2015届高三高考物理单元练习：磁++场.doc

单元练8 磁 场本试卷分第卷（选择题）和第卷（非选择题）两部分.满分120分，考试时间100分种.第卷（选择题 共31分）一、单项选择题（每小题 3分，共15分.每小题只有一个选项符合题意）1在北京地区进行如下实验：一个可以在水平面内自由转动的小磁针，在地磁场的作用下保持静止，一根长直导线位于小磁针的北方，竖直放置，且通有竖直向上的电流，已知地磁场的水平分量为B1，长直导线电流磁场在小磁针处的磁感应强度为B0，则小磁针的N极将（ ）A向西偏转角度=arctanB向西偏转角度=arctanC向东偏转角度=arctanD向东偏转角度=arctan 2如图所示，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处于速度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轴正半径后在磁场中到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（ ）A，正电荷B，正电荷C，负电荷D，负电荷 3在电视机的显像管中，电子束的扫描是用磁偏转技术实现的，其扫描原理如图甲所示，圆形区域内的偏转磁场方向垂直于圆面，当不加磁场时，电子束将通过O点而打在屏幕的中心M点.为了使屏幕上出现一条以M点为中点的亮线PQ，偏转磁场的磁感应强度B随时间变化的规律应是图乙中的（ ） 4如图所示用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝，线圈由粗细均匀、单位长度质量为2.5 g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁的中轴线OO垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5T，方向与竖直线成30角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为（ ）A0.1AB0.2AC0.05AD0.01A 5电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）.为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）.图中流量计的上下两而金属材料，前后两面是绝缘材料.现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面.当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值.已知流体的电阻率为，不计电流表的内阻，则可求得流量为（ ）A（bR+）B（aR+）C（cR+）D（R+）二、多项选择题（每小题4分，共16分.每小题有多个选项符合题意） 6空间存在一匀强磁场B，其方向垂直纸面向里，另有一个点电荷+Q的电场，如图所示，一带电粒子q以初速度v0从某处垂直电场、磁场入射，初位置到点电荷的距离为r，则粒子在电、磁场中的运动轨迹可能为（ ）A以点电荷+Q为圆心，以r 为半径的在纸面内的圆周B开始阶段在纸面内向右偏的曲线C开始阶段在红面的内向左偏的曲线D沿初速度v0方向的直线 7关于回旋加速器的说法中正确的是（ ）A回旋加速器是利用磁场对运动电荷的作用使带电粒子的速度增大的B回旋加速器是用电场加速度的C回旋加速器是通过多次电场加速使带电粒子获得高能量的D带电粒子在回旋加速器中不断被加速，故在其中做圆周运动一周所用时间越来越少 8如图所示，宽度为d的有界匀强磁场，磁感应强度为B，MM和NN是它的两条边界线，现有质量为m、电荷量为q的带电粒子沿图示方向垂直磁场射入，要使粒子不能从边界NN射出，粒子入射速率v的最大可能是（ ）ABCD 9如图所示，带电平行板中匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平向里，其带电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由滑下，经过轨道端点P进入 板间恰好沿水平方向做直线运动.现使球从轨道上较低的b点开始滑下，经P点进入板间后，在板间运动过程中（ ）A小球动能将会增大B小球的电势能将会增大C小球所受的洛伦兹力将会增大D因不知小球带电性质，不能判断小球的动能如何变化第卷（非选择题 共85分）三、简答题（每小题9分，共18分.把答案填在相应的横线上或按题目要求作答）11某兴趣小组在探究长直导线周围的磁场时，为增大电流，用多根导线捆在一起代替长直导线，不断改变多根导线中的总电流I和测试点与直导线的距离r，测得下表所列数据：I/AB/Tr/m5.010.020.00.0204.9810-510.3210-519.7310-50.0402.5410-55.1210-59.9510-50.060106310-53.2810-56.7210-50.0801.2810-52.5710-55.0310-5（1）由上述实验数据写出磁感应强度B与电流I及距离r的关系式为B= （比例系数用k表示）.（2）求出比例系数k= （取一位有效数字）.（3）在研究并得出上述关系的过程中，主要运用的科学研究方法是 （只需写出一种）. 11磁铁有N、S两极，跟正、负电荷有很大的相似性，人们假定在一根磁棒的两极上有一种叫做“磁荷”的东西，N极上的叫正磁荷，S极上的叫负磁荷，同种磁荷相斥，异种磁荷相吸.当磁极本身的几何线度远比它们之间的距离小得多时，将其上的磁荷叫做点磁荷.磁的库仑定律是：两点点磁荷之间的相互作用力F沿着它们之间的连线，与它们之间的距离r的平方成反比，与每个磁荷的数量（或称磁极强度）qm1、qm2成正比，用公式表示为：F=.