2012高考物理总复习 八 磁场讲与练配套单元综合测试 新课标

用心 爱心 专心1 单元综合测试八单元综合测试八 磁场磁场 本试卷分第 卷 选择题 和第 卷 非选择题 两部分 试卷满分为 100 分 考试时间 为 90 分钟 第第 卷卷 选择题 共选择题 共 4040 分分 一 选择题 本题共 10 小题 每题 4 分 共 40 分 有的小题只有一个选项正确 有的 小题有多个选项正确 把正确选项前的字母填在题后的括号内 1 下列关于电场和磁场的说法中正确的是 A 电场线和磁感线都是封闭曲线 B 电场线和磁感线都是不封闭曲线 C 通电导线在磁场中一定受到磁场力的作用 D 电荷在电场中一定受到电场力的作用 解析 磁感线是封闭曲线 电场线不是封闭曲线 选项 A B 均错 当通电导线与磁场 方向平行时 不受磁场力的作用 但电荷在电场中一定受到电场力的作用 选项 C 错误而 选项 D 正确 答案 D 图 1 2 如图 1 所示 一根质量为m的金属棒AC用软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场 中 通入A C方向的电流时 悬线张力不为零 欲使悬线张力为零 可以采用的办法是 A 不改变电流和磁场方向 适当增大电流 B 只改变电流方向 并适当减小电流 C 不改变磁场和电流方向 适当减小磁感应强度 D 只改变磁场方向 并适当减小磁感应强度 解析 通入A C方向的电流时 由左手定则可知 安培力方向垂直金属棒向上 2T F安 mg F安 BIL 欲使悬线张力为零 需增大安培力 但不能改变安培力的方向 只有选项 A 符合要求 答案 A 3 速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场 其轨迹如图所示 则磁场最强 的是 用心 爱心 专心2 解析 由qvB m得r 速率相同时 半径越小 磁场越强 选项 D 正确 v2 r mv qB 答案 D 图 2 4 如图 2 所示 用绝缘轻绳悬吊一个带正电的小球 放在匀强磁场中 现把小球拉至 悬点右侧a点 轻绳被水平拉直 静止释放后 小球在竖直平面内来回摆动 在小球运动 过程中 下列判断正确的是 A 小球摆到悬点左侧的最高点与a点应在同一水平线上 B 小球每次经过最低点时所受洛伦兹力大小相等 C 小球每次经过最低点时所受洛伦兹力方向相同 D 小球每次经过最低点时轻绳所受拉力大小相等 解析 由洛伦兹力不做功 小球机械能守恒 小球在最低点的速度相等 选项 A B 均 正确 设小球在最低点的速度为v 从右侧摆下时 在最低点受洛伦兹力的方向竖直向下 且T1 qvB mg m 从左侧摆下时 在最低点受洛伦兹力的方向竖直向上 且 v2 L T2 qvB mg m T1 T2 选项 C D 均错 v2 L 答案 AB 图 3 5 回旋加速器是加速带电粒子的装置 其主体部分是两个D形金属盒 两金属盒处在 垂直于盒底的匀强磁场中 并分别与高频交流电源两极相连接 从而使粒子每次经过两盒 间的狭缝时都得到加速 如图所示 现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能 下列 方法可行的是 A 减小磁场的磁感应强度 B 减小狭缝间的距离 用心 爱心 专心3 C 增大高频交流电压 D 增大金属盒的半径 解析 设粒子的最终速度为v 由R 及Ek mv2得Ek 粒子的动能与 mv qB 1 2 qBR 2 2m 交流电压无关 选项 D 可使射出的粒子动能增大 答案 D 6 质量为m 带电荷量为q的粒子 忽略重力 在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速 圆周运动 形成空间环形电流 已知粒子的运动速率为v 半径为R 周期为T 环形电流 的大小为I 则下面说法中正确的是 A 该带电粒子的比荷为 q m BR v B 在时间t内 粒子转过的圆弧对应的圆心角为 qBt m C 当速率v增大时 环形电流的大小I保持不变 D 当速率v增大时 运动周期T变小 解析 在磁场中 由qvB 得 选项 A 错误 在磁场中运动周期T 与 mv2 R q m v BR 2 m qB 速率无关 选项 D 错误 在时间t内 粒子转过的圆弧对应的圆心角 2 t T qBt m 选项 B 正确 电流定义I 与速率无关 选项 C 正确 q T Bq2 2 m 答案 BC 图 4 7 如图 4 所示 质量为m 带电荷量为 q的P环套在固定的水平长直绝缘杆上 整个装置处在垂直于杆的水平匀强磁场中 磁感应强度大小为B 现给环一向右的初速度v0 v0 则 mg qB A 环将向右减速 最后匀速 B 环将向右减速 最后停止运动 C 从环开始运动到最后达到稳定状态 损失的机械能是mv02 1 2 D 从环开始运动到最后达到稳定状态 损失的机械能是mv02 m 2 1 2 1 2 mg qB 用心 爱心 专心4 图 5 解析 由题意可知qv0B mg 受力分析如图 