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2019-2020年高考物理 第八章 磁場復(fù)習(xí)達(dá)標(biāo)測評 新人教版 1. 如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒．當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可將導(dǎo)體棒置于勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向在紙面內(nèi)由豎直向上逆時針轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，關(guān)于B的大小的變化，正確的說法是(　　) A. 逐漸增大 B. 逐漸減小 C. 先減小后增大 D. 先增大后減小 2. (xx鎮(zhèn)江高三月考)電子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動，下列說法正確的是(　　) A. 速率越大，周期越大 B. 速率越小，周期越大 C. 速度方向與磁場方向平行 D. 速度方向與磁場方向垂直 3. 帶電粒子進(jìn)入云室會使云室中的氣體電離，從而顯示其運動軌跡．如圖所示是在有勻強(qiáng)磁場的云室中觀察到的粒子的軌跡，a和b是軌跡上的兩點，勻強(qiáng)磁場B垂直于紙面向里．該粒子在運動時，其質(zhì)量和電荷量不變，而動能逐漸減少，下列說法正確的是 (　　) A. 粒子帶正電，先經(jīng)過a點，再經(jīng)過b點 B. 粒子帶負(fù)電，先經(jīng)過a點，再經(jīng)過b點 C. 粒子帶負(fù)電，先經(jīng)過b點，再經(jīng)過a點 D. 粒子帶正電，先經(jīng)過b點，再經(jīng)過a點 4. 如圖所示，在x軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，一個不計重力的帶電粒子從坐標(biāo)原點O處以速度v進(jìn)入磁場，粒子進(jìn)入磁場時的速度方向垂直于磁場且與x軸正方向成120角，若粒子穿過y軸正半軸后在磁場中到x軸的最大距離為a，則該粒子的比荷和所帶電荷的正負(fù)是 (　　) A. ，正電荷 B. ，正電荷 C. ，負(fù)電荷 D. ，負(fù)電荷 5. (xx福州模擬)目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)．如圖所示表示了它的發(fā)電原理：將一束等離子體噴射入磁場，磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓．如果射入的等離子體的初速度為v，兩金屬板的板長(沿初速度方向)為L，板間距離為d，金屬板的正對面積為S，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于離子初速度方向，負(fù)載電阻為R，電離氣體充滿兩板間的空間．當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時，電流表的示數(shù)為I.那么板間電離氣體的電阻率為(　　) A. 　　　　　B. 　　　　　 C. 　　　　　D. 6. (xx高考寧夏卷)醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度．電磁血流計由一對電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的．使用時兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示．由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場中運動，電極a、b之間會有微小電勢差．在達(dá)到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看做是勻強(qiáng)電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零．在某次監(jiān)測中，兩觸點的距離為3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160 μV，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.04 T．則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為(　　) A. 1.3 m/s，a正、b負(fù) B. 2.7 m/s ，a正、b負(fù) C. 1.3 m/s，a負(fù)、b正 D. 2.7 m/s，a負(fù)、b正 二、多項選擇題(本題共5小題，每小題5分，共計25分，每小題有多個選項符合題意，全部選對的得5分，選對但不全的得2分，錯選或不答的得0分) 7. 關(guān)于回旋加速器加速帶電粒子所獲得的能量，下列結(jié)論中正確的是(　　) A. 與加速器的半徑有關(guān)，半徑越大，能量越大 B. 與加速器的磁場有關(guān)，磁場越強(qiáng)，能量越大 C. 與加速器的電場有關(guān)，電場越強(qiáng)，能量越大 D. 與帶電粒子的質(zhì)量和電荷量均有關(guān)，質(zhì)量和電荷量越大，能量越大 8. (xx宿遷檢測)如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖．帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇器．速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度分別為B和E. 平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場．下列表述正確的是(　　) A. 質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具 B. 