2019高考物理一轮教科版单元检测九　磁场 含解析.docx

单元检测九磁场考生注意：1本试卷共4页2答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上3本次考试时间90分钟，满分100分4请在密封线内作答，保持试卷清洁完整一、单项选择题(本题共9小题，每小题4分，共36分在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确，选对得4分，选错得0分)1关于电场强度、磁感应强度，下列说法中正确的是()A由真空中点电荷的电场强度公式Ek可知，当r趋近于零时，其电场强度趋近于无限大B电场强度的定义式E适用于任何电场C由安培力公式FBIl可知，一小段通电导体在某处不受安培力，说明此处一定无磁场D一带电粒子在磁场中运动时，磁感应强度的方向一定垂直于洛伦兹力的方向和带电粒子的运动方向2.如图1所示，两根平行放置的长直导线a和b中有大小相等、方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1.当加入一个与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为()图1AF2 BF1F2CF1F2 D2F1F23.如图2所示，在x>0，y>0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度垂直于xOy平面向里，大小为B.现有一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从x轴上某点P沿着与x轴成30°角的方向射入磁场不计重力的影响，则下列有关说法正确的是() 图2A只要粒子的速率合适，粒子就可能通过原点B粒子在磁场中运动的时间一定为C粒子在磁场中运动的时间可能为D粒子在磁场中运动的时间可能为4. (2017·黑龙江大庆模拟)如图3所示，从S处发出的热电子(重力不计)经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转设两极板间电场强度为E，磁感应强度为B.欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是()图3A适当减小电场强度EB适当减小磁感应强度BC适当增大加速电场极板之间的距离D适当减小加速电压U5.如图4所示，甲、乙两个质量相同、带等量异种电荷的带电粒子，以不同的速率经小孔P垂直磁场边界MN，进入方向垂直纸面向外的匀强磁场中，在磁场中做匀速圆周运动，并垂直磁场边界MN射出磁场，半圆轨迹如图中虚线所示不计粒子所受重力及空气阻力，则下列说法中正确的是()图4A甲带负电荷，乙带正电荷B洛伦兹力对甲做正功C甲的速率大于乙的速率D甲在磁场中运动的时间大于乙在磁场中运动的时间6(2017·广东湛江一中月考)如图5所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其轨道半径为R.已知电场的电场强度为E，方向竖直向下；磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，不计空气阻力，设重力加速度为g，则()图5A液滴带正电B液滴荷质比C液滴沿顺时针方向运动D液滴运动的速度大小v7如图6甲所示，一个质量为m、电荷量为q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，圆环在以后的运动过程中的速度时间图像如图乙所示关于圆环所带的电性、匀强磁场的磁感应强度B和圆环克服摩擦力所做的功W，下列说法正确的是(重力加速度为g)()图6A圆环带负电，B B圆环带正电，BC圆环带负电，Wmv D圆环带正电，Wmv8.如图7所示，水平放置的平行板长度为L、两板间距也为L，两板之间存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在两板正中央P点静止着一个不计重力的电子(质量为m、电荷量为e)现在给电子一个水平作用力，电子获得一个向右的瞬时初速度v0，立刻撤去作用力，欲使电子不与平行板相碰撞，则()图7Av0>或v0< B.<v0<Cv0> Dv0<9(2018·广东东莞模拟)如图8所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的粒子(带电粒子重力不计)，恰好从e点射出，则()图8A如果粒子的速度增大为原来的2倍，将从d点射出B如果粒子的速度增大为原来的3倍，将从f点射出C如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的2倍，将从d点射出D只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从e点射出所用时间最短二、多项选择题(本题共3小题，每小题5分，共15分在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项是正确的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)10.如图9所示，质量为m、长为L的导体棒MN电阻为R，初始时静止于电阻不计、间距为L的光滑的水平金属轨道上，电源电动势为E，内阻不计匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则()图9A导体棒向左运动B开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为C开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为D开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为11.