5 所示 水平方向物体做减速运动 f FN qvB mg 当qvB mg 即v 时 FN 0 之后物体做匀速直线运动 选 mg qB 项 A D 正确而 B C 错误 答案 AD 图 6 8 如图 6 所示 圆柱形区域的横截面在没有磁场的情况下 带电粒子 不计重力 以某 一初速度沿截面直径方向入射时 穿过此区域的时间为t 若该区域加沿轴线方向的匀强 磁场 磁感应强度为B 带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射 粒子飞出此区域时 速度方向偏转了 3 根据上述条件可求得的物理量为 A 带电粒子的初速度 B 带电粒子在磁场中运动的半径 C 带电粒子在磁场中运动的周期 D 带电粒子的比荷 图 7 解析 设圆柱形区域的半径为R 粒子的初速度为v0 则v0 由于R未知 无法 2R t 求出带电粒子的初速度 选项 A 错误 若加上磁场 粒子在磁场中的轨迹如图 7 所示 设 运动轨迹半径为r 运动周期为T 则T 速度方向偏转了 3 由几何关系得 轨 2 r v0 迹圆弧所对的圆心角 3 r R 联立以上式子得T t 由T 2 m qB得 33 用心 爱心 专心5 q m 故选项 C D 正确 由于R未知 无法求出带电粒子在磁场中做圆周运动的半 2 3Bt 径 选项 B 错误 答案 CD 图 8 9 如图 8 所示 ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道 其中AB为倾斜直轨道 BC为与 AB相切的圆形轨道 并且圆形轨道处在匀强磁场中 磁场方向垂直纸面向里 质量相同的 甲 乙 丙三个小球中 甲球带正电 乙球带负电 丙球不带电 现将三个小球在轨道AB 上分别从不同高度处由静止释放 都恰好通过圆形轨道的最高点 则 A 经过最高点时 三个小球的速度相等 B 经过最高点时 甲球的速度最小 C 甲球的释放位置比乙球的高 D 运动过程中三个小球的机械能均保持不变 解析 恰好过最高点 对甲球 mg qv甲B 对乙球 mg qv乙B 对 mv甲2 R mv乙2 R 丙球 mg 故v甲 v丙 v乙 故选项 A B 均错 洛伦兹力不做功 故运动过程中三 mv丙2 R 个小球的机械能均保持不变 选项 C D 均正确 答案 CD 10 如图所示 虚线框中存在匀强电场E和匀强磁场B 它们相互正交或平行 有一 个带负电的小球从该复合场上方的某一高度处自由落下 那么 带电小球可能沿直线通过 下列的哪些复合场区域 解析 带电小球要沿直线通过复合场区域 则受力必须平衡 分析刚进复合场时的受 力就可得 C D 正确 答案 CD 用心 爱心 专心6 第第 卷卷 非选择题 共非选择题 共 6060 分分 二 填空题 本题共 2 小题 每题 8 分 共 16 分 11 实验室里可以用图 9 甲所示的小罗盘估测条形磁铁磁场的磁感应强度 方法如图 乙所示 调整罗盘 使小磁针静止时 N 极指向罗盘上的零刻度 即正北方向 将条形磁铁 放在罗盘附近 使罗盘所在处条形磁铁的方向处于东西方向上 此时罗盘上的小磁针将转 过一定角度 若已知地磁场的水平分量Bx 为计算罗盘所在处条形磁铁磁场的磁感应强度 B 则只需知道 磁感应强度的表达式为B 图 9 答案 罗盘上指针的偏转角 Bxtan 12 如图 10 所示 空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为 0 5T 的匀强磁场 一质量 为 0 2 kg 且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上 在木板左端无初速度放置一质量为 0 1 kg 电荷量q 0 2 C 的滑块 滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数为 0 5 滑块受到 的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力 现对木板施加方向水平向左 大小为 0 6 N 的恒 力 g取 10 m s2 则木板的最大加速度为 滑块的最大速度为 图 10 解析 开始滑块与板一起匀加速 刚发生相对滑动时整体的加速度a 2 F M m m s2 对滑块 mg qvB ma 代入数据可得此时刻的速度为 6 m s 此后滑块做加速度 减小的加速运动 最终匀速 mg qvB代入数据可得此时刻的速度为 10 m s 而板做加速度 增加的加速运动 最终匀加速 板的加速度a 3 m s2 F M 答案 3 m s2 10 m s 三 计算题 本题共 4 小题 13 14 题各 10 分 15 16 题各 12 分 共 44 分 计算时 必须有必要的文字说明和解题步骤 有数值计算的要注明单位 用心 爱心 专心7 图 11 13 有两个相同的全长电阻为 9 的均匀光滑圆环 固定于一个绝缘的水平台面上 两环分别在两个互相平行的 相距为 20 cm 的竖直面内 