（1）上式中的比例系数k=10-7Wb（Am），则磁极强度qm的国际单位（用基本单位表示）是 .（2）同一根磁铁上的两个点磁荷的磁极强度可视为相等，磁荷的位置可等效地放在图甲中的c、d两点，其原因是 .（3）用两根相同的质量均为M的圆柱形永久磁铁可以测出磁极强度qm，图乙中将一根磁棒固定在光滑斜面上，另一根之平行放置的磁棒可以自由上下移动.调节斜面的角度为，活动磁铁刚好静止不动，由此可知磁极强度qm= .四、计算或论述题（本题共5小题，共71分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分. 有数值计算的题，答案中必须写出明确的数值和单位） 12（13分）如图所示，MN、PQ为平行光滑导轨，其电阻忽略不计，与地面成30角固定.N、Q间接一电阻R=10，M、P端与电池组和开关组成回路，电动势E=6V，内阻r=1.0，导轨区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场.现将一条质量m=10g，电阻R=10的金属导线置于导轨上，并保持导线ab水平，已知导轨间距L=0.1m，当开关S接通过导线ab恰静止不动.试计算磁感应强度的大小. 13.（14分）核聚变反应需要几百分摄氏度以上的高温，为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内，通常采用磁约束的方法.如图所示，环状匀强磁场围成中空区域，中空区域中的带电粒子只要速度不是很大，都不会穿出磁场的外边缘而被束在该区域内.设环状磁场的内半径R1=0.5m，外半径R2=1.0m，磁场的磁感应强度B=1.0T.若被束缚带电粒子的比荷=4107C/kg.中空区域内带电粒子具有各个方向的速度.试计算：（1）粒子沿环状的半径方向射入磁场，不能穿越磁场的最大速度；（2）所有粒子不能穿越磁场的最大速度. 14（14分）在竖直平面内有一圆形绝缘轨道，半径R=1m，匀强磁场垂直于轨道平面向内，一质量m=110-3kg、带电荷量为q=+310-2C的小球，可在内壁滑动，开始时，在最低点处给小球一个初速度v0，使小球在竖直面内逆时针做圆周运动，图甲是小球在竖直面内做圆周运动的速率v随时间变化的情况，图乙是小球所受轨道的弹力F随时间变化的情况，结合图像所给数据，求：（1）磁感应强度的大小；（2）小球初速度的大小. 15（15分）如图所示的三维空间中，存在磁感应强度为B的匀强磁场和电场强度为E的匀强电场，B和E的方向均与z轴正方向一致.一质量为m、带电荷量为q的正离子（重力不计），从坐标原点O以速率v沿y轴正方向射入电场和磁场中.OACD为xOz平面中的一个挡板，求此离子打到此挡板上时的速度大小是多少？ 16（15分）如图所示是某装置的垂直截面图，虚线A1A2是垂直截面与磁场区边界面的交线，匀强磁场分布在A1A2的右侧区域，磁感应强度B=0.4T，方向垂直纸面向处，A1A2与垂直截面上的水平线夹角为45.在A1A2左侧.固定的薄板和等大的挡板均水平放置，它们与垂直截面交线分别为S1、S2，相距L=0.2m.在薄板上P处开一小孔，P与A1A2线上点D的水平距离为L.在小孔处装一个电子快门.起初快门开启，一旦有带正电微粒通过小孔，快门立即半闭，此后每隔T=3.010-3s开启一次并瞬间关闭.从S1、S2之间的某一位置小平发射一速度为v0的带正电微粒，它经过磁场区域后入射到P处小孔.通过小孔的微粒与挡板发生磁撞而反弹，反弹速度大小是磁前的0.5倍.（1）经过一次反弹直接从孔射出的微粒，其初速度v0应为多少？（2）求上述微粒从最初水平射入磁场到第二次离开磁场的时间.（忽略微粒所受重力影响，碰撞过程无电荷转移.已知微粒的比荷=1.0103C/kg.只考虑纸面上带电微粒的运动）单元练8 磁场1D 解析 北京是在北半球，地磁场的水平分量B1指向指向正北，既不放入通电导线时，小磁针N极指向正比，放入通电导线后，由安培定则知通电导线在小磁针处产生的磁感应强度B0水平向东，所以小磁针的N极偏向东，其角度2C 3.B 4.A 5.A 6.ABC7BC 解析 带电粒子是靠电场来加速的，磁场使粒子偏转，为的是再回到电场继续加速，即通过电场的多次加速使带电粒子获得高能量.带电粒子转一周的时间主要是在磁场中做圆周运动的时间，而在电场中加速时间很小，几乎可以忽略不计，而带电粒子做圆周运动的周期是恒量，与速度无关.8BD 9.ABC10.(1) （2）210-7Tm/A （3）控制变量法（或控制条件法、归纳法等）11（1）安培米（Am）（2）磁棒的外部磁感线相当于由c点发出后再聚集到d点提示：可以用实验测出外部磁感线，延长后会交于这两点（3） 提示：两对同性磁荷的排斥力F1=，两对异性磁荷的吸引力，由平衡条件，其中联立求解.12导线ab两端电压U=导线ab中的电流导线ab受力如图所示，由平衡条件得BIL=mgsin30，解得代入数值，解得B=1T13（1）沿径向射入不能穿出磁场的最大速度对应的情况如图所示，在三角形OAC中AC为离子圆周运动的半径，A为入射点，C为圆心.可求运动半径r=0.375m,由可求出此时速度的最大值（2）要求所有粒子都不能射出磁场，则对应着最大速度的粒子的运动、轨迹是与内、外圆都相切的圆，此时应垂直径向射入，对应圆半径为0.25m.由半径公式可求得对应速度v2=1.0107m/s.14（1）从甲图可知，小球第二次过最高点时，速度大小为5m/s，而由乙图可知，此时轨道与球间弹力为零，所以mg+qvB=代入数据，得B=0.1T（2）从图乙可知，小球第一次过最低点时，轨道与球面之间的弹力为F=5.010-2N，根据牛顿第二定律，代入数据，得15.带电粒子的运动可看作是z轴正方向的匀加速直线运动和xOy平面内的匀速圆周运动，运动周期为，则经过时间到达挡板，z方向的速度，则打到挡板上的速度为16（1）如图所示，设带正电微粒在S1、S2之间任意点Q以水平速