2011《》高三物理一轮复习 第11章 磁场单元评估

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1、11单元评估 (本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)一、选择题 1．(2010年深圳调研)如下图所示，电子枪射出的电子束进入示波管，在示波管正下方有竖直放置的通电环形导线，则示波管中的电子束将 (　　) A．向上偏转 B．向下偏转 C．向纸处偏转 D．向纸里偏转 【解析】　由右手螺旋定则，电子束所处位置的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则知，电子束将向上偏转，A正确． 【答案】　A 2．如图所示，用细橡皮筋悬吊一轻质线圈，置于一固定直导线上方，线圈可以自由运动．当给两者通以图示电流时，线圈将 (　　) A．靠近直导线，两者仍在同一竖直平面内 B．远离直

2、导线，两者仍在同一竖直平面内 C．靠近直导线，同时旋转90° D．远离直导线，同时旋转90° 【解析】　由安培定则知，通电直导线在线圈处产生的磁场垂直于纸面向外．为了判定通电线圈在这一磁场内的受力方向，不妨将它分成足够多的等份来处理，这样每一小段便可看做是一小段通电直导线．结合左手定则可判定出各段受力皆背离圆心，如右图所示．但由于直线电流的磁场不均匀，靠近直导线的部分磁场较强，因而线圈靠近直导线的部分受力较大．考虑对称性特点，将各段受力合成时，合力方向一定竖直向下，这样线圈必定靠近直导线，并仍处于竖直平面内． 【答案】　A 3．如图所示，质量为m的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持

3、静止，此时细线与竖直方向的夹角为θ.则下列说法正确的是 (　　) A．回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小为mgtan θ B．回形针静止时受到的细线的拉力大小为mgcos θ C．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流排列无序了 D．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会发现回形针不被磁铁吸引了，原因是回形针加热后，分子电流消失了 【解析】　回形针静止时受到的磁铁对它的磁力大小和方向都不确定，拉力大小也不能确定．故A、B错误；对回形针加热，回形针磁性消失是因为分子电流排列无序了，所以选项C正确，D错误． 【答案】　C 4．在匀

4、强磁场的同一位置，先后放入长度相等的两根直导线a和b，a、b导线的方向与磁场方向垂直，但两导线中的电流大小不同，下列图象中表示导线所受安培力F与通电电流I的关系，a、b各自有一组F、I的数值，在图象中各描一个点，下列图象中正确的是(　　) 【解析】　由于导线与磁场垂直，故F＝BIL，而a、b两导线的L相同，B相同，所以F∝I，因此选项D正确． 【答案】　D 5．如右图所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x.当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面

5、上保持静止，则b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法错误的是 (　　) A．方向向上 B．大小为 C．要使a仍能保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移 D．若使b下移，a将不能保持静止 【解析】　由安培定则可知A正确；由mgsin α＝BLIcos α知B＝，B错误；若要使B最小，应在垂直斜面向上的方向上，所以C、D正确． 【答案】　B 6．地球大气层外部有一层复杂的电离层，既分布有地磁场，也分布有电场．假设某时刻在该空间中有一小区域存在如右图所示的电场和磁场；电场的方向在纸面内斜向左下方，磁场的方向垂直纸面向里．此时一带电宇宙粒子，恰以速度v垂直

6、于电场和磁场射入该区域，不计重力作用，则在该区域中，有关该带电粒子的运动情况可能的是 (　　) A．仍做直线运动　　　　　　 B．立即向左下方偏转 C．立即向右上方偏转 D．可能做匀速圆周运动 【解析】　比较Eq与Bqv，因二者开始时方向相反，当二者相等时，A正确；当Eq＞Bqv时，向电场力方向偏，当Eq＜Bqv时，向洛伦兹力方向偏，B、C正确；有电场力存在，粒子不可能做匀速圆周运动，D错． 【答案】　ABC 7．(2010年成都质检)如右图所示，区域中存在着匀强磁场(磁感应强度为B)和匀强电场(场强为E)，且两者平行，但方向相反，质量为m，电荷量为－q的粒子(不计重

