当前位置:首页 >> 高中教育 >>

【金版教程 金考卷】2016高三物理新一轮总复习阶段示范性测试:专题8——磁场


阶段示范性金考卷(八)
本卷测试内容:磁场 本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共 110 分。测试时间 90 分钟。 第Ⅰ卷 (选择题,共 60 分)

一、选择题(本题共 12 小题,每小题 5 分,共 60 分。在每小题 给出的四个选项中,第 2、4、5、7、9、10、11、12 小题,只有一个 选项正确;第 1、3、6、8

小题,有多个选项正确,全部选对的得 5 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0 分。) 1. [2015· 长春质检]某同学家中电视机画面的幅度偏小, 维修的技 术人员检查后认为是显像管出了故障,显像管如图(甲)所示,L 为偏 转线圈,从右向左看截面图如图 (乙 )所示。引起故障的原因可能是 ( )

A. 加速电场的电压过大,电子速率偏大 B. 电子枪发射能力减弱,电子数减少 C. 偏转线圈的电流过大,偏转磁场增强 D. 偏转线圈匝间短路,线圈匝数减少 解析: 根据题意, 电视机画面幅度偏小是因为电子在磁场中的偏 转半径变大, 所以可能的原因是电子速率偏大或是磁场减弱, 故选项 A、D 正确。

答案:AD

2. [2014· 云南昆明质检] 已知长直通电导体棒在其周围某点产生 磁场的磁感应强度与该导体棒中的电流成正比, 与该点到导体棒的距 离成反比。如图所示,a、b、c、d 四根长直通电导体棒平行放置, 它们的横截面构成一个正方形,O 为正方形中心,a、b、d 中电流方 向垂直纸面向里,c 中电流方向垂直纸面向外,电流大小满足:Ia= Ic=Id<Ib,则关于 a、b、c、d 长直通电导体棒在 O 点产生合磁场的 方向可能是( )

A. 由 O 点指向 aOb 区域 B. 由 O 点指向 bOc 区域 C. 由 O 点指向 cOd 区域 D. 由 O 点指向 aOd 区域 解析:a、c 两根长直通电导体棒在 O 点产生合磁场的方向由 O 指向 d;b、d 两根长直通电导体棒在 O 点产生合磁场的方向由 O 指 向 a;a、b、c、d 四根长直通电导体棒在 O 点产生合磁场的方向可 能是由 O 点指向 aOd 区域,选项 D 正确。 答案:D 3. [2014· 广州实验中学检测]如图所示, 放在台秤上的条形磁铁两 极未知,为了探明磁铁的极性,在它中央的正上方固定一导线,导线

与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向外的电流,则(

)

A. 如果台秤的示数增大,说明磁铁左端是 N 极 B. 如果台秤的示数增大,说明磁铁右端是 N 极 C. 无论如何台秤的示数都不可能变化 D. 如果台秤的示数增大,台秤的示数随电流的增大而增大 解析: 如果台秤的示数增大, 说明导线对磁铁的作用力竖直向下, 由牛顿第三定律知, 磁铁对导线的作用力竖直向上, 根据左手定则可 判断, 导线所在处磁场方向水平向右, 由磁铁周围磁场分布规律可知, 磁铁的左端为 N 极,选项 A 正确,选项 B、C 错误。由 F=BIL 可 知选项 D 正确。 答案:AD 4. 如图所示,一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝 缘杆上, 整个装置处于方向如图所示的匀强磁场中, 现给滑环一个水 平向右的瞬时作用力, 使其开始运动, 则滑环在杆上的运动情况不可 能的是( )

A. 始终做匀速运动

B. 始终做减速运动,最后静止于杆上 C. 先做加速运动,最后做匀速运动 D. 先做减速运动,最后做匀速运动 解析:给滑环一个瞬时作用力,滑环获得一定的速度 v,当 qvB =mg 时,滑环将以 v 做匀速直线运动,故 A 正确。当 qvB<mg 时, 滑环受摩擦阻力做减速运动,直到停下来,故 B 正确。当 qvB>mg mg 时,滑环先做减速运动,当减速到 qvB=mg 后,以速度 v= qB 做匀 速直线运动,故 D 对。由于摩擦阻力作用,滑环不可能做加速运动, 故 C 错,应选 C。 答案:C

