《2020版高考物理教科版大一轮复习训练：第九章 单元质量检测（九） Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考物理教科版大一轮复习训练：第九章 单元质量检测（九） Word版含解析.pdf（11页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、单元质量检测单元质量检测(九九) 时间：50 分钟 一、选择题(16 题为单项选择题，710 题为多项选择题) 1如图 1 所示，在通电螺线管中央的正上方用轻质细线悬挂长为 l 的一小段通 电直导线，导线中通入垂直于纸面向里的电流 I，力传感器用来测量细线的拉力 大小，导线下方的螺线管与一未知极性的直流电源连接。开关断开时，力传感器 的示数恰好等于通电直导线的重力 G，现闭合开关，则下列说法正确的是( ) 图 1 A通电螺线管在通电直导线处产生的磁场方向可能竖直向下 B通电直导线可能受到垂直纸面向里的安培力作用 C若力传感器的示数变大，则电源的右端一定为正极 D若力传感器的示数变为通电直导线重
2、力的一半，则通电直导线所在处的磁感 应强度大小一定为 G 2Il 解析 本题考查通电螺线管周围磁场的特点和安培力知识。闭合开关后，通电螺 线管在周围产生磁场， 通电螺线管在通电直导线处产生的磁场方向水平， 选项 A 错误；由于通电螺线管在通电直导线处产生的磁场方向水平，故安培力方向一定 竖直向上或竖直向下，选项 B 错误；若力传感器的示数变大，说明通电直导线 受到竖直向下的安培力作用，由左手定则可知，此处磁场方向水平向右，由安培 定则可知，电源的左端为正极，选项 C 错误；若力传感器的示数变为导线重力 的一半，说明导线受到的安培力方向竖直向上，且大小等于导线重力的一半，则 有 BIl G，可得
3、 B，选项 D 正确。 1 2 G 2Il 答案 D 2科考队进入某一磁矿区域后，发现指南针原来指向正北的 N 极逆时针转过 30(如图 2 所示的虚线)，设该处的地磁场磁感应强度水平分量为 B，则磁矿所产 生的磁感应强度水平分量的最小值为( ) 图 2 AB B2B C. D.B B 2 3 2 解析 合磁场的方向沿虚线方向， 所以该磁矿产生的磁感应强度的水平分量的最 小值为 Bsin 30 ，选项 C 正确。 B 2 答案 C 3 (2016江苏省苏锡常镇联考)两根相互靠近的长直导线 1、 2 中通有相同的电流， 相互作用力为 F。若在两根导线所在空间内加一匀强磁场后，导线 2 所受安培力
4、 的合力恰好为零。则所加磁场的方向是( ) 图 3 A垂直纸面向里 B垂直纸面向外 C垂直导线向右 D垂直导线向左 解析 当两根通有大小相同， 方向相同的电流时， 1、 2 两导线间的作用力是引力， 故 2 受到向左的安培力，要使导线 2 所受的安培力的合力恰好为零，故所加的磁 场使导线 2 受到的安培力向右， 根据左手定则判断知所加的磁场方向为垂直纸面 向外，故 B 正确。 答案 B 4如图 4 所示，两平行导轨与水平面成 37角，导轨间距为 L1.0 m，匀强 磁场的磁感应强度可调， 方向垂直导轨所在平面向下。 一金属杆长也为 L， 质量 m 0.2 kg，水平放在导轨上，与导轨接触良好而
5、处于静止状态，金属杆与导轨间 的动摩擦因数 0.5，通有图示方向的电流，电流强度 I2.0 A，令最大静摩擦 力等于滑动摩擦力，则磁感应强度的最大值和最小值分别为( ) 图 4 A1.0 T 0 B1.0 T 0.6 T C1.0 T 0.2 T D0.6 T 0.2 T 解析 由左手定则知安培力沿斜面向上，因 mgsin 1.2 N、fmmgcos 0.8 N，所以当磁感应强度 B 最小时，安培力 F1BminIL0.4 N，即 Bimin0.2 T； 当 B 最大时，安培力 F2BmaxIL2.0 N，即 Bmax1.0 T，C 正确。 答案 C 5(2016黑龙江大庆模拟)如图 5 所示
