(江苏专用)2019版高考物理大一轮复习第9单元磁场测评手册

第9单元磁场单元小结卷(九)考查范围:第九单元时间/ 45分钟分值/ 100分一、选择题(每小题6分,共42分,1~4小题为单选,5~7小题为多选)1.丹麦物理学家奥斯特在1820年通过实验发现电流的磁效应.下列说法正确的是()A.奥斯特在实验中观察到电流磁效应,揭示了电磁感应定律B.将直导线沿东西方向水平放置,把小磁针放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,小磁针一定会转动C.将直导线沿南北方向水平放置,把小磁针放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,小磁针一定会转动D.将直导线沿南北方向水平放置,把铜针(用铜制成的指针)放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,铜针一定会转动2.如图D9-1所示,把一根通电的硬直导线ab用轻绳悬挂在通电螺线管正上方,直导线中的电流方向由a向b.闭合开关S瞬间,导线a端所受安培力的方向是 ()图D9-1A.向上B.向下C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里3.正三角形ABC的三个顶点处分别有垂直于三角形平面的无限长直导线,导线中通有恒定电流,方向如图D9-2所示,a、b、c三点分别是正三角形三边的中点.若A、B、C三处导线中的电流分别为I、2I、3I,已知无限长直导线在其周围某一点产生的磁场磁感应强度B的大小与电流成正比,与电流到这一点的距离成反比,即B=k,则关于a、b、c三点的磁感应强度,下列说法正确的是 ()图D9-2A.a点最大B.b点最大C.c点最大D.b、c两点一样大4.[2018·江西师大附中月考]如图D9-3所示,在xOy坐标系的Ⅰ、Ⅳ象限有垂直纸面向里的匀强磁场,在x轴上A点(L,0)同时以相同速率v沿不同方向发出a、b两个相同带电粒子(粒子重力不计),其中a 沿平行于+y方向发射,经磁场偏转后,均先后到达y轴上的B点(0,L),则两个粒子到达B点的时间差为()图D9-3A.5.如图D9-4所示,纸面内A、B两点之间连接有四段导线:ACB、ADB、AEB、AFB,四段导线的粗细相同、材料相同;匀强磁场垂直于纸面向里.现给A、B两端加上恒定电压,则下列说法正确的是()图D9-4A.四段导线受到的安培力的方向相同B.四段导线受到的安培力的大小相等C.ADB段受到的安培力最大D.AEB段受到的安培力最小6.[2017·湖南衡阳八中质检]如图D9-5所示, 一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(磁感应强度为B)和匀强电场(电场强度为E)组成的速度选择器,然后粒子通过平板S上的狭缝P,进入另一匀强磁场(磁感应强度为B'),最终打在A1A2上.下列表述正确的是()图D9-5A.粒子带负电B.所有打在A1A2上的粒子在S下方磁场中运动时间都相同C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D.粒子打在A1A2上的位置越靠近P,粒子的比荷越大7.如图D9-6所示,在真空中半径为r=0.1 m的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场及水平向左的匀强电场,磁感应强度B=0.01 T,ab和cd是两条相互垂直的直径.一束带正电的粒子流连续不断地以速度v=1×103 m/s从c点沿cd方向射入场区,粒子将沿cd方向做直线运动;如果仅撤去磁场,则带电粒子经过a点;如果撤去电场,使磁感应强度变为原来的,不计粒子重力,则下列说法正确的是 ()图D9-6A.电场强度的大小为10 N/CB.带电粒子的比荷为1×106 C/kgC.撤去电场后,带电粒子在磁场中运动的半径为0.1 mD.撤去电场后,带电粒子在磁场中运动的时间为7.85×10-5 s二、非选择题(共58分,要求解答过程有必要的文字说明)8.(16分)[2017·哈尔滨六中二模]如图D9-7所示,某平面内,折线PAQ为磁场的分界线,已知∠A=90°,AP=AQ=L.在折线的两侧分布着方向相反、与平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小均为B.现有一质量为m、电荷量为+q的粒子从P点沿PQ方向射出,途经A点而到达Q点,不计粒子重力.求:(1)粒子初速度v应满足的条件;(2)粒子从P点至Q点所需时间的最小值.图D9-79.(20分)如图D9-8所示,LMN是竖直平面内固定的光滑绝缘轨道,MN水平且足够长,LM下端与MN相切.在OP与QR之间的区域内有一竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.C、D 是质量为m和4m的绝缘小物块(可视为质点),其中D带有电荷量q,C不带电.