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2019年高考物理总练习第8单元过关检测新苏版3


2019 年高考物理总练习第 8 单元过关检测新苏版 3

注意事项:认真阅读理解,结合历年的真题,总结经验,查找不足!重在审题,多思考,多

理解!

无论是单选、多选还是论述题,最重要的就是看清题意。在论述题中,问题大多具有委

婉性,尤其是历年真题部分,在给考生较大发挥空间的同时也大大增加了考试难度。考生要

认真阅读题目中提供的有限材料,明确考察要点,最大限度的挖掘材料中的有效信息,建议

考生答题时用笔将重点勾画出来,方便反复细读。只有经过仔细推敲,揣摩命题老师的意图,

积极联想知识点,分析答题角度,才能够将考点锁定,明确题意。

(时间:90 分钟总分值:100 分)

【一】选择题(本大题共 12 个小题,每题 5 分,共 60 分、每题至少有一个答案正确,把正 确选项前的字母填在题后的括号内)
1、两根通电的长直导线平行放置,电流分别为 I1 和 I2,电流的方向如右 图所示,在与导线垂直的平面上有 a、b、c、d 四点,其中 a、b 在导 线横截面连线的延长线上,c、d 在导线横截面连线的垂直平分线上、

那么

导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是()

A、a 点

B、b 点

C、c 点

D、d 点

解析:由安培定那么可知,直线电流的磁场是以导线为圆心的同心圆,I1 产生的磁场方



为逆时针方向,I2 产生的磁场方向为顺时针方向,那么 I1 在 a 处产生的磁场竖直向下, I2
在 a 处产生的磁场竖直向上,在 a 点磁感应强度可能为零,此时需满足 I2>I1;同理,

在 b 处磁感应强度也可能为零,此时需满足 I1>I2.I1 在 c 点的磁场斜向左上方,I2 在 c 点产生的磁场斜向右上方,那么 c 点的磁感应强度不可能为零,同理,在 d 点的磁感应



度也不可能为零,应选项 A、B 正确、

答案:AB 2、图(甲)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,并分别与高频电源相连、带电粒子在运动 中的动能 Ek 随时间 t 的变化规律如图(乙)所示、假设忽略带电粒子在电场中的加速时 间, 那么以下判断正确的选项是()

A、从 Ek?t 图可知,要想粒子获得的最大动能越大,那么要求 D 形盒的面积也越大 B、在 Ek?t 图中应有 t4-t3=t3-t2=t2-t1 C、高频电源的变化周期应该等于 tn-tn-1 D、从 Ek?t 图可知,粒子加速次数越多,粒子的最大动能一定越大

2π m 解析:由带电粒子在磁场中的周期 T= qB 可知 B 正确;粒子运动一周的时间为 2(tn
- mvm
tn-1),故 C 错;由 Rm= qB 可知,带电粒子的最大动能与 D 形盒的半径有关,故 D 错
误、A 正确、 答案:AB 3、“月球勘探者号”空间探测器运用高科技手段对月球进行了近距离勘探,在月球重力分 布、磁场分布及元素测定方面取得了新的成果、月球上的磁场极其微弱,通过探测器拍 摄电子在月球磁场中的运动轨迹,可分析月球磁场的强弱分布情况,如下图是探测器 通过月球表面①、②、③、④四个位置时,拍摄到的电子运动轨迹照片(尺寸比例相同), 设电子速率相同,且与磁场方向垂直,那么可知磁场从强到弱的位置排列正确的选项是 ()

A、①②③④

B、①④②③

C、④③②①

D、③④②①

解析:由图可知带电粒子做圆周运动的半径 r1<r2<r3<r4,根据带电粒子在匀强磁场 中

mv 轨道半径公式 r=qB可得:B1>B2>B3>B4,应选项 A 正确、

答案:A

4、如下图的天平可用于测定磁感应强度,天平的右臂下面挂有一个

矩形线圈,宽度为 L,共 N 匝,线圈下端悬在匀强磁场中,磁场方

向垂直纸面、当线圈中通有方向如下图的电流 I 时,在天平左右

两边加上质量各为 m1、m2 的砝码,天平平衡,当电流反向(大小不 变)时,右边再加上质量为 m 的砝码后,天平重新平衡,由此可知

()

m1-m2 g A、磁感应强度的方向垂直于纸面向里,大小为 NIL

mg B、磁感应强度的方向垂直于纸面向里,大小为2NIL

m1-m2 g C、磁感应强度的方向垂直于纸面向外,大小为 NIL

mg D、磁感应强度的方向垂直于纸面向外,大小为2NIL

解析:由于当电流反向时,右边需要加砝码,可判定电流反向后,安培力方向向上,因

此在题中图示电流时安培力方向向下,此时 m1g=m2g+m0g+NBIL(m0 为线框质量),
电流反向后 m1g=(m2+m)g+m0g-NBIL.
mg 由以上两式可解得 mg=2NBIL,那么 B=2NIL,由左手定那么可判定磁感应强度的方向



