1、章末质量检测(九)(时间：40分钟)一、选择题(本题共8小题，15题为单项选择题，68题为多项选择题)1.如图1所示，长直导线ab附近有一带正电荷的小球用绝缘丝线悬挂在M点。当ab中通以由ba的恒定电流时，下列说法正确的是 ()图1A.小球受磁场力作用，方向与导线垂直且垂直纸面向里B.小球受磁场力作用，方向与导线垂直且垂直纸面向外C.小球受磁场力作用，方向与导线垂直并指向左方D.小球不受磁场力作用答案D2.法拉第电动机原理如图2所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上。一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆上端相连。与电源正极连接的导线插入
2、水银中。从上往下看，金属杆()图2A.向左摆动 B.向右摆动C.顺时针转动 D.逆时针转动解析从上往下看，根据左手定则可判断出，金属杆所受的安培力将会使其逆时针转动，D正确。答案D3.如图3所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内，则 ()图3A.b点的磁感应强度为零B.ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里C.cd导线受到的安培力方向向右D.同时改变两导线中的电流方向，cd导线受到的安培力方向不变解析根据右手螺旋定则可知两导线在b处产生的磁场方向均为垂直纸面向外，选项A错误；ef在a处产生的磁场方向垂直纸面向外，选项B错误；根据左
3、手定则可判断，电流方向相反的两平行直导线互相排斥，选项C错误；只要两直导线中的电流方向相反，就互相排斥，选项D正确。答案D4.(2020成都七中模拟)如图4所示，光滑绝缘的斜面与水平面的夹角为，导体棒ab静止在斜面上，ab与斜面底边平行，通有图示的恒定电流I，空间充满竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。现缓慢增大(090)，若电流I不变，且ab始终静止在斜面上(不考虑磁场变化产生的影响)，下列说法正确的是()图4A.B应缓慢减小 B.B应缓慢增大C.B应先增大后减小 D.B应先减小后增大解析金属棒受重力、支持力及向右的安培力的作用，增大角度，则支持力的方向将向左旋转，要使棒仍然平衡，则支持
4、力与安培力的合力大小一直等于重力大小，安培力必须增大，故磁感应强度应增大，B项正确。答案B5.如图5甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示。忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是()图5A.在Ekt图象中应有t4t3t3t2t2t1B.加速电压越大，粒子最后获得的动能就越大C.粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大D.要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的面积解析带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关，
5、因此，在Ekt图中应有t4t3t3t2t2t1，A错误；粒子获得的最大动能与加速电压无关，加速电压越小，粒子加速次数越多，由qvBm得r，则Ek，即粒子获得的最大动能取决于D形盒的半径，当轨道半径r与D形盒半径R相等时就不能继续加速了，故B、C错误，D正确。答案D6.如图6所示，半径为R的圆形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，现有比荷大小相等的甲、乙两粒子，甲以速度v1从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过t1时间射出磁场，射出磁场时的速度方向与初速度方向间的夹角为60；乙以速度v2从距离直径AOB为的C点平行于直径AOB方向射入磁场，经过t2时间射出磁场，其轨迹恰好通过磁场的圆心。不计粒子受
6、到的重力，则()图6A.两个粒子带异种电荷B.t1t2C.v1v21D.两粒子在磁场中轨迹长度之比l1l21解析根据左手定则判断可得，甲粒子带正电，乙粒子带负电，选项A正确；分别对甲、乙粒子作图，找出其做匀速圆周运动的圆心和半径以及圆心角，则有r甲R，r乙R，甲，乙，根据qvBm可得v，所以，选项C正确；根据tT可得，选项B错误；粒子在磁场中的轨迹长度为lvt，所以，选项D错误。答案AC7.质谱仪最初是由汤姆逊的学生阿斯顿设计的，他用质谱仪证实了同位素的存在。如图7所示，容器A中有质量分别为m1、m2，电荷量相同的两种粒子(不考虑粒子重力及粒子间的相互作用)，它们从容器A下方的小孔S1不断飘入
7、电压为U的加速电场(粒子的初速度可视为零)，沿直线S1S2(S2为小孔)与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，最后打在水平放置的照相底片上。由于实际加速电压的大小在UU范围内微小变化，这两种粒子在底片上可能发生重叠。对此，下列说法正确的有()图7A.两种粒子均带正电B.打在M处的粒子质量较小C.若U一定，U越大越容易发生重叠D.若U一定，U越大越容易发生重叠解析根据左手定则判断出两种粒子均带正电，选项A正确；设粒子质量为m，经电场加速有qUmv2，得出v。粒子达到底片上的位置为s2r，q相同时，s越小说明质量越小，选项B正确；若U一定，两种粒子打到底片的理论位置确定
