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1、章末过关检测(六)章末过关检测(六) (时间：60 分钟，满分：100 分) 一、单项选择题(本题共 6 小题，每小题 6 分，共 36 分在每小题给出的四个选项中， 只有一个选项正确) 1下列四个实验现象中，不能表明电流能产生磁场的是( ) A甲图中，导线通电后磁针发生偏转 B乙图中，通电导线在磁场中受到力的作用 C丙图中，当电流方向相同时，导线相互靠近 D丁图中，当电流方向相反时，导线相互远离 解析：选 B.甲、丙、丁中小磁针或导线所受磁场力都是导线中电流产生的磁场给的力， 但乙中的磁场是磁铁产生的 2下列四幅图关于各物理量方向间的关系中，正确的是( ) 解析 ： 选 B.对 A，由左手定
2、则可知，安培力的方向总是与磁感应强度的方向垂直，A 错误 ； 对 B，磁场的方向向下，电流的方向向里，由左手定则可知安培力的方向向左，B 正确 ； 对 C， 由左手定则可知，洛伦兹力的方向总是与磁感应强度的方向垂直，C 错误 ； 对 D，通电螺线管 产生的磁场的方向沿螺线管的轴线的方向，由图可知电荷运动的方向与磁感线的方向平行， 不受洛伦兹力，D 错误 3.如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁 铁连接起来，此时台秤读数为N1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通 以方向如图所示的电流后，台秤读数为N2，则以下说法正确的是( ) A弹簧长度将变
3、长 B弹簧长度将变短 CN1N2 DN1N2，电流磁场对磁 铁的磁场力的水平分量使磁铁左移，弹簧长度将变短，B 正确 4粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的 4 倍与 2 倍，两粒子均带正电，让它们在匀强 磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动已知磁场方向垂直纸面向里如图的 四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是( ) 解析：选 A.由半径公式r得2，故粒子甲的轨迹为大圆，粒子乙的轨 mv qB r甲 r乙 m甲 m乙 q乙 q甲 迹为小圆，再由左手定则判知 A 正确，B、C、D 都错 5医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度电磁血流计由 一对电极a和b以及一对磁极
4、 N 和 S 构成，磁极间的磁场是均匀的使用时，两电极a、b 均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示由于血液 中的正、负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差在达到平衡时， 血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零在某 次监测中，两触点间的距离为 3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为 160 V， 磁感应强度的大小为 0.040 T则血流速度的近似值和电极a、b的正负为( ) A1.3 m/s，a正、b负 B2.7 m/s，a正、b负 C1.3 m/s，a负、b正 D2.7 m/s，a负、b正
5、解析：选 A.血液中正、负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负 离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏，负离子向下偏，则a带正电，b带负电最 终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，有qqvB，所以v U d U Bd m/s1.3 m/s，故 A 正确，B、C、D 错误 160 106 0.040 3 103 6如图所示，一电子以与磁场方向垂直的速度v从P处沿PQ方向进入长为d、宽为h 的匀强磁场区域， 从N处离开磁场， 若电子质量为m， 带电荷量为e， 磁感应强度为B， 则( ) A电子在磁场中运动的时间td/v B电子在磁场中运动的时间th/v C洛伦兹力对电子
6、做的功为Bevh D电子在N处的速度大小也是v 解析 ： 选 D.洛伦兹力不做功，所以电子在N处速度大小也为v，D 正确、C 错，电子在磁 场中的运动时间t ，A、B 均错 弧长 v d v h v 二、多项选择题(本题共 4 小题，每小题 6 分，共 24 分在每小题给出的四个选项中， 有多个选项符合题目要求，全选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有错选或不答的得 0 分) 7一个带电粒子以初速度v0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域，穿出电场后接着 又进入匀强磁场区域设电场和磁场区域有明确的分界线，且分界线与电场强度方向平行， 如图中的虚线所示在图中所示的几种情况中，可能出现的是(
7、) 解析：选 AD.A、C 选项中粒子在电场中向下偏转，所以粒子带正电，再进入磁场后，A 图中粒子应逆时针转， A 正确 ； C 图中粒子应顺时针转， C 错误 同理可以判断 B 错误、 D 正确 8如图所示，有两根长为L，质量为m的细导体棒a、b；a被水平放置在倾角为 45的 光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离 为x， 当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止， 则下列关于b 的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是( ) A方向向上 B大小为 2mg 2IL C要使a仍保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使
8、b上移 D若使b下移，a将不能保持静止 解析：选 ACD.根据右手定则，可知b在a处产生的磁感应强度方向为竖直向上，A 正确； 根据左手定则，可知a受到水平向右的安培力，还受竖直向下的重力，斜面给的支持力，合 力为零，根据共点力平衡条件可得BILmg，解得B，B 错误；重力和水平向右的磁场力 mg IL 的合力与支持力平衡，当减小b在a处的磁感应强度，则磁场力减小，要使a仍平衡，根据 受力平衡条件，则可使b上移，即b对a的磁场力斜向上，C 正确；当b竖直向下移动，导 体棒间的安培力减小，根据受力平衡条件，当a受到的安培力方向顺时针转动时，只有大小 变大才能保持平衡，而安培力在减小，因此不能保持