6、，从 S 处发出的热电子经加速电压 U 加速 后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转。设两 极板间电场强度为 E， 磁感应强度为 B。 欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过， 只采取下列措施，其中可行的是( ) 图 5 A适当减小电场强度 E B适当减小磁感应强度 B C适当增大加速电场极板之间的距离 D适当减小加速电压 U 解析 要使电子在复合场中做匀速直线运动，有 EqqvB。根据左手定则可知电 子所受的洛伦兹力的方向竖直向下， 故电子向上极板偏转的原因是电场力大于洛 伦兹力，所以要么增大洛伦兹力，要么减小电场力。适当减小电场强度 E，即可 以减小电场力， 选项 A
7、 正确 ； 适当减小磁感应强度 B， 可以减小洛伦兹力， 选项 B 错误；适当增大加速电场极板之间的距离，根据 eU mv2可得 v，由于 1 2 2eU m 两极板间的电压没有变化，所以电子进入磁场的速率没有变化，因此没有改变电 场力和洛伦兹力的大小，选项 C 错误；同理，适当减小加速电压 U，可以减小 电子进入复合场中的速度 v，从而减小洛伦兹力，选项 D 错误。 答案 A 6图 6 甲所示有界匀强磁场的宽度与图乙所示圆形匀强磁场的半径相等， 一不计重力的粒子从左边界的 M 点以一定初速度水平向右垂直射入磁场，从 右边界射出时速度方向偏转了 角， 该粒子以同样的初速度沿半径方向垂直射入 磁
8、场，射出磁场时速度方向偏转了 2 角。已知磁场、的磁感应强度大小 分别为 B1、B2，则 B1与 B2的比值为( ) 图 6 A2cos Bsin Ccos Dtan 解析 设有界磁场宽度为 d，则粒子在磁场和磁场中的运动轨迹分别如图 甲、乙所示，由洛伦兹力提供向心力知 Bqvm，得 B，由几何关系知 d v2 r mv rq r1sin ，dr2tan ，联立得cos ，C 正确。 B1 B2 答案 C 7均匀带电的薄圆盘的右侧，用拉力传感器 A、B 水平悬挂一根通电导线 ab， 电流方向由 a 到 b，导线平行于圆盘平面。圆盘绕过圆心的水平轴沿如图 7 所示 方向匀速转动，与圆盘静止时相比
9、，拉力传感器的示数增大了，悬线仍然竖直， 则下列说法正确的是( ) 图 7 A圆盘带正电荷 B圆盘带负电荷 C若增大圆盘转动角速度，则传感器示数减小 D若改变圆盘转动方向，则传感器示数减小 解析 与圆盘静止时相比，拉力传感器的示数增大，悬线竖直，说明导线所受安 培力竖直向下，由左手定则可判断，导线所在位置的磁感应强度方向水平向右； 由安培定则可以判断，圆盘转动形成的等效电流与其转动方向相同，故圆盘带正 电荷，A 对，B 错；若增大圆盘转动角速度，则等效电流增大，方向不变，产生 的磁感应强度增大，传感器示数增大，C 选项错误；若改变圆盘转动方向，则导 线所在位置的磁场方向水平向左， 导线所受安培
10、力方向向上， 传感器示数减小， D 选项正确。 答案 AD 8(2017四川南充市阶段检测)如图 8 是等离子体发电机的示意图，原料在燃料 室中全部电离为电子与正离子，即高温等离子体，等离子体以速度 v 进入矩形发 电通道，发电通道里有图示的匀强磁场，磁感应强度为 B。等离子体进入发电通 道后发生偏转，落到相距为 d 的两个金属极板上，在两极板间形成电势差，等离 子体的电阻不可忽略。下列说法正确的是( ) 图 8 A上极板为发电机正极 B外电路闭合时，电阻两端的电压为 Bdv C带电粒子克服电场力做功把其它形式的能转化为电能 D外电路断开时，等离子受到的洛伦兹力与电场力平衡 解析 根据左手定则
