1、章末综合测评(三)(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第16题只有一项符合题目要求，第710题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的2分，有选错的得0分)1关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()A磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力的方向一致C在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零D在磁场中磁感线越密集的地方，B值越大D磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与试探电流元无关。而磁感线可以描述磁感应强度，疏密程度表示大小。2如图所示，A为
2、一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图。当圆盘高速绕中心轴OO顺时针转动时，通电直导线所受磁场力的方向是()A竖直向上B竖直向下C水平向里 D水平向外C由于带负电的圆环顺时针方向旋转，形成的等效电流为逆时针方向，所产生的磁场方向竖直向上。由左手定则可判定通电导线所受安培力的方向水平向里。3图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示。一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是()A向上B向下C向左 D向右B由安培定则可以判断出a、b
3、、c、d四根长直导线在正方形中心O处产生的磁感应强度如图所示，四个磁感应强度按矢量的平行四边形定则合成，可得合磁场为水平向左。利用左手定则判断洛伦兹力的方向，可得洛伦兹力的方向竖直向下，B正确。4如图所示的虚线框为一长方形区域，该区域内有一垂直于纸面向里的匀强磁场，一束电子以不同的速率从O点垂直于磁场、沿图中方向射入磁场后，分别从a、b、c、d四点射出磁场，比较它们在磁场中的运动时间ta、tb、tc、td，其大小关系是()AtatbtctdBtatbtctdCtatbtctctdD电子的运动轨迹如图所示，由图可知，从a、b、c、d四点飞出的电子对应的圆心角abcd，而电子的周期T相同，其在磁场
4、中运动的时间tT，故tatbtctd。5薄铝板将同一匀强磁场分成、两个区域，高速带电粒子可穿过铝板一次，在两个区域运动的轨迹如图所示，半径R1R2。假定穿过铝板前后粒子电荷量保持不变，则该粒子()A带正电B在、区域的运动时间相同C在、区域的运动加速度相同D从区域穿过铝板运动到区域B设粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r，线速度大小为v，根据洛伦兹力提供向心力有Bvq，可得vr，可见，轨道半径越大，表示粒子的线速度越大，考虑到轨道半径R1R2，可知粒子从区域穿过铝板进入区域，选项D错误；知道粒子的运动方向、磁场方向和磁场力的方向，结合左手定则可以判断出粒子带负电，选项A错误；根据粒子在匀强磁场中
5、做匀速圆周运动的周期的计算公式T可知，粒子在、区域的运动周期相同，运动时间也相同，选项B正确；根据maBvq可得a，粒子在、区域的运动速率不同，加速度也不同，选项C错误。6如图所示，在以O点为圆心、r为半径的圆形区域内，有磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，a、b、c为圆形磁场区域边界上的三点，其中aObbOc60。一束质量为m、电荷量为e而速率不同的电子从a点沿aO方向射入磁场区域，从b、c两点间的弧形边界穿出磁场区域的电子速率v的取值范围是()A.v B.vC.v D.vC根据evBm得v，根据几何关系可知，从c点射出时的轨道半径为R1r，从b点射出时的轨道半径为R2r，故从b、c
6、两点间的弧形边界穿出磁场区域的电子，其速率取值范围是v。7质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。图为质谱仪的原理示意图，现利用这种质谱仪对氢元素进行测量。氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S由静止飘入电势差为U的加速电场，经加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中。氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”。关于三种同位素进入磁场时速度大小的排列顺序和a、b、c三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是()A进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕B进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚Ca、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氕、氘、氚Da、b、c三