垂直于纸面向里、

答案:B

5、磁流体发电是一项新兴技术,它可以把气体的内能直接转化为电能,

如图是它的示意图、平行金属板 a、b 之间有一个很强的匀强磁场,

磁感应强度为 B,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量

正、负带电粒子)垂直于 B 的方向喷入磁场,每个离子的速度为 v,

电荷量大小为 q,a、b 两板间距为 d,稳定时以下说法中正确的选项

是() A、图中 a 板是电源的正极 B、图中 b 板是电源的正极 C、电源的电动势为 Bvd D、电源的电动势为 Bvq 解析:由左手定那么,在磁场的作用下,带正电荷的离子向 b 板聚集,带负电荷的离子
向 U
a 板聚集,b 板是电源的正极,当电场力等于洛伦兹力时,两极板间的电压最大,dq=
qvB,U=Bvd. 答案:BC 6、如下图,一个带正电 q 的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中, 磁感应强度为 B,假设小带电体的质量为 m,为了使它对水平绝缘面正 好 无压力,应该() A、使 B 的数值增大
mg B、使磁场以速度 v=qB向上移动
mg C、使磁场以速度 v=qB向右移动
mg D、使磁场以速度 v=qB向左移动
解析:为使小球对平面无压力,那么应使它受到的洛伦兹力刚好与重力平衡、磁场不动 而
只增大 B,那么静止电荷在磁场中不受洛伦兹力,A 选项不可能、磁场向上移动相当于 电
荷向下运动,洛伦兹力向右,也不可能平衡重力,故 B、C 选项错误、磁场以速度 v 向 左移动,等同于电荷以速度 v 向右运动,此时洛伦兹力向上、当 qvB=mg 时,带电体
mg 对绝缘水平面无压力,那么 v=qB.选项 D 正确、
答案:D 7、(2017 年江苏单科)如下图,固定的水平长直导线中通有电流 I,矩
形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行、线框由静止 释放,在下落过程中() A、穿过线框的磁通量保持不变 B、线框中感应电流方向保持不变 C、线框所受安培力的合力为零 D、线框的机械能不断增大 解析:由通电直导线周围磁感线的分布规律可知,线框下落过程中穿过其中的磁感线越 来越少,故磁通量在不断变小,故 A 错;下落时穿过线框的磁通量始终减小,由楞次定 律可知感应电流的方向保持不变,故 B 正确;线框上下两边受到的安培力方向虽相反, 但上边所处位置的磁感应强度始终大于下边所处位置的磁感应强度,故上边所受的安培 力大于下边所受的安培力,其合力不为零,故 C 错;由能量守恒可知下落时一部分机械 能会转化为线框通电发热产生的内能,故线框的机械能减少,D 错、 答案:B 8、如下图,在屏 MN 的上方有磁感应强度为 B 的匀强磁场,磁场方向 垂直纸面向里、P 为屏上的一小孔,PC 与 MN 垂直、一群质量为 m、 带电荷量为-q 的粒子(不计重力),以相同的速率 v,从 P 处沿垂直 于磁场的方向射入磁场区域、粒子入射方向在与磁场 B 垂直的平面 内,且散开在与 PC 夹角为θ 的范围内、那么在屏 MN 上被粒子打中的

区域的长度为()

2mv A. qB

2mvcos θ B. qB

2mv 1-sin θ

C.

qB

2mv 1-cos θ

D.

qB

2mv 解析:粒子沿 PC 方向射入,偏转半个圆周打在 PN 上,长度为 l1=2R= qB ,粒子沿

mvcos θ 与 PC 夹角为θ 的方向射入,打在 PN 上的长度为 l2=2 qB .那么在屏 MN 上被粒子



2mv 1-cos θ

中区域的长度为Δ l=l1-l2=

qB

.