11、可知， 正电荷向上偏， 负电荷向下偏， 则上板是电源的正极， 下板是电源的负极，故 A 正确；根据 qvBq得电动势的大小为：EBdv，因 E d 等离子体的电阻不可忽略，因此外电阻的电压会小于电源的电动势，故 B 错误； 依据功能关系可知， 带电粒子克服电场力做功把其它形式的能转化为电能， 故 C 正确；等离子体中带有正、负电荷的高速粒子，在磁场中受到洛伦兹力的作用， 分别向两极偏移，于是在两极之间产生电压，两极间存在电场力，当外电路断开 时，等离子受到的洛伦兹力与电场力平衡，从而不会偏移，故 D 正确。 答案 ACD 9在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子 P和 P3，经电压为 U
12、 的 电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的 匀强磁场区域，如图 9 所示。已知离子 P在磁场中转过 30后从磁场右边界 射出。在电场和磁场中运动时，离子 P和 P3( ) 图 9 A在电场中的加速度之比为 11 B在磁场中运动的半径之比为13 C在磁场中转过的角度之比为 12 D离开电场区域时的动能之比为 13 解析 离子在电场中加速过程中，由于电场强度相同，根据牛顿第二定律可得 a1a2q1q213，选项 A 错误 ； 在电场中加速过程，由动能定理可得 qU mv2，在磁场中偏转过程 ： qvBm，两式联立可得 ： r，故 r1r2 1 2 v2 r 1
13、B 2mU q 3 1， 选项 B 正确 ； 设磁场宽度为 d， 根据 sin 可得 ： ， 联立解得 260， d r sin 2 sin 1 r1 r2 选项 C 正确；由 qU mv2Ek可知 Ek1Ek213，选项 D 正确。 1 2 答案 BCD 10(2017湖北六校调考)如图 10，xOy 平面的一、二、三象限内存在垂直纸面 向外， 磁感应强度 B1 T 的匀强磁场， ON 为处于 y 轴负方向的弹性绝缘薄挡板， 长度为 9 m，M 点为 x 轴正方向上一点，OM3 m。现有一个比荷大小为 1.0 q m C/kg可视为质点带正电的小球(重力不计)从挡板下端N处小孔以不同的速度沿
14、x 轴负方向射入磁场，若与挡板相碰就以原速率弹回，且碰撞时间不计，碰撞时电 荷量不变，小球最后都能经过 M 点，则小球射入的速度大小可能是( ) 图 10 A3 m/s B3.75 m/s C4 m/s D5 m/s 解析 因为小球通过 y 轴的速度方向一定是x 方向，故带电小球圆周运动轨迹 半径最小值为 3 m，即 Rmin，解得 vmin3 m/s；经验证，带电小球以 3 mvmin qB m/s速度进入磁场， 与ON碰撞一次， 再经四分之三圆周经过M点， 如图甲所示， A 项正确；当带电小球与 ON 不碰撞，直接经过 M 点，如图乙所示，小球速度沿 x 方向射入磁场，则圆心一定在 y 轴
15、上，作出 MN 的垂直平分线，交于 y 轴的 点即得圆心位置，由几何关系解得轨迹半径最大值 Rmax5 m，又 Rmax， mvmax qB 解得 vmax5 m/s，D 项正确；当小球速度大于 3 m/s、小于 5 m/s 时，轨迹如图 丙所示， 由几何条件计算可知轨迹半径 R3.75 m， 由半径公式 R得 v3.75 mv qB m/s，B 项正确；由分析易知选项 C 错误。 甲 乙 丙 答案 ABD 二、非选择题 11如图 11 所示，两平行金属板水平放置，间距为 d，两极板接在电压可调的 电源上。 两板之间存在着方向垂直纸面向里的匀强磁场， 磁感应强度的大小为 B。 金属板右侧有一边
