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1、（浙江專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第10章 磁場檢測 一、選擇題(每小題只有一個選項正確,共55分) 1.關(guān)于磁場,下列說法正確的是(　　) A.磁場中某點的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針S極在此處的受力方向一致 B.磁場是看不見、摸不著、實際不存在的,是人們假想出來的一種物質(zhì) C.磁場是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài) D.磁場的存在與否決定于人的思想,想其有則有,想其無則無 2.每時每刻都有大量宇宙射線向地球射來,地磁場可以改變射線中大多數(shù)帶電粒子的運動方向,使它們不能到達(dá)地面,這對地球上的生命有十分重要的意義。假設(shè)有一個帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來,在地磁場的作用下

2、,它將(　　) A.向東偏轉(zhuǎn) B.向南偏轉(zhuǎn) C.向西偏轉(zhuǎn) D.向北偏轉(zhuǎn) 3.下列說法中正確的是(　　) A.電荷在某處不受電場力的作用,則該處電場強(qiáng)度可能不為零 B.一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場力作用,則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 C.表征電場中某點電場的強(qiáng)弱,是把一個檢驗電荷放在該點時受到的電場力與檢驗電荷本身電荷量的比值 D.表征磁場中某點磁場的強(qiáng)弱,是把一小段通電導(dǎo)線放在該點時受到的磁場力與該小段導(dǎo)線長度和電流乘積的比值 4.如圖所示,金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛,處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,金屬棒中通以由M向N的電流,平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為θ。如果僅改變下列

3、某一個條件,θ角的相應(yīng)變化情況是(　　) A.金屬棒中的電流變大,θ角變大 B.兩懸線等長變短,θ角變小 C.金屬棒質(zhì)量變大,θ角變大 D.磁感應(yīng)強(qiáng)度變大,θ角變小 5. 三條在同一平面(紙面)內(nèi)的長直絕緣導(dǎo)線搭成一等邊三角形。在導(dǎo)線中通過的電流均為I,電流方向如圖所示。a、b和c三點分別位于三角形的三個頂角的平分線上,且到相應(yīng)頂點的距離相等。將a、b和c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別記為B1、B2和B3。下列說法正確的是(　　) A.B1=B2>B3 B.B1=B2=B3 C.a和b處磁場方向垂直于紙面向外,c處磁場方向垂直于紙面向里 D.a處磁場方向垂直于紙面向外,b和

4、c處磁場方向垂直于紙面向里 6. (2017金華十校模擬)如圖所示,粒子源P會發(fā)出電荷量相等的帶電粒子。這些粒子經(jīng)裝置M加速并篩選后,能以相同的速度從A點垂直磁場方向沿AB射入正方形勻強(qiáng)磁場ABCD,粒子1、粒子2分別從AD中點和C點射出磁場。不計粒子重力,則粒子1和粒子2(　　) A.均帶正電,質(zhì)量之比為4∶1 B.均帶負(fù)電,質(zhì)量之比為1∶4 C.均帶正電,質(zhì)量之比為2∶1 D.均帶負(fù)電,質(zhì)量之比為1∶2 7. 如圖所示,abcd為一正方形邊界的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場邊界邊長為l,三個粒子以相同的速度從a點沿ac方向射入,粒子1從b點射出,粒子2從c點射出,粒子3從cd邊

5、垂直于磁場邊界射出,不考慮粒子的重力和粒子間的相互作用。根據(jù)以上信息,可以確定(　　) A.粒子1帶負(fù)電,粒子2不帶電,粒子3帶正電 B.粒子1和粒子3的比荷之比為2∶1 C.粒子1和粒子3在磁場中運動時間之比為4∶1 D.粒子3的射出位置與d點相距 8.如圖所示,兩平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上,導(dǎo)軌間距為l,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定,下端與水平直導(dǎo)體棒ab相連,彈簧與導(dǎo)軌平面平行并與ab垂直,直導(dǎo)體棒垂直跨接在兩導(dǎo)軌上,空間存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場。閉合開關(guān)S后,導(dǎo)體棒中的電流大小為I,導(dǎo)體棒平衡時,彈簧伸長量為x1;調(diào)轉(zhuǎn)圖中電源極性使棒中電流反向,導(dǎo)體棒中電流大

6、小仍為I,導(dǎo)體棒平衡時彈簧伸長量為x2。忽略回路中電流產(chǎn)生的磁場,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為(　　) A.(x1+x2) B.(x2-x1) C.(x1+x2) D.(x2-x1) 9.如圖所示,直線MN上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,電子1從磁場邊界上的a點垂直MN和磁場方向射入磁場,經(jīng)t1時間從b點離開磁場。之后電子2也由a點沿圖示方向以相同速率垂直磁場方向射入磁場,經(jīng)t2時間從a、b連線的中點c離開磁場,則為(　　) A. B.2 C. D.3 10.兩個質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子a、b,以不同的速率沿著AO方向射入圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,其運動軌跡如圖所示。若不計粒子的重

