阶段验收评估(八)　磁场

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 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 2 根据所学知识判断图 1 中正确的是 图 1 3 2014 安徽江南十校摸底 如图 2 所示 三个速度大小不同的同种带电粒子 沿同一 方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入 当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角 分别为 90 60 30 则它们在磁场中运动的时间之比为 图 2 A 1 1 1 B 1 2 3 C 3 2 1 D 1 23 4 2014 云南三校二模 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 3 A 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 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 4 A 是正离子 速率为 kBR cos B 是正离子 速率为 kBR sin C 是负离子 速率为 kBR sin D 是负离子 速率为 kBR cos 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 2013 德州模拟 如图 5 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 角 则导体棒受到的 图 5 A 安培力大小为 BIL B 安培力大小为 BILsin C 摩擦力大小为 BILsin D 支持力大小为 mg BILcos 7 2014 北京西城区模拟 如图 6 所示 平面直角坐标系的第 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 6 A 该粒子带正电 B A 点与 x 轴的距离为 mv 2qB C 粒子由 O 到 A 经历时间 t m 3qB D 运动过程中粒子的速度不变 8 如图 7 所示 一个带正电荷的物块 m 由静止开始从斜面上 A 点下滑 滑到水平 面 BC 上的 D 点停下来 已知物块与斜面及水平面间的动摩擦因数相同 且不计物块经过 B 处时的机械能损失 先在 ABC 所在空间加竖直向下的匀强电场 第二次让物块 m 从 A 点由静止开始下滑 结果物块在水平面上的 D 点停下来 后又撤去电场 在 ABC 所在空 间加水平向里的匀强磁场 再次让物块 m 从 A 点由静止开始下滑 结果物块沿斜面滑下并 在水平面上的 D 点停下来 则以下说法中正确的是 图 7 A D 点一定在 D 点左侧 B D 点一定与 D 点重合 C D 点一定在 D 点右侧 D D 点一定与 D 点重合 三 非选择题 本题共 4 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 图 8 9 10 分 如图 8 所示 有界匀强磁场的磁感应强度 B 2 10 3 T 磁场右边是宽度 L 0 2 m 场强 E 40 V m 方向向左的匀强电场 一带电粒子电荷量 q 3 2 10 19 C 质量 m 6 4 10 27 kg 以 v 4 104 m s 的速度沿 OO 垂直射入磁场 在磁场中偏转后进 入右侧的电场 最后从电场右边界射出 不计重力 求 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 12 分 2014 贵州六校联考 如图 9 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 可在 0 180 范围内变化的带负电的粒子 已 知 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 9 1 磁场的磁感应强度 2 若 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 14 分 2014 北京海淀一模 如图 10 所示 是电视显像管工作原理图 炽热的金属 丝发射出电子 在金属丝 K 和金属板 M 之间加一电压 U 使电子在真空中加速后 从金属 板的小孔 C 穿出 进入有界 abcd 矩形匀强磁场 经匀强磁场射出后 打在荧光屏上 荧 光屏被电子束撞击而发光 已知电子的比荷 1011 C kg 匀强磁场的磁感应强度 e m 16 9 B 1 0 10 4 T 磁场的长度 l 12 cm 磁场的右边界距离荧光屏 L 15 cm 加速电压 U 20 V 时 电子恰好从有界匀强磁场的右下角 c 点飞出 不计电子间的相互作用及重力 影响 求 图 10 1 电子射入磁场时的速度大小 2 电子在磁场中运动的轨道半径 3 电子打在荧光屏上的亮点与荧光屏中心 O 点的距离 12 16 分 2014 