【精准解析】2021届江苏高考物理一轮复习单元检测九磁场.pdf

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1、1单元检测九磁场考生注意：1本试卷共 4 页2答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上3本次考试时间90 分钟，满分100 分4请在密封线内作答，保持试卷清洁完整一、选择题(本题共 12 个小题，每小题4 分，共 48 分.18 小题只有一个选项符合要求，选对得 4 分，选错得0 分；912 小题有多个选项符合要求，全部选对得4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得0分)1.(2019黑龙江齐齐哈尔市联谊校期末)如图 1 所示，两根绝缘轻质弹簧的劲度系数均为k，竖直静止吊起一根长为L 的匀质水平金属棒AC，金属棒处在与棒垂直的水平匀强磁场中，当金属

2、棒中通入由A 端流向 C 端的电流I 时，两弹簧的伸长量均增加了x.关于该匀强磁场的磁感应强度的大小和方向，下列判断正确的是()图 1A大小为kxIL，方向水平向里B大小为kxIL，方向水平向外C大小为2kxIL，方向水平向里D大小为2kxIL，方向水平向外2.(2019山东临沂市上学期期末)如图 2 所示，绝缘粗糙固定斜面处于垂直斜面向上的匀强磁场 B 中，通有垂直纸面向里的恒定电流I 的金属细杆水平静止在斜面上若仅把磁场方向改为竖直向上，则()图 2A金属杆所受的摩擦力一定变大B金属杆所受的摩擦力一定变小C金属杆所受的安培力大小保持不变D金属杆对斜面的压力保持不变3.(2019甘肃兰州市第

3、一次诊断)如图 3 所示，矩形abcd 内存在匀强磁场，ab 2ad，e 为 cd2的中点 速率不同的同种带电粒子从a 点沿 ab 方向射入磁场，其中从 e 点射出的粒子速度为v1；从 c 点射出的粒子速度为v2，则v1v2为(不计粒子重力)()图 3A12B25C13D3 54.(2019山东潍坊市二模)中核集团研发的“超导质子回旋加速器”，能够将质子加速至光速的12，促进了我国医疗事业的发展若用如图4 所示的回旋加速器分别加速氕、氘两种静止的原子核，不考虑加速过程中原子核质量的变化，以下判断正确的是()图 4A氘核射出时的向心加速度大B氕核获得的最大速度大C氘核获得的最大动能大D氕核动能增

4、大，其偏转半径的增量不变5.(2019山东德州市上学期期末)电磁流量计是一种测量导电液体流量的装置(单位时间内通过某一截面的液体体积，称为流量)，其结构如图5 所示，上、下两个面M、N 为导体材料，前后两个面为绝缘材料流量计的长、宽、高分别为a、b、c，左、右两端开口，在垂直于前、后表面向里的方向加磁感应强度大小为B 的匀强磁场，某次测量中，与上、下两个面M、N 相连的电压表示数为U，则管道内液体的流量为()图 5A.UBcB.UBbCUBcDUBb6.(2020山东泰安市质检)如图 6 所示，正方形区域abcd 内存在磁感应强度为B 的匀强磁场，3e 是 ad 的中点，f 是 cd 的中点，

5、如果在a 点沿对角线方向以速率v射入一带负电的粒子(重力不计)，恰好从e 点射出若磁场方向不变，磁感应强度变为B2，粒子的射入方向不变，速率变为 2v.则粒子的射出点位于()图 6Ae 点Bd 点Cdf 间D fc 间7如图 7 所示，正三角形的三条边都与圆相切，在圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，质子11H 和氦核42He 都从顶点 A 沿 BAC 的角平分线方向射入磁场，质子11H 从 C 点离开磁场，氦核42He 从相切点D 离开磁场，不计粒子重力，则质子和氦核的入射速度大小之比为()图 7A61B31C21D328(2019福建南平市第二次综合质检)如图 8 所示，在边长为L 的正方