现将物块D静止放置在水平轨道的MO段,将物块C从离水平轨道MN高h的L处由静止释放,物块C沿轨道下滑进入水平轨道,然后与D相碰,碰后物块C被反弹滑至LM轨道上距水平轨道MN高处,物块D进入虚线OP右侧的复合场中继续运动,最后从RQ侧飞出复合场区域.(重力加速度为g)(1)求物块D进入磁场时的瞬时速度v D;(2)若物块D进入磁场后恰好做匀速圆周运动,求所加匀强电场的电场强度E的值及物块D的电性;(3)接(2)问,若物块D飞离复合场区域时速度方向与水平方向夹角为60°,求物块D飞出QR边界时与水平轨道的距离d.图D9-810.(22分)[2017·南昌三校联考]如图D9-9所示,在平面直角坐标系的第一、二象限内有沿y轴负方向的匀强电场,在第二象限内同时还存在垂直于纸面向里的匀强磁场.一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从A点沿水平直线运动经过B进入第一象限,经过C点后立即进入第四象限内的一个上边界与x轴重合的矩形匀强磁场(未画出),磁场方向垂直于纸面向外,粒子最后垂直于y轴进入第三象限.已知第二、四象限内磁场的磁感应强度分别为B0、2B0,A、C两点的坐标分别为(-l,l),(l,0),不计重力.求:(1)匀强电场的场强E;(2)第四象限内矩形磁场的最小面积S;(3)粒子从A点到刚进入第三象限经过的总时间t.图D9-9测评手册单元小结卷(九)1.C[解析] 奥斯特在实验中观察到了电流的磁效应,而法拉第发现了电磁感应定律,选项A错误;将直导线沿东西方向水平放置,把小磁针放在导线的正下方时,由于通电直导线产生的磁场方向可能与地磁场的方向相同,故小磁针不一定会转动,选项B错误;将直导线沿南北方向水平放置,把小磁针放在导线的正下方,给导线通以足够大电流,由于通电直导线产生的磁场沿东西方向,则小磁针一定会转动,选项C正确;铜不具有磁性,故将导线放在它的上方时,它不会受到力的作用,故不会偏转,选项D错误.2.D[解析] 根据右手螺旋定则可知,开关闭合后,螺线管产生的磁极N极在右侧,根据左手定则可知,a 端受力垂直纸面向里,选项D正确.3.B[解析] 设正三角形的边长为2L,则a、b、c三点的磁感应强度大小分别为B a=2k,B b=,B c=,比较可得选项B正确.4.D[解析] 作出a、b的运动轨迹如图所示,对于a的运动轨迹,由几何关系得R2=(R-L)2+(L)2,解得R=2L,sin θ=,所以a粒子的偏转角θ=π,同理可得b粒子的偏转角β=π,a粒子在磁场中运动的时间t a=,b粒子在磁场中运动的时间t b=,它们到达B点的时间差Δt=t b-t a=,D正确.5.AC[解析] 导线的粗细相同、材料相同,由电阻定律R=ρ可知,导线越长,电阻越大,由I=可知,ACB段导线电流最小,而ADB段导线电流最大,四段导线的有效长度都相同,由F=BIL可知,ADB段受到的安培力最大,而ACB段受到的安培力最小,由左手定则可知,它们所受安培力的方向均相同,故A、C 正确,B、D错误.6.CD[解析] 带电粒子在S下方磁场中向左偏转,根据左手定则知,粒子带正电,故A错误;所有打在A1A2上的粒子在S下方磁场中做匀速圆周运动,运动的时间t=,T=,则t=,与带电粒子的比荷有关,故B错误;粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡,有qE=qvB,则v=,故C正确;经过速度选择器进入S下方磁场的粒子速度相等,根据r=知,粒子打在A1A2上的位置越靠近P,则半径越小,粒子的比荷越大,故D正确.7.AC[解析] 粒子沿直线运动,则Bqv=Eq,解得E=Bv=0.01×103 N/C=10 N/C,选项A正确;如果仅撤去磁场,则在水平方向,有r=t2,在竖直方向上,有r=vt,解得=2×106 C/kg,选项B错误;撤去电场后,带电粒子在磁场中运动的半径为R==0.1 m,选项C正确;撤去电场后,带电粒子在磁场中运动的时间为t==1.57×10-4 s,选项D错误.8.(1)v=(n=1,2,3,…)(2)[解析] (1)粒子的运动轨迹如图所示,由几何关系有L=n·r(n=1,2,3,…)由qvB=m解得v=(n=1,2,3,…)(2)粒子在磁场中做圆周运动的周期为T=t1=n(n=1,3,5,…)t2=2n·T(n=2,4,6,…)故粒子从P点至Q点所需时间的最小值t min=9.(1)(2)带正电(3)[解析] (1)对物块C,根据动能定理有mgh=mv2反弹后,有解得v1=碰撞时,由动量守恒定律得mv=-mv1+4mv D解得v D=(2)若物块D做匀速圆周运动,则电场力与重力相等,有4mg=Eq解得E=物块D带正电(3)由几何关系得d=(1-cos 60°)R=R=解得d=10.(1)(2)l2(3)[解析] (1)设粒子的初速度为v,由从A到B做水平直线运动,有qB0v=qE从B到C做类平抛运动,有l联立解得E=(2)设粒子经过C点时的速度大小为v C,方向与x轴成θ角,由动能定理有cos θ=解得v C=,θ=60°粒子在第四象限的轨迹如图所示,由牛顿第二定律得qv C·2B0=m解得R=l有界磁场的最小面积S=R·l2(3)粒子从A到C的时间t1=在矩形磁场中运动的时间t2=出磁场后运动时间t3=总时间t=t1+t2+t3=。