2023年高考物理11章综合检测.docx

第十一章　磁场综合检测 一、选择题(此题共14小题，共70分，在每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．(2023·百所名校模拟)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2900km～5100km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，那么外地核中的电流方向为(地磁场N极与S极在地球外表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】　地磁场外部磁感线由南向北，根据安培定那么可判断，外地核中电流方向由东向西． 【答案】　B 2．如以下图，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，当参加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，那么此时b受到的磁场力的大小变为 (　　) A．F2　　　　　　　 B．F1－F2 C．F2－F1 D．2F1－F2 【解析】　对a导线，原来b导线对a导线作用力为F1，方向向左，假设参加的匀强磁场垂直纸面向里，如图(a)所示，那么a导线受外力匀强磁场的作用力为F′，假设F′<F1，那么F1、F′、F2之间有以下关系： F2＝F1－F′ 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： F＝F1－F′＝F2 此题正确的答案为A. 【答案】　A 3．(2023·江苏模拟)如以下图，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，qvB＝m，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】　C 4．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，请判断描绘正确的选项是 (　　) 【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，应选BC项． 【答案】　BC 5．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(如以下图)，等离子群的速度为v，沿图示方向射入，电容器电容为C，那么 (　　) A．当S断开时，电容器的充电荷量Q≥BvdC B．当S闭合时，电容器的充电荷量Q＝BvdC C．当S闭合时，电容器的充电荷量Q<BvdC D．当S闭合时，电容器的充电荷量Q>BvdC 【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，此时平行金属板达电压稳定状态，由qvB＝q，得U＝Bvd，此时电容器的充电荷量Q＝BvdC.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】　B 6．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，如以下图，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θ角，那么 (　　) 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过电荷量为(1－cosθ) D．导体棒离开导轨前电源提供的电能大于mgl(1－cosθ) 【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，但安培力假设有竖直向上的分量，应小于导体棒所受重力，否那么导体棒会向上跳起而不是向右摆起，由左手定那么可知，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，假设磁场方向竖直向下，那么安培力水平向右，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Ek＝mgl(1－cosθ)，导体棒的动能是电流做功而获得的，假设回路电阻不计，那么电流所做的功全部转化为导体棒的动能，此时有W＝IEt＝qE＝Ek，得W＝mgl(1－cosθ)，q＝(1－cosθ)，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(1－cosθ)，通过导体棒的电荷量也就大于(1－cosθ)，C错误D正确． 【答案】　BD 7．(2023·临沂模拟)如以下图，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，轨迹如以下图，那么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】　AD 8．(2023·郑州模拟)如以下图，盘旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置，其核心局部是两个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，那么带电粒子获得的最大动能与以下哪些因素有关 (　　) 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】　D 9．如以下图的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，那么t1t2为 (　　) A．32　　　 B．43　　　 C．11　　　 D．13 【解析】　作出两粒子在磁场中的运动轨迹，可知t1＝，t2＝，且由T＝知T1＝T2.所以＝，选项A正确． 【答案】　A 10．如以下图，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、下外表与隧道上、下外表的动摩擦因数均为μ，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，那么整个运动过程中，物块克服阻力做功可能是 (　　) A．0 B.mv－ C.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Bqv0＝mg，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>，挤压上外表，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W＝mv－mv2＝mv－；第三种情况，v0<，挤压下外表，要克服摩擦力做功，一直到速度为零，所以克服摩擦力做功W＝mv. 【答案】　ABC 11．(2023·温州市八校联考)如以下图，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OP＝x，能够正确反响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：qU＝mv2，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动有：＝，整理得：x2＝U，故B正确． 【答案】　B 12．(2023·南昌调研)如以下图，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，那么mgsinθ＝μmgcosθ，得μ＝tanθ，假设加竖直向上的匀强电场，那么(mg－F)sinθ＝μ(mg－F)cosθ，滑块将匀速运动，A错误；假设加垂直斜面向下的匀强电场，那么滑块受到的压力增大，摩擦力增大，将减速下滑，B错误；假设加平行于斜面向下的匀强磁场，那么对滑块运动无影响，C错误；假设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】　D 13．(2023·黄冈质检)如以下图，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的水平加速电场区域Ⅰ，再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域Ⅱ，其中磁场的方向如以下图，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．那么 (　　) 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．假设射入的粒子电荷量相同，那么该装置筛选出的粒子一定具有相同的质量 D．假设射入的粒子质量相同，那么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Eq＝Bqv，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；粒子经过加速电场加速获得的动能为Uq＝mv2，v＝，假设射入的粒子的电荷量q相同，那么满足条件的v相同，此时粒子的质量一定相同，C正确D错误． 【答案】　AC 14．(2023·北京西城区抽样测试)如以下图，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．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．以下判断正确的选项是 (　　) 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，那么带电小球经过bc