单元综合测试八磁场.docx
《单元综合测试八磁场.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《单元综合测试八磁场.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
单元综合测试八磁场
单元综合测试八(磁场)
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,试卷满分为100分.考试时间为90分钟.
第Ⅰ卷(选择题,共40分)
一、选择题(本题共10小题,每题4分,共40分.有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,把正确选项前的字母填在题后的括号内)
1.下列关于电场和磁场的说法中正确的是( )
A.电场线和磁感线都是封闭曲线
B.电场线和磁感线都是不封闭曲线
C.通电导线在磁场中一定受到磁场力的作用
D.电荷在电场中一定受到电场力的作用
解析:
磁感线是封闭曲线,电场线不是封闭曲线,选项A、B均错;当通电导线与磁场方向平行时,不受磁场力的作用,但电荷在电场中一定受到电场力的作用,选项C错误而选项D正确.
答案:
D
图1
2.如图1所示,一根质量为m的金属棒AC用软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中,通入A→C方向的电流时,悬线张力不为零,欲使悬线张力为零,可以采用的办法是( )
A.不改变电流和磁场方向,适当增大电流
B.只改变电流方向,并适当减小电流
C.不改变磁场和电流方向,适当减小磁感应强度
D.只改变磁场方向,并适当减小磁感应强度
解析:
通入A→C方向的电流时,由左手定则可知,安培力方向垂直金属棒向上,2T+F安=mg,F安=BIL;欲使悬线张力为零,需增大安培力,但不能改变安培力的方向,只有选项A符合要求.
答案:
A
3.速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场,其轨迹如图所示,则磁场最强的是( )
解析:
由qvB=m得r=,速率相同时,半径越小,磁场越强,选项D正确.
答案:
D
图2
4.如图2所示,用绝缘轻绳悬吊一个带正电的小球,放在匀强磁场中.现把小球拉至悬点右侧a点,轻绳被水平拉直,静止释放后,小球在竖直平面内来回摆动.在小球运动过程中,下列判断正确的是( )
A.小球摆到悬点左侧的最高点与a点应在同一水平线上
B.小球每次经过最低点时所受洛伦兹力大小相等
C.小球每次经过最低点时所受洛伦兹力方向相同
D.小球每次经过最低点时轻绳所受拉力大小相等
解析:
由洛伦兹力不做功,小球机械能守恒,小球在最低点的速度相等,选项A、B均正确;设小球在最低点的速度为v,从右侧摆下时,在最低点受洛伦兹力的方向竖直向下,且T1-qvB-mg=m;从左侧摆下时,在最低点受洛伦兹力的方向竖直向上,且T2+qvB-mg=m;T1≠T2,选项C、D均错.
答案:
AB
图3
5.回旋加速器是加速带电粒子的装置,其主体部分是两个D形金属盒.两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中,并分别与高频交流电源两极相连接,从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速,如图所示.现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能,下列方法可行的是( )
A.减小磁场的磁感应强度
B.减小狭缝间的距离
C.增大高频交流电压
D.增大金属盒的半径
解析:
设粒子的最终速度为v,由R=及Ek=mv2得Ek=,粒子的动能与交流电压无关,选项D可使射出的粒子动能增大.
答案:
D
6.质量为m、带电荷量为q的粒子(忽略重力)在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,形成空间环形电流.已知粒子的运动速率为v、半径为R、周期为T,环形电流的大小为I.则下面说法中正确的是( )
A.该带电粒子的比荷为=
B.在时间t内,粒子转过的圆弧对应的圆心角为θ=
C.当速率v增大时,环形电流的大小I保持不变
D.当速率v增大时,运动周期T变小
解析:
在磁场中,由qvB=,得=,选项A错误;在磁场中运动周期T=与速率无关,选项D错误;在时间t内,粒子转过的圆弧对应的圆心角θ=·2π=,选项B正确;电流定义I==,与速率无关,选项C正确.
