1、章末质量检测(九)(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。15题为单项选择题，68题为多项选择题)1.下列装置中，没有利用带电粒子在磁场中发生偏转的物理原理的是()解析洗衣机将电能转化为机械能，不是利用带电粒子在磁场中的偏转制成的，所以选项D正确。答案D2.(2018湖南省五市十校高三联考)下列说法正确的是()A.将通电直导线放在某处，若通电直导线所受安培力为零，则该处的磁感应强度为零B.磁场中某点的磁场方向，与放在该点的极短的通电导线所受安培力的方向可以成任意夹角C.磁场中某点的磁场方向，与放在该点的小磁针北极受到的磁场力的方向相同D.给两平行直导线通
2、以方向相反的电流时，两通电导线通过磁场相互吸引解析当通电直导线电流的方向与磁场方向平行时，即使该处的磁感应强度不为零，磁场对通电直导线也没有作用力，故选项A错误；通电直导线在磁场中所受的安培力方向与磁场方向相互垂直，故选项B错误；磁场中某点的磁场方向，与放在该点的小磁针北极受到的磁场力方向相同，选项C正确；给两平行直导线通以方向相反的电流时，两通电导线相互排斥，故选项D错误。答案C3.如图1所示，在通电螺线管中央的正上方用轻质细线悬挂长为l的一小段通电直导线，导线中通入垂直于纸面向里的电流I，力传感器用来测量细线的拉力大小，导线下方的螺线管与一未知极性的直流电源连接。开关断开时，力传感器的示数
3、恰好等于通电直导线的重力G，现闭合开关，则下列说法正确的是()图1A.通电螺线管在通电直导线处产生的磁场方向可能竖直向下B.通电直导线可能受到垂直纸面向里的安培力作用C.若力传感器的示数变大，则电源的右端一定为正极D.若力传感器的示数变为通电直导线重力的一半，则通电直导线所在处的磁感应强度大小一定为解析闭合开关后，通电螺线管在周围产生磁场，通电螺线管在通电直导线处产生的磁场方向水平，选项A错误；由于通电螺线管在通电直导线处产生的磁场方向水平，故安培力方向一定竖直向上或竖直向下，选项B错误；若力传感器的示数变大，说明通电直导线受到竖直向下的安培力作用，由左手定则可知，此处磁场方向水平向右，由安培
4、定则可知，电源的左端为正极，选项C错误；若力传感器的示数变为导线重力的一半，说明导线受到的安培力方向竖直向上，且大小等于导线重力的一半，则有BIlG，可得B，选项D正确。答案D4.(2018聊城模拟)用绝缘细线悬挂一个质量为m、带电荷量为q的小球，让它处于如图2所示的磁感应强度为B的匀强磁场中。由于磁场的运动，小球静止在图中位置，这时悬线与竖直方向夹角为，并被拉紧，则磁场的运动速度和方向可能是()图2A.v，水平向左 B.v，竖直向下C.v，竖直向上 D.v，水平向右解析根据运动的相对性，带电小球相对于磁场的速度与磁场相对于小球(相对地面静止)的速度大小相等、方向相反。洛伦兹力FqvB中的v是
5、相对于磁场的速度。根据力的平衡条件可以得出，当小球相对磁场以速度v竖直向下运动或以速度v水平向右运动时，带电小球都能处于平衡状态，但题目中要求悬线被拉紧，由此可知只有选项C正确。答案C5.(2018湖南十校共同体联考)英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图3所示，则下列说法正确的是()图3A.该束带电粒子带负电B.速度选择器的P1极板带负电C.在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D.在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小解析通过粒子在质谱仪中的运动轨迹和左手定则可知该束带电粒子带正电，故选项A错误；带电粒子在速度
6、选择器中匀速运动时受到向上的洛伦兹力和向下的电场力，可知速度选择器的P1极板带正电，故选B错误；由洛伦兹力充当向心力有qvBm，得粒子在B2磁场中的运动半径r，又粒子的运动速度v大小相等，电荷量q未知，故在磁场中运动半径越大的粒子，质量不一定越大，但比荷越小，故选项C错误，D正确。答案D6.如图4所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，匀强电场方向竖直向下，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。不计重力，则()图4A.若电子从右向左飞入，电子也沿直线运动 B.若电子从右向左飞入，电子将向上偏转 C.若电子从左向右飞入，电子将向下偏转D.若电子从左向右飞入，电子也沿直线运动解析若电子从右向左飞入，