两环的连心线恰好与环面垂直 两环面间有方向竖直向下的磁感应强度B 0 87 T 的匀强磁场 两球的最高点A和C间接 有一内阻为 0 5 的电源 连接导线的电阻不计 今有一根质量为 10 g 电阻为 1 5 的棒置于两环内侧且可顺环滑动 而棒恰好静止于如图 11 所示的水平位置 它与圆弧的两 接触点P Q和圆弧最低点间所夹的弧对应的圆心角均为 60 取重力加速度g 10 m s2 试求此电源电动势E的大小 图 12 解析 在图中 从左向右看 棒PQ的受力如图 12 所示 棒所受的重力和安培力FB的 合力与环对棒的弹力FN是一对平衡力 且FB mgtan mg 3 而FB IBL 所以I 3mg BL A 1 A 3 10 10 3 10 0 87 0 2 在右图所示的电路中两个圆环分别连入电路中的电阻为R 则R 9 3 9 9 3 9 2 由闭合电路欧姆定律得E I r 2R R棒 1 0 5 2 2 1 5 V 6 V 答案 6 V 图 13 14 2011 石家庄模拟 如图 13 所示 匀强磁场中放置一与磁感线平行的薄铅板 一 用心 爱心 专心8 个带电粒子进入匀强磁场 以半径R1 20 cm 做匀速圆周运动 第一次垂直穿过铅板后以 半径R2 19 cm 做匀速圆周运动 则带电粒子能够穿过铅板的次数是多少 解析 粒子每穿过铅板一次损失的动能都相同 但是粒子每穿过铅板一次其速度的减 少却是不同的 速度大时 其速度变化量小 速度小时 速度变化量大 但是粒子每次穿 过铅板时受铅板的阻力相同 所以粒子每次穿过铅板克服阻力做的功相同 因而每次穿过 铅板损失的动能相同 粒子每穿过铅板一次损失的动能为 Ek mv12 mv22 R12 R22 1 2 1 2 q2B2 2m 粒子穿过铅板的次数为 n 10 26 次 取n 10 次 1 2mv12 Ek R12 R12 R22 答案 10 图 14 15 2010 四川高考 如图 14 所示 电源电动势E0 15 V 内阻r0 1 电阻 R1 30 R2 60 间距d 0 2 m 的两平行金属板水平放置 板间分布有垂直于纸面向 里 磁感应强度B 1 T 的匀强磁场 闭合开关 S 板间电场视为匀强电场 将一带正电的 小球以初速度v 0 1 m s 沿两板间中线水平射入板间 设滑动变阻器接入电路的阻值为 Rx 忽略空气对小球的作用 取g 10 m s2 1 当Rx 29 时 电阻R2消耗的电功率是多大 2 若小球进入板间做匀速圆周运动并与板相碰 碰时速度与初速度的夹角为 60 则Rx是多少 解析 1 设R1和R2的并联电阻为R 有 R R1R2 R1 R2 R1两端的电压为 U E0R r0 R Rx R2消耗的电功率为 P U2 R2 当Rx 29 时 联立 式 代入数据 得 P 0 6 W 2 设小球质量为m 电荷量为q 小球做匀速圆周运动时 有 qE mg 用心 爱心 专心9 E U d 设小球做圆周运动的半径为r 有 qvB mv2 r 由几何关系有r d 联立 式 代入数据 解得 Rx 54 答案 1 0 6 W 2 54 16 2010 北京高考 利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器 广泛应用于测量和 自动控制等领域 如图 15 甲 将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中 在薄片的两个侧面a b间通 以电流I时 另外两侧c f间产生电势差 这一现象称为霍尔效应 其原因是薄片中的移 动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累 于是c f间建立起电场EH 同时产生霍尔 电势差UH 当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时 EH和UH达到稳定值 UH的大小与 I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式UH RH 其中比例系数RH称为霍尔系数 仅 IB d 与材料性质有关 1 设半导体薄片的宽度 c f间距 为l 请写出UH和EH的关系式 若半导体材料是 电子导电的 请判断图 15 甲中c f哪端的电势高 2 已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n 电子的电荷量为e 请导出霍尔 系数RH的表达式 通过横截面积S的电流I nevS 其中v是导电电子定向移动的平均速 率 图 15 3 图 15 乙是霍尔测速仪的示意图 将非磁性圆盘固定在转轴上 圆盘的周边等距离 地嵌装着m个永磁体 相邻永磁体的极性相反 霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近 当圆 盘匀速转动时 霍尔元件输出的电压脉冲信号图象如图 15 丙所示 用心 爱心 专心10 a 若在时