物理人教版高考复习精练与解析——磁场单元检测10144.pdf

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1、 一、选择题 1.(2019 年山东济宁二模)(多选)如图所示,A、B两物体的质量分别为m、2m,中间用轻杆相连,放在光滑的固定斜面上。现将它们从静止释放,在下滑的过程中()。A.两物体下滑的加速度相同 B.轻杆对A做正功,对B做负功 C.系统的机械能守恒 D.任意时刻两物体重力的功率相同【解析】斜面光滑,则对整体分析可知,加速度a=gsin,故A、B间的杆没有弹力,故轻杆对A、B均不做功,A 项正确,B 项错误;因为斜面光滑,系统只有重力做功,所以系统机械能守恒,C 项正确;由于A、B两物体加速度相同,任意时刻A、B两物体速度相同,但重力大小不同,故重力的瞬时功率不同,D 项错误。【答案】A

2、C 2.(2019 年山东潍坊期末考试)某种热敏电阻在环境温度升高时,电阻会迅速减小。将这种热敏电阻P接入如图所示的电路,开关闭合。若环境温度升高,下列判断正确的是()。A.电路的总电阻变大 B.流过P的电流变小 C.灯泡A变亮 D.灯泡B变亮【解析】若环境温度升高,则热敏电阻P阻值减小,总电阻减小,总电流变大,路端电压减小,则灯泡A两端电压变大,灯泡A变亮;灯泡B以及热敏电阻P所在的并联支路的电压减小,灯泡B变暗;通过B的电流减小,而总电流变大,则通过P的电流变大,C 项正确,A、B、D 三项错误。【答案】C 3.(2019 年广东广州模拟考试)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距

3、 80 cm 的两点上,弹性绳的原长也为 80 cm。将一重物挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为 100 cm;已知弹性绳的劲度系数为 100 N/m,则重物的重力大小为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)()。A.5 N B.10 N C.12 N D.18 N【解析】左、右两半段绳的伸长量 L=100-802 cm=10 cm,由共点力的平衡条件可知,重物的重力G=2kL502-40250=1.2kL=12 N,C 项正确。【答案】C 4.(2019 年江西吉安模拟)(多选)我国的航天技术突飞猛进,前期做了分步走的大量工作。在 2013 年 6 月 10日,我国首次太空授课在距地球 3

4、00 多千米的“天宫一号”上举行,图示为宇航员王亚平在“天宫一号”上所做的“水球”。若已知地球的半径为 6400 km,地球表面的重力加速度g=9.8 m/s2,下列关于“水球”和“天宫一号”的说法正确的是()。A.“水球”的形成是因为太空中没有重力 B.“水球”受重力作用,其所在处的重力加速度大于 5 m/s2 C.“天宫一号”的运行速度小于 7.9 km/s D.“天宫一号”的运行周期约为 1.5 h【解析】“水球”受重力作用,但其处于完全失重状态,其重力加速度由高度决定,在地球表面附近有2=mg,在“天宫一号”中有(+)2=mg,可得g约为 8.94 m/s2,大于 5 m/s2,A 项

5、错误,B 项正确;由万有引力提供向心力有2=2,可得v=,因“天宫一号”离地面有一定高度,则其速度小于第一宇宙速度,C项正确;由万有引力提供向心力,有2=m(2)2r,可得T=23=232g1.5 h,D 项正确。【答案】BCD 5.(2019 年新余一中模拟)如图所示,某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极,沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极,做“旋转的液体的实验”。若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场,磁感应强度B=0.1 T,玻璃皿的横截面的半径a=0.05 m,电源的电动势E=3 V,内阻r=0.1,限流电阻R0=4.9,玻璃皿中两电极间液体的等效电阻R=0.9,闭合开

6、关后当液体旋转时电压表的示数恒为 1.5 V,则()。A.由上往下看,液体顺时针旋转 B.液体所受的安培力大小为 1.510-4 N C.闭合开关 10 s,液体中产生的电热能是 4.5 J D.闭合开关后,液体中的电热功率为 0.081 W【解析】中心圆柱形电极接电源的负极,沿边缘圆环形电极接电源的正极,因此电流由边缘流向中心,磁场竖直向上,由左手定则可知,导电液体受到的磁场力沿逆时针方向,因此液体沿逆时针方向旋转,A 项错误。根据闭合电路的欧姆定律E=U+IR0+Ir,代入数据可得电路中的电流I=0.3 A,液体所受的安培力大小F=BIL=BIa=1.510-3 N,B 项错误。10 s

7、内液体中产生的电热能Q=I2Rt=0.81 J,C 项错误。液体中的电热功率P热=I2R=0.081 W,D 项正确。【答案】D 6.(2019 年九江模拟)如图所示,匀强电场中有一个以O为圆心、半径为R的圆,电场方向与圆所在平面平行,A、O两点的电势差为U,一带正电的粒子在该电场中运动,经A、B两点时速度方向沿圆的切线,速度大小均为v0,粒子重力不计,只受电场力,则下列说法正确的是()。A.粒子从A到B的运动过程中,动能先增大后减小 B.圆周上电势最高的点与O点的电势差为2U C.粒子在A、B间做圆周运动 D.匀强电场的电场强度大小E=【解析】带电粒子仅在电场力作用下运动,粒子在A、B两点动