8、，U越大，两种粒子理论位置两侧宽度越大，越容易发生重叠，选项C正确；U一定，两种粒子理论位置两侧宽度不变，U越大，两种粒子打到底片的理论位置距离越大，越不容易发生重叠，选项D错误。答案ABC8.目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，立体图如图8甲所示，侧视图如图乙所示，其工作原理是燃烧室在高温下将气体全部电离为电子与正离子，即高温等离子体，高温等离子体经喷管提速后以速度v1 000 m/s进入矩形发电通道，发电通道有垂直于喷射速度方向的匀强磁场(图乙中垂直纸面向里)，磁感应强度大小B05 T，等离子体在发电通道内发生偏转，这时两金属薄板上就会聚集电荷，形成电势差。已知发电通道长L5
9、0 cm，宽h20 cm，高d20 cm，等离子体的电阻率4 m，电子的电荷量e1.61019 C。不计电子和离子的重力以及微粒间的相互作用，则以下判断正确的是()图8A.发电机的电动势为2 500 VB.若电流表示数为16 A，则单位时间(1 s)内打在下极板的电子有1020个C.当外接电阻为12 时，电流表的示数为50 AD.当外接电阻为50 时，发电机输出功率最大解析由等离子体所受的电场力和洛伦兹力平衡得qvB0q，则得发电机的电动势为EB0dv1 000 V，故A错误；由电流的定义可知I，代入数据解得n1020个，故B正确；发电机的内阻为r8 ，由闭合电路欧姆定律得I50 A，故C正确
10、；当电路中内、外电阻相等时发电机的输出功率最大，此时外电阻为Rr8 ，故D错误。答案BC二、非选择题9.(2020济南模拟)如图9所示，质量为m1 kg、电荷量为q5102 C的带正电的小滑块，从半径为R0.4 m的光滑绝缘圆弧轨道上由静止自A端滑下。整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中。已知E100 V/m，方向水平向右，B1 T，方向垂直纸面向里，g取10 m/s2，求：图9(1)滑块到达C点时的速度；(2)在C点时滑块所受洛伦兹力；(3)在C点滑块对轨道的压力。解析以滑块为研究对象，自轨道上A点滑到C点的过程中，受重力mg，方向竖直向下；静电力qE，方向水平向右；洛伦兹力F洛q
11、vB，方向始终垂直于速度方向。(1)滑块从A到C的过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得mgRqERmv得vC2 m/s，方向水平向左。(2)根据洛伦兹力公式得FqvCB510221 N0.1 N，方向竖直向下。(3)在C点，FNmgqvCBm得FNmgqvCBm20.1 N由牛顿第三定律可知，滑块对轨道的压力大小为20.1 N，方向竖直向下。答案(1)大小为2 m/s，方向水平向左(2)大小为0.1 N，方向竖直向下(3)大小为20.1 N，方向竖直向下10.(2019河南五校联考)如图10所示，在直角坐标系的第二象限中有磁感应强度大小为B、方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场区域，在第一象限的y
12、L区域有磁感应强度与区域相同的匀强磁场区域，在第一象限的yL区域有磁感应强度大小未知、方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场区域，在坐标原点O处有一电压可调的沿x轴正方向的加速电场(图中未画出)，电场右侧有一粒子源，可产生带电荷量为q、质量为m、初速度忽略不计的带负电粒子。粒子经加速后从坐标原点O处沿x轴负方向射入磁场区域。图10(1)若粒子恰好经过坐标为(L，L)的P点，且已知粒子运动到P点前仅经过磁场区域和，求加速电场的电压；(2)若调低加速电场的电压，粒子会从磁场区域垂直y轴进入磁场区域，经过坐标为(L，L)的P点后进入磁场区域，粒子在P点的速度方向与y轴正方向夹角为，求磁场区域的磁感应强度
13、大小。解析(1)设带电粒子经加速电场加速后的速度大小为v，由动能定理得qUmv2带电粒子进入匀强磁场中，洛伦兹力提供向心力，有qvBm由几何关系知(LR)2(L)2R2联立解得U。(2)设调低加速电场电压后，带电粒子经加速电场加速后的速度大小为v1，区域的磁感应强度大小为B1，粒子轨迹如图所示。带电粒子在磁场区域中做圆周运动，有qv1Bm带电粒子在磁场区域中做圆周运动，有qv1B1m解得B1B由几何关系知R2cos L2R1R2R2sin L联立解得B1(sin cos 1)B。答案(1)(2)(sin cos 1)B11.(2020南昌模拟)如图11所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，其
14、第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面向里。一带电荷量为q、质量为m的微粒从原点出发沿与x轴正方向的夹角为45的初速度进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到A(l，l)时，电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间)，粒子继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场。不计一切阻力，求：图11(1)电场强度E的大小；(2)磁感应强度B的大小；(3)粒子在复合场中的运动时间。解析(1)微粒到达A(l，l)之前做匀速直线运动，对微粒受力分析如图甲，所以Eqmg，得E。甲(2)由平衡条件得qvBmg电场方向变化后，微粒所受重力与电场力平衡，微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹如图乙，则qvBm乙由几何知识可得rlv联立解得B。(3)微粒做匀速运动时间t1做圆周运动时间t2在复合场中运动时间tt1t2(1)。答案(1)(2)(3)(1)
