【骄子之路】2023高考物理一轮复习 第八章 磁场阶段综合测评

阶段综合测评八　磁场(时间：90分钟　满分：100分)温馨提示：1.第Ⅰ卷答案写在答题卡上，第Ⅱ卷书写在试卷上；交卷前请核对班级、姓名、考号.2.本场考试时间为90分钟，注意把握好答题时间.3.认真审题，仔细作答，永远不要以粗心为借口原谅自己．第Ⅰ卷(选择题，共60分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．有的小题给出的四个选项中只有一个选项正确；有的小题给出的四个选项中有多个选项正确，全部选对得5分，选对但不全得3分，有错选或不答得0分)1．(2015届河北省重点中学12月调研考试)如图所示，匀强磁场的边界为平行四边形ABDC，其中AC边与对角线BC垂直，一束电子以大小不同的速度沿BC从B点射入磁场，不计电子的重力和电子之间的相互作用，关于电子在磁场中运动的情况，下列说法中正确的是(　　)A．从AB边出射的电子的运动时间都相等B．从AC边出射的电子的运动时间都相等C．入射速度越大的电子，其运动时间越长D．入射速度越大的电子，其运动轨迹越长解析：电子做圆周运动的周期T＝，保持不变，电子在磁场中运动时间为t＝T，轨迹对应的圆心角θ越大，运动时间越长．电子沿BC方向入射，若从AB边射出时，根据几何知识可知在AB边射出的电子轨迹所对应的圆心角相等，在磁场中运动时间相等，与速度无关．故选项A正确，选项C错误；从AC边射出的电子轨迹对应的圆心角不相等，且入射速度越大，其运动轨迹越短，在磁场中运动时间不相等．故选项B、D错误．答案：A2．(2015届豫晋冀高三联考)如图所示是质谱仪的一部分，两个具有相同电荷量的离子a、b以相同的速度从孔S沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场，在磁场中分成两条轨迹，最终打到照相底片上．下列说法正确的是(　　)11\nA．离子a，b均带负电B．离子a的质量小于b的质量C．离子a的运动周期等于b的运动周期D．离子a的运动时间大于b的运动时间解析：由题意可知带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用做圆周运动，由左手定则可判断带电粒子带正电，选项A错误；根据qvB＝得，r＝，由于a、b两粒子带电荷量相同，进入磁场的速度相同，而ra＞rb，所以ma＞mb，故选项B错误；根据T＝，可知a粒子在磁场中运动周期大于b粒子运动周期，故选项C错误，选项D正确．答案：D3．(2015届唐山市高三联考)如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨宽度为L，一端与电源连接．一质量为m的金属棒ab垂直于平行导轨放置并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝，在安培力的作用下，金属棒以v0的速度向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向，可使流过导体棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向成(　　)A．37°　　　　　　　　　B．30°C．45°D．60°解析：金属棒以v0的速度向右做匀速运动，欲使电流最小，则导体棒受到的安培力最小，由于导体棒处于平衡状态，故导体棒受到的摩擦力最小，导体棒受到的安培力可分解为水平向右和竖直向上的两个分力，设磁场与竖直方向夹角为θ，由平衡方程有BILcosθ＝μ(mg－BILsinθ)得I＝，当cosθ＋μsinθ有最大值时电流I有最小值．cosθ＋sinθ＝sin(60°＋θ)，当θ＝30°时，电流I有最小值，故选项B正确．答案：B4．(2015届北京市朝阳区高三期末考试)如图所示，空间有一个范围足够大的匀强磁场，磁感应强度为B，一个质量为m、电荷量为＋q11\n的带电小圆环套在一根固定的绝缘水平细杆上，杆足够长，环与杆的动摩擦因数为μ.现给环一个向右的初速度v0，在圆环整个运动过程中，下列说法正确的是(　　)A．如果磁场方向垂直纸面向里，圆环克服摩擦力做的功一定为mvB．如果磁场方向垂直纸面向里，圆环克服摩擦力做的功一定为mv－C．