答案:
BC
图4
7.如图4所示,质量为m、带电荷量为
+q的P环套在固定的水平长直绝缘杆上,整个装置处在垂直于杆的水平匀强磁场中,磁感应强度大小为B.现给环一向右的初速度v0(v0>),则( )
A.环将向右减速,最后匀速
B.环将向右减速,最后停止运动
C.从环开始运动到最后达到稳定状态,损失的机械能是mv02
D.从环开始运动到最后达到稳定状态,损失的机械能是mv02-m()2
图5
解析:
由题意可知qv0B>mg,受力分析如图5所示.水平方向物体做减速运动,f=μFN=μ(qvB-mg),当qvB=mg,即v=时,FN=0,之后物体做匀速直线运动,选项A、D正确而B、C错误.
答案:
AD
图6
8.如图6所示,圆柱形区域的横截面在没有磁场的情况下,带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向入射时,穿过此区域的时间为t;若该区域加沿轴线方向的匀强磁场,磁感应强度为B,带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射,粒子飞出此区域时,速度方向偏转了π/3,根据上述条件可求得的物理量为( )
A.带电粒子的初速度
B.带电粒子在磁场中运动的半径
C.带电粒子在磁场中运动的周期
D.带电粒子的比荷
图7
解析:
设圆柱形区域的半径为R,粒子的初速度为v0,则v0=,由于R未知,无法求出带电粒子的初速度,选项A错误;若加上磁场,粒子在磁场中的轨迹如图7所示,设运动轨迹半径为r,运动周期为T,则T=,速度方向偏转了π/3,由几何关系得,轨迹圆弧所对的圆心角θ=π/3,r=R,联立以上式子得T=πt;由T=2πm/qB得q/m=,故选项C、D正确;由于R未知,无法求出带电粒子在磁场中做圆周运动的半径,选项B错误.
答案:
CD
图8
9.如图8所示,ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中AB为倾斜直轨道,BC为与AB相切的圆形轨道,并且圆形轨道处在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里.质量相同的甲、乙、丙三个小球中,甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电,现将三个小球在轨道AB上分别从不同高度处由静止释放,都恰好通过圆形轨道的最高点,则( )
A.经过最高点时,三个小球的速度相等
B.经过最高点时,甲球的速度最小
C.甲球的释放位置比乙球的高
D.运动过程中三个小球的机械能均保持不变
解析:
恰好过最高点,对甲球:
mg+qv甲B=;对乙球:
mg-qv乙B=;对丙球:
mg=,故v甲>v丙>v乙,故选项A、B均错.洛伦兹力不做功,故运动过程中三个小球的机械能均保持不变,选项C、D均正确.
答案:
CD
10.如图所示,虚线框中存在匀强电场E和匀强磁场B,它们相互正交或平行.有一个带负电的小球从该复合场上方的某一高度处自由落下,那么,带电小球可能沿直线通过下列的哪些复合场区域( )
解析:
带电小球要沿直线通过复合场区域,则受力必须平衡,分析刚进复合场时的受力就可得C、D正确.
答案:
CD
第Ⅱ卷(非选择题,共60分)
二、填空题(本题共2小题,每题8分,共16分)
11.实验室里可以用图9甲所示的小罗盘估测条形磁铁磁场的磁感应强度.方法如图乙所示,调整罗盘,使小磁针静止时N极指向罗盘上的零刻度(即正北方向),将条形磁铁放在罗盘附近,使罗盘所在处条形磁铁的方向处于东西方向上,此时罗盘上的小磁针将转过一定角度.若已知地磁场的水平分量Bx,为计算罗盘所在处条形磁铁磁场的磁感应强度B,则只需知道________,磁感应强度的表达式为B=________.
图9
答案:
罗盘上指针的偏转角 Bxtanθ
12.如图10所示,空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5T的匀强磁场,一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上,在木板左端无初速度放置一质量为0.1kg、电荷量q=+0.2C的滑块,滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数为0.5,滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力.现对木板施加方向水平向左,大小为0.6N的恒力,g取10m/s2,则木板的最大加速度为________;滑块的最大速度为________.