7、电场力向上，洛伦兹力也向上，所以向上偏，选项A错误，B正确；若电子从左向右飞入，电场力向上，洛伦兹力向下。由题意知电子受力平衡将做匀速直线运动，选项C错误，D正确。答案BD7.如图5所示，圆形有界匀强磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度的大小为B，圆的半径为R，a、b两个完全相同的粒子以相同的速度水平向右射入磁场，a粒子的速度方向延长线过圆形磁场的圆心O，粒子的质量为m，电荷量为q，速度大小为v，不计粒子的重力，则下列说法正确的是()图5A.两个粒子运动的轨迹半径为RB.a粒子一定比b粒子在磁场中运动的时间长C.两个粒子一定在磁场边界的同一点射出磁场D.两个粒子在磁场中做圆周运动的圆心和O点一定
8、在半径为R的同一个圆弧上解析根据题意可知，粒子进入磁场做匀速圆周运动的半径rR，选项A正确；由于粒子做圆周运动的半径和圆形有界磁场的半径相等，因此水平射入磁场的粒子，如果带正电，则从圆心O的正下方磁场边界射出，在磁场中做圆周运动的圆心在以O点正上方磁场边界上一点为圆心、半径为R的圆周上；如果带负电，则从O点正上方磁场边界上射出，在磁场中做圆周运动的圆心在以O点正上方磁场边界上一点为圆心、半径为R的圆周上，选项C、D正确；如果从O点正上方磁场边界射出，b粒子在磁场中运动的时间比a粒子长，选项B错误。答案ACD8.(2018四川成都质检)如图6甲所示，绝缘轻质细绳一端固定在方向相互垂直的匀强电场和
9、匀强磁场中的O点，另一端连接带正电的小球，小球所带的电荷量为q6107 C，在图示坐标中，电场方向沿竖直方向，坐标原点O的电势为零。当小球以2 m/s的速率绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动时，细绳上的拉力刚好为零。在小球从最低点运动到最高点的过程中，轨迹上每点的电势随纵坐标y的变化关系如图乙所示，重力加速度g10 m/s2。则下列判断正确的是()图6A.匀强电场的场强大小为3.2106 V/mB.小球重力势能增加最多的过程中，电势能减少了2.4 JC.小球做顺时针方向的匀速圆周运动D.小球所受的洛伦兹力的大小为3 N解析根据小球从最低点运动到最高点的过程中，轨迹上每点的电势随纵坐标y的变化关系
10、可得，匀强电场的电场强度大小E V/m5106 V/m，选项A错误；由于带电小球在运动过程中，只有重力和电场力做功，则只有重力势能和电势能的相互转化，又由于带电小球在复合场(重力场、匀强电场和匀强磁场)中做匀速圆周运动，且细绳上的拉力刚好为零，则小球受到的竖直向下的重力与其受到的电场力等大、反向，即qEmg，因此当带电小球从最低点运动到最高点的过程中，是小球重力势能增加最多的过程中，电势能减少量为qE2L2.4 J，选项B正确；由于带电小球所受的洛伦兹力提供小球做匀速圆周运动的向心力，根据左手定则可知，小球沿逆时针方向运动，选项C错误；根据牛顿第二定律可得F洛，又qEmg，解得F洛3 N，即小
11、球所受的洛伦兹力的大小为3 N，选项D正确。答案BD二、非选择题(本题共3小题，共52分)9.(14分)(2018陕西铁一中十模)如图7所示，将带电荷量Q0.3 C、质量m0.3 kg的滑块放在小车的水平绝缘板的右端，小车的质量M0.5 kg，滑块与绝缘板间的动摩擦因数0.4，小车的绝缘板足够长，它们所在的空间存在磁感应强度B20 T的水平方向的匀强磁场(垂直于纸面向里)。开始时小车静止在光滑水平面上，一摆长L1.25 m、质量m0.15 kg的摆从水平位置由静止释放，摆到最低点时与小车相撞，碰撞后摆球恰好静止，g取10 m/s2。求：图7(1)与小车碰撞前摆球到达最低点时对摆线的拉力；(2)
