1、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(2018 河北冀州中学高二上月考 )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，由左手定则可知
2、，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弹簧长度将变长B弹簧长度将变短C
3、N 1N 2DN 1N2，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mvqB r甲r乙 m甲m乙 q乙q甲轨迹为小圆，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 N 和 S 构成，磁极间的磁
4、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 正解析：选 A.血
5、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 q qvB，所以 v Ud UBdm/s1.3 m/s，故 A 正确，B 、C、D 错误16010 60.040310 36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/vB电子在磁场中运动的时间 th/vC洛伦兹力对电子做的
6、功为 BevhD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 dv hv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( )解析：选
7、 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2mg2ILC要使 a 仍保持静止，而减小 b 在 a 处的磁感应强度，
8、可使 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mgIL的磁场力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
9、大才能保持平衡，而安培力在减小，因此不能保持静止，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 P1P2P 2P3C加速粒子的最大速度与
10、 D 形盒的尺寸有关D加速电场方向需要做周期性的变化解析：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 mv2 mv 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，mvqB 12 12 21但速度的增量不相同，故粒子圆周运动的半径增加量不相同，B 错误由 v 可知，加qBRm速粒子的最大速度与 D 形盒的半径 R 有关，C 正确由 T 可知，粒子运动的周期不2mqB随 v 而变，故 D 错误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
11、析器有范围足够大的有界匀强磁场，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 U ER12C直径 PQ2BqmERD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 qU mv2，从mv2R 12而解得：U ，故 B 正确
12、；根据洛伦兹力提供向心力，则有：qvB ，结合上式可知，ER2 mv2rPQ ，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2B ERmq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 q210 9 C、质量为 m1.810 16 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t1.510 6 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 tT 300360 56解得 T t 61.5106 s1.810 6 s.65 15(2)由粒子做圆周运动所需向心力来自洛伦兹力，有qvBm ，vv2r 2rT得 B T0.314 T.2mqT 23.141.810
14、 16210 91.810 6(3)轨道半径 r OP0.1 m粒子的速度 v 3.49105 m/s.2rT答案：(1)1.810 6 s (2)0.314 T(3)3.49105 m/s12(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
15、迹图，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：qU mv212粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为 r，则：qvBm v2r由几何关系得：r 2(rL) 2d 2联立式得：磁感应强度 B .2L(L2 d2) 2mUq答案：(1)见解析图 (2) 2L(L2 d2) 2mUq13. (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13R，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mgq电场和垂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) mv212到达 A 点时的速度：v 2gR(1 cos 60) 3gR在 A 点，重力和支持力的合力提供向心力，有：Nmgmv2R根据牛顿第三定律，小球对轨道的压力：FNNmgm 4mg.v2R(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 F qEmg ；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 60 vt得飞行时间：t12Rg竖直方向下落高度：h gt212 R8小球在复合场中做圆周运动的半径r (RR cos 60h) R12 1316小球在复合场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有 qvBmv2R解得：磁感应强度 B .mvqr m3gRq1316R 16m13q 3gR答案：(1)4mg (2) 16m13q 3gR