8、能相等,则电势能也相等,因为是匀强电场,所以A、B两点的连线为等势面,根据等势面与电场线垂直的特性,可画出电场线CO,由曲线运动条件可知,正电粒子所受的电场力沿着CO方向,因此粒子从A到B做抛体运动,速度方向与电场力方向夹角先大于90后小于 90,电场力对于运动来说先是阻力后是动力,所以动能先减小后增大,A、C 两项错误。匀强电场的电场强度U=Ed,式中的d是沿着电场强度方向的距离,因而由几何关系可知,UAO=E22R,所以E=2U;圆周上电势最高的点与O点的电势差U=ER=2UR=2U,B 项正确,D 项错误。【答案】B 7.(2019 年江西上饶模拟考试)如图所示,在正交的匀强电场和匀强磁

9、场中有质量和电荷量都相同的两油滴M、N。M静止,N做半径为R、周期为T的匀速圆周运动,若N与M相碰后并结合在一起,则碰后M、N整体将()。A.以N原速率的一半做匀速直线运动 B.以2为半径做匀速圆周运动 C.仍以R为半径做匀速圆周运动 D.做周期为2的匀速圆周运动【解析】设M、N的质量和电荷量分别为m、q,碰撞前N的速率为v。碰撞后瞬间整体的速率为v。碰撞前,对N,由洛伦兹力提供向心力,有qvB=m2,得R=;对M有qE=mg;碰撞过程,取碰撞前N的速度方向为正方向,由动量守恒定律有mv=2mv,得v=2;MN整体受到的电场力为 2qE,重力为 2mg,则2qE=2mg,所以整体的电场力和重力

10、仍平衡,因此碰后整体做匀速圆周运动,轨迹半径r=22=2=2,A、C两项错误,B 项正确;N原来的周期T=2,碰后整体的周期T=222=T,D 项错误。【答案】B 8.(2019 年湖北荆州期末考试)(多选)回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用,其原理如图所示。D1和 D2是两个中空的半圆形金属盒,置于与盒面垂直的匀强磁场中,它们接在电压为U、周期为T的交流电源上。位于 D1圆心处的粒子源A能不断产生 粒子(初速度可以忽略),它们在两盒之间被电场加速。当 粒子被加速到最大动能Ek后,再将它们引出。忽略 粒子在电场中的运动时间,则下列说法正确的是()。A.粒子第n次被加速前、后的轨道半径比为-1

11、 B.若只增大交变电压U,则 粒子在回旋加速器中运行的时间会变短 C.若不改变交流电压的周期,仍可用此装置加速氘核 D.若是增大交变电压U,则 粒子的最大动能Ek会变大【解析】根据洛伦兹力提供做匀速圆周运动所需的向心力,则有qvB=m2,且nqU=12mv2,解得r=12,所以质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为-1,A 项正确;若只增大交变电压U,则质子在回旋加速器中加速次数会减小,导致运行时间变短,B 项正确;交流电压的周期与粒子在磁场中运动的周期相同,即T=2,因 粒子(24He)与氘核(12H)的比荷相同,故两者的周期相同,不用改变交流电压的周期,也能加速氘核,C 项正确;根据洛伦兹

12、力提供粒子做匀速圆周运动所需的向心力,则有qvB=m2,且Ek=12mv2,解得Ek=2222,与加速电压无关,D 项错误。【答案】ABC 二、非选择题 9.(2019 年华南师大附中模拟)如图所示,某小组同学利用 DIS 实验装置研究支架上力的分解。A、B为两个相同的双向力传感器,该型号传感器在受到拉力时读数为正,受到压力时读数为负。A连接质量不计的细绳,并可沿固定的圆弧形轨道移动。B固定不动,通过光滑铰链连接一轻杆,将细绳连接在杆右端O点构成支架,调整使得O点位于圆弧形轨道的圆心处,保持杆沿水平方向。随后按如下步骤操作:测量绳子与水平杆夹角AOB=;对两个传感器进行调零;用另一绳在O点悬挂

13、住一个钩码,记录两个传感器读数;取下钩码,移动传感器A,改变角,重复上述步骤,得到图示数据表格a。(1)根据表格a,可知A传感器对应的是表中的力 (选填“F1”或“F2”)。(2)换用不同钩码做此实验,重复上述实验步骤,得到数据表格b。则表格b中 30所对应的F2空缺处数据应为 N。表格a F1/N 1.001 0.580 1.002 F2/N-0.868-0.291 0.865 30 60 150 表格b F1/N 1.103 F2/N 30 60 (3)实验中,让A传感器沿圆心为O的圆弧形(而不是其他的形状)轨道移动的主要目的是 。A.方便改变A 传感器的读数 B.方便改变B 传感器的读数

