2011年高考物理 11章综合检测

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1、第十一章磁场综合检测一、选择题(本题共14小题，共70分，在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1(2008百所名校模拟)20世纪50年代，一些科学家提出了地磁场的“电磁感应学说”，认为当太阳强烈活动影响地球面引起磁暴时，磁暴在外地核(深度介于2900km5100km之间)中感应产生衰减时间较长的电流，此电流产生了地磁场连续的磁暴作用可维持地磁场，则外地核中的电流方向为(地磁场N极与S极在地球表面的连线称为磁子午线)()A垂直磁子午线由西向东B垂直磁子午线由东向西C沿磁子午线由南向北D沿磁子午线由北向南【解析】

2、地磁场外部磁感线由南向北，根据安培定则可判断，外地核中电流方向由东向西【答案】B2如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同，方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力的大小为F2，则此时b受到的磁场力的大小变为()AF2BF1F2CF2F1 D2F1F2【解析】对a导线，原来b导线对a导线作用力为F1，方向向左，假设加入的匀强磁场垂直纸面向里，如图(a)所示，则a导线受外力匀强磁场的作用力为F，若FF1，则F1、F、F2之间有下列关系：F2F1F同理对b导线受力分析，如图(b)所示，故此时导线b受磁场作用力：FF1FF2本题正确的

3、答案为A.【答案】A3(2008江苏模拟)如图所示，ab是一段无磁屏蔽功能的介质弯管，其中心线是半径为R的圆弧，弯管平面与匀强磁场方向垂直，一束一价负离子(不计重力)对准a端射入弯管，可以沿中心线穿过的离子必定满足()A速率相同B质量相同C质量与速率的乘积相同D动能相同【解析】由运动电荷在磁场中受洛伦兹力作用而做圆周运动可得，qvBm，得R，可知在离子带电荷量相同、磁感应强度相同时，离子做圆周运动的半径与mv成正比，故C对【答案】C4在磁场中的同一位置，先后引入长度相等的直导线a和b，a、b导线的方向均与磁场方向垂直，但两导线中的电流不同，因此所受的力也不一样图中几幅图象表现的是导线所受的安培

4、力F与通过导线的电流I的关系在以下A、B、C、D四幅图中，请判断描绘正确的是()【解析】由题意“同一位置同一磁场”，“导线长度相同”，又B，可知斜率相等，所以D项错误；电流为0时不受力，所以A项错误，故选BC项【答案】BC5平行金属板M、N的距离为d，其中匀强磁场中的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外(如图所示)，等离子群的速度为v，沿图示方向射入，电容器电容为C，则()A当S断开时，电容器的充电荷量QBvdCB当S闭合时，电容器的充电荷量QBvdCC当S闭合时，电容器的充电荷量QBvdC【解析】当S断开时，电容器极板间的电压等于平行金属板间的电压等离子群不偏向极板运动时做匀速直线运动，此时平行

5、金属板达电压稳定状态，由qvBq，得UBvd，此时电容器的充电荷量QBvdC.S闭合时，平行板上的电荷通过R放电，电场力小于洛伦兹力，使等离子群不断向极板移动，达稳定状态，平行板和电容器间的电压仍为U，电容器的电荷量仍为BvdC.【答案】B6光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，一根质量为m的导体棒ab，用长为l的绝缘细线悬挂，悬线竖直时导体棒恰好与导轨良好接触且细线处于张紧状态，如图所示，系统空间有匀强磁场当闭合开关S时，导体棒向右摆起，摆到最大高度时，细线与竖直方向成角，则()A磁场方向一定竖直向下B磁场方向竖直向下时，磁感应强度最小C导体棒离开导轨前通

6、过电荷量为(1cos)D导体棒离开导轨前电源提供的电能大于mgl(1cos)【解析】当开关S闭合时，导体棒向右摆起，说明其所受安培力水平向右或水平向右的分量，但安培力若有竖直向上的分量，应小于导体棒所受重力，否则导体棒会向上跳起而不是向右摆起，由左手定则可知，磁场方向斜向下或竖直向下都成立，A错；当满足导体棒“向右摆起”时，若磁场方向竖直向下，则安培力水平向右，在导体棒获得的水平冲量相同的条件下，所需安培力最小，因此磁感应强度也最小，B正确；设导轨棒右端的初动能为Ek，摆动过程中机械能守恒，有Ekmgl(1cos)，导体棒的动能是电流做功而获得的，若回路电阻不计，则电流所做的功全部转化为导体棒

