【紅對(duì)勾】2012高考物理 磁場(chǎng)單元綜合測(cè)試 新課標(biāo)

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1、 單元綜合測(cè)試八(磁場(chǎng)) 本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，試卷滿分為100分．考試時(shí)間為90分鐘． 第Ⅰ卷(選擇題，共40分) 一、選擇題(本題共10小題，每題4分，共40分．有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)) 1．下列關(guān)于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的說法中正確的是(　　) A．電場(chǎng)線和磁感線都是封閉曲線 B．電場(chǎng)線和磁感線都是不封閉曲線 C．通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受到磁場(chǎng)力的作用 D．電荷在電場(chǎng)中一定受到電場(chǎng)力的作用 解析：磁感線是封閉曲線，電場(chǎng)線不是封閉曲線，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)；當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，不受磁場(chǎng)力的作

2、用，但電荷在電場(chǎng)中一定受到電場(chǎng)力的作用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤而選項(xiàng)D正確． 答案：D 圖1 2．如圖1所示，一根質(zhì)量為m的金屬棒AC用軟線懸掛在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通入A→C方向的電流時(shí)，懸線張力不為零，欲使懸線張力為零，可以采用的辦法是(　　) A．不改變電流和磁場(chǎng)方向，適當(dāng)增大電流 B．只改變電流方向，并適當(dāng)減小電流 C．不改變磁場(chǎng)和電流方向，適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度 D．只改變磁場(chǎng)方向，并適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度 解析：通入A→C方向的電流時(shí)，由左手定則可知，安培力方向垂直金屬棒向上，2T＋F安＝mg，F(xiàn)安＝BIL；欲使懸線張力為零，需增大安培力，但不能改變安培力的方向，只有選項(xiàng)A

3、符合要求． 答案：A 3．速率相同的電子垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入四個(gè)不同的磁場(chǎng)，其軌跡如圖所示，則磁場(chǎng)最強(qiáng)的是(　　) 解析：由qvB＝m得r＝，速率相同時(shí)，半徑越小，磁場(chǎng)越強(qiáng)，選項(xiàng)D正確． 答案：D 圖2 4．如圖2所示，用絕緣輕繩懸吊一個(gè)帶正電的小球，放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．現(xiàn)把小球拉至懸點(diǎn)右側(cè)a點(diǎn)，輕繩被水平拉直，靜止釋放后，小球在豎直平面內(nèi)來回?cái)[動(dòng)．在小球運(yùn)動(dòng)過程中，下列判斷正確的是(　　) A．小球擺到懸點(diǎn)左側(cè)的最高點(diǎn)與a點(diǎn)應(yīng)在同一水平線上 B．小球每次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)所受洛倫茲力大小相等 C．小球每次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)所受洛倫茲力方向相同 D．小球每次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)輕繩所受拉力大小

4、相等 解析：由洛倫茲力不做功，小球機(jī)械能守恒，小球在最低點(diǎn)的速度相等，選項(xiàng)A、B均正確；設(shè)小球在最低點(diǎn)的速度為v，從右側(cè)擺下時(shí)，在最低點(diǎn)受洛倫茲力的方向豎直向下，且T1－qvB－mg＝m；從左側(cè)擺下時(shí)，在最低點(diǎn)受洛倫茲力的方向豎直向上，且T2＋qvB－mg＝m；T1≠T2，選項(xiàng)C、D均錯(cuò)． 答案：AB 圖3 5．回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其主體部分是兩個(gè)D形金屬盒．兩金屬盒處在垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻交流電源兩極相連接，從而使粒子每次經(jīng)過兩盒間的狹縫時(shí)都得到加速，如圖所示．現(xiàn)要增大帶電粒子從回旋加速器射出時(shí)的動(dòng)能，下列方法可行的是(　　) A．減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)

5、度 B．減小狹縫間的距離 C．增大高頻交流電壓 D．增大金屬盒的半徑 解析：設(shè)粒子的最終速度為v，由R＝及Ek＝mv2得Ek＝，粒子的動(dòng)能與交流電壓無關(guān)，選項(xiàng)D可使射出的粒子動(dòng)能增大． 答案：D 6．質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子(忽略重力)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，形成空間環(huán)形電流．已知粒子的運(yùn)動(dòng)速率為v、半徑為R、周期為T，環(huán)形電流的大小為I.則下面說法中正確的是(　　) A．該帶電粒子的比荷為＝ B．在時(shí)間t內(nèi)，粒子轉(zhuǎn)過的圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為θ＝ C．當(dāng)速率v增大時(shí)，環(huán)形電流的大小I保持不變 D．當(dāng)速率v增大時(shí)，運(yùn)動(dòng)周期T變小 解析：在磁場(chǎng)中，由qvB

