高三物理一輪復(fù)習(xí) 磁場(chǎng)復(fù)習(xí)題及答案解析

章末檢測(cè)(八)(時(shí)間：60分鐘，分值：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本大題共5小題，每小題6分，共30分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．歐姆在探索導(dǎo)體的導(dǎo)電規(guī)律的時(shí)候，沒(méi)有電流表，他利用小磁針的偏轉(zhuǎn)檢測(cè)電流，具體的做法是：在地磁場(chǎng)的作用下，處于水平靜止的小磁針上方，平行于小磁針?biāo)椒胖靡恢睂?dǎo)線，當(dāng)該導(dǎo)線中通有電流的時(shí)候，小磁針就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)；當(dāng)通過(guò)該導(dǎo)線的電流為I時(shí)，發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)了30°，由于直導(dǎo)線在某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)與通過(guò)直導(dǎo)線的電流成正比，當(dāng)他發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)了60°時(shí)，通過(guò)該導(dǎo)線的電流為()A．3IB．2IC.eq\r(3)ID．I2.用如圖所示的回旋加速器分別加速氘核eq\o\al(2,1)H和氦核eq\o\al(4,2)He.下列說(shuō)法中正確的是()A．它們的最大速度相同B．它們的最大動(dòng)能相同C．加速氘核eq\o\al(2,1)H時(shí)高頻電源的頻率大于加速氦核eq\o\al(4,2)He的頻率D．加速氘核eq\o\al(2,1)H時(shí)高頻電源的頻率小于加速氦核eq\o\al(4,2)He的頻率3.如圖所示，為一圓形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在O點(diǎn)處有一放射源，沿半徑方向射出速度為v的不同帶電粒子，其中帶電粒子1從A點(diǎn)飛出磁場(chǎng)，帶電粒子2從B點(diǎn)飛出磁場(chǎng)，不考慮帶電粒子的重力，則()A．帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷比值為3∶1B．帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷比值為eq\r(3)∶1C．帶電粒子1與帶電粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間比值為2∶1D．帶電粒子1與帶電粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間比值為1∶24.如圖所示，在第二象限內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E；在第一、四象限內(nèi)分別存在如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等．有一個(gè)帶電粒子以初速度v0從x軸上的P點(diǎn)垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，恰好與y軸成45°角射出電場(chǎng)，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間又恰好垂直于x軸進(jìn)入下面的磁場(chǎng)．已知O、P之間的距離為d，則帶電粒子()A．在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為eq\f(\r(2)d,v0)B．在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為eq\r(2)dC．自進(jìn)入磁場(chǎng)至第二次經(jīng)過(guò)x軸所用時(shí)間為eq\f(7πd,4v0)D．從進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中第二次經(jīng)過(guò)x軸的時(shí)間為eq\f(4＋7πd,2v0)5.空間存在垂直于紙面方向的均勻磁場(chǎng)．其方向隨時(shí)間做周期性變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示．規(guī)定B>0時(shí)，磁場(chǎng)的方向穿出紙面，一帶電荷量q＝5π×10－7C，質(zhì)量m＝5×10－10kg的帶電粒子，位于某點(diǎn)O處，在t＝0時(shí)刻以初速度v0＝πm/s沿垂直磁場(chǎng)方向開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，不計(jì)重力的作用，不計(jì)磁場(chǎng)的變化及可能產(chǎn)生的一切其他影響．則在磁場(chǎng)變化N個(gè)(N為整數(shù))周期的時(shí)間內(nèi)帶電粒子的平均速度的大小等于()A．πm/sB.eq\f(π,2)m/sC．2eq\r(2)m/sD.eq\r(2)m/s二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題，每小題6分，共24分，每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意)6.有兩根長(zhǎng)直導(dǎo)線a、b互相平行放置，如圖所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖．在圖中所示的平面內(nèi)，O點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，M、N為兩根導(dǎo)線附近的兩點(diǎn)，它們?cè)趦蓪?dǎo)線連線的中垂線上，且與O點(diǎn)的距離相等．若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，則關(guān)于線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說(shuō)法中正確的是()A．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同B．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C．在線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都不可能為零D．在線段MN上只有一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零7.如圖所示，一個(gè)半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個(gè)軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場(chǎng)處處正交，環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線方向成θ角(環(huán)面軸線為豎直方向)．若導(dǎo)電圓環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，則下列說(shuō)法正確的是()A．