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1、2011届高考物理二轮总复习专题过关检测)磁场(时间:90分钟满分:100分)第卷选择题一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.20世纪50年代,一些科学家提出了地磁场的“电磁感应学说”,认为当太阳强烈活动影响地球而引起磁暴时,磁暴在外地核中感应产生衰减时间较长的电流,此电流产生了地磁场.连续的磁暴作用可维持地磁场,则外地核中的电流方向为(地磁场N极与S极在地球表面的连线称为磁子午线)()A.垂直磁子午线由西向东B.垂直磁子午线由东向西C.沿磁子午线由南
2、向北D.沿磁子午线由北向南解析:地磁场由南向北,根据安培定则可判断,外地核中电流方向由东向西.答案:B2.如图11-1所示,两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流,a受到的磁场力大小为F1,当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a受到的磁场力的大小变为F2,则此时b受到的磁场力的大小变为()图11-1A.F2B.F1F2C.F2F1D.2F1F2解析:对a导线,原来b导线对a导线作用力为F1,方向向左,假设加入的匀强磁场垂直向里,如图甲所示,则a导线受外加匀强磁场的作用力为F,则F1、F、F2之间有下列关系:F2=F1F(F=F1F2)同理对b导线分析受力，如图乙所示，故此
3、时导线b受磁场作用力:F=F1F=F1(F1F2)=F2本题正确的答案为A.来源:学*科*网Z*X*X*K答案:A3.带电体表面突出的地方电荷容易密集.雷雨天当带电云层靠近高大建筑物时,由于静电感应,建筑物顶端会聚集异种电荷,避雷针通过一根竖直导线接通大地而避免雷击.你若想知道竖直导线中的电流方向,进而判断云层所带电荷,安全可行的方法是()A.在导线中接入电流表B.在导线中接入电压表C.在导线中接入小灯泡D.在导线旁放一可自由转动的小磁针来源:学科网解析:根据小磁针静止时N极的指向判断出其所在处的磁场方向,然后根据安培定则判断出电流方向,既安全又可行.答案:D4.下列关于磁感线的说法正确的是(
4、)A.磁感线可以形象地描述磁场中各点的磁场方向,它每一点的切线方向都与小磁针放在该点静止时S极所指的方向相同B.磁感线总是从磁体的N极出发,到磁体的S极终止C.磁场的磁感线是闭合曲线D.磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列成的曲线,没有细铁屑的地方就没有磁感线解析:磁感线的切线方向就是该点的磁场方向,磁场的方向规定为小磁针N极受力的方向,也就是小磁针静止时N极的指向,所以A项错误.在磁体的外部,磁感线从N极出发指向S极,在磁体的内部,磁感线从S极指向N极,并且内、外形成闭合曲线,所以B项错误,C项正确.虽然磁感线是为了研究问题的方便人为引入的,我们也可以用细铁屑形象地“显示”磁感线,但不能说没有细铁
5、屑的地方就没有磁感线,所以D项是错误的.答案:C图11-25.如图11-2所示，一带负电的质点在固定的正点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为T0，轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示.现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则()A.若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0B.若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0C.若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0D.若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T0解析:因电荷在电场力作用下做匀速圆周运动，根据圆周运动知识有,若所加的磁场指向纸里,因电荷所受的洛伦兹力背离圆心,电荷所受的向心力减小,所
6、以质点运动的周期将增大,大于T0.若所加的磁场指向纸外,因电荷所受的洛伦兹力指向圆心,电荷所受的向心力增大,所以质点运动的周期将减小,小于T0,正确选项为A、D.答案:AD6.在某地上空同时存在着匀强的电场与磁场,一质量为m的带正电小球,在该区域内沿水平方向向右做直线运动,如图11-3所示.关于场的分布情况可能的是()图11-3A.该处电场方向和磁场方向重合B.电场竖直向上,磁场垂直纸面向里C.电场斜向里侧上方,磁场斜向外侧上方,均与v垂直D.电场水平向右,磁场垂直纸面向里解析:带电小球在复合场中运动一定受重力和电场力,是否受洛伦兹力需具体分析.A选项中若电场、磁场方向与速度方向垂直,则洛伦兹
7、力与电场力垂直,如果与重力的合力为零就会做直线运动.B选项中电场力、洛伦兹力都向上,若与重力合力为零,也会做直线运动.C选项电场力斜向里侧上方,洛伦兹力向外侧下方,若与重力合力为零,就会做直线运动.D选项三个力合力不可能为零,因此本题选A、B、C.答案:ABC7.如图11-4所示，水平正对放置的带电平行金属板间的匀强电场方向竖直向上，匀强磁场方向垂直纸面向里，一带电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止释放，经过轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做匀速直线运动.现在使小球从稍低些的b点由静止释放，经过轨道端点P进入两板之间的场区.关于小球和小球现在的运动情况，以下判断中正确的是()图11-4A.小球
8、可能带负电B.小球在电、磁场中运动的过程动能增大C.小球在电、磁场中运动的过程电势能增大D.小球在电、磁场中运动的过程机械能总量不变解析:如果小球带负电，则小球在金属板间受到向下的重力、向下的电场力、向下的洛伦兹力，则小球不能沿水平方向做匀速直线运动，所以小球只能带正电，此时洛伦兹力向上，电场力向上，且F洛+F电=mg，当小球从稍低的b点由静止释放时，小球进入金属板间的速度将减小，则F洛减小,F洛+F电mg，小球将向下运动，电场力做负功，合外力做正功.所以小球在电磁场中运动的过程中动能增大，电势能增加，机械能减小，故B、C正确，A、D错.答案:BC8.如图11-5所示,两平行金属板的间距等于极