16、界宽度为 d 的无限长匀强磁场区域，磁感应强度的大小为 B、 方向垂直纸面向里，磁场边界与水平方向的夹角为 60。平行金属板中间有一粒 子发射源，可以沿水平方向发射出电性不同的两种带电粒子，改变电源电压，当 电源电压为 U 时，粒子恰好能沿直线飞出平行金属板，粒子离开平行金属板后 进入有界磁场后分成两束，经磁场偏转后恰好同时从两边界离开磁场，而且从磁 场右边界离开的粒子的运动方向恰好与磁场边界垂直，粒子之间的相互作用不 计，粒子的重力不计，试求： 图 11 (1)带电粒子从发射源发出时的速度； (2)两种粒子的比荷和带正电粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径。 解析 (1)根据题意，带电粒子在平行
17、金属板间做直线运动时，所受电场力与洛 伦兹力大小相等，由平衡条件可得 q qvB U d 解得 v U dB (2)根据题意可知，带正电粒子进入磁场后沿逆时针方向运动，带负电粒子进入 磁场后沿顺时针方向运动，作出粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，带负电粒子 在刚进入磁场时速度沿水平方向，离开磁场时速度方向垂直磁场边界，根据图中 几何关系可知，带负电粒子在磁场中做圆周运动的偏转角为 130 6 带负电粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为 r12d d sin 30 带负电粒子在磁场中运动时洛伦兹力提供向心力，有 q1vBm 1v2 r1 联立解得 q1 m1 U 2d2B2 根据带正电粒子的运动轨迹
18、及几何关系可知， 带正电粒子在磁场中的偏转角为 2 1202 3 根据带电粒子在磁场中做圆周运动的周期公式 T2m qB 可得带负电粒子在磁场中运动的时间为 t1 1m1 q1B 带正电粒子在磁场中运动的时间为 t2 2m2 q2B 根据题意可知 t1t2 联立以上各式，可得 q2 m2 4q1 m1 2U d2B2 带正电粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为 r2m 2v q2B 解得 r2d 2 答案 (1) (2) U dB U 2d2B2 2U d2B2 d 2 12 (2016江苏单科， 15)回旋加速器的工作原理如图 12 甲所示， 置于真空中的 D 形金属盒半径为 R，两盒间狭缝的
19、间距为 d，磁感应强度为 B 的匀强磁场与盒面 垂直， 被加速粒子的质量为 m， 电荷量为q， 加在狭缝间的交变电压如图乙所示， 电压值的大小为 U0。周期 T。一束该粒子在 t0 时间内从 A 处均匀地 2m qB T 2 飘入狭缝，其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的 粒子每次经过狭缝均做加速运动，不考虑粒子间的相互作用。求： 图 12 (1)出射粒子的动能 Em； (2)粒子从飘入狭缝至动能达到 Em所需的总时间 t0； (3)要使飘入狭缝的粒子中有超过 99%能射出，d 应满足的条件。 解析 (1)粒子运动半径为 R 时 qvBmv 2 R 且 Em mv2 1 2 解得 Emq 2B2R2 2m (2)粒子被加速 n 次达到动能 Em，则 EmnqU0 粒子在狭缝间做匀加速运动，设 n 次经过狭缝的总时间为 t，加速度 aqU 0 md 匀加速直线运动 nd at2 1 2 由 t0(n1) t，解得 t0 T 2 BR22BRd 2U0 m qB (3)只有在 0( t)时间内飘入的粒子才能每次均被加速，则所占的比例为 T 2 T 2t T 2 由 99%，解得 d mU0 100qB2R 答案 (1) (2) q2B2R2 2m BR22BRd 2U0 m qB (3)d mU0 100qB2R