2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 階段檢測(cè)新人教版

1、2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 階段檢測(cè)新人教版2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 階段檢測(cè)新人教版年級(jí)：姓名：- 13 -階段滾動(dòng)檢測(cè)(九)(第九章)(45分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。15小題為單選,68小題為多選)1.如圖所示，在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極b，緊貼邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極a，把a(bǔ)、b分別與電源的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體，現(xiàn)把玻璃皿放在如圖所示的磁場(chǎng)中，液體就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來(lái)。若從上向下看，下列判斷正確的是()aa接電源正極，b接電源負(fù)極，液體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)ba接電源負(fù)極，b接電源正極，液體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)ca、b與50 hz的交流

2、電源相接，液體持續(xù)旋轉(zhuǎn)d僅磁場(chǎng)的n、s極互換后，重做該實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)液體旋轉(zhuǎn)方向不變【解析】選a。若a接電源正極，b接電源負(fù)極，在電源外部電流由正極流向負(fù)極，因此電流由邊緣流向中心，玻璃皿所在處的磁場(chǎng)豎直向下，由左手定則可知，導(dǎo)電液體受到的磁場(chǎng)力沿順時(shí)針?lè)较?，因此液體沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，故a正確；同理，若a接電源負(fù)極，b接電源正極，根據(jù)左手定則可知，液體沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，故b錯(cuò)誤；a、b與50 hz的交流電源相接，液體不會(huì)持續(xù)旋轉(zhuǎn)，故c錯(cuò)誤；若僅磁場(chǎng)的n、s極互換后，重做該實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)液體旋轉(zhuǎn)方向改變，故d錯(cuò)誤。2(2021吉林模擬)如圖所示，空間有方向垂直桌面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)b(圖中未畫出)，兩根平行通電金屬

3、直導(dǎo)線m和n恰好靜止在光滑絕緣的水平桌面上，圖中為垂直導(dǎo)線的截面圖，m和n中電流大小分別為im、in，則下列判斷可能正確的是()a電流方向相同、imin，b方向豎直向上b電流方向相同、imin，b方向豎直向下c電流方向相反、imin，b方向豎直向上d電流方向相反、imin，b方向豎直向下【解析】選d。對(duì)m和n受力分析可知，m和n兩通電直導(dǎo)線，在水平方向各自所受合外力為零，若通電方向相同，則所受勻強(qiáng)磁場(chǎng)安培力方向相同，而兩通電直導(dǎo)線相互產(chǎn)生的安培力方向相反，合外力不可能都為零，選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤；若通電方向相反，則所受勻強(qiáng)磁場(chǎng)的安培力方向相反，兩通電直導(dǎo)線之間的安培力為排斥力，且兩者大小相等，根據(jù)f

4、bil可知，m和n中電流大小相等時(shí)，每根導(dǎo)線受到的合力為零，選項(xiàng)c錯(cuò)誤、d正確。3.質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子m和n，以不同的速率經(jīng)小孔s垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電粒子僅受洛倫茲力的作用，運(yùn)行的半圓軌跡如圖中虛線所示，下列表述正確的是()am帶負(fù)電，n帶正電bm的速率小于n的速率c洛倫茲力對(duì)m、n做負(fù)功dm的運(yùn)動(dòng)時(shí)間大于n的運(yùn)動(dòng)時(shí)間【解析】選a。根據(jù)左手定則可知m帶負(fù)電，n帶正電，故a項(xiàng)正確；根據(jù)mqvb，有v，由于m和n的質(zhì)量和電量都相等，磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，則半徑越大速度越大，故m的速率大于n的速率，故b項(xiàng)錯(cuò)誤；洛倫茲力始終垂直于粒子運(yùn)動(dòng)方向，故不做功，故c項(xiàng)錯(cuò)誤；m、n都運(yùn)動(dòng)了半個(gè)周期，根據(jù)mq