6、形区域abcd 内有垂直纸面向里的匀强磁场，有一个质量为m、带电荷量大小为q 的离子(重力不计)，从 ad 边的中点 O 处以速度v垂直 ad 边界向右射入磁场区域，并从b 点离开磁场则()图 8A离子在O、b 两处的速度相同B离子在磁场中运动的时间为 m4qBC若增大磁感应强度B，则离子在磁场中的运动时间增大D若磁感应强度B4mv5qL，则该离子将从bc 边射出49(2020山西临汾市模拟)如图 9 所示，在竖直平面内放一个光滑绝缘的半圆形轨道，圆心 O与轨道左、右最高点 a、c 在同一水平线上，水平方向的匀强磁场与半圆形轨道所在的平面垂直一个带负电荷的小滑块由静止开始从半圆形轨道的最高点a

7、 滑下，则下列说法中正确的是()图 9A滑块经过最低点b 时的速度与磁场不存在时相等B滑块从 a 点到最低点b 所用的时间比磁场不存在时短C滑块经过最低点b 时对轨道的压力与磁场不存在时相等D滑块能滑到右侧最高点c10.(2019山东淄博市3 月一模)如图 10 所示，半径为R 的四分之一圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，过(2R,0)点垂直 x 轴放置一线形粒子发射装置，能在0yR 的区间内各处沿 x 轴正方向同时发射出速度均为v、带正电的同种粒子，粒子质量为m、电荷量为q.不计粒子的重力及粒子间的相互作用力若某时刻粒子被装置发射出后，经过磁场偏转恰好击中 y 轴上的同一位置，则下列说

8、法中正确的是()图 10A粒子击中点距O 点的距离为RB磁场的磁感应强度为mvqRC粒子离开磁场时速度方向相同D粒子从离开发射装置到击中y 轴所用时间t 的范围为2Rvt 2 R2v11.(2019山东聊城市二模)如图 11 所示，圆心角为90 的扇形 COD 内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，E 点为半径OD 的中点，现有比荷大小相等的两个带电粒子a、b，以不同的速度分别从O、E 点沿 OC 方向射入磁场，粒子a、b 分别从 D、C 两点射出磁场，不计粒子所受重力及粒子间相互作用，已知sin 37 0.6，cos 37 0.8，则下列说法中正确的是()5图 11A粒子 a带负电，粒子b 带正

9、电B粒子 a、b 在磁场中运动的加速度之比为25C粒子 a、b 的速度之比为52D粒子 a、b 在磁场中运动的时间之比为1805312(2019湖北武汉市四月调研)如图 12(a)所示，在半径为R 的虚线区域内存在周期性变化的磁场，其变化规律如图(b)所示薄挡板 MN 两端点恰在圆周上，且 MN 所对的圆心角为120.在 t0 时，一质量为m、电荷量为q 的带电粒子，以初速度v从 A 点沿直径AOB 射入场区，运动到圆心O 后，做一次半径为R2的完整的圆周运动，再沿直线运动到B 点，在 B 点与挡板碰撞后原速率返回(碰撞时间不计，电荷量不变)，运动轨迹如图(a)所示粒子的重力不计，不考虑变化的

10、磁场所产生的电场，下列说法正确的是()6图 12A磁场方向垂直纸面向外B图(b)中 B02mvqRC图(b)中 T0 1 RvD若 t0 时，质量为m、电荷量为 q 的带电粒子，以初速度v从 A 点沿 AO 入射，偏转、碰撞后，仍可返回A点二、计算题(本题共 4 小题，共52 分)13.(12 分)(2020湖北宜昌市调研)如图 13 所示，在倾角为 的斜面上，固定有间距为l 的平行金属导轨，现在导轨上，垂直导轨放置一质量为m 的金属棒ab，整个装置处于垂直导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨与电动势为E、内阻为r 的电源连接，金属棒 ab 与导轨间的动摩擦因数为，且 tan