9、板的长度,现有重力不计的正离子束以相同的初速度v0平行于两板从两板正中间射入.第一次在两极板间加恒定电压,建立场强为E的匀强电场,则正离子束刚好从上极板边缘飞出.第二次撤去电场,在两板间建立磁感应强度为B、方向垂直于纸面的匀强磁场,正离子束刚好从下极板边缘飞出,则E和B的大小之比为()图11-5来源:Z&xx&k.ComA.B.C.D.v0解析:根据题意d=L两板间为匀强电场时,离子做类平抛运动.设粒子在板间的飞行时间为t,则水平方向:L=v0t竖直方向:两板间为匀强磁场时,设偏转半径为r由几何关系有又联立得答案:A来源:学+科+网9.如图11-6所示，空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5
10、 T的匀强磁场，一质量为0.2 kg且足够长的绝缘塑料板静止在光滑水平面上.在塑料板左端无初速度放置一质量为0.1 kg、带电荷量为+0.2 C的滑块,滑块与绝缘塑料板之间的动摩擦因数为0.5,滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力.现对塑料板施加方向水平向左、大小为0.6 N的恒力,g取10 m/s2,则()图11-6A.塑料板和滑块一直做加速度为2 m/s2的匀加速运动来源:学科网ZXXKB.滑块开始做匀加速运动,然后做加速度减小的加速运动,最后做匀速直线运动C.最终塑料板做加速度为2 m/s2的匀加速运动,滑块做速度为10 m/s的匀速运动D.最终塑料板做加速度为3 m/s2的匀加速
11、运动,滑块做速度为10 m/s的匀速运动解析:滑块随塑料板向左运动时,受到竖直向上的洛伦兹力,和塑料板之间的正压力逐渐减小.开始时,塑料板和滑块加速度相同,由F=(M+m)a得,a=2 m/s2,对滑块有(mgqvB)=ma,当v=6 m/s时,滑块恰好相对于塑料板有相对滑动,开始做加速度减小的加速运动,当mg=qvB,即v=10 m/s时滑块对塑料板的压力为零FN=0,塑料板所受的合力为0.6 N,则,B、D正确.答案:BD10.环形对撞机是研究高能粒子的重要装置,其核心部件是一个高度真空的圆环状的空腔.若带电粒子初速度可视为零,经电压为U的电场加速后,沿圆环切线方向注入对撞机的环状空腔内,
12、空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小为B.带电粒子将被限制在圆环状空腔内运动.要维持带电粒子在圆环内做半径确定的圆周运动,下列说法中正确的是 ()A.对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B越大B.对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B越小C.对于给定的带电粒子和磁感应强度B,加速电压U越大,粒子运动的周期越小D.对于给定的带电粒子和磁感应强度B,不管加速电压U多大,粒子运动的周期都不变解析:带电粒子经过加速电场后速度为带电粒子以该速度进入对撞机的环状空腔内,且在圆环内做半径确定的圆周运动,因此,对于给定的加速电压,即U一定,则带电粒子的比
13、荷q/m越大,磁感应强度B应越小,A错误,B正确;带电粒子运动周期为,与带电粒子的速度无关,当然就与加速电压U无关,因此,对于给定的带电粒子和磁感应强度B,不管加速电压U多大,粒子运动的周期都不变.答案:BD第卷非选择题二、填空计算题(共6题,每题10分,共60分)11.在原子反应堆中抽动液态金属时,由于不允许转动机械部分和液态金属接触,常使用一种电磁泵.如图11-7所示是这种电磁泵的结构示意图,图中A是导管的一段,垂直于匀强磁场放置,导管内充满液态金属.当电流I垂直于导管和磁场方向穿过液态金属时,液态金属即被驱动,并保持匀速运动.若导管内截面宽为a、高为b,磁场区域中的液体通过的电流为I,磁
14、感应强度为B,求:图11-7(1)电流I的方向;(2)驱动力对液体造成的压强差.解析:(1)驱动力即安培力方向与流动方向一致,由左手定则可判断出电流I的方向由下向上.来源:Zxxk.Com(2)把液体看成由许多横切液片组成,因通电而受到安培力作用,液体匀速流动,所以有安培力F=pS,即驱动力对液体造成的压强差为答案:(1)电流方向由下向上(2)12.一种半导体材料称为“霍尔材料”,用它制成的元件称为“霍尔元件”,这种材料有可定向移动的电荷,称为“载流子”,每个载流子的电荷量大小为q=1.61019 C，霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用,如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电
15、梯门是否关闭以及自动控制升降电动机的电源的通断等.图11-8在一次实验中,一块霍尔材料制成的薄片宽ab=1.0102 m、长bc=4.0102 m、厚h=1.0103 m,水平放置在竖直向上的磁感应强度B=2.0 T的匀强磁场中,bc方向通有I=3.0 A的电流,如图11-8所示,由于磁场的作用,稳定后,在沿宽度方向上产生1.0105 V的横向电压.(1)假定载流子是电子,ad、bc两端中哪端电势较高?来源:学科网ZXXK(2)薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率为多大?(3)这块霍尔材料中单位体积内的载流子个数为多少?解析:(1)由左手定则可判断,电子受洛伦兹力作用偏向bc边,故ad端电势高.(2)稳定时载流子在沿宽度方向上受到的磁场力和电场力平衡,(3)由电流的微观解释可得:I=nqvS.故n=I/qvS=3.751027个/m3.答案:(1)ad端(2)5104 m/s(3)3.751027个/m313.将氢原子中电子的运动看做是绕氢核做匀速圆周运动,这时在研究电子运动的磁效应时,可将电子的运动等效为一个环形