如果磁场方向垂直纸面向外，圆环克服摩擦力做的功一定为mvD．如果磁场方向垂直纸面向外，圆环克服摩擦力做的功一定为mv－解析：如果磁场垂直纸面向里，带电小环受到竖直向上的洛伦兹力作用，若洛伦兹力最初大于小环的重力，小环先做减速运动，当洛伦兹力等于重力时小环将做匀速运动，此时有qvB＝mg，得v＝，由动能定理有Wf＝mv－mv2＝mv－m＝mv－，故选项A、B错误；如果磁场方向垂直纸面向外，则带正电小环受到洛伦兹力竖直向下，小球受到摩擦力作用最大停止运动，由动能定理可知，小环克服摩擦力做功一定为mv，故选项C正确，选项D错误．答案：C5．(2015届北京市东城区高三期末考试)如图甲所示，两个平行金属板正对放置，板长l＝10cm，间距d＝5cm，在两板间的中线OO′的O处一个粒子源，沿OO′方向连续不断地放出速度v0＝1.0×105m/s的质子．两平行金属板间的电压u随时间变化的ut图线如图乙所示，电场只分布在两板之间．在靠近两平行金属板边缘的右侧分布有范围足够大的匀强磁场，磁感应强度B＝×10－3T，方向垂直于纸面向里，磁场边缘MN与OO′垂直．质子的比荷取＝1.0×108C/kg，质子之间的作用力忽略不计，下列说法正确的是(　　)A．有质子进入磁场区域的时间是0.15sB．质子在电场中运动的最长时间是0.10sC．质子在磁场中做圆周运动的最大半径是0.5mD．质子在磁场中运动的最大速度是v0的倍11\n解析：质子通过电场所用时间很小，可以认为质子在电场中运动时两极板电压保持不变，设当质子在电场中侧移量为时的电压为U，则有＝2，解得U＝25V，所以在0～0.2s时间区间内有0.05s时间有质子进入磁场，选项A错误；质子在电场运动的最长时间为t＝＝s＝10－6s，选项B错误；质子离开电场时的最大速度为vm，由动能定理有qU＝mv－mv，得vm＝＝×105m/s，由Rm＝＝0.5m，故选项C正确，选项D错误．答案：C6．(2015届泉州市高三质检)如图所示，仅在xOy平面的第I象限内存在垂直纸面的匀强磁场，一细束电子从x轴上的P点以大小不同的速度射入该磁场中，速度方向均与x轴正方向成锐角θ.速率为v0的电子可从x轴上的Q点离开磁场，不计电子间的相互作用，下列判断正确的是(　　)A．该区域的磁场方向垂直纸面向里B．所有电子都不可能通过坐标原点OC．所有电子在磁场中运动的时间一定都相等D．速率小于v0的电子离开磁场时速度方向改变的角度均为θ解析：由题意可知电子在磁场中受到的洛伦兹力作用下做圆周运动能通过Q点，由左手定则可知磁场方向应为垂直纸面向外，选项A错误；由于磁场仅在第Ⅰ象限内，所以电子不可能通过坐标原点O，选项B正确；到达x轴和到达y轴的粒子在磁场中运动时间不同，选项C错误；速率小于v0的电子离开磁场时速度方向改变的角度均为360°－2θ，故选项D错误．答案：B7．(2015届河南天一大联考高三阶段测试)如图所示，两个倾角分别为30°和60°的光滑斜面固定于水平地面上，并处于方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中．两个质量均为m、带电荷量为＋q的小滑块甲和乙分别从两个斜面顶端由静止释放，运动一段时间后，两小滑块都将飞离斜面，在此过程中(　　)11\nA．甲滑块飞离斜面瞬间的速度比乙滑块飞离斜面瞬间的速度大B．甲滑块在斜面上运动的时间比乙滑块在斜面上运动的时间短C．甲滑块在斜面上运动的位移与乙滑块在斜面上运动的位移大小相同D．两滑块在斜面上运动的过程中，重力的平均功率相等解析：小滑块飞离斜面时，洛伦兹力与重力的垂直斜面的分力平衡，故：mgcosθ＝qvmB，解得：vm＝，故斜面倾角越大，飞离时速度越小，故甲飞离速度大于乙，故选项A正确；甲斜面倾角小，平均加速度小，但是末速度大，故甲在斜面上运动时间比乙的长，故选项B错误；根据动能定理mglsinθ＝mv2，代入数据化简l＝，故甲的位移大于乙的位移，故选项C错误；重力的平均功率为重力乘以竖直方向的分速度的平均值P＝mgsinθ＝mg×sinθ，代入数据相等，故选项D正确．答案：AD8．(2015届衡水市高三大联考)如图所示，从离子源发射出的正离子，经加速电压U加速后进入相互垂直的电场(E方向竖直向上)和磁场(B方向垂直纸面向外)中，发现离子向上偏转．