7、的动能，此时有WIEtqEEk，得Wmgl(1cos)，q(1cos)，题设条件有电源内阻不计而没有“其他电阻不计”的相关表述，因此其他电阻不可忽略，那么电流做的功就大于mgl(1cos)，通过导体棒的电荷量也就大于(1cos)，C错误D正确【答案】BD7(2009临沂模拟)如图所示，三个质量相等、电荷量分别为q、q和0的小液滴a、b、c，从竖直放置的两极板中间的上方由静止释放，最后从两极板间穿过，a、b经过极板边缘，轨迹如图所示，则在穿过两极板的过程中()A电场力对液滴a、b做的功相同B三者动能的增量相同C液滴a电势能的增加量等于液滴b电势能的减少量D重力对三者做的功相同【解析】液滴a、b只

8、是电性的差异，受力方向不同，偏转方向不同，但电荷量相同，侧移量相同，故做功相同， A正确；c不带电，只有重力做正功，动能增量较小，电场力对a、b做正功，动能增量较大，故B错；偏转电场实际上是加速电场，所以a、b的电势能都要减少，故C错；在竖直方向上下落的高度相等，所以重力对三者做的功相同，D正确【答案】AD8(2009郑州模拟)如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置，其核心部分是两个D形金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频交流电源相连，则带电粒子获得的最大动能与下列哪些因素有关()A加速的次数B加速电压的大小C交流电的频率D匀强磁场的磁感应强度【解析】在匀强磁场中，带电

9、粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，qvB，最大半径R，带电粒子获得的最大动能Ek，只有选项D正确【答案】D9如图所示的OX和MN是匀强磁场中两条平行的边界线，速率不同的同种带电粒子从O点沿OX方向同时射向磁场，其中穿过a点的粒子速度v1方向与MN垂直，穿过b点的粒子速度v2方向与MN成60角设两粒子从O点到MN所需时间分别为t1和t2，则t1t2为()A32B43C11D13【解析】作出两粒子在磁场中的运动轨迹，可知t1，t2，且由T知T1T2.所以，选项A正确【答案】A10如图所示，一质量为m、电荷量为q的带正电绝缘体物块位于高度略大于物块高的水平宽敞绝缘隧道中，物块上、下表面与隧道上、下

10、表面的动摩擦因数均为，整个空间中存在垂直于纸面向里、磁感应强度为B的水平匀强磁场，现给物块水平向右的初速度v0，空气阻力忽略不计，物块电荷量不变，隧道足够长，则整个运动过程中，物块克服阻力做功可能是()A0 B.mvC.mv D.mv【解析】物块进入磁场后的受力情况有三种可能情况：第一种，洛伦兹力和重力是一对平衡力，即Bqv0mg，满足该情况的v0，没有摩擦力，所以克服摩擦力做功为零，第二种情况，v0，挤压上表面，要克服摩擦力做功，当速度减小为v后，摩擦力消失，故克服摩擦力做功Wmvmv2mv；第三种情况，v0，挤压下表面，要克服摩擦力做功，一直到速度为零，所以克服摩擦力做功Wmv.【答案】A

11、BC11(2010温州市八校联考)如图所示，一个静止的质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力)，经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子打至P点，设OPx，能够正确反应x与U之间的函数关系的是()【解析】带电粒子在电场中做加速运动，由动能定理有：qUmv2，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动有：，整理得：x2U，故B正确【答案】B12(2009南昌调研)如图所示，绝缘斜面各处的粗糙程度相同，带正电的滑块在绝缘斜面的AB段匀速下滑，然后进入BC段，要使滑块在BC段加速下滑，下述方法可行的是()A在BC段加竖直向上的匀强电场B在BC段加垂直斜面向下的匀强电场C在BC段加平行斜面向下的匀强