浙江测试 如图 11 所示 有 3 块水平放置的长薄金属板 a b 和 c a b 之间相距为 L 紧贴 b 板下表面竖直放置半径为 R 的半圆形塑料细管 两管口正 好位于小孔 M N 处 板 a 与 b b 与 c 之间接有电压可调的直流电源 板 b 与 c 间还存在 方向垂直纸面向外的匀强磁场 当体积为 V0 密度为 电荷量为 q 的带负电油滴 等间 隔地以速率 v0从 a 板上的小孔竖直向下射入 调节板间电压 Uba和 Ubc 当 Uba U1 Ubc U2时 油滴穿过 b 板 M 孔进入细管 恰能与细管无接触地从 N 孔射出 忽 略小孔和细管对电场的影响 不计空气阻力 求 图 11 1 油滴进入 M 孔时的速度 v1 2 b c 两板间的电场强度 E 和磁感应强度 B 的值 3 当油滴从细管的 N 孔射出瞬间 将 Uba和 B 立即调整到 U ba和 B 使油滴恰好 不碰到 a 板 且沿原路与细管无接触地返回并穿过 M 孔 请给出 U ba和 B 的结果 答 案 1 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 2 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 3 选 C 由于粒子运动的偏向角等于圆弧轨迹所对的圆心角 由 t 可知 它们 T 360 在磁场中运动的时间之比为 90 60 30 3 2 1 选项 C 正确 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 由 qvB m可得 v 故 B 正确 R sin v2 r kBR sin 6 选 AC 根据安培力计算公式 F BIL A 正确 B 错误 导体棒受力如图所示 根据平衡条件 Ff BILsin C 正确 FN mg BILcos D 错误 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 mv qB 周期 T 从 O 点到 A 点速度的偏向角为 60 即运动了 T 所以由几何知识求得点 A 2 m qB 1 6 与 x 轴的距离为 粒子由 O 到 A 经历时间 t B C 两项正确 mv 2qB m 3qB 8 选 BC 仅在重力场中时 物块由 A 点至 D 点的过程中 由动能定理得 mgh mgcos s1 mgs2 0 即 h cos s1 s2 0 由题意知 A 点距水平面的高度 h 物块与斜面及水 平面间的动摩擦因数 斜面倾角 斜面长度 s1为定值 所以 s2与重力的大小无关 而在 ABC 所在空间加竖直向下的匀强电场后 相当于把重力增大了 s2不变 D 点一定与 D 点重 合 B 正确 在 ABC 所在空间加水平向里的匀强磁场后 洛伦兹力垂直于接触面向上 正压 力变小 摩擦力变小 重力做的功不变 所以 D 点一定在 D 点右侧 C 正确 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 m v2 R R m mv qB 6 4 10 27 4 104 3 2 10 19 2 10 3 0 4 m 3 Ek EqL mv2 40 3 2 10 19 0 2 J 6 4 10 27 4 104 2J 7 68 10 18 1 2 1 2 J 答案 1 轨迹见解析图 2 0 4 m 3 7 68 10 18 J 10 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 m v2 R 如图甲所示 由几何关系 d 2Rcos 45 解得 B 2mv qd 2 如图甲所示 由几何关系 d Rcos 30 Rcos 解得 cos 2 2 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 d2 2 1 答案 见解析 11 解析 1 设电子到达金属板的小孔 C 时的速度为 v 根据动能定理 eU mv2 1 2 v 2 7 106 m s 2eU m 电子离开 C 后做匀速直线运动 所以电子射入磁场时的速度大小等于 2 7 106 m s 2 设电子在磁场中运动的轨道半径为 R 根据牛顿运动定律 evB m R 15 cm v2 R mv Be 3 如图所示 设电子打在荧光屏上的 A 点 距离中心 O 点距离为 x 磁场一半的宽度为 x1 电子在磁场中的偏转角为 由图及几何知识可知 x1 R 6 cm R2 l2 x x1 Ltan tan l R x1 代入数据解得 x 26 cm 答案 1 2 7 106 m s 2 15 cm 3 26 cm 12 解析 1 油滴入电场后 重力与电场力均做功 设到 M 点时的速度为 v1 由动能 定理 mv12 mv02 mgL qU1 1 2 1 2 而油滴质量 m V0 得 v1 v02 2gL 2qU1 V0 2 油滴进入电场 磁场共存区域 恰与细管无接触地从 N 孔射出 须电场力与重力平衡 有 mg qE 得 E V0g q 油滴在半圆形细管中运动时 洛伦兹力提供向心力 有