單元檢測八磁場考生注意：1本試卷共4頁2答卷前，考生務(wù)必用藍、黑色字跡的鋼筆或圓珠筆將自己的姓名、班級、學(xué)號填寫在相應(yīng)位置上3本次考試時間90分鐘，滿分100分4請在密封線內(nèi)作答，保持試卷清潔完整一、單項選擇題(本題共8小題，每小題3分，共計24分每小題只有一個選項符合題意)1關(guān)于電場強度、磁感應(yīng)強度，下列說法中正確的是()A由真空中點電荷的電場強度公式Ek可知，當(dāng)r趨近于零時，其電場強度趨近于無限大B電場強度的定義式E適用于任何電場C由安培力公式FBIl可知，一小段通電導(dǎo)體在某處不受安培力，說明此處一定無磁場D一帶電粒子在磁場中運動時，磁感應(yīng)強度的方向一定垂直于洛倫茲力的方向和帶電粒子的運動方向2如圖所示，表示磁場對直線電流的作用，其中不正確的是()3(2017泰州中學(xué)第二次調(diào)研)一條形磁鐵靜止在斜面上，固定在磁鐵中心的豎直上方的水平導(dǎo)線中通有垂直紙面向里的恒定電流，如圖1所示，若將磁鐵的N極位置與S極位置對調(diào)后，仍放在斜面上原來的位置，則磁鐵對斜面的壓力F和摩擦力Ff的變化情況分別是()圖1AF與Ff都增大BF減小，F(xiàn)f增大CF增大，F(xiàn)f減小DF與Ff都減小4(2018如皋市質(zhì)量檢測)如圖2所示，在x>0，y>0的空間中有恒定的勻強磁場，磁感應(yīng)強度垂直于xOy平面向里，大小為B.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子，從x軸上某點P沿著與x軸成30角的方向射入磁場不計重力的影響，則下列有關(guān)說法正確的是()圖2A只要粒子的速率合適，粒子就可能通過原點B粒子在磁場中運動的時間一定為C粒子在磁場中運動的時間可能為D粒子在磁場中運動的時間可能為5.(2018泰州中學(xué)模擬)如圖3所示，從S處發(fā)出的電子(重力不計)經(jīng)加速電壓U加速后垂直進入相互垂直的勻強電場和勻強磁場中，發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉(zhuǎn)設(shè)兩極板間電場強度為E，磁感應(yīng)強度為B.欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域通過，只采取下列措施，其中可行的是()圖3A適當(dāng)減小電場強度EB適當(dāng)減小磁感應(yīng)強度BC適當(dāng)增大加速電場極板之間的距離D適當(dāng)減小加速電壓U6(2018鹽城中學(xué)階段性測試)速度相同的一束粒子(不計重力)由左端射入質(zhì)譜儀后的運動軌跡如圖4所示，則下列相關(guān)說法中正確的是()圖4A該束粒子帶負(fù)電B速度選擇器的P1極板帶負(fù)電C能通過狹縫S0的粒子的速度等于D粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫S0，則粒子的比荷越小7(2018高郵市段考)為監(jiān)測某化工廠的含有離子的污水排放情況，技術(shù)人員在排污管中安裝了監(jiān)測裝置，該裝置的核心部分是一個用絕緣材料制成的空腔，其寬和高分別為b和c，左、右兩端開口與排污管相連，如圖5所示在垂直于上、下底面方向加磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，在空腔前、后兩個側(cè)面上各有長為a的相互平行且正對的電極M和N，M、N與內(nèi)阻為R的電流表相連污水從左向右流經(jīng)該裝置時，電流表將顯示出污水排放情況下列說法中錯誤的是()圖5AM板比N板電勢低B污水中離子濃度越高，則電流表的示數(shù)越小C污水流量越大，則電流表的示數(shù)越大D若只增大所加磁場的磁感應(yīng)強度，則電流表的示數(shù)也增大8如圖6所示是醫(yī)用回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒，兩金屬盒置于勻強磁場中，并分別與高頻電源相連現(xiàn)分別加速氘核(21H)和氦核(42He)下列說法中正確的是()圖6A它們的最大速度相等B它們的最大動能相同C兩次所接高頻電源的頻率不相同D僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動能二、多項選擇題(本題共4小題，每小題4分，