5、vb，有v，由于m和n的質(zhì)量和電量都相等，磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，則周期t恒定，m、n運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，故d項(xiàng)錯(cuò)誤。4(2021南昌模擬)如圖所示，一粒子發(fā)射源p能夠在紙面內(nèi)向各個(gè)方向發(fā)射速率為v、比荷為k的帶正電粒子，空間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出)，不考慮粒子間的相互作用和粒子重力，已知粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大小為d，紙面內(nèi)另一點(diǎn)a距p的距離恰為d，則()a磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為b粒子在磁場(chǎng)中均沿順時(shí)針?lè)较蜃鰣A周運(yùn)動(dòng)c粒子從p出發(fā)至少經(jīng)過(guò)時(shí)間到達(dá)a點(diǎn)d同一時(shí)刻發(fā)射出的帶電粒子到達(dá)a點(diǎn)的時(shí)間差為【解析】選d。根據(jù)qvbm，得b，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；由左手定則可知，粒子在磁場(chǎng)中均沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰣A周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)

6、b錯(cuò)誤；能經(jīng)過(guò)a點(diǎn)且用時(shí)最短的粒子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度為60，則所用時(shí)間tt，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；能經(jīng)過(guò)a點(diǎn)且用時(shí)最長(zhǎng)的粒子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度為300，則所用時(shí)間tt，則同一時(shí)刻發(fā)射出的帶電粒子到達(dá)a點(diǎn)的時(shí)間差為ttt，選項(xiàng)d正確。5如圖所示，一束不計(jì)重力的帶電粒子沿水平方向向左飛入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域后發(fā)生偏轉(zhuǎn)，都恰好能從磁場(chǎng)區(qū)域的最下端p孔飛出磁場(chǎng)，則這些粒子()a.運(yùn)動(dòng)速率相同b運(yùn)動(dòng)半徑相同c比荷相同d從p孔射出時(shí)的速度方向相同【解析】選b。畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，例如從a點(diǎn)射入的粒子，其圓心為o1，因速度方向水平，則ao1豎直，因ao1po1r，可知平行四邊形opo1a為菱形，可知rr，則這些粒子做圓周

7、運(yùn)動(dòng)的半徑都等于磁場(chǎng)區(qū)域圓的半徑r，根據(jù)rr可知，粒子的速率、比荷不一定相同，由圖中所示運(yùn)動(dòng)軌跡知粒子從p孔射出時(shí)的速度方向也不相同，故選項(xiàng)b正確。6質(zhì)譜儀可以測(cè)定有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有一種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為如圖，有機(jī)物的氣體分子從樣品室注入離子化室，在高能電子作用下，樣品氣體分子離子化或碎裂成離子。若離子化后的離子帶正電，初速度為零，此后經(jīng)過(guò)高壓電源區(qū)、圓形磁場(chǎng)室(內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng))、真空管，最后打在記錄儀上，通過(guò)處理就可以得到離子比荷()，進(jìn)而推測(cè)有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)。已知高壓電源的電壓為u，圓形磁場(chǎng)區(qū)的半徑為r，真空管與水平面夾角為，離子進(jìn)入磁場(chǎng)室時(shí)速度方向指向圓心。則下列說(shuō)法正確的是()a

8、高壓電源a端應(yīng)接電源的正極b磁場(chǎng)室的磁場(chǎng)方向必須垂直紙面向外c若離子化后的兩同位素x1、x2(x1質(zhì)量大于x2質(zhì)量)同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)室后，出現(xiàn)圖中的軌跡和，則軌跡一定對(duì)應(yīng)x1d若磁場(chǎng)室內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，當(dāng)記錄儀接收到一個(gè)明顯的信號(hào)時(shí)，與該信號(hào)對(duì)應(yīng)的離子比荷【解析】選b、d。正離子在電場(chǎng)中加速，可以判斷高壓電源a端應(yīng)接負(fù)極，同時(shí)根據(jù)左手定則知，磁場(chǎng)室的磁場(chǎng)方向應(yīng)垂直紙面向外，a錯(cuò)誤，b正確；設(shè)離子通過(guò)高壓電源后的速度為v，由動(dòng)能定理可得qumv2，離子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，則qvbm，聯(lián)立計(jì)算得出r，由此可見(jiàn)，質(zhì)量大的離子的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑大，即軌跡一定對(duì)應(yīng)x1，c錯(cuò)誤；離子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)軌跡如圖所示，由幾

