子将向b板偏转，故B错误；由图可知a板带正电，b板带负电，因带电粒子带负电，则受电场力向上，洛伦兹力向下，原来二力应大小相等，物体才能做匀速直线运动；若增大带电粒子的速度，所受极板间洛伦兹力增大，而所受电场力不变，故粒子将向b板偏转，故C正确；若增大带电粒子带电量，所受电场力增大，而所受洛伦兹力也增大，但两者仍相等，故粒子将不会偏转，故D错误。3．选D根据题图中的几何关系及带电粒子在匀强磁场中的运动性质可知：带电粒子在铝板上方做匀速圆周运动的轨道半径r1是其在铝板下方做匀速圆周运动的轨道半径r2的2倍。设粒子在P点的速度为v1，根据牛顿第二定律可得qv1B1＝eq\f(mv12,r1)，则B1＝eq\f(mv1,qr1)＝eq\f(\r(2mEk),qr1)；同理，B2＝eq\f(mv2,qr2)＝eq\f(\r(2m·\f(1,2)Ek),qr2)，则eq\f(B1,B2)＝eq\f(\r(2),2)，D正确，A、B、C错误。4．选B当通入沿x轴正向的电流时，由左手定则可知，正、负电子均向a侧偏，a处离子浓度大于b处，但a、b两板无电势差，故B选项正确。5．选B因为离子向下偏，根据左手定则，离子带正电，运动轨迹如图所示，由几何关系可知r＝eq\f(R,sinα)，由qvB＝meq\f(v2,r)可得v＝eq\f(kBR,sinα)，故B正确。6．选AD根据牛顿第二定律得，金属棒的加速度a＝eq\f(mg－f,m)，f＝μN＝μFA＝μBIL＝μBLkt，联立解得加速度a＝g－eq\f(μBLkt,m)，与时间呈线性关系，故A正确，B错误；因为开始加速度方向向下，与速度方向相同，做加速运动，加速度逐渐减小，即做加速度逐渐减小的加速运动，然后加速度方向向上，加速度逐渐增大，做加速度逐渐增大的减速运动，故C错误，D正确。7．选BC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、C两项正确。8．选AC粒子进入磁场后做匀速圆周运动，由半径公式R＝eq\f(mv,qB)可知，只增大初速度v0或只减小磁感应强度B都导致半径增大，则x也增大，故A正确，B错误；只减小偏转电场的电压U会导致速度与磁场边界的夹角为θ变大，则由半径公式R＝eq\f(mv0,qB)，结合几何关系可得x＝2Rsinθ＝eq\f(2mv0sinθ,qB)，则会导致x增大，故C正确；只减小带电粒子的比荷eq\f(q,m)，由半径公式可知，则会导致半径增大，则x也增大，故D错误。9．解析：(1)轨迹如图所示(2)带电粒子在磁场中运动时，由牛顿运动定律得qvB＝meq\f(v2,R)R＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(6.4×10－27×4×104,3.2×10－19×2×10－3)m＝0.4m。(3)Ek＝EqL＋eq\f(1,2)mv2＝40×3.2×10－19×0.2J＋eq\f(1,2)×6.4×10－27×(4×104)2J＝7.68×10－18J。答案：(1)轨迹见解析图(2)0.4m(3)7.68×10－18J10．解析：(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，设粒子的轨道半径为R，磁场的磁感应强度为B，则qvB＝meq\f(v2,R)如图甲所示，由几何关系d＝2Rcos45°解得B＝eq\f(\r(2)mv,qd)。(2)如图甲所示，由几何关系d＝Rcos30°＋Rcosα解得cosα＝eq\f(2\r(2)－\r(3),2)。(3)能够从磁场右边界射出的粒子在磁场中经过的区域，如图乙中两圆弧间斜线部分所示，由几何关系R2－(d－R)2＝(PM)2该区域面积为S＝d·(PM)解得S＝d2eq\r(\r(2)－1)。答案：见解析11．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，根据牛顿第二定律，有qE＝meq\f(v2,R)得U＝eq\f(1,2)ER。(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则E0＝eq\f(3ER,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，根据牛顿第二定律，有qBv＝meq\f(v2,r)则r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(