7、条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕BD设粒子离开加速电场时的速度为v，则qUmv2，可得v，所以质量最小的氕核的速度最大，质量最大的氚核的速度最小，选项B正确，选项A错误；打到底片上的位置与进入磁场时的位置的距离x2R，所以质量最大的氚核所形成的“质谱线”距离进入磁场时的位置最远，选项C错误，选项D正确。8如图所示的区域共有六处开口，各相邻开口之间的距离都相等，匀强磁场垂直于纸面，不同速度的粒子从开口a进入该区域，可能从b、c、d、e、f五个开口离开，粒子就如同进入“迷宫”一样，可以称作“粒子迷宫”。以下说法正确的是()A从d口离开的粒子不带电B从e、f口离开的粒子带有异种电荷C从b、c口离开
8、的粒子运动时间相等D从c口离开的粒子速度是从b口离开的粒子速度的2倍AD从d口离开的粒子不偏转，所以不带电，选项A正确；根据左手定则，从e、f口离开的粒子带有同种电荷，选项B错误；从b口离开的粒子运动时间是T，从c口离开的粒子运动时间是T，选项C错误；从c口离开的粒子轨道半径是从b口离开的粒子轨道半径的2倍，因此速度也是2倍关系，选项D正确。9两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图所示。若不计粒子的重力，则下列说法正确的是()Aa粒子带负电，b粒子带正电Ba粒子在磁场中所受洛伦兹力较大Cb粒子动能较大Db粒子在磁场中
9、运动时间较长AC由左手定则可知b粒子带正电，a粒子带负电，A正确；由于a粒子的轨道半径较小，所以a粒子的速度较小，动能较小，在磁场中所受洛伦兹力较小，B错误；同理知C正确；由于b粒子轨迹对应的圆心角较小，所以在磁场中运动时间较短，D错误。10如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直于纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O和y轴上的点a(0，L)，一质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场，并从x轴上的b点射出磁场，此时速度方向与x轴正方向的夹角为60。下列说法中正确的是()A电子在磁场中运动的时间为B电子在磁场中运动的时间为C磁场区域的圆心坐标为(，)D电子在磁场中做
10、圆周运动的圆心坐标为(0，2L)BC作出几何关系图如图所示，电子在磁场中做圆周运动的半径r2L，圆心角为，则弧长为2LL，故运动时间为t，A错误，B正确；连接ab，ab的中点必为圆形匀强磁场的圆心，ObL，故磁场区域的圆心坐标为(L，)，C正确；电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0，L)，D错误。二、非选择题(本题共4小题，共60分，按题目要求作答)11(14分)如图所示，导轨间的距离L0.5 m，B2 T，ab棒的质量m1 kg，物块重力G3 N，动摩擦因数0.2，电源的电动势E10 V，r0.1 ，导轨的电阻不计，ab棒电阻也不计，问R的取值范围怎样时棒处于静止状态？解析依据物体平衡条件
11、可得棒恰不右滑时：GmgBLI10棒恰不左滑时：GmgBLI20依据闭合电路欧姆定律可得EI1(R1r)EI2(R2r)联立得R1r9.9 联立得R2r1.9 所以R的取值范围为：1.9 R9.9 。答案1.9 R9.9 12(14分)如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动。不计带电粒子所受重力。(1)求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T；(2)为使该粒子做匀速直线运动，还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度E的大小。解析(1)洛伦兹力提供向心力，有fqvBm带电粒子做匀速圆周运动的半径R匀速圆周运
12、动的周期T。(2)粒子受电场力FqE，洛伦兹力fqvB。粒子做匀速直线运动，则有qEqvB电场强度的大小EvB。答案(1)(2)vB13(14分)如图所示，一质量为m、电荷量为q带正电荷的小球静止在倾角为30、足够长的绝缘光滑斜面顶端时，对斜面的压力恰为零，若迅速把电场方向改为竖直向下，则小球能在斜面上滑行多远？解析由分析知：当小球静止在斜面顶端时，小球受重力mg、电场力Eq，且mgEq，可得E当电场反向时，小球由于受到重力和电场力作用而沿斜面下滑，产生速度，同时受到洛伦兹力的作用，FqvB，方向垂直斜面向上。速度v是在不断增大的，直到mg和Eq的合力在垂直斜面方向上的分力等于洛伦兹力，小球就
13、要离开斜面了，此时qvB(mgEq)cos 30，v又因为小球在下滑过程中只有重力和电场力做功，所以由动能定理可得：(mgEq)hmv2，所以h所以小球在斜面上下滑的距离为x2h。答案14(18分)如图所示，在某装置中有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于xOy所在的纸面向外。某时刻在xl0、y0处，一质子沿y轴的负方向进入磁场；同一时刻，在xl0、y0处，一个粒子进入磁场，速度方向与磁场垂直。不考虑质子与粒子的相互作用，设质子的质量为m、电荷量为e，粒子的质量为4m，电荷量为2e，则：(1)如果质子经过坐标原点O，它的速度为多大？(2)如果粒子与质子经最短时间在坐标原点相遇，粒子的速度应为何值？方向如何？解析(1)质子的运动轨迹如图甲所示，其圆心在x处，其半径r1。又r1解得v1。甲乙(2)质子从xl0处至达坐标原点O处的时间为t又TH可得t粒子的周期为T可得t两粒子的运动轨迹如图乙所示，由几何关系得rl0，又2evB解得v，方向与x轴正方向的夹角为。答案(1)(2)，方向与x轴正方向的夹角为
