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2019年高中物理 第5章 磁場與 回旋加速器綜合檢測 滬科版選修3-1 一、選擇題(本大題共7個小題，每小題6分．共42分．每小題至少有一個答案是正確的，把正確答案的字母填在題后的括號內(nèi)．) 1．(xx?？谝恢懈叨z測)月球表面周圍沒有空氣，它對物體的引力僅為地球上的1/6，月球表面沒有磁場，根據(jù)這些特征，在月球上，圖中的四種情況能夠做到的是(　　) 【解析】　既然月球表面沒有磁場，那么在月球上就不能用指南針定向，所以A錯誤；月球表面周圍沒有空氣，所以無法使用電風(fēng)扇吹風(fēng)，而聲音的傳播需要介質(zhì)，所以B、C均不對，只有選項D正確． 【答案】　D 2．在勻強磁場中某處P放一個長度為L＝20 cm，通電電流I＝0.5 A的直導(dǎo)線，測得它受到的最大磁場力F＝1.0 N，其方向豎直向上，現(xiàn)將該通電導(dǎo)線從磁場撤走，則P處磁感應(yīng)強度為(　　) A．零 B．10 T，方向豎直向上 C．0.1 T，方向豎直向下 D．10 T，方向肯定不沿豎直向上的方向 【解析】　由B＝，得B＝ T＝10 T. 因為B的方向與F的方向垂直，所以B的方向不會沿豎直向上的方向． 【答案】　D 3．(xx煙臺高二檢測)如圖1所示，a、b兩金屬環(huán)同圓心同平面水平放置，當(dāng)a中通以圖示方向電流時，b環(huán)中磁通量方向是(　　) 圖1 A．向上　　　　　　　　　　 B．向下 C．向左 D．0 【解析】　a環(huán)形成的磁場方向為內(nèi)部向上，環(huán)外向下，被b環(huán)包圍的磁通量則為向上、向下磁通量的代數(shù)和，而向上的磁感線條數(shù)比向下的磁感線條數(shù)多，故總磁通量為向上，A正確． 【答案】　A 4．如圖所示，通電導(dǎo)線均置于勻強磁場中，其中導(dǎo)線受安培力作用的是 (　　) 【解析】　只有當(dāng)通電導(dǎo)線和磁場平行時，才不受安培力的作用，如A、C圖中的導(dǎo)線，而D中導(dǎo)線與磁場垂直，B中導(dǎo)線與磁場方向夾角為60，因此都受安培力的作用，故正確選項為B、D. 【答案】　BD 5．(xx寧德高二質(zhì)檢)如圖2所示，在x軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場．一個不計重力的帶電粒子從坐標(biāo)原點O處以速度v進入磁場，粒子進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(　　) 圖2 A.，正電荷 B.，正電荷 C.，負(fù)電荷 D.，負(fù)電荷 【解析】　粒子能穿過y軸的正半軸，所以該粒子帶負(fù)電荷，其運動軌跡如圖所示，A點到x軸的距離最大，為R＋R＝a，R＝，得＝，故C正確． 【答案】　C 6．如圖3所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向外、強度為B的勻強磁場中．質(zhì)量為m、帶電荷量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑．在滑塊下滑的過程中，下列判斷正確的是(　　) 圖3 A．滑塊受到的摩擦力不變 B．滑塊到達地面時的動能與B的大小無關(guān) C．滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下 D．B很大時，滑塊可能靜止于斜面上 【解析】　據(jù)左手定則可知，滑塊受到垂直斜面向下的洛倫茲力，C對．隨著滑塊速度的變化，洛倫茲力大小變化，它對斜面的壓力大小發(fā)生變化，故滑塊受到的摩擦力大小變化，A錯．B越大，滑塊受到的洛倫茲力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，據(jù)動能定理，滑塊到達地面時的動能就越小，B錯．由于開始滑塊不受洛倫茲力時就能下滑，故B再大，滑塊也不可能靜止在斜面上． 【答案】　C 7．如圖4所示，一個帶正電荷的小球沿水平光滑絕緣的桌面向右運動，飛離桌上邊緣A，最后落到地板上．設(shè)有磁場時飛行時間為t1，水平射程為x1，著地速度大小為v1；若撤去磁場，其余條件不變時，小球飛行時間為t2，水平射程為x2，著地速度大小為v2，則下列結(jié)論不正確的是(　　) 圖4 A．x1＞x2 B．t1＞t2 C．v1＞v2 D．v1和v2大小相同 【解析】　本題考查帶電粒子在磁場中的運動情況．小球離開桌面具有水平速度，無磁場時做平拋運動，水平射程x2＝v0t2，下落高度h＝gt；有磁場時小球除受重力外還受到洛倫茲力的作用，而洛倫茲力始終與速度方向垂直，因此小球在水平方向具有加速度，在水平方向?qū)⒆鲎兗铀龠\動，而豎直方向加速度a＝(F為洛倫茲力在豎直方向的分量)，即a＜g，因此下落h高度用的時間t1＞t2，B選項正確；水平方向的位移x1＞x2，A選項正確；又因為洛倫茲力不做功，只有重力做功，能量守恒，所以v1＝v2，D選項正確；只有C選項錯誤． 