答案:D

9、如下图,一束正离子从 S 点沿水平方向射出,在没有电、磁场时恰好击中荧光屏上的

坐标原点 O;假设同时加上电场和磁场后,正离子束最后打在荧光屏上坐标系的第Ⅲ象



中,那么所加电场 E 和磁场 B 的方向可能是(不计离子重力及其间相互作用力)()

A、E 向上,B 向上

B、E 向下,B 向下

C、E 向上,B 向下

D、E 向下,B 向上

解析:带电粒子在电场中沿 y 轴方向偏转,在磁场中沿 x 轴方向偏转,现带电粒子最后

打在第Ⅲ象限中,故粒子偏向 y 轴负方向,那么 E 向下;粒子还偏向 x 轴负方向,由左



定那么可知 B 向下,因此选项 B 正确、

答案:B

10、(2018 年长春模拟)如下图为一种获得高能粒子的装置,环形区域内

存在垂直纸面向外、大小可调节的均匀磁场,质量为 m、电量为+q

的粒子在环中做半径为 R 的圆周运动,A、B 为两块中心开有小孔的

极板,原来电势都为零,每当粒子顺时针飞经 A 板时,A 板电势升高

为 U,B 板电势仍保持为零,粒子在两板间电场中得到加速,每当粒

子离开 B 板时,A

板电势又降为零,粒子在电场一次次加速下动能不断增大,而绕行半径不变,那么()

A、粒子从 A 板小孔处由静止开始在电场作用下加速,绕行 n 圈后回到 A 板时获得的总

动能为 2nqU

B、在粒子绕行的整个过程中,A 板电势可以始终保持为+U

C、在粒子绕行的整个过程中,每一圈的周期不变

D、为使粒子始终保持在半径为 R 的圆轨道上运动,磁场必须周期性递增,那么粒子绕



1 2nmU 第 n 圈时的磁感应强度为R q

解析:带电粒子在 A、B 间加速,每运动一周加速一次,故绕行 n 圈后获得总动能为 Ek =nqU,A 错;粒子绕行的过程中,A、B 两板电势应为零,假设 A 板电势保持为+U,那



2π R 带电粒子在靠近 A 板时,电场力做负功,动能减小,故 B 项错;由 T= v 知,v 增大,

mv

mv 1 2nmU

T 减小,C 错;又由 R=qB得 B=qR=R q ,D 项正确、

答案:D

11、如右图所示,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,假设

粒 子穿过 y 轴正半轴后在磁场中到 x 轴的最大距离为 a,那么该粒子的比荷



所带电荷的正负是()

3v A.2aB,正电荷

v B.2aB,正电荷

3v C.2aB,负电荷

v D.2aB,负电荷

解析:从“粒子穿过 y 轴正半轴后…”可知粒子向右侧偏转,洛伦兹

力指向运动方向的右侧,由左手定那么可判定粒子带负电,作出粒子



动轨迹示意图如右图所示、根据几何关系有 r+rsin30°=a,再结



mv q 3v 半径表达式 r=qB可得m=2aB,故 C 正确、

答案:C

12、(2018 年漳州模拟)在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电



为 q、质量为 m 的带正电小球,管道半径略大于小球半径,整个管道

处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中,磁感应强度方向与管道垂直,

mg 如下图、现给带电小球一个水平速度 v0,且 v0<Bq,那么在整个运动

过程中,带电小

球克服摩擦力所做的功为()

A、0

B.12m???qmBg???2

1 C.2mv20

D.12m???v02+???qmBg???2???

解析:带正电小球受到洛伦兹力方向为竖直向上,由于 mg>qv0B,那么小球受到弹力竖

直向上,由于摩擦阻力使小球速度减小,洛伦兹力减小,弹力增大,摩擦力增大,因此,

1 最终小球会静止,故整个过程中,带电小球克服摩擦力所做的功为 W=2mv20,C 项正确、

答案:C

【二】非选择题(此题共 4 个小题,共 40 分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算

步骤,有数值计算的要注明单位)

13、(9 分)空间存在水平方向互相正交的匀强电场和匀强磁场,电场强度为

E=10 3N/C,磁感应强度为 B=1T,方向如下图、有一个质量 m =2.0×10-6kg、带电荷量 q=+2.0×10-6C 的粒子在空间做直线运动, 试求其速度的大小和方向(g=10m/s2)、

解析:经分析可知,该粒子在重力、电场力与洛伦兹力作

用下做匀速直线运动、粒子的受力如下图、

qE=mgtanα



qvBcosα =mg



解①②得

v=20m/s

θ =60°



速度方向与电场方向成 60°角斜向上、

答案:20m/s 方向为与电场方向成 60°角斜向上 14、(9 分)如图,一质量为 m、电荷量为+q 的带电小环套在光滑轨道上,
环状轨道的半径为 R,直轨道长度为 R.以水平线 MN 为界,空间分 为两个区域,区域Ⅰ为磁感应强度为 B 的水平向里的匀强磁场,区 域Ⅰ和Ⅱ有竖直向上的匀强电场、将小环在直轨道 CD 下端的 C 点无 初速度释放(区域Ⅰ和Ⅱ的匀强电场场强大小为 E=2mg/q,重力加速 度为 g),求: (1)小环在第一次通过轨道最高点 A 时速度 vA 的大小; (2)小环在第一次通过轨道最高点 A 时受到的轨道压力、