9、何關(guān)系可知r，可解得，d正確?！炯庸逃?xùn)練】(多選)如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場(chǎng)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(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為b和e。平板s上有可讓粒子通過(guò)的狹縫p和記錄粒子位置的膠片a1a2。平板s下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。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(chǎng)方向垂直于紙面向外c.能通過(guò)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【解析】選a、b、c。質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具，a正確；帶電粒子在速度選擇器中沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受電場(chǎng)力和洛倫茲力應(yīng)等大反向，結(jié)合左手定

10、則可知b正確；由qe=qvb可得v=，c正確；粒子在平板s下方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由qvb0=得r=，所以，故粒子越靠近狹縫p，粒子的比荷越大，d錯(cuò)誤。7(電路故障)(2021邵陽(yáng)模擬)如圖所示，不計(jì)電表內(nèi)阻的影響，由于某一個(gè)電阻斷路，使電壓表、電流表的示數(shù)均變大，這個(gè)斷路的電阻可能是()a.r1br2cr3 dr4【解析】選a、d。假設(shè)r1斷路，外電路總電阻增大，總電流減小，路端電壓增大，通過(guò)r2的電流變大，即電流表讀數(shù)變大；通過(guò)r4的電流也增大，r4電壓變大，電壓表示數(shù)也增大，故a正確。假設(shè)r2斷路，電流表無(wú)示數(shù)，故b錯(cuò)誤。假設(shè)r3斷路，電壓表將無(wú)示數(shù)，故c錯(cuò)誤。假設(shè)r4斷路，電壓

11、表測(cè)量路端電壓，電路中總電阻增大，總電流減小，則路端電壓增大，電壓表、電流表的示數(shù)均變大，故d正確。8.如圖所示為一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的圓環(huán)，可在水平放置的粗糙細(xì)桿上自由滑動(dòng)，細(xì)桿處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，圓環(huán)以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)直至處于平衡狀態(tài)，重力加速度為g，則圓環(huán)克服摩擦力做的功可能為()a0 bmvc dm(v)【解析】選a、b、d。若圓環(huán)剛開(kāi)始所受洛倫茲力等于重力，圓環(huán)對(duì)粗糙細(xì)桿壓力為零，摩擦力為零，圓環(huán)克服摩擦力做的功為零，選項(xiàng)a正確；若開(kāi)始圓環(huán)所受洛倫茲力小于重力，則由ff(mgqvb)知圓環(huán)一直減速到速度為零，由動(dòng)能定理可得圓環(huán)克服摩擦力做的功為

12、mv，選項(xiàng)b正確；若開(kāi)始圓環(huán)所受洛倫茲力大于重力，則減速到洛倫茲力等于重力時(shí)圓環(huán)達(dá)到穩(wěn)定，穩(wěn)定速度v，由動(dòng)能定理可得圓環(huán)克服摩擦力做的功為wmvmv2m(v)，選項(xiàng)c錯(cuò)誤，d正確。二、計(jì)算題(本題共2小題，共52分。需寫出規(guī)范的解題步驟)9(24分)(2020全國(guó)卷)如圖，在0xh，y區(qū)域中存在方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小可調(diào)，方向不變。一質(zhì)量為m，電荷量為q(q0)的粒子以速度v0從磁場(chǎng)區(qū)域左側(cè)沿x軸進(jìn)入磁場(chǎng)，不計(jì)重力。(1)若粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后穿過(guò)y軸正半軸離開(kāi)磁場(chǎng)，分析說(shuō)明磁場(chǎng)的方向，并求在這種情況下磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值bm；(2)如果磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，粒子將通過(guò)虛線所示邊界

13、上的一點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)。求粒子在該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與x軸正方向的夾角及該點(diǎn)到x軸的距離?！窘忸}指導(dǎo)】解答本題需明確以下兩點(diǎn)：(1)粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力。(2)利用幾何關(guān)系求粒子出磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)方向與x軸正方向的夾角?！窘馕觥?1)由題意，粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)應(yīng)受到方向向上的洛倫茲力，因此磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。設(shè)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，根據(jù)洛倫茲力公式和圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有qv0bm由此可得r粒子穿過(guò)y軸正半軸離開(kāi)磁場(chǎng)，其在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在y軸正半軸上，半徑應(yīng)滿足rh由題意，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為bm時(shí)，粒子的運(yùn)動(dòng)半徑最大，由此得bm(2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，粒子做