5. 如图所示,一个带负电的物体由粗糙绝缘的斜面顶端由静止 下滑到底端时速度为 v,若加一个垂直于纸面向外的匀强磁场,则带 电体滑到底端时速度将( A. 大于 v C. 等于 v ) B. 小于 v D. 无法确定

解析: 由左手定则判断带负电的物体沿斜面下滑时所受洛伦兹力 方向垂直斜面向下, 所以使物体与斜面之间的弹力增大, 滑动摩擦力 增大, 从顶端滑到底端的过程中克服摩擦力做的功增多, 根据动能定 理可知, 滑到底端时的动能小于无磁场时滑到底端的动能, 故速率变 小。 答案:B

6. [2015· 石家庄质检] 如图所示,有一垂直于纸面向外的有界匀 强磁场, 磁场的磁感应强度为 B, 其边界为一边长为 L 的正三角形(边 界上有磁场),A、B、C 为三角形的三个顶点。今有一质量为 m、电 荷量为+q 的粒子(不计重力), 以速度 v= 3qBL 从 AB 边上的某点 P 4m

既垂直于 AB 边又垂直于磁场的方向射入磁场,然后从 BC 边上某点 Q 射出。若从 P 点射入的该粒子能从 Q 点射出,则 A. PB≤ 2+ 3 L 4 3 L 4 B. PB≤ 1+ 3 L 4 ( )

C. QB≤

1 D. QB≤ L 2

mv2 3 解析:由 Bqv= R ,可知 R= L,则从 P 点射入的粒子轨迹 4 最长时为切着 AC 边,此时 PB= ?2+ 3?L 1 ,而当粒子在其中经历 圆 4 4

1 弧时,从 BC 边上射出时,Q′B 最大为 L,故 A、D 正确。 2 答案:AD

7. [2014· 江西景德镇 ]如图所示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( A. 是正离子,速率为 kBR/cosα B. 是正离子,速率为 kBR/sinα C. 是负离子,速率为 kBR/sinα D. 是负离子,速率为 kBR/cosα )

解析:根据左手定则可判断出,从 N 孔射出的离子是正离子, 从 N 孔射出的离子在磁场中做匀速圆周运动,其运动轨迹所对圆心 角等于入射离子的偏向角 2α,如图所示,根据几何关系可得,粒子 做圆周运动的轨道半径 r=R/sinα, 根据洛伦兹力提供向心力得, Bvq

mv2 = r ,解得,v=kBR/sinα,B 项正确。 答案:B 8. [2014· 江西重点中学联考]如图所示,一个半径为 R 的导电圆 环与一个轴向对称的发散磁场处处正交,环上各点的磁感应强度 B 大小相等,方向均与环面轴线方向成 θ 角(环面轴线为竖直方向)。若 导电圆环上载有如图所示的恒定电流 I,则下列说法正确的是( )

A. 导电圆环有收缩的趋势 B. 导电圆环所受安培力方向竖直向上 C. 导电圆环所受安培力的大小为 2BIR D. 导电圆环所受安培力的大小为 2πBIR 解析:若导线圆环上载有如图所示的恒定电流 I,由左手定则可 得导线圆环上各小段所受安培力斜向内, 导电圆环有收缩的趋势, 导 电圆环所受安培力方向竖直向上,导电圆环所受安培力的大小为 2πBIRsinθ,选项 AB 正确。 答案:AB 9. 如图所示,有 a、b、c、d 四个离子,它们带等量同种电荷, 质量不等,它们的质量关系有 ma=mb<mc=md,以不等的速率 va<vb =vc<vd 进入速度选择器后,有两个离子从速度选择器中射出,进入 磁感应强度为 B2 的磁场, 另两个离子射向 P1 和 P2。 由此可判定( )