共計16分每小題有多個選項符合題意全部選對的得4分，選對但不全的得2分，錯選或不答的得0分)9(2018儀征中學(xué)學(xué)情檢測)如圖7所示，質(zhì)量為m、長為L的導(dǎo)體棒MN電阻為R，初始時靜止于電阻不計、間距為L的光滑的水平金屬軌道上，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，其方向與軌道平面成角斜向上方，開關(guān)閉合后導(dǎo)體棒開始運動，則()圖7A導(dǎo)體棒向左運動B開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒MN所受安培力為C開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒MN所受安培力為D開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒MN的加速度為10(2018蘇州市調(diào)研)如圖8所示，在光滑絕緣的水平面上疊放著兩個物塊A和B，A帶負(fù)電、質(zhì)量為m、電荷量為q，B不帶電、質(zhì)量為2m，A和B間的動摩擦因數(shù)為0.5.初始時A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將大小為Fmg的水平恒力作用在B上，g為重力加速度A、B處于水平向里的磁場之中，磁感應(yīng)強度大小為B0.若A、B間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，物塊B足夠長，則下列說法正確的是()圖8A水平力作用瞬間，A的加速度大小為BA做勻加速運動的時間為CA的最大速度為DB的最大加速度為g11如圖9，為探討霍爾效應(yīng)，取一塊長度為a、寬度為b、厚度為d的金屬導(dǎo)體，給金屬導(dǎo)體加與前后側(cè)面垂直的勻強磁場B，且通以圖示方向的電流I時，用電壓表測得導(dǎo)體上、下表面M、N間電壓為U.已知自由電子的電荷量為e.下列說法中正確的是()圖9AM板比N板電勢高B導(dǎo)體單位體積內(nèi)自由電子數(shù)越多，電壓表的示數(shù)越大C導(dǎo)體中自由電子定向移動的速率為vD導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為12(2018如皋市質(zhì)檢)磁流體發(fā)電機是一種把物體內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能的低碳環(huán)保發(fā)電機，如圖10為其原理示意圖，平行金屬板C、D間有勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，將一束等離子體(高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的離子)水平噴入磁場，兩金屬板間就產(chǎn)生電壓，定值電阻R0的阻值是滑動變阻器最大阻值的一半，與開關(guān)S串聯(lián)接在C、D兩端，已知兩金屬板間距離為d，噴入氣流的速度為v，磁流體發(fā)電機的電阻為r(R0<r<2R0)，則滑動變阻器的滑片P由a向b端滑動的過程中()圖10A金屬板C為電源負(fù)極，D為電源正極B發(fā)電機的輸出功率一直增大C電阻R0消耗功率最大值為D滑動變阻器消耗功率最大值為三、非選擇題(本題共5小題，共計60分)13(8分)(2017儀征中學(xué)模擬)如圖11所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，定值電阻的阻值R02r，滑動變阻器的最大阻值為R3r，兩平行極板a、b間有勻強磁場，兩板間距為d.