2016届高三物理人教版一轮复习习题综合测试题8

第八章综合测试题本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，考试时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)1．在赤道上某处有一个避雷针。当带有负电的乌云经过避雷针上方时，避雷针开始放电，则地磁场对避雷针的作用力的方向为()A．正东B．正西C．正南D．正北[答案]B[解析]赤道上方地磁场磁感线的方向由南向北，通过避雷针的电流方向向上，由左手定则知，安培力的方向向正西。2.如图所示，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θ角(0θπ)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)。则下列说法正确的是()A．若v一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短B．若v一定，θ越大，则粒子离开磁场的位置距O点越远C．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大D．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短[答案]A[解析]由左手定则可知，带正电的粒子向左偏转。若v一定，θ越大，则粒子在磁场中运动均时间越短，A正确；若v一定，θ等于90°时，粒子离开磁场的位置距O点最远，B错误；若θ一定，粒子在磁场中运动的周期与v无关，粒子在磁场中运动的角速度与v无关，粒子在磁场中运动的时间与v无关，C、D错误。3．(2014·安徽理综)“人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体，使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部，而不与装置器壁碰撞。已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，为约束更高温度的等离子体，则需要更强的磁场，以使带电粒子在磁场中的运动半径不变。由此可判断所需的磁感应强度B正比于()A.TB．TC.T3D．T2[答案]A[解析]该题考查带电粒子在磁场中的轨道半径问题。解题关键要理解动能与温度的关系。由R＝mvqB，12mv2＝kT，可知B与T成正比，A正确，本题情景涉及科学的前沿知识，但本质是考查轨道半径问题。4.(2014·河北高阳模拟)两个带电粒子以同一速度、同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的运动轨迹如图所示。粒子a的运动轨迹半径为r1，粒子b的运动轨迹半径为r2，且r2＝2r1，q1、q2分别是粒子a、b所带的电荷量，则()A．a带负电、b带正电，比荷之比为q1m1q2m2＝B．a带负电、b带正电，比荷之比为q1m1q2m2＝C．a带正电、b带负电，比荷之比为q1m1q2m2＝D．a带正电、b带负电，比荷之比为q1m1q2m2＝[答案]C[解析]由粒子的运动轨迹及左手定则可判断，a带正电、b带负电，根据Bvq＝mv2r，可得qm＝vBr，所以q1m1q2m2＝r2r1＝，选项C正确。5．(2015·济宁模拟)如图所示，两根相距L＝2m的平行金属导轨ab、cd水平放置在竖直向下的匀强磁场中，质量为m＝3.6kg的金属棒MN垂直导轨放置，且与导轨接触良好。当金属棒中通以I1＝5A的电流时，金属棒可沿导轨做匀速运动；当金属棒中电流增大到I2＝8A时，金属棒能获得a＝2m/s2的加速度，已知金属棒受到的安培力方向水平。则该匀强磁场的磁感应强度的大小为()A．1.8TB．1.5TC．1.2TD．条件不足，无法计算[答案]C[解析]由平衡条件可得BI1L＝F阻，当金属棒中的电流为I2＝8A时，金属棒做加速运动，加速度为a，根据牛顿第二定律得，BI2L－F阻＝ma，解得B＝maI2－I1L＝3.6×23×2T＝1.2T，C正确。6．设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法不正确的是()A．离子必带正电荷B．A点和B点位于同一高度C．离子在C点时速度最大D．离子到达B点后，将沿原曲线返回A点[答案]D[解析]由于离子从静止开始自A点沿曲线ACB运动，则离子必然受到向下的电场力，因而离子必然带正电，选项A正确。由于洛伦兹力不做功，根据能量转化和守恒可知A点和B点在同一高度，选项B正确。根据动能定理可知，离子从A点运动到C点电场力做正功，运动到C点时速度最大，选项C正确。离子到达B点后，将向下且偏向右侧重复之前的运动，故选项D错误。7．(2014·湖北黄冈、孝感高三联考)如图所示，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小不等、方向相反的电流。A、O、B在M、N的连线上，O为MN的中点，C、D位于MN的中垂线上，且A、B、C、D到O点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法错误的是()A．O点处的磁感应强度不可能为零B．B点处的磁感应强度不可能为零C．A、B两点处的磁感应强度大小可能相等，方向相反D．C、D两点处的磁感应强度大小可能相等，方向相同[答案]CD[解析]两通电导线单独在O点或B点产生的磁场方向相同，所以这两点处的磁感应强度均不可能为零，A、B正确；A、B两点处的磁感应强度方向一定是相同的，C错误；因为两导线中的电流大小不等，C、D两点处的磁感应强度大小可能相等，但方向一定不同，D错误。8.速度相同的一束粒子由左端射入某仪器后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是()A．该束带电粒子带负电B．P1极板带正电C．带电粒子的速率等于E/B1D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S0，粒子的比荷越小[答案]BC[解析]由左手定则知该束带电粒子带正电，速度选择器的P1极板带正电，选项A错误、B正确；由qE＝qvB1可得能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于v＝E/B1，选项C正确；由r＝mv/qB2可知，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S0，r越小，粒子的比荷q/m越大，选项D错误。9．(2014·课标全国Ⅱ)图为某磁谱仪部分构件的示意图。图中，永磁铁提供匀强磁场，硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹。宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子。当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下列说法正确的是()A．电子与正电子的偏转方向一定不同B．电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同C．仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子D．粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小[答案]AC[解析]本题考查了带电粒子在磁场中的匀速圆周运动。解题关键带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力。电子与正电子垂直进入磁场的速度方向相同，由左手定则判断其偏转方向一定相反，A正确；电子与正电速度大小不一定相同，则由r＝mvqB可知其轨迹半径大小不一定相同，B错误；质子与正电子带电性相同，偏转方向相同，其速度大小关系未知，其半径大小关系未知，也就无法区分，质子和正电子，C正确；粒子的动能Ek＝12mv2，磁场中运动的轨迹半径r＝mvqB＝1qB2mEk，因此动能Ek越大，半径越大，D错误。带电粒子在磁场中的圆周运动的分析：由左手定则判断其偏转方向，由qvB＝mv2r确定半径大小的相关因素。10．(2015·晋城质检)如图所示，无限长且相距为d的竖直边界MN和PQ间充满匀强磁场，磁感应强度方向垂直纸面向里、大小为B，在磁场边界MN上的A处有一粒子源，可以在纸面内各个方向发射质量为m、电荷量为q、速度大小为v、不计重力的同种粒子，这些粒子都不能到达磁场另一边界PQ的右侧，则下列说法正确的是()A．所有粒子的速度不超过qdB2mB．所有粒子的速度不超过qdBmC．在边界MN上有粒子射出磁场区域的最大长度为dD．在边界MN上有粒子射出磁场区域的最大长度为2d[答案]AC[解析]由公式r＝mvBq可知这些粒子在磁场中做圆周运动的半径相同，粒子做圆周运动的轨迹圆一样大，平行边界MN射入磁场的粒子最容易从PQ射出，此粒子刚好不从PQ射出的临界轨迹圆的半径为r＝d2，求得v＝qdB2m，A正确，B错误；将此临界轨迹圆旋转，可知在边界MN上有粒子射出磁场区域的最大长度为d，C正确，D错误。第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分。把答案直接填在横线上)11．(6分)目前，世界上正在研制一种新型发电机——磁流体发电机，它可以把气体的内能直接转化为电能，如图所示是它的发电原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正离子和负离子，但从整体上来说呈电中性)射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，则高速射入的离子在洛伦兹力的作用下向A、B两板聚集，使两板间产生电势差，若平行金属板间距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，等离子体流速为v，气体从一侧面垂直磁场射入板间，不计气体电阻，外电路电阻为R，则两板间最高电压为________；可能达到的最大电流为________。[答案]Bdv，BdvR[解析]如图所示，离子在磁场中受到洛伦兹力作用发生偏转，正、负离子分别到达B、A两板(B为电源正极，故电流方向从B经R到A)，使A、B两板间产生匀强电场，等离子体在电场力的作用下发生的偏转逐渐减弱，当等离子体不发生偏转即匀速穿过时，有qvB＝qE，所以此时两板间电势差U＝Ed＝Bdv，根据闭合电路欧姆定律可得电流大小I＝BdvR。12．(6分)如图甲、乙所示是电磁流量计的示意图，在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场，当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上a、b两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量Q——单位时间内流过液体的体积(m3/s)。已知圆管的直径为D，磁感应强度为B，则Q与U的关系式为__________________。[答案]Q＝πUD4B[解析]a、b两点间的电势差是由于导电液体中电荷受到洛伦兹力作用在管壁的上、下两侧堆积电荷产生的。到一定程度后，上、下两侧堆积的电荷不再增多，a、b两点间的电势差达到稳定值U，此时，洛伦兹力和电场力平衡，有qvB＝qE，E＝UD，所以v＝UDB，又圆管的横截面积S＝14πD2，故流量Q＝Sv＝πUD4B。13．(6分)如图所示为质谱仪的示意图。速度选择器部分的匀强电场的场强为E＝1.2×105V/m，匀强磁场的磁感应强度为B1＝0.6T；偏转分离器的磁感应强度为B2＝0.8T。(已知质子质量为1.67×10－27kg)则：(1)能通过速度选择器的粒子速度大小为________。(2)质子和氘核进入偏转分离器后打在照相底片上的条纹之间的距离d为________。[答案](1)2×105m/s(3)5.2×10－3m[解析](1)能通过速度选择器的粒子所受电场力和洛伦兹力大小相等、方向相反，有eB1v＝eE，得v＝EB1＝1.2×1050.6m/s＝2×105m/s(2)粒子进入磁场B2后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则eB2v＝mv2R，得R＝mvB2e设质子质量为m，则氘核质量为2m，故d＝2mvB2e×2－mvB2e×2＝5.2×10－3m三、论述计算题(共4小题，共42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)14．(10分)(2014·兰州、张掖联考)在平面直角坐标系xOy的第一象限内有一圆形匀强磁场区域，半径r＝0.1m，磁感应强度B＝0.5T，与y轴、x轴分别相切于A、C两点。第四象限内充满平行于x轴的匀强电场，电场强度E＝0.3V/m，如图所示。某带电粒子以v0＝20m/s的初速度自A点沿AO1方向射入磁场，从C点射出(不计重力)。(1)求带电粒子的比荷qm；(2)若该粒子以相同大小的初速度自A点沿与AO1成30°角的方向斜向上射入磁场，经磁场、电场后射向y轴，求经过y轴时的位置坐标。[答案](1)400C/kg(2)(0，－1)m[解析](1)由题意知粒子在磁场中运动的半径R＝r＝0.1m由牛顿第二定律得qv0B＝mv20/R∴q/m＝400(C/kg)(2)因粒子的运动半径没有变化，如图所示，由几何关系知它将垂直射入电