9、静止，故 D 正确 9美国物理学家劳伦斯于 1932 年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运 动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，使人类在获 得较高能量带电粒子方面前进了一大步如图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝 间的加速电场场强恒定，且被限制在A、C板间带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射 入加速电场，经加速后再进入 D 形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动对于这种改进后的回旋 加速器，下列说法正确的是( ) A带电粒子每运动一周被加速一次 B带电粒子每运动一周P1P2P2P3 C加速粒子的最大速度与 D 形盒的尺寸有关 D加速电场方向需要做
10、周期性的变化 解析 ： 选 AC.由题图可以看出， 带电粒子每运动一周被加速一次， A 正确 由R和Uq mv qB mv2mv可知，带电粒子每运动一周，电场力做功都相同，动能增量都相同，但速度的增 1 2 1 2 2 1 量不相同，故粒子圆周运动的半径增加量不相同，B 错误由v可知，加速粒子的最大 qBR m 速度与 D 形盒的半径R有关，C 正确由T可知，粒子运动的周期不随v而变，故 D 错 2m qB 误 10如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成若静电 分析器通道中心线的半径为R， 通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E， 磁分析 器有范围足够大的有界
11、匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外一质量为m、电 荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进 入磁分析器，最终打到胶片上的Q点不计粒子重力下列说法正确的是( ) A粒子一定带正电 B加速电场的电压UER 1 2 C直径PQ2 B qmER D 若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点， 则该群离子具有相同的比 荷 解析：选 ABD.由左手定则可知，粒子带正电，而粒子在MN间被加速，故 A 正确；根据 电场力提供向心力， 则有qE， 又有电场力使粒子加速运动， 则有qUmv2， 从而解得 ：U mv2 R 1 2 ，故 B 正确；根据洛
12、伦兹力提供向心力，则有：qvB，结合上式可知，PQ ， ER 2 mv2 r 2 B ERm q 若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点说明运动的直径相同，由于磁场， 电场与静电分析器的半径不变，则该群离子具有相同的比荷，故 C 错误，D 正确 三、非选择题(本题共 3 小题，共 40 分解答时应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， 答案中必须明确写出数值和单位) 11(12 分)如图所示，一带电量为q2109 C、质量为m1.81016 kg 的粒子， 在直线上一点O处沿与直线成30角的方向垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，
13、 经历t 1.5106 s 后到达直线上另一点P.求： (1)粒子做圆周运动的周期T； (2)磁感应强度B的大小； (3)若OP的距离为 0.1 m，则粒子的运动速度v多大？ 解析：粒子进入磁场后，受洛伦兹力的作用，重力很小可忽略粒子做匀速圆周运动的 轨迹如图所示 (1)由几何关系可知OP弦对应的圆心角60，粒子由O沿大圆弧运动到P 所对应圆心角为 300，则有 t T 300 360 5 6 解得Tt 61.5106 s1.8106 s. 6 5 1 5 (2)由粒子做圆周运动所需向心力来自洛伦兹力，有 qvBm，v v2 r 2r T 得BT0.314 T. 2m qT 2 3.14 1.
14、8 1016 2 109 1.8 106 (3)轨道半径rOP0.1 m 粒子的速度v3.49105 m/s. 2r T 答案：(1)1.8106 s (2)0.314 T (3)3.49105 m/s 12 (14 分)质量为m， 电荷量为q的带负电粒子自静止开始， 经M、N板间的电场加速后， 从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方 向的距离为L，如图所示已知M、N两板间的电压为U，粒子的重力不计 (1)正确画出粒子由静止开始至离开匀强磁场时的轨迹图(用直尺和圆规规范作图)； (2)求匀强磁场的磁感应强度B. 解析：(1)作粒子经电场和磁场中的轨迹图
15、，如图所示 (2)设粒子在M、N两板间经电场加速后获得的速度为v，由动能定理得： qUmv2 1 2 粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r，则： qvBm v2 r 由几何关系得：r2(rL)2d2 联立式得： 磁感应强度B . 2L (L2d2) 2mU q 答案：(1)见解析图 (2) 2L (L2d2) 2mU q 13. (14 分)如图所示，一个内壁光滑绝缘的 环形细圆筒轨道竖直放置，环的半径为R， 1 3 圆心O与A端在同一竖直线上， 在OA连线的右侧有一竖直向上的场强E的匀强电场和垂 mg q 直纸面向里的匀强磁场 现有一个质量为m、 电荷量为q的小球(可视为质点)从圆筒的
16、C端 由静止释放，进入OA连线右边的区域后从该区域的边界水平射出，然后，刚好从C端射入圆 筒，圆筒的内径很小，可以忽略不计 (1)小球第一次运动到A端时，对轨道的压力为多大？(2)匀强磁场的磁感应强度为多 大？ 解析：(1)小球由C到A沿圆筒轨道做圆周运动，机械能守恒 根据机械能守恒定律有：mgR(1cos 60)mv2 1 2 到达A点时的速度：v2gR(1cos 60)3gR 在A点，重力和支持力的合力提供向心力，有： Nmgmv 2 R 根据牛顿第三定律，小球对轨道的压力： FNNmgm4mg. v2 R (2)小球带正电，进入复合场后，受竖直向下的重力、竖直向上的电场力和洛伦兹力电 场力FqEmg；即电场力和重力等大反向，相互抵消，小球所受合力等于洛伦兹力，故小 球将在复合场中做匀速圆周运动，穿过复合场后做平抛运动，最后从C点回到圆筒轨道 由D到C，小球做平抛运动，水平方向：Rsin 60vt 得飞行时间：t1 2 R g 竖直方向下落高度：hgt2 1 2 R 8 小球在复合场中做圆周运动的半径 r (RRcos 60h)R 1 2 13 16 小球在复合场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有qvBmv 2 R 解得：磁感应强度B . mv qr m3gR q13 16R 16m 13q 3g R 答案：(1)4mg (2) 16m 13q 3g R