將滑動變阻器的滑動觸頭P調(diào)到最下端，閉合開關(guān)K電路穩(wěn)定后，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子從兩平行極板a、b正中間以平行于極板的初速度v0自左向右射入，正好沿直線穿過兩極板，忽略帶電粒子的重力求：圖11(1)電源兩端的路端電壓U；(2)勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小B；(3)若將開關(guān)K斷開，待電路穩(wěn)定后，在保持其它條件不變的前提下，只改變帶電粒子速度的大小，使其能從兩平行板的左側(cè)飛出，求該帶電粒子射入平行極板a、b時的速度v大小范圍14(9分)(2017鹽城中學(xué)月考)如圖12所示，兩平行金屬板間距為d，電勢差為U，板間電場可視為勻強電場；金屬板下方有一范圍無限大、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場帶電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子，由靜止開始從正極板出發(fā)，經(jīng)電場加速后射出，并進入磁場做勻速圓周運動忽略重力的影響，求：圖12(1)粒子從電場射出時速度v的大??；(2)粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑R；(3)若在O左側(cè)加一個豎直收集屏，則當(dāng)屏離O多遠(yuǎn)時，粒子恰好以沿與水平方向成60角的方向打在屏上(用R表示即可，無須帶入R的結(jié)果)15(12分)(2017金壇四中期中)如圖13所示，一個質(zhì)量為m2.01011kg、電荷量q1.0105C的帶電微粒(重力忽略不計)，從靜止開始經(jīng)U1100V電壓加速后，水平進入兩平行金屬板的偏轉(zhuǎn)電場，偏轉(zhuǎn)電場的電壓U2100V金屬板長L20cm，兩板間距d10cm.隨后進入有界勻強磁場，求：圖13(1)微粒進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度v0的大??；(2)微粒射出偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角；(3)若該勻強磁場的寬度為D5cm，為使微粒不會由磁場右邊射出，該勻強磁場的磁感應(yīng)強度B至少多大？16.(15分)(2017江都中學(xué)檢測)如圖14所示，真空中以O(shè)為圓心，半徑r0.1m的圓形區(qū)域內(nèi)只存在垂直紙面向外的勻強磁場，圓形區(qū)域的最下端與xOy坐標(biāo)系的x軸相切于坐標(biāo)原點O，圓形區(qū)域的右端與平行于y軸的虛線MN相切，在虛線MN右側(cè)x軸的上方足夠大的范圍內(nèi)有方向水平向左的勻強電場，電場強度E1.0105N/C.現(xiàn)從坐標(biāo)原點O沿xOy平面在y軸兩側(cè)各30角的范圍內(nèi)發(fā)射速率均為v01.0106 m/s的帶正電粒子，粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r0.1m，已知粒子的比荷1.0108C/kg，不計粒子的重力及粒子間的相互作用力求：圖14(1)磁場的磁感應(yīng)強度B的大?。?2)沿y軸正方向射入磁場的粒子，在磁場和電場中運動的總時間；(3)若將勻強電場的方向改為豎直向下，其它條件不變，求粒子到達x軸的最遠(yuǎn)位置與最近位置的橫坐標(biāo)之差17(16分)(2017南京市9月調(diào)研)如圖15甲所示，在直角坐標(biāo)系中的0xL區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，以點(3L,0)為圓心、半徑為L的圓形區(qū)域，與x軸的交點分別為M、N，在xOy平面內(nèi)，從電離室產(chǎn)生的質(zhì)量為m、帶電荷量為e的電子以幾乎為零的初速度飄入電勢差為U的加速電場中，加速后經(jīng)過右側(cè)極板上的小孔沿x軸正向由y軸上的P點進入到磁場，飛出磁場后從M點進入圓形區(qū)域，速度方向與x軸夾角為30，此時在圓形區(qū)域加如圖乙所示的周期性變化的磁場，以垂直于紙面向外為磁場正方向，電子運動一段時間后從N點飛出，速度方向與從M點進入磁場時的速度方向相同求：圖15(1)電子剛進入磁場區(qū)域時的yP坐標(biāo)；(2)0xL區(qū)域內(nèi)勻強磁場磁感應(yīng)強度B的大?。?3)寫出圓形磁場區(qū)域磁感應(yīng)強度B0的大小、磁場變化周期T各應(yīng)滿足的表達式答案精析1B2.C3.A4.C5A要使電子在復(fù)合場中做勻速直線運動，有EeevB.