導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì)B．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上C．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRD．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsinθ8.如圖所示，有兩根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的細(xì)導(dǎo)體棒a、b，a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x.當(dāng)兩細(xì)棒中均通以電流強(qiáng)度為I的同向電流時(shí)，a恰能在斜面上保持靜止，則下列關(guān)于b的電流在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說(shuō)法正確的是()A．方向向上B．大小為eq\f(\r(2)mg,2LI)C．要使a仍能保持靜止，而減小b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，可使b上移D．若使b下移，a將不能保持靜止9.如圖所示，已知一帶電小球在光滑絕緣的水平面上從靜止開(kāi)始經(jīng)電壓U加速后，水平進(jìn)入互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的復(fù)合場(chǎng)中(E和B已知)，小球在此空間的豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則()A．小球可能帶正電B．小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2UE,g))C．小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T＝eq\f(2πE,Bg)D．若電壓U增大，則小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期增加三、非選擇題(本大題共3小題，共46分，要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)10.(12分)如圖所示為一電流表的原理示意圖．質(zhì)量為m的均質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點(diǎn)處通過(guò)一掛鉤與一豎直懸掛的彈簧相連，絕緣彈簧勁度系數(shù)為k.在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外．與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù)，MN的長(zhǎng)度大于eq\x\to(ab).當(dāng)MN中沒(méi)有電流通過(guò)且處于平衡狀態(tài)時(shí)，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合，當(dāng)MN中有電流通過(guò)時(shí)，指針示數(shù)可表示電流強(qiáng)度．(1)當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)多少？(重力加速度為g)(2)若要電流表正常工作，MN的哪一端應(yīng)與電源正極相接？(3)若k＝2.0N/m，eq\x\to(ab)＝0.20m，eq\x\to(cb)＝0.050m，B＝0.20T，此電流表的量程是多少？(不計(jì)通電時(shí)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用)(4)若將量程擴(kuò)大2倍，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)變?yōu)槎啻螅?1.(15分)如圖所示，在半徑為R＝eq\f(mv0,Bq)的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，圓形區(qū)域右側(cè)有一豎直感光板，圓弧頂點(diǎn)P有一速率為v0的帶正電的粒子平行于紙面進(jìn)入磁場(chǎng)，已知粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，粒子重力不計(jì)．(1)若粒子對(duì)準(zhǔn)圓心射入，求它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)若粒子對(duì)準(zhǔn)圓心射入，且速率為eq\r(3)v0，求它打到感光板上時(shí)速度的垂直分量；(3)若粒子以速率v0從P點(diǎn)以任意角入射，試證明它離開(kāi)磁場(chǎng)后均垂直打在感光板上．12.(19分)如圖所示，在xOy平面內(nèi)，第一象限中有勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向沿y軸正方向．在x軸的下方有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里．今有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電的粒子(不計(jì)粒子的重力和其他阻力)，從y軸上的P點(diǎn)以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)．經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，沿著與x軸正方向成30°角的方向進(jìn)入磁場(chǎng)．(1)求P點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離h；(2)求粒子從P點(diǎn)出發(fā)到粒子第一次離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)所用的時(shí)間；(3)其他條件不改變，只改變磁感應(yīng)強(qiáng)度，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B取某一合適的數(shù)值，粒子離開(kāi)磁場(chǎng)后能否返回到原出發(fā)點(diǎn)P，并說(shuō)明理由．章末檢測(cè)(八)1．[解析]選A.設(shè)導(dǎo)線中的電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B′＝kI，由安培定則知其方向與地磁場(chǎng)方向垂直，如圖所示，小磁針指向即為合磁場(chǎng)方向，由題意得：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(B地·tan30°＝kI,B地·tan60°＝kI′))代入數(shù)據(jù)得：I′＝3I，故A正確．2．[解析]選A.根據(jù)qvB＝meq\f(v2,r)得v＝eq\f(qBr,m)，當(dāng)r＝R(回旋加速器的半徑)時(shí)，速度最大，因?yàn)閮珊说谋群蒭q\f(q,m)相同，所以A正確；它們的質(zhì)量不等，B錯(cuò)誤；在回旋加速器中，欲使核得到加速，高頻電源的頻率必須等于核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率，C、D均錯(cuò)誤．3．A4．[解析]選D.粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，沿x軸方向上的平均速度為eq\f(v0,2)，所以在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為eq\f(2d,v0).由題意知，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)豎直方向速度等于水平方向速度v0，故速度為eq\r(2)v0，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為2eq\r(2)d，在第一象限內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1＝eq\f(3,8)T＝eq\f(2πr,\r(2)v0)×eq\f(3,8)＝eq\f(3πd,2v0)，在第四象限內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2＝eq\f(1,2)T＝eq\f(πr,\r(2)v0)＝eq\f(2πd,v0)，所以自進(jìn)入磁場(chǎng)至第二次經(jīng)過(guò)x軸的時(shí)間為t＝t1＋t2＝eq\f(7πd,2v0)，從進(jìn)入電場(chǎng)到第二次經(jīng)過(guò)x軸的時(shí)間為t′＝eq\f(2d,v0)＋t＝eq\f(4＋7πd,2v0)，所以只有D正確．5．[解析]選C.由題意可得T＝eq\f(2πm,qB)＝0.02s，R＝eq\f(mv0,qB)＝0.01m，又t＝5×10－3s＝eq\f(T,4)，而磁場(chǎng)的變化周期為T′＝1×10－2s，則粒子運(yùn)動(dòng)的平均速度為eq\x\to(v)＝eq\f(N·2\r(2)R,NT′)＝2eq\r(2)m/s，選項(xiàng)C正確．6．[解析]選BD.兩根導(dǎo)線分別在M點(diǎn)和N點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，所以M點(diǎn)、N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，選項(xiàng)B正確；線段MN中點(diǎn)O的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，選項(xiàng)D正確．7．[解析]選ABD.B的水平分量為B水平＝B·sinθ，豎直向上的分量為B豎直＝B·cosθ，B豎直對(duì)環(huán)上各點(diǎn)的安培力方向均指向圓心，故A正確．B水平對(duì)環(huán)上各點(diǎn)的安培力方向向上，大小為F＝B·sinθ·I·(2πR)，故B、D正確．8．[解析]選ACD.要使a恰能在斜面上保持靜止，由安培定則可知b的電流在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向應(yīng)向上，A正確．a(chǎn)的受力如圖甲所示．tan45°＝eq\f(F安,mg)＝eq\f(BIL,mg)，所以B＝eq\f(mg,IL)，B錯(cuò)誤．b無(wú)論上移還是下移，b在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度均減?。羯弦?，a的受力如圖乙所示．上移過(guò)程中FN逐漸減小，F(xiàn)安先減小后增大，兩個(gè)力的合力等于mg，此時(shí)a仍能保持靜止，故C正確．若使b下移，同理可分析a將不能保持靜止，D正確．9．[解析]選BC.小球在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則小球受到的電場(chǎng)力和重力滿足mg＝Eq，則小球帶負(fù)電，A錯(cuò)誤；因?yàn)樾∏蜃鰣A周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供，由牛頓第二定律和動(dòng)能定理可得：Bqv＝eq\f(mv2,r)，Uq＝eq\f(1,2)mv2，聯(lián)立兩式可得：小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2UE,g))，由T＝eq\f(2πr,v)可以得出T＝eq\f(2πE,Bg)，與電壓U無(wú)關(guān)，所以B、C正確，D錯(cuò)誤．10．[解析](1)設(shè)當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為Δx則有mg＝kΔx(2分)解得：Δx＝eq\f(mg,k).(1分)(2)為使電流表正常工作，作用于通有電流的金屬棒MN的安培力必須向下，因此M端應(yīng)接正極．(2分)(3)設(shè)電流表滿偏時(shí)通過(guò)MN的電流強(qiáng)度為Im，則有BImeq\x\to(ab)＋mg＝k(eq\x\to(cb)＋Δx)(2分)聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得Im＝2.5A．(1分)(4)設(shè)量程擴(kuò)大后，磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)锽′，則有2B′Imeq\x\to(ab)＋mg＝k(eq\x\to(cb)＋Δx)．(2分)解得：B′＝eq\f(k\x\to(cb),2Im\x\to(ab)).代入數(shù)據(jù)得：B′＝0.10T．(2分)[答案](1)eq\f(mg,k)(2)M端(3)2.5A(4)0.10T11．[解析](1)設(shè)帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為r，由牛頓第二定律得Bqv0＝meq\f(v\o\al(2,0),r)(2分)所以r＝R(1分)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡為四分之一圓周，軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為eq\f(π,2)，如圖甲所示，則甲t＝eq\f(\f(π,2)R,v0)＝eq\f(πm,2Bq).(2分)(2)由(1)知，當(dāng)v＝eq\r(3)v0時(shí)，帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為eq\r(3)R，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙所示(1分)乙由圖乙可知∠PO2O＝∠OO2A＝30°(1分)所以帶電粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角為60°(1分)粒子打到感光板上的垂直分量為v⊥＝vsin60°＝eq\f(3,2)v0(2分)(3)由(1)知，當(dāng)帶電粒子以v0射入時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑為R，設(shè)粒子射入方向與PO方向之間的夾角為θ，帶電粒子從區(qū)域邊界S射出，帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖丙所示(2分)丙因PO3＝O3S＝PO＝SO＝R所以四邊形POSO3為菱形(2分)由圖可知：PO∥O3S，v0⊥SO3因此，帶電粒子射出磁場(chǎng)時(shí)的方向?yàn)樗椒较?，與入射方向無(wú)關(guān)．(1分)[答案]見(jiàn)解析12．[解析](1)由幾何關(guān)系得：vy＝eq\f(\r(3),3)v0①(1