12、磁场D在BC段加垂直纸面向外的匀强磁场【解析】考查牛顿第二定律及受力分析带电滑块能沿着斜面匀速下滑，则mgsinmgcos，得tan，若加竖直向上的匀强电场，则(mgF)sin(mgF)cos，滑块将匀速运动，A错误；若加垂直斜面向下的匀强电场，则滑块受到的压力增大，摩擦力增大，将减速下滑，B错误；若加平行于斜面向下的匀强磁场，则对滑块运动无影响，C错误；若加垂直纸面向里向外的匀强磁场，滑块受到垂直斜面向上的洛伦兹力，滑块对斜面的压力减小，摩擦力减小，将沿斜面加速下滑，D正确【答案】D13(2009黄冈质检)如图所示，一束粒子(不计重力，初速度可忽略)缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加

13、速电场区域，再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域，其中磁场的方向如图所示，磁感应强度大小可根据实际要求调节，收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上则()A该装置可筛选出具有特定速度的粒子B该装置可筛选出具有特定质量的粒子C若射入的粒子电荷量相同，则该装置筛选出的粒子一定具有相同的质量D若射入的粒子质量相同，则该装置筛选出的粒子不一定具有相同的电荷量【解析】考查带电粒子在复合场中的运动能直线通过O1、O2、O3的粒子满足做匀速直线运动的规律，即EqBqv，只有满足速度v的粒子才能沿直线通过并进入收集室，故通过调节磁感应强度B的大小可筛选出具有特定速度的粒子，A正确B错误；粒子

14、经过加速电场加速获得的动能为Uqmv2，v，若射入的粒子的电荷量q相同，则满足条件的v相同，此时粒子的质量一定相同，C正确D错误【答案】AC14(2009北京西城区抽样测试)如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场和磁场相互垂直在电磁场区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球O点为圆环的圆心，a、b、c为圆环上的三个点，a点为最高点，c点为最低点，Ob沿水平方向已知小球所受电场力与重力大小相等现将小球从环的顶端a点由静止释放下列判断正确的是()A当小球运动的弧长为圆周长的1/4时，洛伦兹力最大B当小球运动的弧长为圆周长的1/2时，洛伦兹力最大C小

15、球从a点到b点，重力势能减小，电势能增大D小球从b点运动到c点，电势能增大，动能先增大后减小【解析】考查带电物体在复合场中的运动由于重力和电场力大小相等，将电场力和重力合成，其合力方向为斜向左下，与竖直方向成45，由于洛伦兹力不做功，则带电小球经过bc弧长的中点处时速度最大，洛伦兹力最大，A、B均错误；从a到b运动过程中，电场力做正功，电势能减小，重力做正功，重力势能减小，C错误；从b到c点运动过程中，动能先增大后减小，故D正确【答案】D二、计算题(本题共包括4小题，共50分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位

16、)15电磁炮的基本原理如图所示，把待发射的炮弹(导体)放置在匀强磁场中的两条平行导轨(导轨与水平方向成角)上，磁场方向和导轨平面垂直，若给导轨一很大的电流I，使炮弹作为一个载流导体在磁场的作用下，沿导轨做加速运动，以某一速度发射出去已知匀强磁场的磁感应强度为B，两导轨间的距离为L，磁场中导轨的长度为s，炮弹的质量为m，炮弹和导轨间摩擦力不计试问：在导轨与水平方向夹角一定时，要想提高炮弹发射时的速度v0，从设计角度看可以怎么办？(通过列式分析，加以说明)【解析】当通入电流I时，炮弹受到的磁场力为FBIL发射过程中磁场力做功WBFs发射过程中重力做功为WGmgSsin由动能定理得：WBWGmv联立

17、解得v0从式可以看出，当炮弹质量和导轨倾角一定时，从理论上讲，增大B、I、L、s都可以提高炮弹的发射速度【答案】见解析16(2010成都市高三摸底测试)如图所示，xOy是位于足够大的绝缘光滑水平桌面内的平面直角坐标系，虚线MN是xOy的角平分线在MN的左侧区域，存在着沿x轴负方向、场强为E的匀强电场；在MN的右侧区域，存在着方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场现有一带负电的小球a从y轴上的P(0，L)点，在电场力作用下由静止开始运动，小球a到达虚线MN上的Q点时与另一个不带电的静止小球b发生碰撞，碰后两小球粘合在一起进入磁场，它们穿出磁场的位置恰好在O点若a、b两小球的质量相等且均可视为质点