6、＝，得＝，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期T＝與速率無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；在時(shí)間t內(nèi)，粒子轉(zhuǎn)過的圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角θ＝2π＝，選項(xiàng)B正確；電流定義I＝＝，與速率無關(guān)，選項(xiàng)C正確． 答案：BC 圖4 7．如圖4所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為 ＋q的P環(huán)套在固定的水平長(zhǎng)直絕緣桿上，整個(gè)裝置處在垂直于桿的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.現(xiàn)給環(huán)一向右的初速度v0(v0>)，則(　　) A．環(huán)將向右減速，最后勻速 B．環(huán)將向右減速，最后停止運(yùn)動(dòng) C．從環(huán)開始運(yùn)動(dòng)到最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，損失的機(jī)械能是mv02 D．從環(huán)開始運(yùn)動(dòng)到最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，損失的機(jī)械能是mv02－m()2 圖5 解析：

7、由題意可知qv0B>mg，受力分析如圖5所示．水平方向物體做減速運(yùn)動(dòng)，f＝μFN＝μ(qvB－mg)，當(dāng)qvB＝mg，即v＝時(shí)，F(xiàn)N＝0，之后物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、D正確而B、C錯(cuò)誤． 答案：AD 圖6 8．如圖6所示，圓柱形區(qū)域的橫截面在沒有磁場(chǎng)的情況下，帶電粒子(不計(jì)重力)以某一初速度沿截面直徑方向入射時(shí)，穿過此區(qū)域的時(shí)間為t；若該區(qū)域加沿軸線方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，帶電粒子仍以同一初速度沿截面直徑入射，粒子飛出此區(qū)域時(shí)，速度方向偏轉(zhuǎn)了π/3，根據(jù)上述條件可求得的物理量為(　　) A．帶電粒子的初速度 B．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑 C．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的

8、周期 D．帶電粒子的比荷 圖7 解析：設(shè)圓柱形區(qū)域的半徑為R，粒子的初速度為v0，則v0＝，由于R未知，無法求出帶電粒子的初速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若加上磁場(chǎng)，粒子在磁場(chǎng)中的軌跡如圖7所示，設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡半徑為r，運(yùn)動(dòng)周期為T，則T＝，速度方向偏轉(zhuǎn)了π/3，由幾何關(guān)系得，軌跡圓弧所對(duì)的圓心角θ＝π/3，r＝R，聯(lián)立以上式子得T＝πt；由T＝2πm/qB得q/m＝，故選項(xiàng)C、D正確；由于R未知，無法求出帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，選項(xiàng)B錯(cuò)誤． 答案：CD 圖8 9．如圖8所示，ABC為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道，其中AB為傾斜直軌道，BC為與AB相切的圓形軌道，并且圓形軌道處在勻強(qiáng)

9、磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．質(zhì)量相同的甲、乙、丙三個(gè)小球中，甲球帶正電、乙球帶負(fù)電、丙球不帶電，現(xiàn)將三個(gè)小球在軌道AB上分別從不同高度處由靜止釋放，都恰好通過圓形軌道的最高點(diǎn)，則(　　) A．經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，三個(gè)小球的速度相等 B．經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，甲球的速度最小 C．甲球的釋放位置比乙球的高 D．運(yùn)動(dòng)過程中三個(gè)小球的機(jī)械能均保持不變 解析：恰好過最高點(diǎn)，對(duì)甲球：mg＋qv甲B＝；對(duì)乙球：mg－qv乙B＝；對(duì)丙球：mg＝，故v甲>v丙>v乙，故選項(xiàng)A、B均錯(cuò)．洛倫茲力不做功，故運(yùn)動(dòng)過程中三個(gè)小球的機(jī)械能均保持不變，選項(xiàng)C、D均正確． 答案：CD 10．如圖所示，虛線框中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E

