高三物理知识点精析精练测试30.doc

高三上学期物理单元测试（9）
[原人教版] 命题范围 磁场
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共100分考试用时90分钟
第Ⅰ卷（选择题共40分）
一、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，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分．
1．关于电场和磁场的概念，以下说法中正确的是 （ ）
A．电荷放入电场中某区域内的任意位置受到的电场力相同，该区域内的电场不一定是匀强电场k+s-5#u
B．放入电场中某位置的电荷受到的电场力不为零，则该位置的电场强度一定不为零
C．电荷在磁场中某位置受到的磁场力为零，则该位置的磁感应强度一定为零
D．一小段通电导体在磁场中某位置受到的磁场力为零，则该位置的磁感应强度一定为零
2．电视显像管上的图像是电子束打在荧光屏的荧光点上产生的。为了获得清晰的图像，电子束应该准确地打在相应的荧光点上。电子束飞行过程中受到地磁场的作用，会发生我们所不希望的偏转。关于从电子枪射出后自西向东飞向荧光屏的过程中电子由于受到地磁场的作用的运动情况（重力不计）正确的是 （ ）
A．电子受到一个与速度方向垂直的恒力k+s-5#u
B．电子在竖直平面内做匀变速曲线运动
C．电子向荧光屏运动的过程中速率不发生改变
D．电子在竖直平面内的运动轨迹是圆周
3．关于回旋加速器加速带电粒子所获的能量 （ ）
A．与加速器的半径有关, 半径越大, 能量越大k+s-5#u
B．与加速器的磁场有关, 磁场越强, 能量越大
C．与加速器的电场有关, 电场越强, 能量越大
D．与带电粒子的质量和电量均有关, 质量和电量越大, 能量越大
4．两带电油滴在竖直向上的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁
场B正交的空间做竖直平面内的匀速圆周运动,如图所示．则两
油滴一定相同的是 （ ）
①带电性质 ②运动周期
③运动半径 ④运动速率
A．①② B．①④
C．②③④ D．①③④
K-
π-
A
B
P
5．K-介子衰变的方程为 ，其中K-介子和π-介
子带负的基元电荷，π0介子不带电。一个K-介子沿垂直于磁
场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的
π-介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径
RK-与Rπ-之比为2∶1。π0介子的轨迹未画出。由此可知
π-介子的动量大小与π0介子的动量大小之比为 （ ）
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶6
6．如图所示，质量为的回形针系在细线下端被磁铁
吸引保持静止，此时细绳与竖直方向的夹角为 ，k+s-5#u
则下列说法中正确的是 （ ）
A．回形针静止时受到的磁体对它的磁力大小为
B．回形针静止时受到的细线的拉力大小为
C．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了。原因是回形针加热后，分子电流排列无序了
D．现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁铁吸引了。原因是回形针加热后，分子电流消失了
7．如图所示,两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中,轨道两端在同一高度上,轨道是光滑的,两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放, M、N为轨道的最低点,则k+s-5#u （ ）
A．两小球到达轨道最低点的速度
＞
B．两小球到达轨道最低点时对轨道
的压力NM＞NN
C．小球第一次到达M点的时间大于
小球第一次到达N点的时间
D．在磁场中小球能到达轨道的另一端,在电场中小球不能到达轨道的另一端
8．如图所示，边长为L的等边三角形ABC为两有界匀强磁场的理想边界，三角形内的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，三角形外的磁场（足够大）方向垂直纸面向里，磁感应强度大小也为B。把粒子源放在顶点A处，它将沿∠A的角平分线发射质量为m、电荷量为q、初速度为v0的带电粒子（粒子重力不计）。若从A射出的粒子
C
A
B
v0
①带负电，，第一次到达C点所用
时间为t1
②带负电，，第一次到达C点所用
时间为t2
③带正电，，第一次到达C点所用
时间为t3
④带正电，，第一次到达C点所用时间为t4
则下列判断正确的是 （ ）
A．t1= t3< t2= t4 B．t1< t2< t4 < t3
C．t1< t2< t3< t4 D．t1< t3< t2< t4
y
x
P
Q
R

9．如图所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行且通过正三角形的三个顶点，三条导线中通入的电流大小相等、方向垂直纸面向里；通过直导线产生磁场的磁感应强度B=kI/r，I为通电导线的电流大小，r为距通电导线的垂直距离，
k为常量；则通电导线R受到的磁场力的方向是（ ）
A．垂直R，指向y轴负方向
B．垂直R，指向y轴正方向
C．垂直R，指向x轴负方向k+s-5#u
D．垂直R，指向x轴正方向
10．如图所示，两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B，有一个带正电小球（电量为+q，质量为m）从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球不可能沿直线通过下列的哪个电磁混合场 （ ）