根據(jù)左手定則可知電子所受的洛倫茲力的方向向下，故電子向上極板偏轉(zhuǎn)的原因是電場力大于洛倫茲力，所以要么增大洛倫茲力，要么減小電場力適當(dāng)減小電場強度E，即可以減小電場力，選項A正確；適當(dāng)減小磁感應(yīng)強度B，可以減小洛倫茲力，選項B錯誤；適當(dāng)增大加速電場極板之間的距離，根據(jù)eUmv2可得v，由于兩極板間的電壓沒有變化，所以電子進入磁場的速度沒有變化，因此沒有改變電場力和洛倫茲力的大小，選項C錯誤；同理，適當(dāng)減小加速電壓U，可以減小電子進入復(fù)合場中的速度v，從而減小洛倫茲力，選項D錯誤6C根據(jù)該束粒子進入勻強磁場B2時向下偏轉(zhuǎn)，由左手定則判斷出該束粒子帶正電，選項A錯誤；粒子在速度選擇器中做勻速直線運動，受到電場力和洛倫茲力作用，由左手定則知洛倫茲力方向豎直向上，則電場力方向豎直向下，因粒子帶正電，故電場強度方向向下，速度選擇器的P1極板帶正電，選項B錯誤；粒子能通過狹縫，電場力與洛倫茲力平衡，有qvB1qE，得v，選項C正確；粒子進入勻強磁場B2中受到洛倫茲力做勻速圓周運動，根據(jù)洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律有qvB2m，得r，可見v、B2一定時，半徑r越小，則越大，選項D錯誤7B污水從左向右流動時，正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下分別向N板和M板偏轉(zhuǎn)，故N板帶正電，M板帶負(fù)電，A正確穩(wěn)定時帶電離子在兩板間受力平衡，qvBq，此時UBbv，式中Q是流量，可見當(dāng)污水流量越大、磁感應(yīng)強度越強時，M、N間的電壓越大，電流表的示數(shù)越大，而與污水中離子濃度無關(guān)，B錯誤，C、D正確8A根據(jù)qvBm，得v.兩粒子的比荷相等，所以最大速度相等，故A正確最大動能Ekmv2m()2B2R2，兩粒子的比荷相等，但質(zhì)量不相等，所以最大動能不相等，故B錯帶電粒子在磁場中運動的周期T，兩粒子的比荷相等，所以周期相等，做圓周運動的頻率相等，因為所接高頻電源的頻率等于粒子做圓周運動的頻率，故兩次所接高頻電源的頻率相同，故C錯誤由Ek可知，粒子的最大動能與加速電壓的頻率無關(guān)，故僅增大高頻電源的頻率不能增大粒子的最大動能，故D錯9BD磁場方向與導(dǎo)體棒垂直，開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒所受安培力FBIL，方向垂直于磁場方向與電流方向所確定的平面斜向下，其有水平向右的分量，導(dǎo)體棒將向右運動，故A、C錯誤，B正確導(dǎo)體棒所受的合力F合Fcos(90)Fsin，由a得a，D正確10BCF作用在B上瞬間，假設(shè)A、B一起加速，則對A、B整體有F3mamg，對A有FfAmamg<mgmg，假設(shè)成立，因此A、B共同做加速運動，加速度為，A選項錯誤；A、B開始運動后，整體在水平方向上只受到F作用，做勻加速直線運動，對A分析，B對A有水平向左的靜摩擦力FfA靜作用，由FfA靜知，F(xiàn)fA靜保持不變，但A受到向上的洛倫茲力，支持力FNAmgqvB0逐漸減小，最大靜摩擦力FNA減小，當(dāng)FfA靜FNA時，A、B開始相對滑動，此時有(mgqv1B0)，v1，由v1at得t，B正確；A、B相對滑動后，A仍受到滑動摩擦力作用，繼續(xù)加速，有FfA滑(mgqvAB0)，速度增大，滑動摩擦力減小，當(dāng)滑動摩擦力減小到零時，A做勻速運動，有mgqv2B0，得最大速度v2，C選項正確；A、B相對滑動后，對B有FFfA滑2maB，F(xiàn)fA滑減小，則aB增大，當(dāng)FfA滑減小到零時，aB最大，有aB，D選項錯誤11CD電流方向向右，則自由電子定向移動方向向左，根據(jù)左手定則判斷可知，電子所受的洛倫茲力方向向上，則M板積累了電子，M板比N板電勢低，選項A錯誤電子定向移動相當(dāng)于長度為d的導(dǎo)線垂直切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，電壓表的讀數(shù)U等于感應(yīng)電動勢E，則有UEBdv，可見，電壓表的示數(shù)與導(dǎo)體單位體積內(nèi)自由電子數(shù)無關(guān)，選項B錯誤；由UEBdv得，導(dǎo)體中自由電子定向移動的速率為v，選項C正確；電流的微觀表達式是InevS，則導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n，Sdb，v，代入得n，選項D正確12AC等離子體噴入磁場后，由左手定則可知正離