1、章末综合测评(五)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分在每小题给出的四个选项中第17题只有一项符合题目要求，第810题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1在匀强磁场中某处P放一个长度为L20 cm，通电电流I0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F1.0 N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场撤走，则P处磁感应强度为()A零B10 T，方向竖直向上C0.1 T，方向竖直向下D10 T，方向肯定不沿竖直向上的方向【解析】由B，得B T10 T.因为B的方向与F的方向垂直，所以B的方向不会沿竖直向上的方向【答
2、案】D2关于电场强度和磁感应强度，下列说法正确的是()A电场强度的定义式E，适用于任何电场B由真空中点电荷的电场强度公式E可知，当r0，EC由公式B可知，一小段通电导线在某处若不受磁场力则说明此处一定无磁场D磁感应强度的方向就是置于该处的通电导线所受的安培力方向【解析】电场强度的定义式E，适用于任何电场，故A正确当r0时，电荷已不能看成点电荷，公式E不再成立，故B错误由公式B可知，一小段通电导线在某处若不受磁场力，可能是B的方向与电流方向平行，所以此处不一定无磁场，故C错误磁感应强度的方向和该处通电导线所受的安培力方向垂直，故D错误【答案】A3.一个带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，要想
3、确定该带电粒子的比荷，则只需要知道()A运动速度v和磁感应强度BB磁感应强度B和运动周期TC轨迹半径R和运动速度vD轨迹半径R和磁感应强度B【解析】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，利用半径公式r可知，要想确定该带电粒子的比荷，则只需要知道运动速度v、磁感应强度B和轨迹半径R，故A、C、D错误；由周期公式T可知，磁感应强度B和运动周期T可确定带电粒子的比荷，B正确【答案】B4如图1所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120角若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距
4、离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是()【导学号：29682116】图1A.，正电荷B.，正电荷C.，负电荷 D.，负电荷【解析】粒子能穿过y轴的正半轴，所以该粒子带负电荷，其运动轨迹如图所示，A点到x轴的距离最大，为RRa，R，得，故C正确【答案】C5质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图2所示粒子源S发出各种不同的正粒子束，粒子从S出来时速度很小，可以看作初速度为零，粒子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场(图中线框所示)，并沿着半圆周运动而达到照相底片上的P点，测得P点到入口的距离为x.则以下说法正确的是()图2A若粒子束不是同位素，则x越大，正粒子的
5、质量一定越大B若粒子束是同位素，则x越大，质量一定越小C只要x相同，则正粒子的质量一定相同D只要x相同，则正粒子的比荷一定相同【解析】粒子在加速电场被加速，有qUmv2，然后粒子进入磁场中发生偏转，其轨道为半圆，故有.由以上二式可解得：m.若粒子束为同位素，q相同，则x越大，m越大；若x相同，则粒子束比荷一定相同正确选项为D.【答案】D6如图3所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为.如果仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是()图3A棒中的电流变大，角变大B两悬线等长变短，角变小C金属棒质量变大，角变大D
6、磁感应强度变大，角变小【解析】金属棒的受力情况如图所示，则有tan .当棒中的电流I变大或者磁感应强度B变大时，因为重力不变，所以角会变大，选项A对，D错；两悬线等长变短对角没有影响，选项B错；当金属棒的质量变大时，角变小，选项C错【答案】A7.在长方形abcd区域内有正交的电磁场，abL，一带电粒子从ad的中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc边的中点P射出，若撤去磁场，则粒子从c点射出；若撤去电场，则粒子将(重力不计)()图4A从b点射出B从b、P间某点射出C从a点射出D从a、b间某点射出【解析】粒子在复合场中沿直线运动，则qEqv0B，当撤去磁场时，Lat2，t，a.撤去电场时，q
7、v0B，可以求出rL.故粒子从a点射出，C正确【答案】C8.如图5所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心，r为半径的圆周上有a、b、c、d四个点已知a点的实际磁感应强度为0，则下列叙述正确的是()图5A直导线中的电流方向垂直纸面向里Bb点的实际磁感应强度为 T，方向斜向上，与B的夹角为45Cc点的实际磁感应强度为0Dd点的实际磁感应强度与b点相同【解析】a点磁感应强度为零，表明通电直导线在a点产生的磁场方向水平向左，大小为1 T由安培定则可知电流方向向里，A正确；它在b、c、d点产生的磁场的磁感应强度的大小均为1 T，b点方向竖直向上，c点方向水平
8、向右，d点方向竖直向下由磁场的叠加可知b、d两点合磁场的磁感应强度为 T，b点方向斜向上，d点方向斜向下；c点方向为2 T，方向水平向右，B正确，C、D错误【答案】AB9如图6所示，质量为m、电荷量为q的带电液滴从h高处自由下落，进入一个互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面，磁感应强度为B，电场强度为E.已知液滴在此区域中做匀速圆周运动，则圆周运动的半径r为() 【导学号：29682117】图6A. B.C. D.【解析】设带电液滴进入虚线下方时的速度为v，由机械能守恒守律可得：mghmv2，液滴能在下方空间做匀速圆周运动，则应满足：mgEq，Bvqm.由以上三式可求得：r，故
9、A、C正确【答案】AC10电磁轨道炮的工作原理如图7所示待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是()图7A只将轨道长度L变为原来的2倍B只将电流I增加至原来的2倍C只将弹体质量减至原来的一半D将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变【解析】由题意可知磁感应强度BkI，安培力FBIdkI2d，由动能定理可得FL，解得vI
10、，由此式可判断B、D正确【答案】BD二、计算题(本题共3小题，共40分按题目要求作答)11(12分)如图8所示，倾角为30的光滑导体滑轨A和B，上端接入一电动势E3 V、内阻不计的电源，滑轨间距为L0.1 m，将一个质量为m0.03 kg、电阻R0.5 的金属棒水平放置在滑轨上，若滑轨周围存在着垂直于滑轨平面的匀强磁场，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在滑轨上，求滑轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小(重力加速度g取10 m/s2)图8【解析】合上开关S后，由闭合电路欧姆定律得：I经分析可知，金属棒受力如图所示，金属棒所受安培力FBIL沿斜面方向受力平衡Fmgsin 以上各式联立可得：B0.2
11、5 T磁场方向垂直导轨面斜向下【答案】磁场方向垂直导轨面斜向下0.25 T12(14分)如图9所示，宽度为d的有界匀强磁场，磁感应强度为B，MM和NN是它的两条边界，现有质量为m、电荷量为q的带电粒子沿图示方向垂直磁场射入要使粒子不能从边界NN射出，则粒子入射速率v的最大值可能是多少？ 【导学号：29682118】图9【解析】若带正电荷，轨迹是如图所示上方与NN相切的圆弧，轨道半径R又dR，解得v若带负电荷，轨迹如图所示下方与NN相切的圆弧，则有dR解得v.【答案】或13(14分)一台质谱仪的工作原理如图10所示，电荷量均为q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场，其初速度几乎为零这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在底片上已知放置底片的区域MNL，且OML.某次测量发现MN中左侧区域MQ损坏，检测不到离子，但右侧区域QN仍能正常检测到离子在适当调节加速电压后，原本打在MQ的离子即可在QN检测到图10(1)求原本打在MN中点P的离子质量m；(2)为使原本打在P的离子能打在QN区域，求加速电压U的调节范围【解析】(1)离子在电场中加速，qU0mv2在磁场中做匀速圆周运动，qvBm解得r0代入r0L，解得m.(2)由(1)知U，离子打在Q点时，rL，得U离子打在N点时，rL，得U则电压的范围U.【答案】(1)(2)U