B
E
B
+q m
B
E
A
+q m
B
E
C
+q m
B
E
D
+q m

第Ⅱ卷（非选择题 共60分）

二、本题共2小题，共12分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答．
11．（6分）阴极射线管的下方有一根固定的导线AB,如图14—8所示,当导线中通以图示方向的电流时,阴极射线管中的电子流将向__________偏转．k+s-5#u

12．（6分）一种测量血管中血流速度仪器的原理如图所示,在动脉血管左右两侧加有匀强磁场,上下两侧安装电极并连接电压表,设血管直径是2．0mm,磁场的磁感应强度为0．080T,电压表测出的电压为0．10mV, 则血流速度大小为__________m/s．(取两位有效数字)

三、本题共4小题，满分48分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．（10分）如下图所示，在O-xyz坐标系所在的空间中，可能存在匀强电场或匀强磁场，也可能两者都存在或都不存在．但如果两者都存在，已知磁场平行于xy平面．现有一质量为m带正电为q的点电荷沿z轴正方向射入此空间中，发现它做速度为v0的匀速直线运动．若不计重力，试写出电场和磁场的分布有哪几种可能性．要求对每一种可能性，都要说出其中电场强度、磁感应强度的方向和大小，以及它们之间可能存在的关系．不要求推导或说明理由．k+s-5#u

14．（12分）质谱仪是一种能够把具有不同荷质比的带电粒子分离开来的仪器，它的工作原理如图所示。其中A部分为粒子速度选择器，C部分是偏转分离器．如果速度选择器的两极板间匀强电场的电场强度为E，匀强磁场的磁感强度为B1。偏转分离器区域匀强磁场的磁感强度为B2，某种带电粒子由O点沿直线穿过速度选择器区域后进入偏转分离器。求：
⑴粒子由孔进入偏转分离器时的速度为多大？k+s-5#u
⑵粒子进入偏转分离器后在洛伦兹力作用下做圆周运动，在照相底片MN上的D点形成感光条纹，测得D点到点的距离为d，则该种带电粒子的荷质比q/m为多大？
B1
B2
A
C
M
N
ˊ
O
D

15．（12分）图是回旋加速器示意图, 在D形盒上半面圆心O处有一正离子源,试问: 该离子源发射的离子, 在下半面盒中第k个和第k+1个两相邻轨道半径之比为多大？k+s-5#u

16．（14分）汤姆生在测定阴极射线比荷时，采用的方法是利用电场、磁场偏转法．即测出阴极射线在匀强电场或匀强磁场中穿过一定距离时的偏角．设匀强电场的电场强度为E，阴极射线垂直电场射入，穿过水平距离L后的运动偏角为θ（θ较小，θ≈tanθ）如图（1）所示；以匀强磁场B代替电场，测出经过同样长的一段孤长L的运动偏角为φ，如图（2）所示，试用E、B、L、θ、φ表示组成阴极射线粒子比荷的关系式（重力不计）k+s-5#u