速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外 C. 能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于 D. 粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小 9. (xx黃岡模擬)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中有一個垂直于紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場，其邊界過原點O和y軸上的點a(0，L)．一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從a點以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場，并從x軸上的b點射出磁場，此時速度方向與x軸正方向的夾角為60.下列說法中正確的是 (　　) A. 電子在磁場中運動的時間為 B. 電子在磁場中運動的時間為 C. 磁場區(qū)域的圓心坐標(biāo) D. 電子在磁場中做圓周運動的圓心坐標(biāo)為(0，－2L) 10. 帶電粒子以速度v沿CB方向射入一橫截面為正方形的區(qū)域．C、B均為該正方形兩邊的中點，如圖所示，不計粒子的重力．當(dāng)區(qū)域內(nèi)有豎直方向的勻強(qiáng)電場E時，粒子從A點飛出，所用時間為t1；當(dāng)區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場時，粒子也從A點飛出，所用時間為t2，下列說法正確的是 (　　) A. t1t2 C. ＝v D. ＝v 11. 用一金屬窄片折成一矩形框架水平放置，框架右邊上有一極小開口．勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向里，如圖所示，框架以速度v1向右勻速運動，一帶電油滴質(zhì)量為m，電荷量為q，以速度v2從右邊開口處水平向左射入，若油滴恰能在框架內(nèi)做勻速圓周運動，則 (　　) A. 油滴帶正電，且逆時針做勻速圓周運動 B. 油滴帶負(fù)電，且順時針做勻速圓周運動 C. 圓周運動的半徑一定等于 D. 油滴做圓周運動的周期等于 三、計算題(本大題共4個小題，共51分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位) 12. (9分)據(jù)報道，最近已研制出一種可以投入使用的電磁軌道炮，其原理如圖所示．炮彈(可視為長方形導(dǎo)體)置于兩固定的平行導(dǎo)軌之間，并與軌道壁密接．開始時炮彈在導(dǎo)軌的一端，通電后炮彈會被磁場力加速，最后從位于導(dǎo)軌另一端的出口高速射出．設(shè)兩導(dǎo)軌之間的距離d＝0.10 m，導(dǎo)軌長L＝5.0 m，炮彈質(zhì)量m＝0.30 kg.導(dǎo)軌上的電流I的方向如圖中箭頭所示．可認(rèn)為炮彈在軌道內(nèi)運動時，它所在處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終為B＝2.0 T，方向垂直于紙面向里. 若炮彈出口速度為 v＝2.0103 m/s，求通過導(dǎo)軌的電流I.(忽略摩擦力與重力的影響) 13. (12分)如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一圓形絕緣軌道，半徑R＝1 m，勻強(qiáng)磁場垂直于軌道平面向內(nèi)，一質(zhì)量為m＝110－3 kg，帶電荷量為q＝310－2 C的小球，可沿軌道內(nèi)壁滑動．開始時，在最低點處給小球一個初速度v0，使小球在豎直面內(nèi)逆時針做圓周運動，圖甲是小球在豎直面內(nèi)做圓周運動的速率v隨時間變化的情況，圖乙是小球所受軌道的彈力F隨時間變化的情況，結(jié)合圖象所給數(shù)據(jù)(g取10 m/s2)，求： (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。? (2)小球初速度大小. 14. (14分)(xx廣州模擬)一帶正電q、質(zhì)量為m的離子，t＝0時從A點進(jìn)入正交的電場和磁場并存的區(qū)域做周期性運動，圖為其運動軌跡，圖中弧AD和弧BC為半圓弧，半徑均為R；AB、CD為直線段，長均為πR；已知電場強(qiáng)度方向不變(如圖所示)、大小隨時間做周期性變化；磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變恒為B0，方向垂直紙面隨時間作周期性變化. (1)計算離子轉(zhuǎn)一圈的時間. (2)指出離子運動一圈時間內(nèi)電場和磁場的變化情況. 15. (16分)(xx海南物理)圖中左邊有一對平行金屬板，兩板相距為d.電壓為U；兩板之間有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，方向與金屬板面平行并垂直于紙面向里．圖中右邊有一半徑為R、圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)也存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向里．一電荷量為q的正離子沿平行于全屬板面、垂直于磁場的方向射入平行金屬板之間，沿同一方向射出平行金屬板之間的區(qū)域，并沿直徑EF方向射入磁場區(qū)域，最后從圓形區(qū)城邊界上的G點射出．已知弧PG所對應(yīng)的圓心角為θ，不計重力．求： (1)離子速度的大?。? (2)離子的質(zhì)量． 達(dá)標(biāo)測評卷(八) 1. 解析：導(dǎo)體棒受三個力，三力構(gòu)成的矢量三角形如圖所示．安培力的大小變化從圖中即可看出是先減小后增大，由F＝BIL可知，B的大小應(yīng)是先減小后增大，只有C正確. 答案：C 2. 解析：由T＝可知，選項A、B錯誤，做勻速圓周運動時，速度方向與磁場方向垂直，選項D正確． 答案：D 3. 