7、力)沿电场方向以初速度v0射入，下列说法中正确的是 (　　) A．粒子所受洛伦兹力的方向垂直纸面向外 B．粒子速度方向保持不变 C．粒子所受电场力不变 D．粒子向右的最大位移为 【解析】　由于带电粒子沿平行于磁场的方向射入，而且仅在电场力作用下做直线运动，所以粒子不会受到洛伦兹力作用，故A错误；粒子在电场力作用下做匀减速运动然后再做反向匀加速直线运动，故B错误；粒子所受电场力大小为qE，且方向和大小保持不变，故C正确；设粒子向右运动的最大位移为x，则有v＝2ax，而qE＝ma，所以向右的最大位移为，D正确． 【答案】　CD 8．如右图所示，两根间距为d的平行光滑金属

8、导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角θ＝30°.金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好．整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中．当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态．要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是 (　　) A．增大磁感应强度B B．调节滑动变阻器使电流减小 C．增大导轨平面与水平面间的夹角θ D．将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变 【解析】　对金属杆受力分析，沿导轨方向－mgsin θ＝0，若想让金属杆向上运动，则增大，选项A正确B错误；若增大θ，则mgsin θ增大，C错误；若电流反向，则金属杆受到的安培力方向反向，故D错

9、误． 【答案】　A 9．如右图所示，虚线框内为一长方形区域，该区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，一束电子以不同的速率从O点垂直于磁场方向，沿图中方向射入磁场后，分别从a、b、c、d四点射出磁场，比较它们在磁场中运动时间ta、tb、tc、td，其大小关系是 (　　) A．tatc>td 【解析】　带电粒子的运动轨迹如图所示，由图可知，从a、b、c、d四点飞出的电子对应的圆心角，θa＝θb>θc>θd，而带电粒子的周期T＝相同，其在磁场运动时间t＝T，故ta＝tb>tc

10、>td. 【答案】　D 10．如右图所示，光滑绝缘杆固定在水平位置上，使其两端分别带上等量同种正电荷Q1、Q2，杆上套着一带正电小球，整个装置处在一个匀强磁场中，磁感应强度方向垂直纸面向里，将靠近右端的小球从静止开始释放，在小球从右到左的运动过程中，下列说法中正确的是 (　　) A．小球受到的洛伦兹力大小变化，但方向不变 B．小球受到的洛伦兹力将不断增大 C．小球的加速度先减小后增大 D．小球的电势能一直减小 【解析】　Q1、Q2连线上中点处电场强度为零．从中点向两侧电场强度增大且方向都指向中点，故小球所受电场力指向中点．小球从右向左运动过程中，小球的加速度先减小后增大

11、，C正确；速度先增大后减小，洛伦兹力大小变化，由左手定则知，洛伦兹力方向不变．故A正确，B错误；小球的电势能先减小后增大，D错误． 【答案】　AC 二、非选择题 11．如图所示为研究带电粒子在磁场中偏转问题的实验装置：M、N是竖直放置的两正对着的平行金属板，S1、S2是板上两个正对的小孔，其中N板的右侧有一个在竖直面内，以O为圆心的圆形区域，该区域内存在垂直圆面向外的匀强磁场，另有一个同样以O为圆心的半圆形荧光屏AO′C.已知S1、S2、O和荧光屏的中间位置O′在同一直线上，且AC⊥S1O′.当在M、N板间加恒定电压U时，一带正电离子在S1处由静止开始加速向S2孔运动，最后打在图示的荧光

12、屏上的P处，∠COP＝30°.若要让上述带正电离子(不计重力)仍在S1处由静止开始加速，最后打在图示的荧光屏下边缘C处，求M、N板间所加电压的大小U′. 【解析】　设离子的质量为m.电荷量为q，磁场的磁感应强度为B，所在区域的半径为R，离子加速后获得的速度为v，当电压为U时，由动能定理有 qU＝mv2 ① 在磁场中，离子做匀速圆周运动(如右图所示)由牛顿定律可知 qvB＝mv2/r