如图10所示，在光滑绝缘的水平面上叠放着两个物块A和B，A带负电、质量为m、电荷量为q，B不带电、质量为2m，A和B间的动摩擦因数为0.5.初始时A、B处于静止状态，现将大小为Fmg的水平恒力作用在B上，g为重力加速度A、B处于水平向里的磁场之中，磁感应强度大小为B0.若A、B间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块B足够长，则下列说法正确的是()图10A水平力作用瞬间，A的加速度大小为BA做匀加速运动的时间为CA的最大速度为DB的最大加速度为g12.如图11所示，空间中有垂直纸面向里的匀强磁场，垂直磁场方向的平面内有一长方形区域abcd，其bc边长为L，ab边长为L.两同种带电粒子(重力不计)以相同的速度v0分别从a点和ab边上的P点垂直射入磁场，速度方向垂直于ab边，两粒子都恰好经过c点，则下列说法中正确的是()图11A粒子在磁场中运动的轨道半径为LB粒子从a点到c点的运动时间为C粒子的比荷为DP点与a点的距离为三、非选择题(本题共5小题，共49分)13(9分)霍尔元件可以用来检测磁场及其变化图12甲为使用霍尔元件测量通电直导线产生磁场的装置示意图由于磁芯的作用，霍尔元件所处区域磁场可看做匀强磁场测量原理如图乙所示，直导线通有垂直纸面向里的电流，霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路所用器材已在图中给出，部分电路已经连接好为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B：图12(1)制造霍尔元件的半导体参与导电的自由电荷带负电，电流从乙图中霍尔元件左侧流入，右侧流出，霍尔元件_(填“前”或“后”)表面电势高(2)在图中画线连接成实验电路图(3)已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为e，霍尔元件的厚度为h，为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B，还必须测量的物理量有_、_(写出具体的物理量名称及其符号)，计算式B_.14(10分)如图13所示，两个同心圆，半径分别为r和2r，在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.圆心O处有一放射源，放出粒子的质量为m，带电荷量为q，假设粒子速度方向都和纸面平行图13(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向，OA与初速度方向夹角为60°，要想使粒子经过磁场第一次通过A点，则初速度的大小是多少？(2)要使粒子不穿出环形区域，则粒子的初速度不能超过多少？15(10分)一匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面，磁场分布在以O为圆心的一个圆形区域内，一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由原点O开始运动，初速度为v，方向沿x正方向，后来粒子经过y轴上的P点，此时速度方向与y轴的夹角为30°，P到O的距离为l，如图14所示不计粒子重力的影响，求磁场的磁感应强度B的大小和磁场区域的半径R.图14 16. (10分)如图15所示，P是一个放射源，从开口处在纸面内向各个方向放出某种粒子(不计重力)，而这些粒子最终必须全部垂直射到底片MN这一有效区域，并要求底片MN上每个地方都有粒子到达假若放射源所放出的是质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，且所有的粒子速率都是v，M与放射源的出口在同一水平面，底片MN竖直放置，底片MN长为L.为了实现上述目的，我们必须在P的出口处放置一有界匀强磁场求：图15(1)匀强磁场的方向；(2)画出所需最小有界匀强磁场的区域，并用阴影表示；(3)磁感应强度B的大小以及最小有界匀强磁场的面积S.17(10分)(2018·河南九校质量测评)如图16所示，区域内有与水平方向成45°角的匀强电场E1，区域宽度为d1，区域内有正交的有界匀强磁场B和匀强电场E2，区域宽度为d2，磁场方向垂直纸面向里，电场方向竖直向下一质量为m、带电荷量为q的微粒在区域左边界的P点，由静止释放后水平向右做直线运动，进入区域后做匀速圆周运动，从区域右边界上的Q点穿出，其速度方向改变了60°，重力加速度为g，求：图16(1)区域和区域电场强度E1、E2的大小；(2)区域内磁感应强度B的大小；(3)微粒从P运动到Q的时间答案精析1B2A如图所示，先对a进行受力分析，a受到b导线产生的磁场的作用力F1，方向向左假设后加的匀强磁场方向垂直于纸面向外，则此磁场对a的作用力F方向向右，F2|F1F|.同理Fb|F1F|，F1为a产生的磁场对b的作用力，F为后加磁场对b的作用力又F1F1，FF，故FbF2.故正确选项为A.3C4A要使电子在复合场中做匀速直线运动，有EqqvB.