解析：由于粒子的速度減小，由R＝可知軌道半徑不斷減??；由左手定則得粒子應(yīng)帶負(fù)電，B正確. 答案：B 4. 解析：從“粒子穿過y軸正半軸后……”可知粒子向右側(cè)偏轉(zhuǎn)，洛倫茲力指向運動方向的右側(cè)，由左手定則可判定粒子帶負(fù)電，作出粒子運動軌跡示意圖如題圖所示．根據(jù)幾何關(guān)系有r＋rsin 30＝a，再結(jié)合半徑表達(dá)式r＝，可得＝，故C正確. 答案：C 5. 解析：當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定時，等離子體做勻速直線運動，所以qvB＝qE＝q，即U＝Bdv，由I＝和r＝ρ得ρ＝(－R)，故選項A正確． 答案：A 6. 解析：依據(jù)左手定則，正離子在磁場中受到洛倫茲力作用向上偏，負(fù)離子在磁場中受到洛倫茲力作用向下偏，因此電極a、b的正負(fù)為a正、b負(fù)；當(dāng)穩(wěn)定時，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零，則qE＝qvB，可得v＝＝＝ m/s≈1.3 m/s，A正確． 答案：A 7. 解析：回旋加速器中的帶電粒子旋轉(zhuǎn)半徑與能量有關(guān)，速度越大，半徑越大．達(dá)到最大速度v時，半徑增大到最大R，能量最大．粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，滿足qvB＝，則v＝，故E＝mv2＝.R越大，能量越大，A正確；B越大，能量越大，B正確．能量與加速器的電場無關(guān)，C錯誤；質(zhì)量m變大時，能量變小，D錯誤. 答案：AB 8. 解析：由加速電場可見粒子所受電場力向下，即粒子帶正電，在速度選擇器中，電場力水平向右，洛倫茲力水平向左，因此速度選擇器中磁場方向垂直紙面向外，B正確；經(jīng)過速度選擇器時滿足qE＝qvB，可知能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于，C正確；帶電粒子進(jìn)入磁場做勻速圓周運動，則有R＝，可見當(dāng)v相同時，R∝，所以可以用來區(qū)分同位素，且R越大，比荷就越小，A正確，D錯誤． 答案：ABC 9. 解析：由出磁場的方向畫圖可以計算出電子做圓周運動的半徑為2L，故在磁場中運動的時間為t＝＝，A錯誤，B正確；由圖可知ab是磁場區(qū)域圓的直徑，故圓心坐標(biāo)為，電子在磁場中做圓周運動的圓心為O′，計算出其坐標(biāo)為(0，－L)，所以C正確，D錯誤. 答案：BC 10. 解析：帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運動，水平方向上做勻速運動，而在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動，水平方向上做減速運動，所以t2>t1，A正確，B錯誤；設(shè)正方形區(qū)域的邊長為l，則當(dāng)加電場時，有l(wèi)＝vt1和＝t，可得E＝.當(dāng)加磁場時，根據(jù)幾何關(guān)系，有2＋l2＝R2，得R＝l，再由R＝得B＝.所以＝v，D正確，C錯誤. 答案：AD 11. 解析：金屬框架在磁場中切割磁感線運動，由右手定則可知上板帶正電，下板帶負(fù)電．油滴恰能在框架內(nèi)做勻速圓周運動，說明油滴受的重力與電場力平衡，可判定油滴帶負(fù)電．由左手定則可知，油滴沿順時針方向做勻速圓周運動，A錯誤，B正確．由半徑公式r＝，可知C錯誤．設(shè)框架寬為l，F(xiàn)＝Eq＝q＝qBv1＝mg，T＝＝＝，D正確. 答案：BD 12. 解析：當(dāng)導(dǎo)軌通有電流I時，炮彈作為導(dǎo)體受到磁場施加的安培力為 F＝IdB① 設(shè)炮彈加速度的大小為a，則有 F＝ma ② 炮彈在兩導(dǎo)軌間做勻加速運動，因而 v2＝2aL ③ 聯(lián)立①②③式得 I＝，代入題給數(shù)據(jù)得I＝6.0105 A. 答案：6.0105 A 13. 解析：(1)從題圖甲可知，小球在t3時刻第二次到達(dá)最高點時，速度大小為5 m/s，而由乙圖可知，此時軌道與球間彈力為零，所以有mg＋qvB＝，代入數(shù)據(jù)解得B＝0.1 T. (2)從題圖乙可知，小球最初從最低點運動時，軌道與球面之間的彈力為F＝5.010－2 N， 據(jù)牛頓第二定律得：F－mg＋qv0B＝， 代入數(shù)據(jù)得v0＝8 m/s. 答案：(1)0.1 T　(2)8 m/s 14. 解析：(1)設(shè)進(jìn)入A點的離子的速度為v，在AB段離子做直線運動，可知FE＝FB，F(xiàn)E＝Eq，F(xiàn)B＝B0qv，故v＝， 在BC段，有FB＝B0qv＝m， 所以v＝，得E＝. tBC＝tDA＝TB＝，tAB＝tCD＝＝， 離子通過AB、BC、CD、DA各段的時間相等，離子運動一圈所用時間T＝. (2)離子通過AB、CD段時E＝，通過BC、DA段時E＝0；通過AB及BC段時B的方向垂直紙面向外，通過CD段時B方向垂直紙面向里，通過DA段B方向垂直紙面向外. 答案：見解析 15. 解析：(1)由題設(shè)知，離子在平行金屬板之間做勻速直線運動，所受到的向上的磁場力和向下的電場力平衡，qvB0＝qE0① 式中，v是離子運動速度的大小，E0是平行金屬板之間的勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度，有 E0＝② 由①②式得v＝③ (2)在圓形磁場區(qū)域離子做勻速圓周運動，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有qvB＝m④ 式中，m和r分別是離子的質(zhì)量和它做圓周運動的半徑．由題設(shè)，離子從磁場邊界上的點G穿出，離子運動的圓周的圓心O′必在過E點垂直于EF的直線上，且在EG的垂直平分線上(見下圖)．由幾何關(guān)系有 r＝Rtan α⑤ 式中，α是OO′與直徑EF的夾角，由幾何關(guān)系得2α＋θ＝π⑥ 聯(lián)立③④⑤⑥式得離子的質(zhì)量為 m＝cot . 答案：(1)　(2)cot