子向D板偏，負(fù)離子向C板偏，即金屬板C為電源負(fù)極，D為電源正極，故A正確；等離子體穩(wěn)定流動時，由Bqvq，所以電源電動勢為EBdv，又R0<r<2R0，滑片P由a向b端滑動時，外電路總電阻減小，期間某位置有rR0R，由電源輸出功率與外電阻關(guān)系可知，滑片P由a向b端滑動的過程中，發(fā)電機的輸出功率先增大后減小，故B錯誤；由題圖知當(dāng)滑片P位于b端時，電路中電流最大，電阻R0消耗功率最大，其最大值為P1I2R0，故C正確；將定值電阻R0歸為電源內(nèi)阻，由滑動變阻器的最大阻值2R0<rR0，則當(dāng)滑動變阻器連入電路的阻值最大時消耗功率最大，最大值為P，故D錯誤13(1)E(2)(3)0<v解析(1)電源兩端的路端電壓U(R0R)E(2)兩極板間電勢差大小為UabRE由題意知qv0Bq解得B(3)斷開開關(guān)K，電路穩(wěn)定后，帶電粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，由牛頓第二定律有：qvBm，粒子能從兩平行極板的左側(cè)飛出的條件：rd聯(lián)立可得，該帶電粒子射入平行極板a、b時的速度v大小范圍為：0<v.14見解析解析(1)粒子從電場射出時，由動能定理知qUmv2解得：v(2)粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律知qvBm，則R(3)如圖所示，符合題意的豎直收集屏有兩個位置由幾何關(guān)系知：OPRRsin60R(1)OQRRsin60R(1)即屏位于O點左側(cè)且與O點相距(1)R或(1)R15(1)1.0104m/s(2)30(3)0.4T解析(1)微粒在加速電場中由動能定理得：qU1mv02解得：v01.0104m/s(2)微粒在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運動，有：a，而vyat射出偏轉(zhuǎn)電場時，速度偏轉(zhuǎn)角的正切值為：tan解得：30(3)進入磁場時微粒的速度是：v剛好不從磁場右邊射出時的軌跡如圖，由幾何關(guān)系有：Drrsin洛倫茲力提供向心力：Bqv由聯(lián)立得：B代入數(shù)據(jù)解得：B0.4T所以，為使微粒不會由磁場右邊射出，該勻強磁場的磁感應(yīng)強度B至少為0.4T.16(1)0.1T(2)5.141017s(3)0.0732m解析(1)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，由qv0Bm，可得：B0.1T(2)分析可知，帶電粒子運動過程如圖所示，由粒子在磁場中運動的周期T，可知粒子第一次在磁場中運動的時間：t1T粒子在電場中的加速度a粒子在電場中減速到0的時間：t2由對稱性，可知運動的總時間：t2t12t2代入數(shù)據(jù)，解得：t5.14107s(3)由題意分析可知，當(dāng)粒子沿著y軸兩側(cè)30角射入時，將會沿著水平方向射出磁場區(qū)域，之后垂直虛線MN分別從P、Q射入電場區(qū)，做類平拋運動，最終到達x軸的位置分別為最遠(yuǎn)位置P和最近位置Q.由幾何關(guān)系知P到x軸的距離y11.5r，t1最遠(yuǎn)位置P橫坐標(biāo)為x1v0t1rv0rQ到x軸的距離y20.5rt2最近位置Q橫坐標(biāo)為x2v0t2rv0r所以，橫坐標(biāo)之差為xx1x2(1)v0代入數(shù)據(jù)，解得x0.0732m.17見解析解析(1)電子在矩形磁場區(qū)域做圓周運動，出磁場后做直線運動，其軌跡如圖所示由幾何關(guān)系有：R2LyP(2)L因此電子剛進入磁場區(qū)域時的yP坐標(biāo)為(0，(2)L)(2)由動能定理：eUmv02可得：v0，又ev0B因R2L解得：B(3)由題意知，在磁場變化的半個周期內(nèi)電子的偏轉(zhuǎn)角為60，根據(jù)幾何知識，在磁場變化的半個周期內(nèi)，電子在x軸方向上的位移恰好等于r，電子到達N點而且速度符合要求的空間條件是：2nr2L電子在圓形區(qū)域磁場做圓周運動的軌道半徑r解得B0(n1,2,3，)電子在磁場變化的半個周期內(nèi)恰好轉(zhuǎn)過圓周，同時在MN間運動時間是磁場變化周期的整數(shù)倍時，可使電子到達N點并且速度滿足題設(shè)要求，應(yīng)滿足的時間條件：T0，又T0解得：T(n1,2,3，)