图10
解析:
开始滑块与板一起匀加速,刚发生相对滑动时整体的加速度a==2m/s2,对滑块μ(mg-qvB)=ma,代入数据可得此时刻的速度为6m/s.此后滑块做加速度减小的加速运动,最终匀速.mg=qvB代入数据可得此时刻的速度为10m/s.而板做加速度增加的加速运动,最终匀加速.板的加速度a==3m/s2
答案:
3m/s2 10m/s
三、计算题(本题共4小题,13、14题各10分,15、16题各12分,共44分,计算时必须有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
图11
13.有两个相同的全长电阻为9Ω的均匀光滑圆环,固定于一个绝缘的水平台面上,两环分别在两个互相平行的、相距为20cm的竖直面内,两环的连心线恰好与环面垂直,两环面间有方向竖直向下的磁感应强度B=0.87T的匀强磁场,两球的最高点A和C间接有一内阻为0.5Ω的电源,连接导线的电阻不计.今有一根质量为10g,电阻为1.5Ω的棒置于两环内侧且可顺环滑动,而棒恰好静止于如图11所示的水平位置,它与圆弧的两接触点P、Q和圆弧最低点间所夹的弧对应的圆心角均为θ=60°,取重力加速度g=10m/s2.试求此电源电动势E的大小.
图12
解析:
在图中,从左向右看,棒PQ的受力如图12所示,棒所受的重力和安培力FB的合力与环对棒的弹力FN是一对平衡力,且FB=mgtanθ=mg
而FB=IBL,所以I=
=A=1A
在右图所示的电路中两个圆环分别连入电路中的电阻为R,则R=Ω=2Ω
由闭合电路欧姆定律得E=I(r+2R+R棒)
=1×(0.5+2×2+1.5)V=6V
答案:
6V
图13
14.(2011·石家庄模拟)如图13所示,匀强磁场中放置一与磁感线平行的薄铅板,一个带电粒子进入匀强磁场,以半径R1=20cm做匀速圆周运动.第一次垂直穿过铅板后以半径R2=19cm做匀速圆周运动,则带电粒子能够穿过铅板的次数是多少?
解析:
粒子每穿过铅板一次损失的动能都相同,但是粒子每穿过铅板一次其速度的减少却是不同的,速度大时,其速度变化量小;速度小时,速度变化量大.但是粒子每次穿过铅板时受铅板的阻力相同,所以粒子每次穿过铅板克服阻力做的功相同,因而每次穿过铅板损失的动能相同.
粒子每穿过铅板一次损失的动能为:
ΔEk=mv12-mv22=(R12-R22)
粒子穿过铅板的次数为:
n===10.26次,取n=10次.
答案:
10
图14
15.(2010·四川高考)如图14所示,电源电动势E0=15V,内阻r0=1Ω,电阻R1=30Ω,R2=60Ω.间距d=0.2m的两平行金属板水平放置,板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度B=1T的匀强磁场.闭合开关S,板间电场视为匀强电场,将一带正电的小球以初速度v=0.1m/s沿两板间中线水平射入板间.设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx,忽略空气对小球的作用,取g=10m/s2.
(1)当Rx=29Ω时,电阻R2消耗的电功率是多大?
(2)若小球进入板间做匀速圆周运动并与板相碰,碰时速度与初速度的夹角为60°,则Rx是多少?
解析:
(1)设R1和R2的并联电阻为R,有
R=①
R1两端的电压为:
U=②
R2消耗的电功率为:
P=③
当Rx=29Ω时,联立①②③式,代入数据,得
P=0.6W.④
(2)设小球质量为m,电荷量为q,小球做匀速圆周运动时,有:
qE=mg⑤
E=⑥
设小球做圆周运动的半径为r,有
qvB=⑦
由几何关系有r=d⑧
联立①②⑤⑥⑦⑧式,代入数据,解得
Rx=54Ω.⑨
答案:
(1)0.6W
(2)54Ω
16.(2010·北京高考)利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域.
如图15甲,将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中,在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时,另外两侧c、f间产生电