2011-2012学年高三物理上学期单元测试（9）大纲人教版

1 高三上学期物理单元测试 高三上学期物理单元测试 9 9 原人教版原人教版 磁磁 场场 本试卷分第 卷 选择题 和第 卷 非选择题 两部分 共 100 分考试用时 90 分钟 第 卷 选择题 共 40 分 一 本题共 10 小题 每小题 4 分 共 40 分 在每小题给出的四个选项中 有的小题只有一 个选项正确 有的小题有多个选项正确 全部选对的得 4 分 选不全的得 2 分 有选错 或不答的得 0 分 1 下列说法中正确的是 A 条形磁铁具有两个磁极 而直线电流的磁场没有磁极 因此二者的磁场具有完全不 同的性质 B 沿着磁感线的方向磁感应强度逐渐减小 C 由于匀强磁场中各处的磁感应强度大小和方向处处相同 因此放在匀强磁场中各处 的通电导线 受力大小和方向也处处相同 D 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关 2 实验表明 磁体能吸引 1 元硬币 对这种现象解释正确的是 A 硬币一定是铁做的 因为磁体能吸引铁 B 硬币一定是铝做的 因为磁体能吸引铝 C 磁体的磁性越强 能吸引的物质种类越多 D 硬币中含有磁性材料 磁化后能被吸引 3 磁极与电流之间以及电流与电流之间都能产生力的作用 下列有关说法中正确的是 A 磁极与电流间的相互作用是磁极的磁场和电流的电场产生的 B 磁极与电流间的相互作用是通过磁场产生的 C 电流与电流间的相互作用是通过电场产生的 D 电流与电流间的相互作用是通过磁场产生的 4 如图所示 a b两根垂直纸面的直导线通有等值的电流 两导线旁有一点P P点到 a b距离相等 关于P点的磁场方向 以下判断正确的是 A a中电流方向向纸外 b中电流方向向纸里 则P点的磁场方向向右 B a中电流方向向纸外 b中电流方向向纸里 则P点的磁场方向向左 C a中电流方向向纸里 b中电流方向向纸外 则P点的磁场方向向右 D a中电流方向向纸里 b中电流方向向纸外 则P点的磁场方向向左 5 如图所示 MN是一条水平放置的固定长直导线 P是一个通有电流I2的与MN共面的金 属环 可以自由移动 长直导线与金属圆环均包有绝缘漆皮 当MN中通上图示方向的电 2 a b c E 流I1时 金属环P在磁场力作用下将 A 沿纸面向上运动 B 沿纸面向下运动 C 水平向左运动 D 由于长直导线包有绝缘漆皮 其磁场被屏蔽 金属环P将静止不动 6 某空间存在着如图所示的垂直纸面向里的匀强磁场 磁感应强度B 1T 图中竖直虚线是 磁场的左边界 当质量为m 2 0 10 6kg 带电荷量为q 1 0 10 6C 的物块 A 可以看 成质点 沿光滑绝缘水平面 以v0 20m s 的速度垂直进入磁场后 下列说法中正确的是 重力加速度g取 10m s2 A 物块A进入磁场后运动状态不会改变 B 物块A进入磁场后对水平面的压力增大 C 物块A进入磁场后将离开水平面做曲线运动 D 物块A进入磁场后做匀加速直线运动 7 如图所示 空间的某一区域存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场 一个带电粒子以某 一初速度由A点进入这个区域沿直线运动 从C点离开区域 如果将磁场撤去 其他条 件不变 则粒子从B点离开场区 如果将电场撤去 其他条件不变 则这个粒子从D点 离开场区 已知BC CD 设粒子在上述三种情况下 从A到B 从A到C和从A到D所用 的时间分别是t1 t2和t3 离开三点时的动能分别是 粒子重力忽略不 1k E 2k E 3k E 计 以下关系正确的是 A t1 t2 t3 B t1 1k E 2k E 3k E D 1k E 2k E 3k E 8 如图所示 匀强电场E方向竖直向下 水平匀强磁场B垂直纸面向里 三个油滴 a b c带有等量同种电荷 已知a静止 b c在纸面内均做匀速圆周运动 轨迹未画 出 以下说法正确的是 A a的质量最大 c的质量最小 b c都沿逆 时针方向运动 B b的质量最大 a的质量最小 b c都沿顺 时针方向运动 C 三个油滴质量相等 b沿顺时针方向运动 c 沿逆时针方向运动 D 三个油滴质量相等 b c都沿顺时针方向运动 9 如图所示 在竖直放置的金属板M上放一个放射源C 可向纸面内各个方向射出速率均 为v的粒子 P是与金属板M 平行的足够大的荧光屏 到M的距离为d 现在 P与金 属板M间加上垂直纸面的匀强磁场 调整磁感应强度的大小 恰使沿M板向上射出的 粒子刚好垂直打在荧光屏上 若粒子的质量为m 电荷量为 2e 则 3 A 