12、摆球与小车的碰撞过程中系统损失的机械能E；(3)碰撞后小车的最终速度。解析(1)摆球下落过程，由动能定理有mgLmv2，解得v5 m/s，摆球在最低点时，由牛顿第二定律得Tmgm，解得T4.5 N，由牛顿第三定律可知摆球对摆线的拉力T4.5 N，方向竖直向下。(2)摆球与小车碰撞瞬间，摆球与小车组成的系统动量守恒，以水平向右为正方向，有mvMv10，解得v11.5 m/s，由能量守恒定律，有Emv2Mv1.31 J。(3)假设滑块与车最终相对静止，则有Mv1(Mm)v2，解得v20.937 5 m/s，由此得F洛Qv2Bmg，故假设不成立，因此滑块最终悬浮。滑块悬浮瞬间，满足F洛Qv2Bmg，
13、解得v20.5 m/s。将滑块与小车看成一个系统，系统动量守恒，有Mv1Mvmv2，解得v1.2 m/s，方向水平向右。答案(1)4.5 N方向竖直向下(2)1.31 J (3)1.2 m/s方向水平向右10.(18分)(2018湖南长沙市高三统一模拟)如图8所示，坐标系xOy在竖直平面内，y轴沿竖直方向，第二、三和四象限有沿水平方向，垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。第四象限的空间内有沿x轴正方向的匀强电场，场强为E，一个带正电荷的小球从图中x轴上的M点，沿着与水平方向成30角斜向下的直线做匀速运动。经过y轴上的N点进入x0的区域内，在x0区域内另加一匀强电场E1(图中未画出)，小球进
14、入x0区域后能在竖直面内做匀速圆周运动。(已知重力加速度为g)图8(1)求匀强电场E1的大小和方向；(2)若带电小球做圆周运动通过y轴上的P点(P点未标出)，求小球从N点运动到P点所用的时间t；(3)若要使小球从第二象限穿过y轴后能够沿直线运动到M点，可在第一象限加一匀强电场，求此电场强度的最小值E2，并求出这种情况下小球到达M点的速度vM。解析(1)设小球质量为m，带电荷量为q，速度为v，小球在MN段受力如图甲所示，因为在MN段小球做匀速直线运动，所以小球受力平衡有mgtan 30qEqvBsin 30qE解得mgqE，v在x0的区域内，有mgqE1联立解得E1E，方向为竖直向上甲(2)如图
15、乙所示，小球在磁场中做匀速圆周运动的周期为T而qvBmtT故小球从N到P经历的时间为t乙(3)小球从P点沿直线运动到M点，当电场力与PM垂直时电场力最小，由受力分析可知qE2mgcos 30解得E2E这种情况下，小球从P点沿直线运动到M点的加速度为agsin 30g由几何关系可知，PM的距离为s所求vM联立解得vM答案(1)E方向为竖直向上(2)(3)E11.(20分)如图9甲所示，在同一平面内竖直放置的平行板M、N上加有电压U12103 V，水平放置的平行板P、Q上加有锯齿波电压U2(如图乙所示，P板电势比Q板电势高)，平行板P、Q长均为L10 cm，在竖直板M右侧附近有一个粒子源，可以不断
16、地由静止释放相同的带正电的粒子，粒子经加速电场加速后进入偏转电场，所有粒子均可以经偏转电场偏转后进入P、Q两板右端虚线右侧的匀强磁场中，磁场的方向垂直于纸面向里，粒子的电荷量为q1105 C，质量为m1108 kg，不计粒子的重力及粒子间的相互作用。图9(1)P、Q两板间的距离d至少为多少？(2)若P、Q两板间的距离为(1)中所求的值，且所有粒子经磁场偏转后均能再进入P、Q两板间，则磁感应强度B应满足什么条件？解析(1)设粒子经加速电场加速后的速度为v1，在加速过程中，根据动能定理有qU1mv解得v12103 m/s粒子穿过偏转电场的时间t5105 s由于粒子穿过偏转电场的时间远小于U2的变化
17、周期，因此粒子穿过偏转电场的过程中，可认为电场强度恒定当偏转电压U21103 V时，粒子刚好从板的右侧边缘飞出，此时P、Q两板间的距离为最小，有dat2a，解得d5102 m(2)设粒子进入磁场时的速度方向与水平方向的夹角为，由于粒子进入磁场时速度在水平方向的分速度为v1，因此有v粒子在磁场中做匀速圆周运动，轨迹如图所示，则有qvBm，联立解得r1由几何关系可知，粒子在虚线上出磁场的位置与入磁场的位置之间的距离s2r1cos 由此可知，所有进入磁场的粒子出磁场的位置与进磁场的位置间的距离恒定，要使所有粒子经磁场偏转后均能进入P、Q两板间，则当偏转电压为零时经过P、Q两板间的粒子经磁场偏转后恰好进入两板间，此粒子做圆周运动的半径r2由qv1Bm得B160 T因此要使所有的粒子经磁场偏转后均能进入P、Q两板间，磁场的磁感应强度B应满足的条件为B160 T答案见解析
