高三磁场基础知识专题训练答案.pdf

2015 2016学年第一学期高三年级周考 物 理 试 卷 考试时间 60分钟 满分 100分 本试卷分第 卷 选择题 和第 卷 非选择题 两部分 一 选择题 本题共10小题 每小题4分 共40分 1 7题为单项选 择 8 10题为多项选择 选对但不全的得3分 选错和不选的得0分 1 两个电荷量相等的带电粒子 在同一匀强磁场中只受磁场力 作用而做匀速圆周运动 下列说法中正确的是 A 若它们的轨迹半径相等 则它们的质量相等 B 若它们的轨迹半径相等 则它们的速度大小相等 C 若它们的运动周期相等 则它们的质量相等 D 若它们的运动周期相等 则它们的速度大小相等 2 如图 条形磁铁平放于水平桌面上 在它的正中央上方固 定一根直导线 导线与磁场垂直 现给导线中通以垂直于纸面 向外的电流 则下列说法正确的是 A 磁铁对桌面的压力增大 B 磁铁对桌面的压力减小 C 磁铁对桌面的静摩擦力向左 D 磁铁对桌面的静摩擦力 向右 3 如图所示 以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域 磁感应强度为B A 60 AO a 在O点放置一个粒子源 可以向各个方向发射某种 带负电粒子 粒子的电量大小为q 质量为m 发射速度大小都 为v0 发射方向由图中的角度 表示 不计粒子间的相互作用 及重力 下列说法正确的是 A 若v0 则以 0 方向射入磁场的粒子在磁场中运动的时间为 B 若v0 则以 60 飞入的粒子在磁场中运动时间最短 C 若v0 则以 30 飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等 D若v0 则在AC边界上只有一半区域有粒子射出 4 如图所示 在半径为R的圆形区域和边长为2R的正方形区 域里均有磁感应强度大小相同的匀强磁场 两个相同的带电粒 子以相同的速率分别从M N两点射入匀强磁场 在M点射入的 带电粒子 其速度方向指向圆心 在N点射入的带电粒子 速 度方向与边界垂直 且N点为正方形边长的中点 粒子重力不 计 则下列说法不正确的是 A 带电粒子在磁场中飞行的时间可能相同 B 从M点射入的带电粒子可能先飞出磁场 C 从N点射入的带电粒子可能先飞出磁场 D 从N点射入的带电粒子不可能比M点射入的带电粒子先飞出 磁场 5 如图所示 MN为两个匀强磁场的分界面 两磁场的磁感应 强度大小的关系为B1 2B2 一带电荷量为 q 质量为m的粒 子从O点垂直MN进入磁感应强度为B1的磁场 则经过多长时间 它将向下再一次通过O点 A B C D 6 在赤道处 将一小球向东水平抛出 落地点为a 给小球带 上电荷后 仍以原来的速度抛出 考虑地磁场的影响 下列说 法正确的是 A 无论小球带何种电荷 小球仍会落在a点 B 无论小球带何种电荷 小球下落时间都会延长 C 若小球带负电荷 小球会落在更远的b点 D 若小球带正电荷 小球会落在更远的b点 7 如图是某粒子速度选择器的示意图 在一半径为R 10cm的 圆柱形桶内有B 10 4T的匀强磁场 方向平行于轴线 在圆柱 桶某一直径的两端开有小孔 作为入射孔和出射孔 粒子束以 不同角度入射 最后有不同速度的粒子束射出 现有一粒子源 发射比荷为 2 1011C kg的阳离子 粒子束中速度分布连 续 当角 45 时 出射粒子速度v的大小是 A 106m s B 2 106m s C 2 108m s D 4 106m s 8 设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁 场 如图所示 已知一离子在静电力和洛伦兹力的作用下 从 静止开始自A点沿曲线ACB运动 到达B点时速度为零 C点是运 动的最低点 忽略重力 下述说法中正确的是 A 该离子必带正电荷 B A点和B点位于同一高度 C 离子在C点时速度最大 D 离子到达B点后 将沿原曲线 返回A点 9 如图所示 长为L的水平极板间有垂直于纸面向内的匀强磁 场 磁感应强度为B 板间距离也为L 板不带电 现有质量 为m 电荷量为q的带正电粒子 不计重力 从左边极板间中点 处垂直磁感线以速度v水平射入磁场 欲使粒子不打在极板 上 可采用的办法是 A 使粒子的速度v C 使粒子的速度v D 使粒子的速度 v 10 如图所示为圆柱形区域的横截面 在该区域加沿圆柱 轴线方向的匀强磁场 带电粒子 不计重力 第一次以速度v1 沿截面直径入射 粒子飞入磁场区域时 速度方向偏转60 角 该带电粒子第二次以速度v2从同一点沿同一方向入射 粒子飞出磁场区域时 速度方向偏转90 角 则带电粒子第 一次和第二次在磁场中运动的 A 半径之比为 1 B 速度之比为1 C 时间之比为2 3 D 时间之比为3 2 二 实验题 15分 11 5分 某学生用图 a 琐事的实验装置测量物块与斜面的懂摩擦因 数 已知打点计时器所用电源的频率为50Hz 物块下滑过程中所得到的 纸带的一部分如图 b 所示 图中标出了5个连续点之间的距离 1 物块下滑是的加速度a m s2 2 打点C点时物块的速 度 v m s 3 已知重力加速度大小为g 求出动摩擦因数 还需测量的物理量是 填正确答案标号 A 物块的质量 B 斜面的高度 C 斜面的倾角 12 10分 