磁场方向垂直纸面向里 磁感应强度B的 大小为 ed mv2 B 磁场方向垂直纸面向外 磁感应强度B的 大小为 ed mv 2 C 在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为 2d D 在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为 4d 10 如图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图 其核心部分是两个 D 型金属盒 在 加速带电粒子时 两金属盒置于匀强磁场中 两盒分别与高频电源相连 带电粒子在磁 场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示 忽略带电粒子在电场中的加速时间 则下列判断正确的是 A 在Ek t图中应有 122334 tttttt B 高频电源的变化周期应该等于 1 nn tt C 粒子加速次数越多 粒子最大动能一定越大 D 要想粒子获得的最大动能越大 可增加 D 型 盒的面积 第 卷 非选择题 共 60 分 二 本题共 2 小题 共 12 分 把答案填在题中的横线上或按题目要求作答 11 6 分 如图所示是演示 磁场对带电粒子的作用力 的实验装置图 电子射线管 A 为其阴极 水平放置在蹄形磁轶的 N S 极之间 纸面外是磁铁 的 N 极 当射线管的AB两极分别接在直流高压电源的 极 填 正 或 负 和 极 填 正 或 负 时可以看到荧光屏上的电子束运动径迹 偏转 填 向上 向下 不 12 6 分 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具 在科学研究中具有重 要应用 如图所示是质谱仪工作原理简图 电容器两极板相距为d 两端电压为U 板间 匀强磁场磁感应强度为B1 一束带电量均为q的正电荷粒子从图示 方向射入 沿直线穿过电容器后进入另一匀强磁场B2 结果分别打 在a b两点 测得两点间的距离为 由此可知 打在两点的粒R 子质量差为 粒子重力不计 m 三 本题共 4 小题 满分 48 分 解答应写出必要的文字说明 方程式和重要演算步骤 只 写出最后答案的不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 13 10 分 如图所示 在直角坐标系的 y 0 空xOy 间 甲 乙 4 内存在垂直纸面向里的匀强磁场 磁感应强度的大小为B 许多质量为m的带电粒子 以 相同的速率沿位于纸面内的各个方向 由O点射入磁场区域 不计重力 不计粒子间v 的相互影响 图中曲线表示带电粒子可能经过的区域边界 其中边界与y轴交点P的坐 标为 0 边界与x轴交点为Q 求 a 1 试判断粒子带正电荷还是负电荷 2 粒子所带的电荷量 3 Q点的坐标 14 10 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 1 0 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 40g 电阻 R 1 0 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 接通后导线ab恰静止不动 试计算磁感应强度大小 15 14 分 如图所示 一束极细的可见光照射到金属板上的A点 可以从A点向各个方向 发射出速率不同的电子 这些电子被称为光电子 金属板左侧有一个方向垂直纸面向里 磁感应强度为B 且面积足够大的匀强磁场 涂有荧光材料的金属小球P 半径忽略不计 5 置于金属板上的A点的正上方 A P同在纸面内 两点相距L 从A点发出的光电子 在磁场中偏转后 有的能够打在小球上并使小球发出荧光 现已测定 有一个垂直磁场 方向 与金属板成 30 角射出的光电子击中了小球 求这一光电子从金属板发出时的 速率v和它在磁场中运动的可能时间t 已知光电子的比荷为e m 16 14 分 如图所示的坐标系 在y轴左侧有垂直纸面 磁感应强度为B的匀强磁场 在 x L处 有一个与x轴垂直放置的屏 y轴与屏之间有与 y 轴平行的匀强电场 在坐标原 点O处同时释放两个均带正电荷的粒子A和B 粒子A的速度方向沿着x轴负方向 粒子 B的速度方向沿着x轴正方向 已知粒子A的质量为m 带电量为q 粒子B的质量是 n1m 带电量为n2q 释放瞬间两个粒子的速率满足关系式 若已测得粒子 BA mvnmv 1 A在磁场中运动的半径为r 粒子B击中屏的位置到x轴的距离也等于r 