章未高考真题集训3

章末高考真题集训一、选择题(本题共10小题，其中16小题为单选，710小题为多选)12014课标全国卷关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A安培力的方向可以不垂直于直导线B安培力的方向总是垂直于磁场的方向C安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半答案B解析安培力的方向垂直于电流和磁感应强度所构成的平面，选项A错误，选项B正确；当直导线电流与磁感应强度大小一定的情况下，二者方向垂直时安培力最大，二者方向平行时安培力为零，选项C错误；由于安培力是矢量，将直导线从中点折成直角后，安培力的大小变为原来的，选项D错误。22015课标全国卷两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的()A轨道半径减小，角速度增大B轨道半径减小，角速度减小C轨道半径增大，角速度增大D轨道半径增大，角速度减小答案D解析带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，得qvBm，解得轨道半径r。带电粒子由较强磁场区域进入到较弱磁场区域，磁感应强度B减小，由r可知，轨道半径r增大。由于洛伦兹力不做功，带电粒子速度不变，由角速度公式v/r，可知角速度减小，选项D正确，选项A、B、C错误。32014安徽高考“人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体，使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部，而不与装置器壁碰撞。已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，为约束更高温度的等离子体，则需要更强的磁场，以使带电粒子在磁场中的运动半径不变。由此可判断所需的磁感应强度B正比于()A. BTC. DT2答案A解析带电粒子在垂直于磁感线的平面内以速度v做匀速圆周运动。向心力由洛伦兹力提供，qvBm；轨道半径R；动能Ekmv2T，得磁感应强度B正比于，选项A正确。42015海南高考如图，a是竖直平面P上的一点。P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点。P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点。在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向()A向上 B向下C向左 D向右答案A解析条形磁铁在a点产生的磁场方向垂直平面P向外，根据左手定则，该电子受到的洛伦兹力方向向上，选项A正确。52015江苏高考如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度。下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是()答案A解析通电导线在磁场中所受到的安培力FnBIL，题图中各线圈在磁场中受安培力的导线有效长度L等于线圈与磁场边界两交点间的距离，原来天平处于平衡状态，若磁场改变，安培力的变化量FnILB，有效长度最大的线圈，安培力的变化量最大，最容易失去平衡，A正确。62013课标全国卷如图，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一电荷量为q(q0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为。已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60。则粒子的速率为(不计重力)()A. B.C. D.答案B解析画出带电粒子在磁场中运动的轨迹如图所示，根据几何关系可得带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为rR，再由qvBm，得r，解得v，B正确。72013浙江高考在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子P和P3，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子P在磁场中转过30后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，离子P和P3()A在电场中的加速度之比为11B在磁场中运动的半径之比为1C在磁场中转过的角度之比为12D离开电场区域时的动能之比为13答案BCD解析设加速电场宽度为d，由a得，A项错误；粒子在电场中加速，根据动能定理有qUmv2，两粒子进入磁场的动能之比为13，D项正确；粒子进入磁场的速度v，故两粒子进入磁场的速度之比，由R得，B项正确；设磁场宽度为x，P粒子运动的半径为R，则P3粒子运动的半径为R，作出两粒子运动的轨迹，由几何关系得sin30，设P3粒子运动的圆心角为，则sin，解得60，因此P与P3在磁场中转过的角度之比为12，C项正确。82015课标全国卷指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说法正确的是()A指南针可以仅具有一个磁极B指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C指南针的指向会受到附近铁块的干扰D在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转答案BC解析指南针两端分别是N极和S极，具有两个磁极，选项A错误；指南针静止时，N极的指向为该处磁场的方向，故指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，选项B正确；铁块在磁场中被磁化，会影响指南针的指向，选项C正确；通电直导线在其周围会产生磁场，会影响指南针的指向，选项D错误。9.2014课标全国卷图为某磁谱仪部分构件的示意图。图中，永磁铁提供匀强磁场，硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹。宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子。当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下列说法正确的是()A电子与正电子的偏转方向一定不同B电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同C仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子D粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小答案AC解析根据左手定则，电子和正电子受到的洛伦兹力方向相反，所以偏转方向一定不同，选项A正确；电子和正电子的速度不一定相同，所以它们运动轨迹的半径不一定相同，选项B错误；质子和正电子的偏转方向相同，且速度大小未知，半径大小没有确定的关系，所以无法判断是质子还是正电子，选项C正确；粒子的动能越大，速率越大，轨道半径越大，选项D错误。10.2015四川高考如图所示，S处有一电子源，可向纸面内任意方向发射电子，平板MN垂直于纸面，在纸面内的长度L9.1 cm，中点O与S间的距离d4.55 cm，MN与SO直线的夹角为，板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B2.0104 T。电子质量m9.11031 kg，电荷量e1.61019 C，不计电子重力。电子源发射速度v1.6106 m/s的一个电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为l，则()A90时，l9.1 cm B60时，l9.1 cmC45时，l4.55 cm D30时，l4.55 cm答案AD解析如图所示，根据“用滚圆法求解磁场中粒子源射出粒子打在屏上范围”的模型，图中圆O1、O2均为半径为R的圆，圆O1分别交MN及其延长线于P、C两点，SC为圆O1的直径，圆O2与MN相切于Q点，SQN。若屏的大小无限制，则电子应当打在图中C、Q之间，而由于MN长度的限制，电子只能打在N、Q之间。根据题意，R4.55 cm，可见SONOOMO2QR，由几何知识可得2RsinsinRsin，则sin，lNQNPPQR(1cos)2Rsincos(1cos)R，分别将90、60、45、30代入公式即可确定，A、D项正确，B、C项错误。二、非选择题11.2015课标全国卷如图，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm。重力加速度大小取10 m/s2。判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。答案方向竖直向下m0.01 kg解析依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下。开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长为l10.5 cm。由胡克定律和力的平衡条件得2kl1mg式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小。开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为FIBL式中，I是回路电流，L是金属棒的长度。两弹簧各自再伸长了l20.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(l1l2)mgF由欧姆定律有EIR式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻。联立式，并代入题给数据得m0.01 kg122013天津高考一圆筒的横截面如图所示，其圆心为O。筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。圆筒下面有相距为d的平行金属板M、N，其中M板带正电荷，N板带等量负电荷。质量为m、电荷量为q的带正电粒子自M板边缘的P处由静止释放，经N板的小孔S以速度v沿半径SO方向射入磁场中。粒子与圆筒发生两次碰撞后仍从S孔射出，设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷量保持不变，在不计重力的情况下，求：(1)M、N间电场强度E的大小；(2)圆筒的半径R； (3)保持M、N间电场强度E不变，仅将M板向上平移d，粒子仍从M板边缘的P处由静止释放，粒子自进入圆筒至从S孔射出期间，与圆筒的碰撞次数n。答案(1)E(2)R(3)n3解析(1)设两板间的电压为U，由动能定理得qUmv2由匀强电场中电势差与电场强度的关系得UEd联立上式可得E(2)粒子进入磁场后做匀速圆周运动，运用几何关系作出圆心为O，圆半径为r。设第一次碰撞点为A，由于粒子与圆筒发生两次