A. 射向 P1 的是 a 离子 C. 射向 A1 的是 c 离子

B. 射向 P2 的是 b 离子 D. 射向 A2 的是 d 离子

解析:通过在磁场中的偏转轨迹知,离子带正电。在速度选择器 E 中,有 qE=qvB。v=B,只有速度满足一定值的离子才能通过速度 选择器。所以只有 b、c 两离子能通过速度选择器。a 的速度小于 b 的速度,所以 a 受到的电场力大于洛伦兹力,a 向 P1 偏转,故 A 正 确、B 错误;b、c 两离子通过速度选择器进入磁感应强度为 B2 的磁 mv 场中,根据 r= qB 知,质量大的半径大,故射向 A1 的是 b 离子,射 向 A2 的是 c 离子,故 C、D 错误。 答案:A

10. 如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,有两根竖直放置的平 行导轨 AB、CD。导轨上放有质量为 m 的金属棒 MN,棒与导轨间

的动摩擦因数为 μ。现从 t=0 时刻起,给棒通以图示方向的电流, 且电流强度与时间成正比,即 I=kt,其中 k 为恒量。若金属棒与导 轨始终垂直, 则在下列图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四 幅图中,正确的是( )

解析: 当金属棒所受摩擦力 Ff=μBIL=μBLkt<mg 时, 棒沿导轨 向下加速; 当金属棒所受摩擦力 Ff=μBIL=μBLkt>mg 时, 棒沿导轨 向下减速;在棒停止运动之前,所受摩擦力为滑动摩擦力,大小为 Ff=μBLkt;在棒停止运动之后,所受摩擦力为静摩擦力,大小为 Ff =mg,故 C 正确。 答案:C

11. [2014· 长春模拟]如图所示为一种获得高能粒子的装置,环形 区域内存在垂直纸面向外、大小可调节的均匀磁场,质量为 m、电荷 量为+q 的粒子在环中做半径为 R 的圆周运动,A、B 为两块中心开 有小孔的极板,原来电势都为零,每当粒子顺时针飞经 A 板时,A

板电势升高为 U,B 板电势仍保持为零,粒子在两板间电场中得到加 速,每当粒子离开 B 板时,A 板电势又降为零,粒子在电场中一次 次加速下动能不断增大,而绕行半径不变,以下说法正确的是( )

A. 粒子从 A 板小孔处由静止开始在电场力作用下加速,绕行 n 圈后回到 A 板时获得的总动能为 2nqU B. 在粒子绕行的整个过程中,A 板电势可以始终保持为+U C. 在粒子绕行的整个过程中,每一圈的周期不变 D. 为使粒子始终保持在半径为 R 的圆轨道上运动,磁场必须周 1 期性递增,则粒子绕行第 n 圈时的磁感应强度为R 2nmU q

解析:粒子每绕行一周,电场力做功 qU,绕行 n 圈时,电场力 做功即粒子获得的动能为 nqU, A 错误;若 A 板电势始终不变,则 粒子运行一周时电场力做功为零,粒子得不到加速,B 错误;粒子每 2πR 次加速后速度增大而运行半径不变, 则周期 T= v 应减小, C 错误; mv 1 m 再由 R= qB ,nqU= mv2,得 B=qR 2 2nqU 1 m =R 2nmU q ,故可

知 B 应随加速圈数的增加而周期性变大,D 正确。 答案:D 12. 如图所示,有一长方体金属块放在垂直表面 C 的匀强磁场 中,磁感应强度大小为 B,金属块的厚度为 d,高为 h,当有稳恒电 流 I 沿平行平面 C 的方向通过金属块时,金属块上、下两面 M、N 上的电势分别为 jM、jN,则下列说法中正确的是( )