某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性 使用的器 材包括电压表 内阻约为3k 电流表 内阻约为1 定值电阻 等 使用多用电表粗测元件X的电阻 选择 1 欧姆挡测量 示数 如图15 a 所示 读数为 据此应该选择图15中的 填 b 或 c 的电路进行实验 连接所选电路 闭合S 滑动变阻器的滑片P从左向右滑动 电流 表的示数逐渐 填 增大 或 减小 依次记录电流及相应 的电压 将元件X换成Y 重复实验 该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R 21 的定值电阻 测 量待测电池的电动势E和内阻r 电路如图16 b 所示所示 闭合 S1和S2 电压表读数为3 00V 断开S2 读数为1 00V 利用图 16 a 可算得E V r 结果均保留两位有效数字 视电 压表为理想电压表 二 计算题 45分 13 12分 如图所示 直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场 正 负电子同时从同一点O以与MN成30 角的同样速度v射入磁场 电子 质量为m 电荷为e 它们从磁场中射出时相距多远 射出的时间差是 多少 14 12分 一匀强磁场 磁场方向垂直于xOy平面 在xOy平面上 磁场分布在以O为圆心的一个圆形区域内 一个质量为m 电荷量为q的 带电粒子 由原点O开始运动 初速度为v 方向沿x轴正方向 后来 粒子经过y轴上的P点 此时速度方向与y轴的夹角为30 P点到O点的 距离为L 如图所示 不计重力的影响 求磁场的磁感应强度B的大小和 xOy平面上磁场区域的半径R 15 11分 如图所示 在空间中固定放置一绝缘材料制成的边长为L的 刚性等边三角形框架 DEF DE边上S点处有一发射带正电的粒子源 发射粒子的方向皆在图中截面内且垂直于DE边向下 发射的电荷量皆 为q 质量皆为m 但速度v有各种不同的值 整个空间充满磁感应强度 大小为B 方向垂直截面向里的均匀磁场 设粒子与 DEF边框碰撞时 没有能量损失和电荷量传递 求 1 带电粒子速度的大小为v时 做匀速圆周运动的半径 2 带电粒子速度v的大小满足什么条件时 可使S点发出的粒子最终又垂 直于DE边回到S点 3 这些粒子中 回到S点所用的最短时间是多少 16 10分 如图所示 在空间有一坐标系xOy 其第一象限内充满着 两个匀强磁场区域 和 直线OP是它们的边界 区域 中的磁感应 强度为B 方向垂直于纸面向外 区域 中的磁感应强度为2B 方向垂 直于纸面向内 边界上的P点坐标为 4L 3L 一质量为m 电荷量为q的 带正电粒子从P点平行于y轴负方向射入区域 经过一段时间后 粒子 恰好经过原点O 忽略粒子重力 已知sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 粒子从P点运动到O点的时间至少为多少 2 粒子的速度大小可能是多少 物 理 答案 17 第一题 选择题 题 号 12345678910 答 案 CBDCBDBABCABAC 第二题 实验题 11 答案 1 3 25 1 79 2 C 12 答案 10 b 增大 Y 3 2 0 50 三 计算题 13 答案 解析 由公式轨道半径R 和周期T 知 它们的半径和周期是相 同的 只是偏转方向相反 先确定圆心 画轨迹 后由几何关系求半 径 由对称性知 射入 射出点和圆心恰好组成正三角形 所以两个射 出点相距2R 由图还可看出 经历时间相差 则v 2 0 104 m s 14 答案 L 解析 粒子在磁场中受洛伦兹力作用 做匀速圆周运动 设其半 径为r qvB m 据此并由题意知 粒子在磁场中的轨迹的圆心C必在y轴上 且P点 在磁场区域之外 过P沿速度方向作反向延长线 它与x轴相交于Q点 作圆弧过O点与x轴相切 并且与PQ相切 切点A即粒子离开磁场区域的 点 这样可得到圆弧轨迹的圆心C 如图所示 由图中几何关系得L 3r 由 求得 B 图中OA即为圆形磁场区域的半径R 由几何关系得R L 15 答案 1 2 n 0 1 2 3 3 解析 1 带电粒子从S点垂直于DE边以速度v射出后 做匀速圆周 运动 其圆心一定位于DE边上 其半径R可由qvB 求得 R 2 要求此粒子每次与 DEF的三条边碰撞时都与边垂直 且能回 到S点 则R和v应满足以下条件 2n 1 R n 1 2 3 由 得v n 1 2 3 3 这些粒子在磁场中做圆周运动的周期为 T 将 式代入 得T 可见在B及给定时T与v无关 粒子从S点出发最后回到S点的过程 中 与 DEF的边碰撞次数越少 所经历的时间就越短 所以应取n 1 由图可看出该粒子的轨迹包括3个半圆和3个圆心角为300 的圆弧 故最短时间为 t 3 3 4T 16 答案 1 2 n 1 2 3 解析 1 设粒子的入射速度为v 用R1 R2 T1 T2分别表示粒子 在磁场 区和 区中运动的轨道半径和周期 则有 qvB m qv 2B T1 T2 粒子先在磁场 区中做顺时针的圆周运动 后在磁场 区中做逆时 针的圆周运动 然后从O点射出 这样粒子从P点运动到O点所用的时间 最短 粒子运动轨迹如图所示 tan 0 75 得 37 90 粒子在磁场 区和 区中的运动时间分别为 t1