【答案】　C 二、非選擇題(本題共5個小題，共58分．計算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位．) 8．(8分)正方形導(dǎo)線框abcd，匝數(shù)為10匝，邊長為20 cm，在磁感應(yīng)強度為0.2 T的勻強磁場中圍繞與B方向垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速為120 r/min，當(dāng)線框從平行于磁場位置開始轉(zhuǎn)過90時，線圈中磁通量的變化量是________Wb. 【解析】　Φ1＝BS＝0.20.20.2 Wb＝0.008 Wb Φ2＝BS′＝0.20＝0 ΔΦ＝Φ1－Φ2＝0.008 Wb. 【答案】　0.008 9．(8分)如圖5所示，在x軸的上方(y≥0)存在著垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.在原點O有一個離子源向x軸上方的各個方向發(fā)射出質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子，速度都為v，對那些在xy平面內(nèi)運動的離子，在磁場中可能到達的最大距離x＝________，y＝________. 圖5 【解析】　經(jīng)分析可知沿y軸正方向射入的粒子．在x軸上到達的距離最大即2R＝2 . 同理沿x軸負(fù)方向射入的粒子到達y軸的距離最大，即2R＝. 【答案】　　 10．(12分)(xx福建師大附中期末)如圖6所示，在磁感應(yīng)強度B＝1 T的勻強磁場中，用兩根細線懸掛長L＝10 cm、質(zhì)量m＝5 g的金屬桿．在金屬桿中通以穩(wěn)恒電流，使懸線受的拉力為零． 圖6 (1)求金屬桿中電流的大小和方向； (2)若每根懸線所受的拉力為0.1 N，求金屬桿中的電流的大小和方向(g＝10 m/s2)． 【解析】　(1)因為懸線受的拉力為零，所受安培力方向向上 F安＝BIL＝mg， 解得：I＝0.5 A，方向水平向右． (2)金屬導(dǎo)線在重力mg、懸線拉力2F和安培力BIL的作用下平衡， 所以有：mg＋BIL＝2F， 解得：I＝1.5 A　方向水平向左． 【答案】　(1)0.5 A　方向水平向右 (2)1.5 A　方向水平向左 11．(14分)如圖7所示，在第一象限有一勻強電場，場強大小為E，方向與y軸平行；在x軸下方有一勻強磁場，磁場方向與紙面垂直．一質(zhì)量為m、電荷量為－q(q＞0)的粒子以平行于x軸的速度從y軸上的P點處射入電場，在x軸上的Q點處進入磁場，并從坐標(biāo)原點O離開磁場．粒子在磁場中的運動軌跡與y軸交于M點．已知OP＝l，OQ＝2l.不計重力，求： 圖7 (1)M點與坐標(biāo)原點O間的距離； (2)粒子從P點運動到M點所用的時間． 【解析】　(1)帶電粒子在電場中做類平拋運動，在y軸負(fù)方向上做初速度為零的勻加速運動，設(shè)加速度的大小為a；在x軸正方向上做勻速直線運動，設(shè)速度為v0；粒子從P點運動到Q點所用的時間為t1，進入磁場時速度方向與x軸正方向的夾角為θ，則 a＝ ① t1＝ ② v0＝ ③ 其中x0＝2l，y0＝l，又有 tan θ＝ ④ 聯(lián)立②③④式，得 θ＝30⑤ 因為M、O、Q點在圓周上，∠MOQ＝90，所以MQ為直徑．從圖中的幾何關(guān)系可知， R＝2l⑥ MO＝6l⑦ (2)設(shè)粒子在磁場中運動的速度為v，從Q到M點運動的時間為t2，則有 v＝⑧ t2＝⑨ 帶電粒子自P點出發(fā)到M點所用的時間t為 t＝t1＋t2⑩ 聯(lián)立①②③⑤⑥⑧⑨⑩式，并代入數(shù)據(jù)得 t＝(π＋1) 【答案】　(1)6l　(2)(π＋1) 12．(16分)(xx福州一中高二期末)如圖8，xOy在豎直平面內(nèi)，x軸下方有勻強電場和勻強磁場．電場強度為E、方向豎直向下．磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里．將一個帶電小球從y軸上P(0，h)點以初速度v0豎直向下拋出．小球穿過x軸后，恰好做勻速圓周運動．不計空氣阻力，已知重力加速度為g. 圖8 (1)判斷小球帶正電還是負(fù)電； (2)求小球做圓周運動的半徑； (3)求小球從P點出發(fā)，到第二次經(jīng)過x軸所用的時間． 【解析】　(1)小球穿過x軸后恰好做勻速圓周運動 有qE＝mg，故小球帶負(fù)電． (2)設(shè)小球經(jīng)過O點時的速度為v，從P到O，v2＝v＋2gh 從O到A，根據(jù)牛頓第二定律 qvB＝m，求出r＝. (3)從P到O，小球第一次經(jīng)過x軸，所用時間為t1， v＝v0＋gt1 從O到A，小球第二次經(jīng)過x軸，所用時間為t2 T＝＝，t2＝＝ 求出t＝t1＋t2＝＋. 【答案】　(1)負(fù)電　(2) (3)＋