A. 由于磁场力的作用,金属块中单位体积内参与导电的自由电 BI 1 子数目为 ed | | jM-jN B. 由于磁场力的作用,金属块中单位体积内参与导电的自由电 BI 1 子数目为eh | | jM-jN C. M 面比 N 面电势高 D. 金属块的左面比右面电势低 解析: 由于洛伦兹力作用使电子堆积在金属块上表面且形成一附 加电场,方向向上。设两面 M、N 上的电势差为 U,则 U=|jM-jN|, 稳定时电子所受的洛伦兹力与电场力相平衡,则 evB=eU/h,根据金 属导电时的规律 I=neSv,式中 S=dh,联立各式可得金属块中单位 BI 体积内参与导电的自由电子数目 n= ed | 1 |,选项 A 对,B 错;由 jM-jN

左手定则可知,电子积累在上端面,电势低,故 C 错;由于电源外 的电路中电流由高电势流向低电势,故 D 错。 答案:A 第Ⅱ卷 (非选择题,共 50 分)

二、计算题(本题共 4 小题,共 50 分)

13. (12 分) [2014· 泉州模拟]如图所示,两平行金属导轨间的距离 L=0.40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角 θ=37° ,在导轨所在 平面内,分布着磁感应强度 B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的 匀强磁场,金属导轨的一端接有电动势 E=4.5 V、内阻 r=0.50 Ω 的 直流电源。 现把一个质量 m=0.040 kg 的导体棒 ab 放在金属导轨上, 导体棒恰好静止, 导体棒与金属导轨垂直且接触良好, 导体棒与金属 导轨接触的两点间的电阻 R0=2. 5 Ω。金属导轨电阻不计,g 取 10 m/s2。已知 sin37° =0.60,cos37° =0.80,求: (1)通过导体棒的电流; (2)导体棒受到的安培力大小; (3)导体棒受到的摩擦力。 解析:(1)根据闭合电路欧姆定律得 I= E =1.5 A R0+r

(2)导体棒受到的安培力 F 安=BIL=0.30 N

(3)对导体棒受力分析如图,将重力正交分解

沿导轨方向 F1=mgsin37° =0.24 N F1<F 安,根据平衡条件 mgsin37° +F1=F 安 解得 Ff=0.06 N,方向沿导轨向下 答案:(1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N,方向沿导轨向下

14. (12 分)如图甲所示,一质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子 从 O 点以初速度 v0 水平抛出。若在该带电粒子运动的区域内加一方 向竖直向下的匀强电场,则粒子恰好能通过该区域中的 A 点;若撤 去电场,加一垂直纸面向外的匀强磁场,仍将该粒子从 O 点以初速 度 v0 水平抛出,则粒子恰好能经 A 点到达该区域中的 B 点。已知 OA 之间的距离为 d,B 点在 O 点的正下方,∠BOA=60° ,粒子重力 不计。求: (1)粒子在电场中运动,到达 A 点时的动能 EkA; (2)匀强电场的场强大小 E 与磁场的磁感应强度大小 B 的比值。 解析:(1)因电场方向竖直向下,粒子的初速度方向水平向右, 所以粒子在该匀强电场中做类平抛运动,设粒子从 O 点运动到 A 点 所需要的时间为 t。则有

dsin60° =v0t 1 qE 2 dcos60° = · · t 2 m 4mv2 0 联立可解得 E= 3qd 1 2 由动能定理可得 qE· dcos60° =EkA- mv0 2 7 2 将 E 代入可解得 EkA= mv0 。 6

(2)撤去电场, 加上垂直纸面向外的匀强磁场后, 粒子恰好能经 A 点到达该区域中的 B 点。由粒子在匀强磁场中的运动规律可知,OB 必为该粒子做圆周运动的直径,如图乙所示,所以∠OBA=30° ,因 此 OB=2d,所以粒子在磁场中做圆周运动的半径为 R=d,由 qv0B
2 v2 mv0 4mv2 E 4mv0 qd 4 0 0 =m R 可得 B= qd ,又因为 E= ,所以B= × = v。 3qd 3qd mv0 3 0