7、力,則下列說法正確的是 (　　) A.a粒子帶正電,b粒子帶負(fù)電 B.a粒子在磁場中所受洛倫茲力較大 C.b粒子的動能較大 D.b粒子在磁場中運動時間較長 11.如圖所示,△ABC為與勻強(qiáng)磁場垂直的邊長為a的等邊三角形,比荷為的電子以速度v0從A點沿AB邊入射,欲使電子經(jīng)過BC邊,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值為(　　) A.B> B.B< C.B> D.B< 二、非選擇題(共45分) 12. (9分)如圖所示,兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離為l=0.40 m,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角為θ=37°,在導(dǎo)軌所在平面內(nèi),分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平

8、面向上的勻強(qiáng)磁場。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢為E=4.5 V、內(nèi)阻為r=0.50 Ω的直流電源?，F(xiàn)把一個質(zhì)量為m=0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點間的電阻R0=2.5 Ω,金屬導(dǎo)軌電阻不計,g取10 m/s2。已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,求: (1)通過導(dǎo)體棒的電流; (2)導(dǎo)體棒受到的安培力大小; (3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力。 13.(12分)如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy的第四象限有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,一質(zhì)量為m=5.0×10-8 kg、電荷量為q=1.0×10-

9、6 C的帶電粒子。從靜止開始經(jīng)U0=10 V的電壓加速后,從P點沿圖示方向進(jìn)入磁場,已知OP=30 cm,(粒子重力不計,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求: (1)帶電粒子到達(dá)P點時速度v的大小; (2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0 T,粒子從x軸上的Q點離開磁場,求OQ的距離; (3)若粒子不能進(jìn)入x軸上方,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B'滿足的條件。 14.(12分)在以坐標(biāo)原點O為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi),存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,如圖所示。一個不計重力的帶電粒子從磁場邊界與x軸的交點A處以速度v沿-x方向射入磁場,它恰好從磁場邊界與y軸的交

10、點C處沿+y方向飛出。 (1)請判斷該粒子帶何種電荷,并求出其比荷; (2)若磁場的方向和所在空間范圍不變,而磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小變?yōu)锽',該粒子仍從A處以相同的速度射入磁場,但飛出磁場時的速度方向相對于入射方向改變了60°角,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B'多大?此次粒子在磁場中運動所用時間t是多少? 15.(加試題)(12分) 一臺質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示,電荷量均為+q、質(zhì)量不同的離子飄入電壓為U0的加速電場,其初速度幾乎為零。這些離子經(jīng)加速后通過狹縫O沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,最后打在底片上。已知放置底片的區(qū)域MN=L,且

11、OM=L。某次測量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)區(qū)域MQ損壞,檢測不到離子,但右側(cè)區(qū)域QN仍能正常檢測到離子。在適當(dāng)調(diào)節(jié)加速電壓后,原本打在MQ的離子即可在QN檢測到。 (1)求原本打在MN中點P的離子質(zhì)量m; (2)為使原本打在P的離子能打在QN區(qū)域,求加速電壓U的調(diào)節(jié)范圍; (3)為了在QN區(qū)域?qū)⒃敬蛟贛Q區(qū)域的所有離子檢測完整,求需要調(diào)節(jié)U的最少次數(shù)。(取lg 2=0.301,lg 3=0.477,lg 5=0.699) 第十章檢測　磁場 1.C　磁場中某點的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針N極在此處的受力方向一致,磁場對處于其中的電荷有力的作用,所以具有能的性質(zhì)

12、,故是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài),A、B、D錯誤,C正確。 2.A 3.C　電場和磁場有一個明顯的區(qū)別是:電場對放入其中的電荷有力的作用,磁場對通電導(dǎo)線有力的作用的條件是磁場方向不能和電流方向平行,因此選項A、選項B都錯。根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式E=可知選項C正確。而同樣用比值定義法定義的磁感應(yīng)強(qiáng)度則應(yīng)有明確的說明,即B=中I和B的方向必須垂直,故選項D錯。 4.A　 選金屬棒MN為研究對象,其受力情況如圖所示。根據(jù)平衡條件及三角形知識可得tan θ=,所以當(dāng)金屬棒中的電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B變大時,θ角變大,選項A正確,選項D錯誤;當(dāng)金屬棒質(zhì)量m變大時,θ角變小,選項C錯誤;θ角的大小與