18、，a、b碰撞过程中无电荷量损失，不计重力作用求：(1)小球a的比荷k(即电荷量与质量之比)；(2)过O点后，粘在一起的两个小球再次到达虚线MN上的位置坐标(结果用E、B、L表示)【解析】(1)设a的质量为m、电荷量为q，a与b碰撞前后的速度大小分别为v0、v，碰后两球在磁场中运动的轨道半径为R.a在电场中做匀加速直线运动，由动能定理得：qELmva与b碰撞中动量守恒，有：mv02mv解得v由题意知，Q点的位置坐标一定是(L，L)，且碰后两球在磁场中做匀速圆周运动的圆心O1一定在x轴上，如图，所以RL由洛伦兹力提供向心力有：qvB2m故有k(2)过O点后，两球以沿y轴正方向的初速度v在电场中做类

19、平抛运动设它们再次到达虚线MN上的位置坐标为Q(x，y)，在电场中运动的时间为t由运动学公式有：xt2yvt且tan45解得：xy2L，所以两球再次到达虚线MN上的位置坐标是Q(2L,2L)17(2010四川绵阳统测)如图所示，在y轴右方有方向垂直于纸面的匀强磁场，一个质量为m，电荷量为q的质子以速度v水平向右经过x轴上的P点最后从y轴上的M点射出，已知M点到原点的距离为L，质子射出磁场时的速度方向与y轴的夹角为30.求：(1)磁感应强度的大小和方向；(2)质子在磁场中运动到适当时候，若在y轴右方再加一个匀强电场，可以使质子能平行于y轴正方向做匀速直线运动从质子经过P点开始计时，经过多长时间开

20、始加这个匀强电场？电场强度多大？方向如何？【解析】(1)质子在磁场中运动的圆轨道如图所示，设圆轨道半径为R，由几何知识得：R(1sin30)L根据洛伦兹力提供向心力，得qvBm解得：B由左手定则可判定磁场方向垂直纸面向里(2)要使质子能平行于y轴正方向做匀速直线运动，必须当质子速度沿y轴正方向时，加一水平向右的匀强电场，并且使质子所受电场力和洛伦兹力相等，即qEqvB由解得：E，方向与x轴正方向相同此刻质子恰好运动了，则T，t由解得：t18(2009江苏省宿迁)如图甲所示，水平地面上有一辆固定有竖直光滑绝缘管的小车，管的底部有一质量m0.2g、电荷量q8105C的小球，小球的直径比管的内径略小

21、在管口所在水平面MN的下方存在着垂直纸面向里、磁感应强度B115T的匀强磁场，MN面的上方还存在着竖直向上、场强E25V/m的匀强电场和垂直纸面向外、磁感应强度B25T的匀强磁场现让小车始终保持v2m/s的速度匀速向右运动，以带电小球刚经过场的边界PQ为计时的起点，测得小球对管侧壁的弹力FN随高度h变化的关系如图乙所示g取10m/s2，不计空气阻力求：(1)小球刚进入磁场B1时的加速度大小；(2)绝缘管的长L；(3)小球离开管后再次经过水平面MN时距管口的距离x.【解析】(1)以小球为研究对象，竖直方向小球受重力和恒定的洛伦兹力Ff1，故小于在管中在竖直方向上做匀加速直线运动，加速度设为a，则a2m/s2.(2)在小球运动到管口时，FN2.4103N，设v1为小球竖直分速度，由FNqv1B1，则v12m/s由v2aL得L1m.(3)小球离开管口进入复合场，其中qE2103N，mg2103N.故电场力与重力平衡，小球在复合场中做匀速圆周运动，合速度v与MN成45角，轨道半径为R，Rm小球离开管口开始计时，到再次经过MN所通过的水平距离x1R2m对应时间tTs小车运动距离为x2，x2vtm，xx1x20.43m.【答案】见解析