14、圓周運(yùn)動(dòng)的圓心仍在y軸正半軸上，由式可得，此時(shí)圓弧半徑為r2h粒子會(huì)穿過(guò)圖中p點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。設(shè)粒子在p點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與x軸正方向的夾角為，由幾何關(guān)系sin即由幾何關(guān)系可得，p點(diǎn)與x軸的距離為y2h(1cos )聯(lián)立式得y(2)h答案：(1)分析過(guò)程見(jiàn)解析，方向垂直紙面向里(2)(2)h10(28分)(2020山東等級(jí)考)某型號(hào)質(zhì)譜儀的工作原理如圖甲所示。m、n為豎直放置的兩金屬板，兩板間電壓為u，q板為記錄板，分界面p將n、q間區(qū)域分為寬度均為d的、兩部分，m、n、p、q所在平面相互平行，a、b為m、n上兩正對(duì)的小孔。以a、b所在直線為z軸， 向右為正方向，取z軸與q板的交點(diǎn)o為

15、坐標(biāo)原點(diǎn)，以平行于q板水平向里為x軸正方向，豎直向上為y軸正方向，建立空間直角坐標(biāo)系oxyz。區(qū)域、內(nèi)分別充滿沿x軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為b和e。一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子，從a孔飄入電場(chǎng)(初速度視為零)，經(jīng)b孔進(jìn)入磁場(chǎng)，過(guò)p面上的c點(diǎn)(圖中未畫出)進(jìn)入電場(chǎng)，最終打到記錄板q上。不計(jì)粒子重力。(1)求粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r以及c點(diǎn)到z軸的距離l；(2)求粒子打到記錄板上位置的x坐標(biāo)；(3)求粒子打到記錄板上位置的y坐標(biāo)(用r、d表示)；(4)如圖乙所示，在記錄板上得到三個(gè)點(diǎn)s1、s2、s3，若這三個(gè)點(diǎn)是質(zhì)子h、氚核h、氦核he的位置，請(qǐng)寫出這三

16、個(gè)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)哪個(gè)粒子(不考慮粒子間的相互作用，不要求寫出推導(dǎo)過(guò)程)?！窘馕觥?(1)設(shè)粒子經(jīng)加速電場(chǎng)到b孔的速度大小為v，粒子在區(qū)域中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)圓心角為，在m、n兩金屬板間，由動(dòng)能定理得qumv2在區(qū)域中，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)力提供向心力，由牛頓第二定律得qvbm聯(lián)立式得r由幾何關(guān)系得d2(rl)2r2cos sin 聯(lián)立式得l(2)設(shè)區(qū)域中粒子沿z軸方向的分速度為vz，沿x軸正方向加速度大小為a，位移大小為x，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，由牛頓第二定律得qema粒子在z軸方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)合成與分解的規(guī)律得vzv cos dvzt粒子在x方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式

17、得xat2聯(lián)立式得x(3)設(shè)粒子沿y方向偏離z軸的距離為y，其中在區(qū)域中沿y方向偏離的距離為y，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得yvt sin 由題意得yly聯(lián)立式，得yr(4)s1、s2、s3分別對(duì)應(yīng)氚核h、氦核he、質(zhì)子h的位置。答案：(1)(2)(3)r(4)s1、s2、s3分別對(duì)應(yīng)氚核h、氦核he、質(zhì)子h的位置【加固訓(xùn)練】(2020山東等級(jí)考模擬卷)如圖所示，在第一象限內(nèi)，存在垂直于xoy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第二象限內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第三、四象限內(nèi)存在垂直于xoy平面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；一質(zhì)量為m，電荷量為+q的粒子，從x軸上m點(diǎn)以某一初速度垂直于x軸進(jìn)入第四象限，在xoy平面內(nèi)，以原點(diǎn)o為圓心做半徑為r0的圓周運(yùn)動(dòng)；隨后進(jìn)入電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)至y軸上的n點(diǎn)，沿與y軸正方向成45角離開(kāi)電場(chǎng)；在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，再次垂直于y軸進(jìn)入第四象限。不計(jì)粒子重力。求：(1)帶電粒子從m點(diǎn)進(jìn)入第四象限時(shí)初速度的大小v0；(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小e；(3)磁場(chǎng)的磁