13、懸線長短無關(guān),選項B錯誤。 5.C　根據(jù)磁場的矢量疊加,c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大,方向垂直于紙面向里;a和b處磁場方向垂直于紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,綜上知,C選項正確。 6.B　根據(jù)兩粒子的偏轉(zhuǎn)方向,由左手定則知粒子均帶負(fù)電,又對粒子1有r1=,對粒子2有r2=,由題知r1=r2,故,B對。 7.B　根據(jù)左手定則可知粒子1帶正電,粒子2不帶電,粒子3帶負(fù)電,A錯誤;粒子1在磁場中的軌跡為四分之一圓周,半徑r1=l,時間t1=T=,粒子3在磁場中的軌跡為八分之一圓周,半徑r3=l,時間t3=T=,則t1=t3,C錯誤;由r=可知粒子1和粒子3的比荷之比為r3∶r1=2∶1,B正確;粒子3

14、的射出位置與d點相距(-1)l,D錯誤。 8.D　設(shè)導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為α,由平衡條件,mgsin α=kx1+BIL,調(diào)轉(zhuǎn)題圖中電源極性使棒中電流反向,由平衡條件,mgsin α+BIL=kx2,聯(lián)立解得B=(x2-x1),選項D正確。 9.D　畫出兩粒子運動的軌跡,電子1運動了半個圓,故運動了半個周期,根據(jù)半徑r=知,電子1和電子2半徑相等,由幾何關(guān)系知,電子2運動的圓心角為60°,運動了六分之一個周期,根據(jù)周期公式T=,兩個電子運動的周期相同,故兩電子運動的時間之比為3∶1,D正確。 10.C　由左手定則可知,a粒子帶負(fù)電,b粒子帶正電,A錯誤;由qvB=m得r=,故運動的軌跡

15、半徑越大,對應(yīng)的速率越大,所以b粒子的速率較大,在磁場中所受洛倫茲力較大,B錯誤;由Ek=mv2可得b粒子的動能較大,C正確;由T=知兩者的周期相同,b粒子運動的軌跡對應(yīng)的圓心角小于a粒子運動的軌跡對應(yīng)的圓心角,所以b粒子在磁場中運動時間較短,D錯誤。 11.D　 由題意,如圖所示,電子正好經(jīng)過C點,此時圓周運動的半徑r=,要想電子從BC邊經(jīng)過,電子做圓周運動的半徑要大于,由帶電粒子在磁場中運動的公式r=,即B<,選D。 12.答案 (1)1.5 A　(2)0.30 N　(3)0.06 N,方向沿斜面向下 解析 (1)根據(jù)閉合電路的歐姆定律有I==1.5 A。 (2)導(dǎo)體棒受到的

16、安培力F安=IlB=0.30 N。 (3)設(shè)導(dǎo)體棒受到沿斜面向下的摩擦力為Ff,根據(jù)共點力的平衡條件得mgsin 37°+Ff=F安 解得Ff=0.06 N,方向沿斜面向下。 13.答案 (1)20 m/s　(2)0.90 m　(3)B'>5.33 T(取“≥”同樣給分) 解析 (1)對帶電粒子的加速過程,由動能定理得qU0=mv2 代入數(shù)據(jù)得v=20 m/s。 甲 (2)帶電粒子僅在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動,有qvB= 解得r= 代入數(shù)據(jù)得r=0.50 m 而=0.50 m 故圓心一定在x軸上,軌跡如圖甲所示。 由幾何關(guān)系可知OQ=r+rsin 53° 故O

17、Q=0.90 m。 乙 (3)帶電粒子不從x軸射出,軌跡如圖乙所示。 由幾何關(guān)系得,OP>r'+r'cos 53°① r'= ② 聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得B'> T=5.33 T。 14.答案 (1)負(fù)電荷　　(2)B 解析 (1)由粒子的運動軌跡(如圖),利用左手定則可知,該粒子帶負(fù)電荷。 粒子由A點射入,由C點飛出,其速度方向改變了90°,則粒子軌跡半徑r1=r,又qvB=m, 則粒子的比荷。 (2)設(shè)粒子從D點飛出磁場,速度方向改變了60°角,故AD弧所對圓心角為60°,粒子做圓周運動的半徑r2=r,又r2=, 所以B'=B, 粒子在磁場中運動所用時間t=T

18、=。 15.答案 (1)　(2)≤U≤　(3)3次 解析 (1)離子在電場中加速qU0=mv2 在磁場中做勻速圓周運動qvB=m 解得r= 代入r0=L,解得m= (2)由(1)知,U= 離子打在Q點r=L,U= 離子打在N點r=L,U= 則電壓的范圍≤U≤ (3)由(1)可知,r∝ 由題意知,第1次調(diào)節(jié)電壓到U1,使原本Q點的離子打在N點 此時,原本半徑為r1的打在Q1的離子打在Q上 解得r1=()2L 第2次調(diào)節(jié)電壓到U2,原本打在Q1的離子打在N點,原本半徑為r2的打在Q2的離子打在Q上,則 解得r2=()3L 同理,第n次調(diào)節(jié)電壓,有rn=()n+1L 檢測完整,有rn≤ 解得n≥-1≈2.8 最少次數(shù)為3次。