14、 C.保持轻杆右端O 的位置不变 D.方便改变细绳与杆的夹角【解析】(1)因绳子只能提供拉力,故A传感器对应的是表中力F1。(2)对于O点,受力平衡,O点受到F1、F2及钩码向下的拉力,根据几何关系可知,F2=F1cos 30,又由牛顿第三定律可知F1=F1,F2=F2,则F2=1.10332 N=0.955 N,因为B受到的是压力,所以F2空缺处数据应为-0.955 N。(3)实验中,让A 传感器沿圆心为O 的圆弧形轨道移动的主要目的是保持轻杆右端O 的位置不变,从而保证OB水平,C 项正确。【答案】(1)F1(2)-0.955(3)C 10.(2019 年河南安阳 11 月模拟考试)某实验

15、小组计划测量一未知电阻的阻值,已经连接好实物图如图 1所示。(1)请根据实物图在图 2 所示方框中画出该实验的电路图,并标明表示各元件的字母。(2)图 3 中电阻箱的读数是 ;如果将电阻箱的阻值由 10.0 调节到 9.00,应。(3)先使电阻箱阻值调至如图3 所示,再将 S2接到A,闭合 S1,记录下对应的电压表示数为2.20 V,然后断开S1;保持电阻箱示数不变,将 S2切换到B,闭合 S1,此时电压表的示数为2.80 V,然后断开 S1,不计电源内阻,电压表可视为理想电表,据此可知,定值电阻R1的阻值为 。(计算结果保留 3 位有效数字)。【解析】(1)根据实物图画出实验的电路图如图所示

16、。(2)题图 3 中电阻箱的读数是 20.00;如果将电阻箱的阻值由 10.0 调节到 9.00,应先将“1”挡调到 9,再将“10”挡调到 0。(3)由题意可知,电阻箱R与定值电阻R1两端的电压之比为 2.2(2.8-2.2)=113;可得1=113,解得R1=311R=31120 5.45。【答案】(1)电路图如图所示(2)20.00 先将“1”挡调到 9,再将“10”挡调到 0(3)5.45 11.(2019 年河北七市联考)如图所示,平面直角坐标系xOy内,x轴上方存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B=0.2 T,y轴上一点P(0,16 cm)有一粒子源,能向各个方向释放出比荷为

17、4108 C/kg 的正粒子,粒子初速度v0=8106 m/s,不计粒子重力,求:(1)正粒子的轨迹半径。(2)x轴上有粒子穿过的坐标范围。【解析】(1)粒子带正电,由左手定则可知,粒子在磁场中沿顺时针方向转动,粒子做圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得qv0B=02 代入数据解得r=0.1 m=10 cm。(2)粒子能打到x轴上的临界运动轨迹如图甲、乙所示 由几何知识得 xA=(2)2-2,xB=-2-(-r)2 代入数据解得xA=12 cm,xB=-8 cm x轴上有粒子穿过的坐标范围是-8 cmx12 cm。【答案】(1)10 cm(2)-8 cmx12 cm 12.(201

18、9 年天津三模)如图所示,半圆形有界匀强磁场的圆心O1在x轴上,OO1距离等于半圆的半径,磁场的磁感应强度大小为B1。虚线MN平行x轴且与半圆相切于P点。在MN上方是正交的匀强电场和匀强磁场,电场强度大小为E,方向沿x轴负向,磁场的磁感应强度大小为B2。B1、B2方向均垂直纸面,方向如图所示。有一群相同的正粒子,以相同的速率沿不同方向从原点O射入第象限,其中沿x轴正方向进入磁场的粒子经过P点射入MN后,恰好在正交的电磁场中做直线运动,粒子质量为m,电荷量为q(粒子重力不计)。(1)求粒子初速度大小和有界半圆形磁场的半径。(2)若撤去磁场B2,求经过P点射入电场的粒子从y轴出电场时的坐标。(3)

19、若不撤去磁场B2,判断从原点O与x轴正方向成角进入第象限的粒子在正交的电磁场中的运动情况,并进行证明。【解析】(1)粒子在正交的电磁场做直线运动,有Eq=qv0B2 解得v0=2 粒子在磁场B1中做匀速圆周运动,有qv0B1=m02 由题意可知粒子在磁场B1中做圆周运动的半径与该磁场半径相同,即r=R 解得R=12。(2)撤去磁场B2,粒子在电场中做类平抛运动,有 水平方向做匀加速直线运动,有R=2t2 竖直方向做匀速直线运动,有y=v0t 从y轴出电场的坐标为y=y+R 解得y=2(11+212)。(3)粒子射入时速度方向与x轴成角,设粒子出B1磁场与半圆形磁场边界交于Q点,找出轨迹圆心O2,由于r=R,可以看出四边形OO1QO2四条边等长,它是菱形,所以半径O2Q与OO1平行。所以粒子从Q点出磁场时速度与O2Q垂直,即与x轴垂直,所以垂直进入MN边界,进入正交电磁场E、B2中都有Eq=qv0B2,故它们在正交电磁场中做匀速直线运动。【答案】(1)2 12(2)2(11+212)(3)见解析