11、，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为 g，金属棒和导轨的电阻不计，现闭合开关，发现滑动变阻器接入电路的阻值为0 时，金属棒不能静止图 13(1)判断金属棒所受的安培力方向；(2)求使金属棒在导轨上保持静止时滑动变阻器接入电路的最小阻值R1和最大阻值R2.14(12 分)(2019贵州安顺市适应性监测(三)如图 14 所示，在xOy 平面内的y 轴左侧有沿y轴负方向的匀强电场，y 轴右侧有垂直纸面向里的匀强磁场，y 轴为匀强电场和匀强磁场的理想边界一个质量为m、电荷量为q 的带正电粒子(不计重力)从 x 轴上的 N 点(L,0)以速度7v0沿 x 轴正方向射出已知粒子经y 轴的 M 点(0

12、，32L)进入磁场，若粒子离开电场后，y轴左侧的电场立即撤去，粒子最终恰好经过N 点求：图 14(1)粒子进入磁场时的速度大小及方向；(2)匀强磁场的磁感应强度大小15.(13 分)(2019山东德州市上学期期末)如图 15 所示，水平放置的平行板电容器上极板带正电，下极板带负电，两极板间存在场强为E 的匀强电场和垂直纸面向里的磁感应强度大小为 B 的匀强磁场现有大量带电粒子沿中线OO 射入，所有粒子都恰好沿OO 做直线运动若仅将与极板垂直的虚线MN 右侧的磁场去掉，则其中比荷为qm的粒子恰好自下极板的右边缘P 点离开电容器已知电容器两极板间的距离为3mEqB2，带电粒子的重力不计图 15(1

13、)求下极板上N、P 两点间的距离；(2)若仅将虚线MN 右侧的电场去掉，保留磁场，另一种比荷的粒子也恰好自P 点离开，求这种粒子的比荷16.(15 分)(2019河南示范性高中上学期期终)如图 16 所示，竖直线MN 左侧存在水平向右的8匀强电场，右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，其磁感应强度大小B 102T，在 P 点竖直下方 d72m 处有一垂直于MN 的足够大的挡板现将一重力不计、比荷qm1106C/kg的正电荷从P点由静止释放，经过t1 104s，该电荷以v01 104m/s 的速度通过MN 进入磁场求：图 16(1)P 点到 MN 的距离及匀强电场的电场强度E 的大小；(2)电荷打到挡

14、板的位置到MN 的距离；(3)电荷从 P 点出发至运动到挡板所用的时间9答案精析1D弹簧伸长量增加，则金属棒所受安培力方向竖直向下，由左手定则可知，磁场的方向水平向外；设金属棒所受安培力的大小为F安，对金属棒，F安BIL 2kx，解得：B2kxIL，故 D 正确，A、B、C 错误 2C由公式 F BIL 可知，金属杆受到的安培力大小不变，故C 正确；磁场方向改变前：弹力为 mgcos ，摩擦力大小为|mgsin F|，磁场方向改变后：弹力为mgcos Fsin ，摩擦力大小为：|mgsin Fcos|，所以金属杆对斜面的压力变大，摩擦力的变化不确定，故 A、B、D 错误 3B速率不同的同种带电

15、粒子从a 点沿 ab 方向射入磁场，从 e 点、c 点射出磁场对应的轨迹如图：由几何关系可得：r1ad、(r2ad)2(2ad)2r22，则 r252ad，r1r225.带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，有qvBmv2r，解得：vqBrm；则v1v2r1r225.故 B 项正确，A、C、D 项错误 4B由 qvBmv2r得：vmqBRm，则 avm2RB2q2Rm2，Ekm12mvm2B2q2R22m，氕核的质量较小，两核的带电荷量相同，故选项B 正确，A、C 错误；由rmvqB2mEkqB可知氕核动能增大，其偏转半径的增量要改变，选项D 错误 5B最终离子在电场力和洛伦兹力作用下平