7 答案:(1) mv2 6 0

4 (2) v0 3

15. (14 分)如图所示,第一象限的某个矩形区域内,有方向垂直 纸面向外的匀强磁场 B1, 磁场的下边界与 x 轴重合。 一质量 m=1×10

-14

kg、电荷量 q=1×10-10C 的带正电微粒以某一速度 v 沿与 y 轴负

方向成 60° 角的方向从 N 点射入, 经 P 点进入第四象限内沿直线运动, 一段时间后, 微粒经过 y 轴上的 M 点并沿与 y 轴负方向成 60° 角的方 向飞出。第四象限内有互相正交的匀强电场 E 与匀强磁场 B2,E 的 大小为 0.5×103 V/m, B2 的大小为 0.5 T; M 点的坐标为(0, -10 cm), N 点的坐标为(0,30 cm),不计微粒重力。

(1)求匀强磁场 B1 的大小和微粒的运动速度 v; (2)B1 磁场区域的最小面积为多少? 解析: (1)带正电微粒以某一速度 v 沿与 y 轴负方向成 60° 角的方 向从 N 点射入,由于重力忽略不计,微粒在第一象限内仅受洛伦兹 力做匀速圆周运动; 微粒在第四象限内仅受电场力和洛伦兹力, 且微 粒做直线运动, 速度的变化会引起洛伦兹力的变化, 所以微粒必做匀 速直线运动,因此,电场力和洛伦兹力大小相等,方向相反,由力的 平衡有 Eq=B2qv E 0.5×10 所以 v= = m/s=1×103 m/s B2 0.5 根据题意画出微粒的运动轨迹如图:
3

因为 M 点的坐标为(0,-10),N 点的坐标为(0,30),由几何关系 可知微粒在第一象限内做圆周运动的半径为 R= 20 3 3 cm= m 3 15

v2 微粒做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,即 qB1v=m R 解得 B1= 3 T。 2

(2)由图可知,磁场 B1 的最小区域应该分布在图示的矩形 PACD 内。由几何关系易得 PD=2Rsin60° =0.2 m PA=R(1-cos60° )= 3 m 30

所以,所求磁场的最小面积为 1 3 2 3 2 S=PD· PA= × m= m。 5 30 150 答案:(1) 3 T 2 1×103 m/s 3 2 (2) m 150

16. (12 分)[2015· 嘉兴模拟]如图甲所示,在 xOy 平面内有足够大 的匀强电场,电场方向竖直向上,电场强度 E=40 N/C。在 y 轴左侧 平面内有足够大的磁场,磁感应强度 B1 随时间 t 变化的规律如图乙

所示(不考虑磁场变化所产生电场的影响),15π s 后磁场消失,选定 磁场垂直纸面向里为正方向。 在 y 轴右侧平面内分布一个垂直纸面向 外的圆形匀强磁场(图中未画出), 半径 r=0.3 m, 磁感应强度 B2=0.8 T,且圆的左侧与 y 轴始终相切。t=0 时刻,一质量 m=8×10-4 kg、 电荷量 q=+2×10-4 C 的微粒从 x 轴上 xP=-0.8 m 处的 P 点以速 度 v=0.12 m/s 沿 x 轴正方向射入,经时间 t 后,从 y 轴上的 A 点进 入第一象限并正对磁场圆的圆心。穿过磁场后击中 x 轴上的 M 点。 (g 取 10 m/s2、π=3,最终结果保留 2 位有效数字)求:

(1)A 点的坐标 yA 及从 P 点到 A 点的运动时间 t。 (2)M 点的坐标 xM。 (3) 要使微粒在圆形磁场中的偏转角最大,应如何移动圆形磁 场?请计算出最大偏转角。 解析:(1)F 电=qE=8×10-3 N=mg 所以微粒做匀速圆周运动 v2 qvB1=m ,R1=0.6 m R1 周期 T= 2πm =10π s qB1

0~5π s 匀速圆周运动半径 R1<|xP| 微粒运行半个圆周后到点 C: xC=-0.8 m,yC=2R1=1.2 m

5π~10π s 向左做匀速运动,位移大小 T 3π s1=v = m=1.8 m 2 5

运动到 D 点:xD=-2.6 m,yD=1.2 m 10π~15π s 微粒又做匀速圆周运动,运动到 E 点: xE=-2.6 m yE=4R1=2.4 m 此后微粒做匀速运动到达 A 点:yA=4R1=2.4 m 轨迹如图所示

| x P| 从 P 到 A 的时间:t=15π+tEA(或者 t=2T+ v ) 所以 t≈67 s (2)微粒进入圆形磁场做匀速圆周运动的半径为 R2= mv =0.6 m qB2

