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1、1第九章第九章 磁场磁场章末质量检测章末质量检测( (九九) )(时间：50 分钟 满分：100 分)一、选择题(本题共 9 小题，每小题 6 分，共 54 分。16 题为单项选择题，79 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.(2017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
2、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 C23.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
3、，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G 2Il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
4、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。1 2G 2Il答案 D4.(2017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m
5、g Bqmgtan Bq3C.v，竖直向上 D.v，水平向右mgtan Bqmg Bq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mgtan qBmg Bq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.(2017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
6、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q m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v2 r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mv qB的粒子，质量不一定越大，但比荷 越小，故选项 C 错误，D 正确。q mv Br答案
7、 D6.如图 4 所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成角(0mg，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，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11.(16 分)(2017湖南长沙市高三统一模拟)如图 9 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
8、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8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 9(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
9、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，所以小球受力平衡甲有mgtan 30qEqvBsin 30qE解得mgqE，v32E B在x0 的区域内，有mgqE1联立解得E1E，方向为竖直向上3乙(2)如图乙所示，小球在磁场中做匀速圆周运动的周期为T2R v9而qvBmv2 RtT2 3故小球从N到P经历的时间为t4 3E3Bg(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E2E3 2这种情况下，小球从P点沿直线运动到M点的加速度为agsin 30g1 2由几何关系可知，PM的距离为sR tan 3
10、0所求vMv22as联立解得vM10EB答案 (1)E 方向为竖直向上 (2)34 3E3Bg(3)E 3 210EB12.(18 分)如图 10 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
11、及粒子间的相互作用。图 10(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10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qU1mv1 22 1解得v12103 m/s2qU1 m粒子穿过偏转电场的时间t5105 sL v1由于粒子穿过偏转电场的时间远小于U2的变化周期，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dat21 21 2a，解得d5102 m
12、qU2 md(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vv1 cos 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r1v2 r1mv1 qBcos 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 2mv1 qB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r2d 4由qv1Bm得B160 Tmv1 qr24mv1 qd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