图（1） 图（2）

参考答案
1．答案： B
解析：此题考查电场和磁场的基本特点以及公式的条件k+s-5#u
2．答案：CD
解析： 电子在飞行过程中受到地磁场洛仑兹力的作用，洛仑兹力是变力而且不做功，所以电子向荧光屏运动的速率不发生改变；又因为电子在自西向东飞向荧光屏的过程中所受的地磁场感应强度的水平分量可视为定值，故电子在竖直平面内所受洛伦兹力大小不变、方向始终与速度方向垂直，故电子在在竖直平面内的运动轨迹是圆周。
3．答案: AB
解析: 对于各种不同的回旋加速器, 粒子加速出场时的半径为r=, 半径越大, 获得的速度也越大, A对．特定加速度器的半径r是一定的, B越大, v越大, 能量越大, B对．注意C选项中, 加速电场越强, 每次粒子获得速度大, 半径也随之增大, 出磁场前加速的次数相应减少了, 粒子最终获得的能量还是一定的, C错．根据上述讨论, D错．
4．答案:A
解析:考查带电粒子在复合场中的运动．粒子要做匀速圆周运动,所受合力必然只提供向心力,因此竖直方向受到的重力与电场力平衡,电场力必向上,电荷为正电荷,①正确．据mg=qE知一定,粒子运动周期T=2一定, ②正确．粒子运动半径r=, v不一定相同,r也不一定相同,③④错．k+s-5#u
5．答案:C
解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r=mv/qB，K-介子和π-介子电荷量又相同，说明它们的动量大小之比是2∶1，方向相反。由动量守恒得π0介子的动量大小是π-介子的三倍，方向与π-介子的速度方向相反。选C。
6．答案:C
解析：回形针静止时受到的磁体对它的磁力大小和方向都不确定，拉力大小也不能确定，A、B错误；对回形针加热，回形针磁性消失是因为分子电流排列无序了，所以C项正确。
7．答案:ABD
C
A
B
v0
①
②
③
④
解析:考查带电粒子在电场、磁场中运动,向心力、能量知识．小球在磁场中只有重力做功,而在电场中重力和电场力均做功,且W磁=mgR W电=mgR－qER, 据动能定理知EKM＞EKN, ＞, A对．由向心力公式NM－mg－qvmB=m, NN－mg=m, 结合A可得NM＞NN．小球在运动中平均速度M＞N,应有tM＜tN．C错．据能量关系可判断D对．k+s-5#u
8．答案:B
解析:考查带电粒子在匀强磁场中的偏转。根据带电粒子在磁场中运动的半径公式：R＝可知，当速度v0＝时，半径为L，当速度v0＝时，半径为0．5L。如图所示，分别为四种情况下粒子运动的轨迹。显然t1＝T，t2＝T，t3＝T；t4＝T，故B对。具体分析如下，对①：粒子从A点经过60°的圆心角的圆弧向右偏转运动到C点，时间为t1＝T，其中T为粒子在磁场中圆周运动的周期；对②：粒子从A点经过60°的圆心角的圆弧后进入三角形外面的磁场中，再经过60°的圆心角的圆弧到达C点，时间为t2＝T；对③：粒子从A点经过60°的圆心角的圆弧向左偏转运动到B点，再从B点经过300°的圆心角的圆弧到达C点，总时间为t3＝T；对④：粒子从A点经过60°的圆心角的圆弧向左进入三角形外面的磁场中，再经过60°的圆心角的圆弧向右到达B点，从B点经过60°的圆心角的圆弧向上进入三角形内部的磁场中，最后经过60°的圆心角的圆弧向下运动到C点，总时间为t4＝T。因此B选项正确。
9．答案:A
解析：根据平行电流之间的相互作用，平行直导线电流方向相同时，导线间存在相互引力作用，根据对称性，P、Q分别与R之间的力大小相等，方向对称，再根据平行四边形定则，电流R受到的磁场力的方向，垂直R，指向y轴负方向，因此答案A正确。
10．答案:AB k+s-5#u
解析：要使带电小球沿直线通过电磁混合场，小球受到的合力必须与运动方向在一条直线上，AB两项不能满足电场力、重力、洛伦兹力三力平衡，一定不能沿直线穿过混合场区域。
11．答案:上
12．答案:0．63
解析:本题考查从实际模型中提取信息,建立物理模型的能力,霍耳效应应用在2000年和2001年的高考理科综合卷中连续考查过．血液作为电解液,流动过程中受洛伦兹力作用,在上下两极间建立电场,当流体受到的洛伦兹力与该电场的电场力平衡时,即qvB=q,血液正常流动,由此可求出速度v=0．63m/s．本题还可从磁感应知识求解．设上下表面的电压是由于导体(电解液)运动的切割磁感线产生的,则有Bdv=U,得v==0．63m/s．
13．解析：k+s-5#u
（1）磁场电场都不存在；
（2）只有磁场，磁场的方向平行于z轴（正、负方向均可以），大小任意；
（3）磁场、电场同时存在，方向均平行于xy，`将磁场的方向顺时针（沿着z轴负方向看）转过90°即为电场的方向，它们的大小只要满足关系E=v0B即可。
14．解析：
⑴粒子在间做匀速直线运动，所以粒子受电场力和磁场力大小相等，方向相反，即，得粒子进入偏转分离器时的速度为
⑵粒子进入偏转分离器的磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即，
由此解出粒子运动的轨道半径为，并由题意，联立解得
15．解析: 考查回旋加速器原理．k+s-5#u
粒子在下半盒中开始第一个半圆周的运动时, 获得速度v1,则qU=mv,运动半径
r1=,
同理可得在下半盒中第二周运动时速度v2,这一速度是经3次加速得到的,
3qU=mv22, r2=,
第三半周: r3=
第k个半周: rk=
第(k＋1)个半周k+s-5#u
rk+1=(k=1,2,3……)
所以相邻两轨道半径之比为
(k=1, 2, 3……)
16．解析:电子在匀强电场中，由于在水平方向不受任何外力的作用，电子在水平方向的分运动为匀速直线运动，则L=v0t ①
电子在竖直方向受竖直向上的电场力作用，在竖直方向的分运动为匀加速直线运动．穿过水平距离L后，电子的竖直分速度为:vy=at ②
电子的加速度为:a=③
偏转角为θ，则tanθ= ④k+s-5#u
θ较小，θ≈tanθ ⑤
联立以上各式解得= ⑥
电子在磁场中，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，据洛伦兹力提供向心力，有
qv0B=m ⑦k+s-5#u
据几何关系有：L=R ⑧
由⑦、⑧两式解得v0= ⑨
由⑥、⑨消去v0得=