16、衡，有：qvBqUc解得：UvBc，液体的流速为：vUcB；则流量为：QvbcUBb，故选 B.6C10当磁感应强度为B，粒子速率为v时，半径 RmvqB；当磁感应强度变为B2，粒子速率变为2v时，半径R2mvq12B4R如图所示，过 a 点作速度v的垂线，即为粒子在a 点所受洛伦兹力的方向，延长 cd 交该垂线于 O 点，由题图可知Oa 4R，Odad2ae2 2RR，因此粒子出射点应在 df 间 7A设三角形的边长为L，根据几何关系可以得到磁场圆的半径为R36L，质子进入磁场时的运动轨迹如图甲所示由几何关系可得r1Rtan 60 12L氦核进入磁场时的运动轨迹如图乙所示，由几何关系可得：r

17、2Rtan 30 16L粒子在磁场中运动时洛伦兹力提供向心力，即qvBmv2r，可得vBqrm，结合两个粒子的轨迹半径与比荷可求得质子和氦核的入射速度大小之比为61，故 A 正确 8D离子在磁场中做匀速圆周运动，在O、b 两处的速度大小相同，但是方向不同，选项A 错误；离子在磁场中运动的半径满足：R2L2(R12L)2，解得 R5L4，则离子在磁场中运动的弧长所对应的圆心角的正弦值为sin 0.8，即 53，运动的时间t360 T1153 360 2 mqB m4qB，选项 B 错误；若增大磁感应强度B，由 RmvqB，则离子在磁场中运动的半径减小，离子将从ab 边射出，此时离子在磁场中运动对

18、应的弧长减小，则运动时间减小，选项C 错误；若离子从bc 边射出，则RmvqB5L4，即 B4mv5qL，选项 D 正确 9AD滑块下滑时受到重力、洛伦兹力、轨道的支持力，洛伦兹力与轨道支持力不做功，只有重力做功，由动能定理可知，滑块经过最低点b 时的速度与磁场不存在时相等，故A 正确；根据能量守恒定律得滑块能滑到右侧最高点c，故 D 正确；滑块在下滑过程中，在任何位置的速度与有没有磁场无关，因此滑块从a 点到最低点所用时间与磁场不存在时相等，故B 错误；滑块到达最低点b 时，若存在磁场，由牛顿第二定律得：FNmgqvbBmvb2r，可得：FNmgqvbBmvb2r，若磁场不存在，则FN1mg

19、mvb2r，根据牛顿第三定律，滑块经最低点时对轨道的压力比磁场不存在时大，故C 错误 10ABD由题意，某时刻发出的粒子都击中了y 轴上同一点，因最高点射出的粒子只能击中(0，R)，则粒子击中点距O 点的距离为R，选项 A 正确；从最低点射出的粒子也击中(0，R)，则粒子做匀速圆周运动的半径为R，由洛伦兹力提供向心力得：qvBmv2R，BmvqR，选项 B 正确；粒子运动的半径都相同，但是入射点不同，则粒子离开磁场时的速度方向不同，选项 C 错误；粒子从最低点射出时运动时间最长，此时粒子在磁场中的偏转角为90，最长时间为 t114TRv142 RvRv 22vR.从最高点直接射向(0，R)的粒

20、子运动时间最短，则最短的时间为t22Rv，选项 D 正确 11ABD据题中条件，画出两粒子的轨迹如图：由左手定则可判断粒子a 带负电，粒子b 带正电，故A 项正确；设扇形COD 的半径为R，12据几何关系可得，raR2、(rbR2)2R2rb2，则rarbR25R425.据 qvBmv2r，解得：vqBrm，两粒子的比荷相等，则粒子a、b 的速度之比为25；据 qvBma，解得：aqvBm，两粒子的比荷相等，则粒子a、b 在磁场中运动的加速度之比为25，故 B 项正确，C 项错误；由图知，粒子a 轨迹的圆心角a180；据 sin bRrb 0.8 可得，粒子b 轨迹的圆心角b53；据 t360