10、和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，它們相互正交或平行．有一個(gè)帶負(fù)電的小球從該復(fù)合場(chǎng)上方的某一高度處自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過下列的哪些復(fù)合場(chǎng)區(qū)域(　　) 解析：帶電小球要沿直線通過復(fù)合場(chǎng)區(qū)域，則受力必須平衡，分析剛進(jìn)復(fù)合場(chǎng)時(shí)的受力就可得C、D正確． 答案：CD 第Ⅱ卷(非選擇題，共60分) 二、填空題(本題共2小題，每題8分，共16分) 11．實(shí)驗(yàn)室里可以用圖9甲所示的小羅盤估測(cè)條形磁鐵磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．方法如圖乙所示，調(diào)整羅盤，使小磁針靜止時(shí)N極指向羅盤上的零刻度(即正北方向)，將條形磁鐵放在羅盤附近，使羅盤所在處條形磁鐵的方向處于東西方向上，此時(shí)羅盤上的小磁針將轉(zhuǎn)過一定角度．若已知地

11、磁場(chǎng)的水平分量Bx，為計(jì)算羅盤所在處條形磁鐵磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，則只需知道________，磁感應(yīng)強(qiáng)度的表達(dá)式為B＝________. 圖9 答案：羅盤上指針的偏轉(zhuǎn)角　Bxtanθ 12．如圖10所示，空間有一垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為0.2 kg且足夠長(zhǎng)的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端無初速度放置一質(zhì)量為0.1 kg、電荷量q＝＋0.2 C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，滑塊受到的最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力．現(xiàn)對(duì)木板施加方向水平向左，大小為0.6 N的恒力，g取10 m/s2，則木板的最大加速度為________；滑塊的最大

12、速度為________． 圖10 解析：開始滑塊與板一起勻加速，剛發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)整體的加速度a＝＝2 m/s2，對(duì)滑塊μ(mg－qvB)＝ma，代入數(shù)據(jù)可得此時(shí)刻的速度為6 m/s.此后滑塊做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最終勻速．mg＝qvB代入數(shù)據(jù)可得此時(shí)刻的速度為10 m/s.而板做加速度增加的加速運(yùn)動(dòng)，最終勻加速．板的加速度a＝＝3 m/s2 答案：3 m/s2　10 m/s 三、計(jì)算題(本題共4小題，13、14題各10分，15、16題各12分，共44分，計(jì)算時(shí)必須有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 圖11 13．有兩個(gè)相同的全長(zhǎng)電阻為9 Ω的均勻光滑圓環(huán)

13、，固定于一個(gè)絕緣的水平臺(tái)面上，兩環(huán)分別在兩個(gè)互相平行的、相距為20 cm的豎直面內(nèi)，兩環(huán)的連心線恰好與環(huán)面垂直，兩環(huán)面間有方向豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.87 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩球的最高點(diǎn)A和C間接有一內(nèi)阻為0.5 Ω的電源，連接導(dǎo)線的電阻不計(jì)．今有一根質(zhì)量為10 g，電阻為1.5 Ω的棒置于兩環(huán)內(nèi)側(cè)且可順環(huán)滑動(dòng)，而棒恰好靜止于如圖11所示的水平位置，它與圓弧的兩接觸點(diǎn)P、Q和圓弧最低點(diǎn)間所夾的弧對(duì)應(yīng)的圓心角均為θ＝60，取重力加速度g＝10 m/s2.試求此電源電動(dòng)勢(shì)E的大?。? 圖12 解析：在圖中，從左向右看，棒PQ的受力如圖12所示，棒所受的重力和安培力FB的合力與環(huán)對(duì)棒的彈力FN

14、是一對(duì)平衡力，且FB＝mgtanθ＝mg 而FB＝IBL，所以I＝ ＝ A＝1 A 在右圖所示的電路中兩個(gè)圓環(huán)分別連入電路中的電阻為R，則R＝ Ω＝2 Ω 由閉合電路歐姆定律得E＝I(r＋2R＋R棒) ＝1(0.5＋22＋1.5) V＝6 V 答案：6 V 圖13 14．(2011石家莊模擬)如圖13所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置一與磁感線平行的薄鉛板，一個(gè)帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，以半徑R1＝20 cm做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．第一次垂直穿過鉛板后以半徑R2＝19 cm做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則帶電粒子能夠穿過鉛板的次數(shù)是多少？ 解析：粒子每穿過鉛板一次損失的動(dòng)能都相同，但是粒子每穿過鉛板一次其速度的