粒子A和粒子 B的重力均不计 1 试在图中画出粒子A和粒子B的运动轨迹的示意图 2 求 粒子A和粒子B打在屏上的位置之间的距离 参考答案 1 D 解析 不管是条形磁铁还是直线电流 它们的磁场都具有相同的性质 A 错 磁感线 的方向与磁感应强度的大小无关 B 错 通电导线受力的大小和方向与其在匀强磁场中的 A P L B 6 放置方向有关 C 错 磁感应强度描述磁场的性质 与放在磁场中的通电导线受力的大小 和方向无关 D 正确 2 D 解析 一元硬币为钢芯镀镍 钢和镍都是磁性材料 放在磁体的磁场中能够被磁化获 得磁性 因而能够被磁体吸引 3 BD 解析 无论磁极与磁极之间 磁极与电流之间还是电流与电流之间的相互作用都是通 过磁场发生的 所以选项 B 和 D 是正确的 选项 A 和 C 是错误的 4 AD 解析 根据安培定则和矢量合成时的平行四边形定则可知 AD 正确 5 B 解析 由安培定则和左手定则可知 金属环P受到的磁场力沿金属环所在平面向下 故 B 选项正确 绝缘漆皮不会屏蔽磁场 D 选项错误 6 A 解析 物块A进入磁场后所受洛伦兹力f qv0B 2 0 10 5N 方向竖直向上 与物块 A所受重力mg 2 0 10 5N 平衡 故物块A对水平面的压力为零 仍以 20m s 的速度匀 速直线运动 A 选项正确 7 AC 解析 当电场 磁场同时存在时 粒子做匀速直线运动 此时qE qvB 当只有电场 时 粒子从B点射出 做类平抛运动 由运动的合成与分解可知 水平方向为匀速直线 运动 所以 t1 t2 只有磁场时 粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 速度大小不变 但路程变长 有t2 t3 因此 A 选项正确 粒子从B点射出时 电场力做功 动能变大 故 C 选项正确 8 D 解析 三个油滴带等量同种电荷 由a静止可知带负电 电场力等于重力 b c做圆周运动 电场力也等于重力 故 三者质量相等 由左手定则可知b c都沿顺时针方向运动 9 BC 解析 粒子带正电 由左手定则可知 磁场方向垂直纸面向外 粒子的轨道 半径为d 由得 故 B 正确 亮斑区的上边界是沿M板向 d v meBv 2 2 ed mv B 2 上射出的粒子 经 1 4 圆弧到达的a点 亮斑区的下边界是垂直M板射出的粒子 经 1 4 圆弧轨迹与屏相切的b点 如图所示 所以亮斑区的长度为 2d C 选项正确 10 AD 解析 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关 因此 在 Ek t图中应有 选项 A 正确 带电粒子在回旋加速器中每运行 122334 tttttt 一周加速两次 高频电源的变化周期应该等于 2 选项 B 错 由 1 nn tt 可知 粒子获得的最大动能决定于 D 型盒的半径 当轨道半qBmEqBmvr k 2 径与 D 型盒半径相等时就不能继续加速 故选项 C 错 D 对 11 负 正 向下 12 U RBqdB 2 21 13 10 分 解析 1 粒子带正电 3 分 2 粒子进入磁场后做匀速圆周运动 粒子从O点沿x轴正方向进入磁场做圆周运动的 轨迹恰是边界的右边曲线 其圆半径为 2 分 Bq mva 2 解得粒子带电荷量q 2 分 aB mv2 a b 7 A P L B 2 R 3 当带电粒子沿y轴方向射入磁场时 轨迹圆周与x轴的交点即为Q OQ 2R a Q点的坐标为 0 3 分 a 14 10 分 解析 导线ab两端电压V 2V 2 分 6 5 01 5 0 E rR R U 并 并 导线ab中的电流A 2 分 2 R U I 导线ab受力如图所示 由平衡条件得 4 分 30sinmgBIL 解得 1T 2 分 IL mg B 30sin 15 14 分 情况一 若光电子的出射方向是沿斜向左下方的方向 如图 1 所示 由牛顿第二定律得 2 分 R mv evB 2 由几何关系得 2 分 sin2 L R 解得 2 分 m eBL v 情况二 若光电子的出射方向是沿着斜向左上方的方向 如图 2 所示 由图可知 轨道半径 sin2 L R 速率仍为 2 分 m eBL v 光电子在磁场中的运动周期 2 分 eB m T 2 情况一 光电子在磁场中运动的时间 2 分 Tt 6 5 1 eB m 3 5 情况二 光电子在磁场中运动的时间 2 分 Tt 6 1 2 eB m 3 16 14 分 解 1 粒子A在磁场中做半个圆周的匀速圆周运动后进 入电场做类平抛运动 设打在屏上的位置为Q点 粒子B直接在电场中 做类平抛运