根据左手定则可知电子所受的洛伦兹力的方向向下，故电子向上极板偏转的原因是电场力大于洛伦兹力，所以要么增大洛伦兹力，要么减小电场力适当减小电场强度E，即可以减小电场力，选项A正确；适当减小磁感应强度B，可以减小洛伦兹力，选项B错误；适当增大加速电场极板之间的距离，根据eUmv2可得v，由于两极板间的电压没有变化，所以电子进入磁场的速率没有变化，因此没有改变电场力和洛伦兹力的大小，选项C错误；同理，适当减小加速电压U，可以减小电子进入复合场中的速度v，从而减小洛伦兹力，选项D错误5C6C液滴在重力场、匀强电场和匀强磁场组成的复合场中做匀速圆周运动，可知，液滴受到的重力和电场力是一对平衡力，重力竖直向下，所以电场力竖直向上，与电场方向相反，故可知液滴带负电，故A错误；由mgqE，解得，故B错误；磁场方向垂直纸面向里，洛伦兹力的方向始终指向圆心，由左手定则可判断液滴的运动方向为顺时针，故C正确；由qvBm得R，又，故v，故D错误综上本题选C.7B8A电子在磁场中做匀速圆周运动，由evB得R，如图所示当R1时，电子恰好与下板相切；当R2时，电子恰好从下板右边缘飞出两平行板(即飞出磁场)由R1，解得v1，由R2，解得v2，所以欲使电子不与平行板相碰撞，电子初速度v0应满足v0>或v0<，故选项A正确9A如果粒子的速度增大为原来的2倍，磁场的磁感应强度不变，由qvBm得R，可知半径将增大为原来的2倍，根据几何关系可知，粒子正好从d点射出，故A项正确；设正方形边长为2a，则粒子从e点射出，轨迹半径为a.磁感应强度不变，粒子的速度变为原来的3倍，则轨迹半径变为原来的3倍，即轨迹半径为a，则由几何关系可知，粒子从fd之间射出磁场，B项错；如果粒子速度不变，磁感应强度变为原来的2倍，粒子轨迹半径减小为原来的一半，因此不可能从d点射出，C项错；只改变粒子速度使其分别从e、d、f三点射出时，从f点射出时轨迹的圆心角最小，运动时间最短，D项错10BD磁场方向与导体棒垂直，开关闭合瞬间导体棒所受安培力FBIL，方向垂直于磁场方向与电流方向所确定的平面斜向下，其有水平向右的分量，导体棒将向右运动，故A、C错误，B正确导体棒所受的合力F合Fcos(90°)Fsin ，由a得a，D正确11BCF作用在B上瞬间，假设A、B一起加速，则对A、B整体有F3mamg，对A有fAmamg<mgmg，假设成立，因此A、B共同做加速运动，加速度为，A选项错误；A、B开始运动后，整体在水平方向上只受到F作用，做匀加速直线运动，对A分析，B对A有水平向左的静摩擦力fA静作用，由fA静知，fA静保持不变，但A受到向上的洛伦兹力，支持力NAmgqvB0逐渐减小，最大静摩擦力NA减小，当fA静NA时，A、B开始相对滑动，此时有(mgqv1B0)，v1，由v1at得t，B正确；A、B相对滑动后，A仍受到滑动摩擦力作用，继续加速，有fA滑(mgqvAB0)，速度增大，滑动摩擦力减小，当滑动摩擦力减小到零时，A做匀速运动，有mgqv2B0，得最大速度v2，C选项正确；A、B相对滑动后，对B有FfA滑2maB，fA滑减小，则aB增大，当fA滑减小到零时，aB最大，有aB，D选项错误12ACD如图，连接ac，ac2L，即为轨迹圆弧对应的弦，作弦ac的垂直平分线交ab于点O1，即为粒子从a点到c点运动轨迹的圆心，半径RL，A正确；粒子从a点到c点的运动时间t，B错误；由qv0Bm得R，则比荷，C正确；从P点射入的粒子的轨迹半径也等于R，根据几何关系，可以求出轨迹圆心O2点到b点的距离为L，P点与a点的距离为LLLL，P点与O1点重合，D正确13(1)前(2)见解析图(3)电压表示数U电流表示数I解析(1)磁场是直线电流产生的，根据安培定则，磁场方向向下；霍尔元件中电流向右，根据左手定则，自由电荷所受安培力向内，故后表面带负电，前表面带正电，故前表面电势较高(2)滑动变阻器控制电流，用电压表测量电压，电路图如图所示(3)设前后表面的长度为d，最终自由电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有eevB根据电流微观表达式，有IneSvnedhv联立解得B.14见解析解析(1)如图所示，设粒子在磁场中的轨道半径为R1，则由几何关系得R1，又qv1Bm得v1.(2)设粒子轨迹与磁场外边界相切时，粒子在磁场中的轨道半径为R2，则由几何关系有(2rR2)2Rr2可得R2，又qv2Bm，可得v2故要使粒子不穿出环形区域，粒子的初速度不能超过.15.l解析粒子在磁场中做匀速圆周运动，设半径为r，则：qvBm由题意知，粒子在磁场中的轨迹的圆心C必在y轴上，由题中给出的粒子过P点时的速度方向与y轴成30°角，所以判断出P点在磁场区之外过P沿速度方向的反向作延长线，它与x轴交于Q点，作圆弧过O点与x轴相切，并且与PQ相切，切点A即粒子离开磁场区的点，如图所示：由图中几何关系得：l3r由两式解得：B，图中OA的长度即为圆形磁场区域的半径R.由图中几何关系得Rl.16(1)垂直纸面向外(2)见解析图(3)解析(1)所有粒子经过磁场时受到洛伦兹力而向右偏转，根据左手定则判断得知：匀强磁场的方向为垂直纸面向外(2)最小有界磁场如图甲所示(3)如图乙所示，以P的出口为原点在纸面内建立直角坐标系，y轴与MN平行，设粒子从磁场边界的A点水平射出，坐标为(x，y)，轨迹半径为R，则有：x2(Ry)2R2由磁场的边界方程可知，这是一个圆形磁场，半径与粒子运动的轨迹半径相等为R.R由Bvq得：R，联立解得：B则有界匀强磁场区域的最小面积为：SR2.17见解析解析(1)微粒在区域内水平向右做直线运动，则在竖直方向上有qE1sin 45°mg解得E1微粒在区域内做匀速圆周运动，则在竖直方向上有mgqE2解得E2(2)设微粒在区域内水平向右做直线运动的加速度为a，离开区域时速度为v，在区域内做匀速圆周运动的半径为R，则agv22ad1(或qE1cos 45°·d1mv2)Rsin 60°d2qvBm解得B .(3)微粒在区域内做匀加速运动，t1 .在区域内做匀速圆周运动的圆心角为60°，又T，则t2 解得tt1t2 .