1 解析:(1)小环从 C 到 A 的过程中,由动能定理有2mv2A=(qE-mg)×(R+R),

解得 vA=2 gR. (2)小环在 A 点时,受力分析如下图,

由牛顿第二定律有
v2A FN+mg-qE-qvAB=m R ,

解得 FN=5mg+2qB gR, 方向竖直向下、

答案:(1)2 gR

(2)5mg+2qB gR,竖直向下 15、(10 分)水平面上有电阻不计的 U 形导轨 NMPQ,它们之间的宽度为 L,
M 和 P 之间接入电动势为 E 的电源(不计内阻)、现垂直于导轨搁一根 质量为 m、电阻为 R 的金属棒 ab,并加一个范围较大的匀强磁场, 磁感应强度大小为 B,方向与水平面夹角为θ 且指向右斜上方,如 图所示、问: (1)当 ab 棒静止时,ab 棒受到的支持力和摩擦力各为多少? (2)假设 B 的大小和方向均能改变,那么要使 ab 棒所受支持力为零,B 的大小至少为多

少?
此时 B 的方向如何?
解析:(1)由平衡条件得 F 摩-Fsinθ =0① FN+Fcosθ -mg=0②
E F=BIL=BRL③

BLEcos θ

BLE

解①②③式得 FN=mg- R ;F 摩= R sinθ .

(2)要使 ab 棒受的支持力为零,其静摩擦力必然为零,满足上述条件的最小安培力应与
E ab 棒的重力大小相等、方向相反,所以有 F=mg,即 BminRL=mg.解得最小磁感应强度

mgR Bmin= EL ,由左手定那么判断出这种情况 B 的方向应水平向右、

BELcos θ BLE

答案:(1)mg- R

R sinθ

mgR (2) EL 方向水平向右

16、(12 分)如图,在空间中有一坐标系 xOy,其第一象限内充满着两个匀强 磁场区域Ⅰ和Ⅱ,直线 OP 是它们的边界、区域Ⅰ中的磁感应强度为 B,

方向垂直纸面

向外;区域Ⅱ中的磁感应强度为 2B,方向垂直纸面向里,边界上的 P 点坐标为(4L,3L)、



质量为 m,电荷量为 q 的带正电荷的粒子从 P 点平行于 y 轴负方向射入区域Ⅰ;经过一

段时间后,粒子恰好经过原点 O.忽略粒子重力,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:

(1)粒子从 P 点运动到 O 点的时间至少为多少?

(2)粒子的速度大小可能是多少?

解析:(1)设粒子的入射速度为 v,用 R1、R2,T1、T2 分别表示粒子在磁场Ⅰ区和Ⅱ区中 运动的轨道半径和周期、那么

v2 qvB=mR1
v2 2qvB=mR2
2π R1 2π m T1= v = qB

① ② ③

2π R2 π m

T2= v = qB



粒子先在磁场Ⅰ区中做顺时针的圆周运动,后在磁场Ⅱ区中做逆

时针的圆周运动,然后从 O 点射出,这样粒子从 P 点运动到 O

点所用的时间最短、粒子运动轨迹如下图、

3L tanα =4L=0.75⑤

得α =37° α +β =90°⑥

粒子在磁场Ⅰ区和Ⅱ区中的运动时间分别为

2β t1=360°T1⑦

2β t2=360°T2⑧

粒子从 P 点运动到 O 点的时间至少为 t=t1+t2⑨ 53π m
由以上各式解得 t= 60qB .⑩

(2)粒子的速度大小满足一定条件时,粒子先在磁场Ⅰ区中运动,后在磁场Ⅱ区中运动,

然后又重复前面的运动,直到经过原点 O,这样粒子经过 n 个周期性的运动后经过 O 点,

每个周期的运动情况相同,粒子在一个周期内的位移为

OP x= n =

4L 2

5L 3L 2/n= n (n=1,2,3…)

R1

2

粒子每次在磁场Ⅰ区中运动的位移为 x1=R1+R2x=3x

x1/2 由图中几何关系可知 R1 =cosα

25qBL

由以上各式解得粒子的速度大小为 v= 12nm (n=1、2、3…)、

53π m 25qBL 答案:(1) 60qB (2) 12nm (n=1、2、3…)



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