要使此离子沿直线通过电磁场，需要(　　)A．增加E，减小BB．增加E，减小UC．适当增加UD．适当减小E解析：要使粒子在复合场中做匀速直线运动，必须满足条件：Eq＝qvB.根据左手定则可知正离子所受的洛伦兹力的方向竖直向下，因正离子向上极板偏转的原因是电场力大于洛伦兹力，所以为了使粒子在复合场中做匀速直线运动，则要么增大洛伦兹力，要么减小电场力．增大电场强度E，即可以增大电场力，减小磁感强度B，即减小洛伦兹力，不满足要求．故选项A错误；减小加速电压U，则洛伦兹力减小，而增大电场强度E，则电场力增大，不满足要求，故选项B错误；加速电场中，根据eU＝mv2/2可得v2＝2eU/m，适当地增大加速电压U，从而增大洛伦兹力，故选项C正确；根据适当减小电场强度E，从而减小电场力，故选项D正确．答案：CD9．(2015届开封市高三二模)设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一带电粒子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略粒子的重力，以下说法中正确的是(　　)11\nA．此粒子必带正电荷B．A点和B点位于同一高度C．粒子在C点时机械能最大D．粒子到达B点后，将沿原曲线返回A点解析：从图中可以看出，上极板带正电，下极板带负电，带电粒子由静止开始向下运动，说明受到向下的电场力，可知粒子带正电．故选项A正确；离子具有速度后，它就在向下的电场力F及总与速度垂直并不断改变方向的洛伦兹力f作用下沿ACB曲线运动，因洛伦兹力不做功，电场力做功等于动能的变化，而离子到达B点时的速度为零，所以从A到B电场力所做正功与负功加起来为零．这说明离子在电场中的B点与A点的电势能相等，即B点与A点位于同一高度．故选项B正确；在由A经C到B的过程中，在C点时，电势最低，此时粒子的电势能最小，由能量守恒定律可知此时具有最大动能，所以此时的速度最大．故选项C正确；只要将粒子在B点的状态与A点进行比较，就可以发现它们的状态(速度为零，电势能相等)相同，如果右侧仍有同样的电场和磁场的叠加区域，粒子就将在B的右侧重现前面的曲线运动，因此，粒子是不可能沿原曲线返回A点的．如图所示，故选项D错误．答案：ABC10．(2015届扬州市高三模拟)如图所示，两平行金属板水平放置，开始开关S合上使平行板电容器带电．板间存在垂直纸面向里的匀强磁场．一个不计重力的带电粒子恰能以水平向右的速度沿直线通过两板．在以下方法中，能使带电粒子仍沿水平直线通过两板的是(　　)A．将两板的距离增大一倍，同时将磁感应强度增大一倍B．将两板的距离减小一倍，同时将磁感应强度增大一倍C．将开关S断开，两板间的正对面积减小一倍，同时将板间磁场的磁感应强度减小一倍D．将开关S断开，两板间的正对面积减小一倍，同时将板间磁场的磁感应强度增大一倍11\n解析：电容器处于通电状态，把两板间距离减小一倍，由E＝可知，电场强度变为原来的二倍，根据Eq＝qvB可知，要使粒子匀速通过，速率应该增加一倍，故选项B正确；电容器处于通电状态，把两板间距离增大一倍，由E＝可知，电场强度变为原来的二分之一，根据Eq＝qvB可知，要使粒子匀速通过，磁场应该减小一倍，故选项A错误；如果把开关S断开，两极板的正对面积减小一倍，其间电场强度增加为原来的二倍，电场力增大，因此根据Eq＝qvB可知，要使粒子匀速通过，磁场强度应增大一倍，故选项C错误，选项D正确．答案：BD11．(2015届银川市宁大附中高三模拟)如图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连，现分别加速氘核(H)和氦核(He)．下列说法中正确的是(　　)A．它们的最大速度相同B．它们的最大动能相同C．它们在D形盒中运动的周期相同D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能解析：粒子由回旋加速器加速到最大速度时，其轨道半径等于D形盒的半径，由圆周运动规律有：Bqvm＝m，其中R为D形盒半径，则vm＝，两粒子比荷相同则最大速度相同，选项A正确；Ekm＝mv＝m2B2R2，比荷相同，但质量不同，所以最大动能不同，选项B错误；周期T＝，比荷相同则T相同，选项C正确；由于Ekm＝，与加速电压U无关，选项D错误．