15、減少卻是不同的，速度大時(shí)，其速度變化量?。凰俣刃r(shí)，速度變化量大．但是粒子每次穿過鉛板時(shí)受鉛板的阻力相同，所以粒子每次穿過鉛板克服阻力做的功相同，因而每次穿過鉛板損失的動(dòng)能相同． 粒子每穿過鉛板一次損失的動(dòng)能為： ΔEk＝mv12－mv22＝(R12－R22) 粒子穿過鉛板的次數(shù)為： n＝＝＝10.26次，取n＝10次． 答案：10 圖14 15．(2010四川高考)如圖14所示，電源電動(dòng)勢(shì)E0＝15 V，內(nèi)阻r0＝1Ω，電阻R1＝30 Ω，R2＝60Ω.間距d＝0.2 m的兩平行金屬板水平放置，板間分布有垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．閉合開關(guān)S，板間電場(chǎng)視

16、為勻強(qiáng)電場(chǎng)，將一帶正電的小球以初速度v＝0.1 m/s沿兩板間中線水平射入板間．設(shè)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為Rx，忽略空氣對(duì)小球的作用，取g＝10 m/s2. (1)當(dāng)Rx＝29 Ω時(shí)，電阻R2消耗的電功率是多大？ (2)若小球進(jìn)入板間做勻速圓周運(yùn)動(dòng)并與板相碰，碰時(shí)速度與初速度的夾角為60，則Rx是多少？ 解析：(1)設(shè)R1和R2的并聯(lián)電阻為R，有 R＝① R1兩端的電壓為：U＝② R2消耗的電功率為：P＝③ 當(dāng)Rx＝29 Ω時(shí)，聯(lián)立①②③式，代入數(shù)據(jù)，得 P＝0.6 W．④ (2)設(shè)小球質(zhì)量為m，電荷量為q，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，有：qE＝mg⑤ E＝⑥ 設(shè)小球做圓周運(yùn)

17、動(dòng)的半徑為r，有 qvB＝⑦ 由幾何關(guān)系有r＝d⑧ 聯(lián)立①②⑤⑥⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)，解得 Rx＝54 Ω.⑨ 答案：(1)0.6 W　(2)54 Ω 16．(2010北京高考)利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域． 如圖15甲，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)B中，在薄片的兩個(gè)側(cè)面a、b間通以電流I時(shí)，另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)．其原因是薄片中的移動(dòng)電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是c、f間建立起電場(chǎng)EH，同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差UH.當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí)，EH和UH達(dá)到穩(wěn)定值，UH的大小與I和B以及霍爾元件

18、厚度d之間滿足關(guān)系式UH＝RH，其中比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)． (1)設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度(c、f間距)為l，請(qǐng)寫出UH和EH的關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請(qǐng)判斷圖15甲中c、f哪端的電勢(shì)高； (2)已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n，電子的電荷量為e，請(qǐng)導(dǎo)出霍爾系數(shù)RH的表達(dá)式．(通過橫截面積S的電流I＝nevS，其中v是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率)； 圖15 (3)圖15乙是霍爾測(cè)速儀的示意圖，將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤的周邊等距離地嵌裝著m個(gè)永磁體，相鄰永磁體的極性相反．霍爾元件置于被測(cè)圓盤的邊緣附近．當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾元件輸出的電壓脈沖

19、信號(hào)圖象如圖15丙所示． a．若在時(shí)間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，請(qǐng)導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速N的表達(dá)式． b．利用霍爾測(cè)速儀可以測(cè)量汽車行駛的里程．除此之外，請(qǐng)你展開“智慧的翅膀”，提出另一個(gè)實(shí)例或設(shè)想． 解析：(1)UH＝EHl；c端電勢(shì)高． (2)由UH＝RH① 得RH＝UH＝EHl② 當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力相等時(shí)eEH＝evB 得EH＝vB③ 又I＝nevS④ 將③、④代入②，得RH＝vBl＝vl＝＝. (3)a.由于在時(shí)間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，則P＝mNt 圓盤轉(zhuǎn)速為N＝ b．提出的實(shí)例或設(shè)想合理即可． 答案：(1)UH＝EHl；c端電勢(shì)高 (2)RH＝ (3)見解析 - 10 - 用心 愛心 專心