21、 T、T2 mqB可得，粒子a、b 在磁场中运动的时间之比为18053，故 D 项正确 12BC根据粒子轨迹，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，选项A 错误；由牛顿第二定律：qvB0mv2R2，解得 B02mvqR，选项 B 正确；虚线区域内不加磁场时粒子做匀速直线运动，t1Rv，虚线区域内加磁场后粒子做匀速圆周运动，t2sv2 R2v Rv，磁场变化的周期：T0 t1t2 1 Rv，选项 C 正确；若 t0 时，质量为m、电荷量为 q 的带电粒子，以初速度v从 A 点沿 AO 入射，到达O 点后向下偏转，与板碰撞后，到达B 板，与 B碰撞后向上偏转90，然后从磁场中飞出，则不能返回A 点

22、，选项D 错误 13(1)平行于斜面向上(2)BElmgsin mgcos rBElmgsin mgcos r解析(1)由左手定则可判断金属棒所受安培力的方向平行于斜面向上(2)金属棒所受安培力FBERrl，故 RR1时，F 有最大值F1，所受的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向下，则由平衡条件得FN1mgcos F1mgsin FfmaxFfmaxFN1又 F1BER1 rl，联立解得：R1BElmgsin mgcosrRR2时，F 有最小值F2，所受的摩擦力为最大静摩擦力，方向平行斜面向上，同理可得F213mgsin mg cos 又 F2BER2 rl联立解得：R2BElmgsin m

23、gcosr.14(1)2v0与 x 轴正方向成60 角斜向下(2)4 3mv09Lq解析(1)粒子在电场中做类平抛运动，有：3L212at21，Lv0t1，设粒子到达M 点的速度大小为v，方向与 x 轴正方向成 角；轨迹如图：则有：tan at1v0，vv0cos 联立解得：60，v2v0；即粒子进入磁场时的速度大小为2v0，方向与x 轴正方向成60 角斜向下(2)设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R，有 qvB mv2R，由几何关系有：3L2Ltan 2Rcos ，联立解得B4 3mv09Lq.15(1)3mEqB2(2)4q7m解析(1)粒子自O 点射入到虚线MN 的过程中做匀速直线运动

24、，qE qvB粒子过 MN 时的速度大小vEB仅将 MN 右侧磁场去掉，粒子在 MN 右侧的匀强电场中做类平抛运动，沿电场方向：3mE2qB2qE2mt2垂直于电场方向：xvt14由以上各式计算得出下极板上N、P 两点间的距离x3mEqB2.(2)仅将虚线MN 右侧的电场去掉，粒子在 MN 右侧的匀强磁场中做匀速圆周运动，设经过P点的粒子的比荷为qm，其做匀速圆周运动的半径为R，由几何关系得：R2x2(R3mE2qB2)2解得 R7mE4qB2，又 qvBmv2R，解得：qm4q7m.16(1)0.5 m100 N/C(2)32m(3)143104s解析(1)电荷在电场中做匀加速直线运动，P

25、点到 MN 的距离为 x12v0 t解得 x0.5 m由速度公式v0a t由牛顿第二定律qEma解得 E100 N/C(2)电荷在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得：qv0Bmv02r解得 r1m运动周期T2 rv02104s电荷在电场、磁场中的运动轨迹如图，O 点到挡板的距离为d3r12m15则 cos AON12，即 AON60则 A 点到 MN 的距离xAN rsin 60 32m.(3)电荷在电场中运动的总时间：t13 t3 104s电荷在磁场中运动的圆弧所对的圆心角为 353电荷在磁场中运动的总时间t22T解得 t253104s则电荷从P 点出发至运动到挡板所需的时间为tt1t2143104s.