答案：AC12．(2015届德州市高三质检)如图所示，在重力、电场力和洛伦兹力作用下，一带电液滴做直线运动，下列关于带电液滴的性质和运动的说法中正确的是(　　)A．液滴可能带负电11\nB．不论液滴带正电或负电，运动轨迹为同一条直线C．液滴一定做匀速直线运动D．液滴可能在垂直电场的方向上运动解析：由于洛伦兹力大小与速度大小有关，带电液滴若做直线运动则必定受力平衡，做匀速直线运动，选项C正确；电场力可能水平向左也可能水平向右，故液滴电性不确定，选项A正确；若液滴带正电，液滴运动轨迹如图甲中虚线，若液滴带负电，液滴运动轨迹如图乙中虚线，所以不可能为同一条直线，选项B错误；液滴若在垂直电场的方向上运动，液滴不可能受到平衡力的作用，故选项D错误．答案：AC第Ⅱ卷(非选择题，共40分)二、实验题(本题共1小题，共8分)13．(8分)(2015届北京市东城区高三期末考试)如图所示为奥斯特实验所用装置，开关闭合前将小磁针置于水平桌面上，其上方附近的导线应与桌面平行且沿________(选填“东西”、“南北”)方向放置，这是由于考虑到________的影响；开关闭合后，小磁针偏转了一定角度，说明________；如果将小磁针置于导线正上方附近，开关闭合后小磁针________发生偏转(选填“会”、“不会”)．解析：由地磁场在地球表面的方向为南北方向，所以通电导线产生的磁场在导线的上、下方应为东西方向，导线应南北放置，这样小磁针偏转较明显．开关闭合后小磁针偏转了一定角度，说明通电导线在周围产生了磁场．答案：南北　地磁场　电流周围有磁场　会三、计算题(本题共2小题，共32分，解答时写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位)14．(15分)(2015届潍坊市高三上学期期末考试)提纯氘核技术对于核能利用具有重大价值．右图是从质子、氘核混合物中将质子和氘核分离的原理图，x轴上方有垂直于纸面向外的匀强磁场，初速度为0的质子、氘核混合物经电压为U的电场加速后，从x轴上的A(－L,0)点沿与＋x成θ＝30°的方向进入第二象限(速度方向与磁场方向垂直)，质子刚好从坐标原点离开磁场．已知质子、氘核的电荷量均为＋q，质量分别为m、2m，忽略质子、氘核的重力及其相互作用．11\n(1)求质子进入磁场时速度的大小；(2)求质子与氘核在磁场中运动的时间之比；(3)若在x轴上接收氘核，求接收器所在位置的横坐标．解析：(1)对质子，有qU＝mv2－0得v＝.(2)质子和氘核在磁场中运动时间为各自周期的，所以时间之比等于其周期之比T1＝T2＝t1∶t2＝T1∶T2＝1∶2.(3)质子在磁场中运动时，由几何关系，r＝LqvB＝m氘核在电场中运动时qU＝(2m)v′2－0在磁场中运动时qv′B＝R＝L横坐标为x＝R－L＝(－1)L.答案：(1)　(2)1∶2　(3)(－1)L15．(17分)(2015届德州市高三期末考试)如图所示，在坐标系xOy的第二象限内有沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E.第三象限内存在匀强磁场I，y轴右侧区域内存在匀强磁场Ⅱ，Ⅰ、Ⅱ11\n磁场的方向均垂直于纸面向里．一质量为m、电荷量为＋q的粒子自P(－l，l)点由静止释放，沿垂直于x轴的方向进入磁场Ⅰ，接着以垂直于y轴的方向进入磁场Ⅱ，不计粒子重力．(1)求磁场Ⅰ的磁感应强度B1；(2)若磁场Ⅱ的磁感应强度B2＝3B1，求粒子从第一次经过y轴到第四次经过y轴的时间t及这段时间内的平均速度．解析：(1)设粒子垂直于x轴进入磁场Ⅰ时的速度为v，由运动学公式2al＝v2由牛顿第二定律Eq＝ma由题意知，粒子在Ⅰ中做圆周运动的半径为l由牛顿第二定律qvB1＝联立各式，解得B1＝.(2)粒子的运动轨迹如图所示，设粒子在磁场Ⅰ中运动的半径为r1，周期为T1，则r1＝l，T1＝＝在磁场Ⅱ中运动的半径为r2，周期为T2，3qvB1＝，T2＝＝，得r2＝，T2＝粒子从第一次经过y轴到第四次经过y轴的时间t＝＋T211\n代入数据得t＝粒子在第一次经过y轴到第四次经过y轴时间内的位移s＝2r1－4r2＝2r2平均速度＝＝方向沿y轴负方向．答案：(1)　(2)2r2　，方向沿y轴负方向11