θ r 1 设轨迹圆弧对应的圆心角为 θ,则 tan = = 2 R2 2 M 点:xM=r+ 2.4 yA =(0.3+ )m tanθ tanθ θ 2tan 2

4 由数学知识可得:tanθ= = θ 3 1-tan2 2

所以 xM=2.1 m (3)微粒穿过圆形磁场要求偏转角最大,必须满足入射点与出射 点连线为磁场圆的直径, 则圆形磁场应沿 y 轴负方向移动 0.15 m, 因 为 R2=2r, 所以最大偏转角为 θ′=60° 。 答案:(1)2.4 m 60° 67 s (2)2.1 m (3)沿 y 轴负方向移动 0.15 m


相关文章:
金考卷】2016高三·物理·新一轮总复习阶段示范性测试:专题8——磁场(含解析)
金考卷】2016高三·物理·新一轮总复习阶段示范性测试:专题8——磁场(含解析)_理化生_高中教育_教育专区。转载 阶段示范性金考卷(八) 本卷测试内容:磁场 本...
【金版教程 金考卷】2016高三物理新一轮总复习阶段示范性测试:专题6——静电场
【金版教程 金考卷】2016高三物理新一轮总复习阶段示范性测试:专题6——静电场_高中教育_教育专区。阶段示范性金考卷(六) 本卷测试内容:静电场 本试卷分为第Ⅰ...
2016高考物理新一轮总复习阶段示范性测试8磁场(含解析)
2016高考物理新一轮总复习阶段示范性测试8磁场(含解析)_高考_高中教育_教育专区。阶段示范性金考卷(八) 本卷测试内容:磁场 本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷...
【金版教程 金考卷】2016高三物理新一轮总复习阶段示范性测试:专题9——电磁感应
【金版教程 金考卷】2016高三物理新一轮总复习阶段示范性测试:专题9——电磁...答案:D 8. 如图(甲),在虚线所示的区域有竖直向上的匀强磁场,面积为 S 的...
【金版教程 金考卷】2016高三物理新一轮总复习阶段示范性测试:专题13——选修3-5
【金版教程 金考卷】2016高三物理新一轮总复习阶段示范性测试:专题13——选修3...答案:ABC 8. 静止在匀强磁场中的23892U 核,发生 α 衰变后生成 Th 核,衰...
【金版教程 金考卷】2016高三物理新一轮总复习阶段示范性测试:专题11——选修3-3
【金版教程 金考卷】2016高三物理新一轮总复习阶段示范性测试:专题11——选修3-3_高中教育_教育专区。阶段示范性金考卷(十一) 本卷测试内容:选修 3-3 本试卷...
【金版教程 金考卷】2016高三物理新一轮总复习阶段示范性测试:专题10——交变电流 传感器
【金版教程 金考卷】2016高三物理新一轮总复习阶段示范性测试:专题10——交变电流 传感器_高中教育_教育专区。阶段示范性金考卷(十) 本卷测试内容:交变电流 ...
【金版教程 金考卷】2016高三物理新一轮总复习阶段示范性测试:专题7——恒定电流
【金版教程 金考卷】2016高三物理新一轮总复习阶段示范性测试:专题7——恒定电流_高中教育_教育专区。阶段示范性金考卷(七) 本卷测试内容:恒定电流 本试卷分为...
2015届《金版教程》高考物理大一轮总复习配套阶段示范性金考卷:磁场(含解析) - 副本
2015届《金版教程高考物理大一轮总复习配套阶段示范性金考卷:磁场(含解析) - 副本_理化生_高中教育_教育专区。阶段示范性金考卷(八) 本卷测试内容:磁场 第Ⅰ...
更多相关标签:

相关文章