13、 ② 由①②式得U＝r2B2q/(2m) ③ 其中r＝Rtan 60°＝R ④ 当电压为U′时，离子打在C处，同理有 U′＝r′2B2q/(2m) ⑤ 其中r′＝R

14、 ⑥ 由③④⑤⑥可解得U′＝U/3. 【答案】　 12．如下图所示，竖直平面坐标系xOy的第一象限，有垂直xOy面向外的水平匀强磁场和竖直向上的匀强电场，大小分别为B和E；第四象限有垂直xOy面向里的水平匀强电场，大小也为E；第三象限内有一绝缘光滑竖直放置的半径为R的半圆轨道，轨道最高点与坐标原点O相切，最低点与绝缘光滑水平面相切于N.一质量为m的带电小球从y轴上(y>0)的P点沿x轴正方向进入第一象限后做圆周运动，恰好通过坐标原点O，且水平切入半圆轨道并沿轨道内侧运动，过N点水平进入第四象限，并在电

15、场中运动(已知重力加速度为g)． (1)判断小球的带电性质并求出其所带电荷量； (2)P点距坐标原点O至少多高； (3)若该小球以满足(2)中OP最小值的位置和对应速度进入第一象限，通过N点开始计时，经时间t＝2小球距坐标原点O的距离s为多远？ 【解析】　(1)小球进入第一象限正交的电场和磁场后，在垂直磁场的平面内做圆周运动，说明重力与电场力平衡， qE＝mg ① 得：q＝

16、 ② 小球带正电． (2)小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，设匀速圆周运动的速度为v、轨道半径为r. 有：qvB＝m ③ 小球恰能通过半圆轨道的最高点并沿轨道运动，有： mg＝m

17、 ④ 由③④得：r＝ ⑤ PO的最小距离为：y＝2r＝

18、 .⑥ (3)小球由O运动到N的过程中机械能守恒： mg·2R＋mv2＝mv ⑦ 由④⑦得：vN＝＝ ⑧ 根据运动的独立性可知，小球从N点进入电场区域后，在x轴

19、方向以速度vN做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，则 沿x轴方向有：x＝vNt ⑨ 沿电场方向有：z＝at2 ⑩ a＝＝g ⑪ t时刻小球距O点：s＝＝2R. 【答案】　(1)正电　　(2)　

20、(3)2R 13．如图所示，平行于直角坐标系y轴的PQ是用特殊材料制成的，只能让垂直打到PQ界面上的电子通过．其左侧有一直角三角形区域，分布着方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，其右侧有竖直向上场强为E的匀强电场．现有速率不同的电子在纸面上从坐标原点O沿不同方向射到三角形区域，不考虑电子间的相互作用．已知电子的电荷量为e，质量为m，在△OAC中，OA＝a，θ＝60°.求： (1)能通过PQ界面的电子所具有的最大速度是多少？ (2)在PQ右侧x轴上什么范围内能接收到电子． 【解析】　(1)要使电子能通过PQ界面，电子飞出磁场的速度方向必须水平向右，由Bev＝m可知，r越大

21、v越大，从C点水平飞出的电子，运动半径最大，对应的速度最大，即r＝2a时，电子的速度最大 由Bev＝m 得：vmax＝ ① (2)粒子在电场中做类平抛运动，据 a＝t2 ② x＝vt 得：xmax＝2Ba ③ 由此可知：PQ界面的右侧x轴上能接收电子的范围是(a，a＋2Ba) 本题属于复合场问题，考查带电粒子在有界磁场中的运动和带电粒子在匀强电场中的运动，需要同学们解题时能够正确地画出带电粒子在磁场和电场中的运动轨迹． 【答案】　(1)　(2)(a，a＋2Ba)