【文档说明】【精准解析】2021高考物理（选择性考试）人教版一轮章末检测9磁场.docx，共(14)页，396.508 KB，由envi的店铺上传

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章末检测9磁场(时间90分钟满分100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项正确，第9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分)1．2016年备受瞩目的国家自然科学奖一等奖，

颁给了中国科学技术大学潘建伟院士领衔的“多光子纠缠及干涉度量”项目，在物理学理论建立的过程中，有许多科学家做出了贡献．关于科学家的贡献和研究方法，下列说法正确的是()A．法拉第首先引入电场线和磁感线，

极大地促进了他对电磁现象的研究B．库仑提出了库仑定律，并最早用实验测得元电荷e的数值C．奥斯特发现了电流的磁效应，并发现了电磁感应现象D．“点电荷”“总电阻”“电场强度”概念的提出应用了等效替代的方法答案：A2．一通

电直导线长度为1cm、质量为1g、电流为1A，用根绝缘轻质细线悬挂在天花板上，静止在水平位置，如下正面图．在通电导线所处位置加上匀强磁场，静止后细线与竖直方向成30°角，如下侧面图(θ＝30°)，g取10m/s2，则B的最小值及对应方向是()A．0.866T，方向竖直

向下B．0.5T，方向沿线向上C．0.577T，方向沿线向上D．1T，方向平行于纸面水平向左解析：当安培力方向与拉力方向垂直时，此时安培力最小，磁场方向沿线向上，由几何关系可得F＝mgsin30°，安培力为F＝BIL，联立以上解得B＝0.5T，故B正确.答案：B3．如图所示，有

一边长l＝2m的正三角形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，磁感应强度大小B＝3T，有一比荷qm＝200C/kg的带正电粒子从AB边上的P点垂直AB边进入磁场，AP的距离为3m，要使粒子能从AC边射出磁场，带电粒子的最大初速度为(粒子的重力不计)()A．500m/sB．600m/sC．

43×102m/sD．1200m/s解析：由题意，使粒子能从AC边射出磁场，带电粒子有最大初速度时的轨迹如图所示；由几何关系可知，R＝3m，由qvB＝mv2R解得v＝BqRm＝3×200×3m/s＝600m/s.答案：B4.如图所示，ab是一弯管，其中心线

是半径为R的一段圆弧，将之置于一匀强磁场中，磁感线方向垂直于圆弧所在的纸面并向外，一束粒子对准左端射入弯管，粒子有不同的质量，不同的速度，但都是一价正离子，则()A．只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管B．只有质量大小一定的粒子

可以沿中心线通过弯管C．只有动能大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管D．只有动量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管答案：D5.如图所示，一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是()A．小球一定带正电B．小球一定带负电C．小球的绕

行方向为逆时针D．改变小球的速度大小，小球将不做圆周运动答案：B6.如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场．一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O′点(图中

未标出)穿出．若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子b()A．穿出位置一定在O′点下方B．穿出位置一定在O′点上方C．运动时，在电场中的电势能一定减小D．在电场中运

动时，动能一定减小答案：C7.如图所示，正三角形的三条边都与圆相切，在圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，质子P(11H)和氦核Q(42He)都从顶点A沿∠BAC的角平分线方向射入磁场，质子P(11H)从C点离

开磁场，氦核Q(42He)从相切点D离开磁场，不计粒子重力，则质子和氦核的入射速度大小之比为()A．6∶1B．3∶1C．2∶1D．3∶2解析：当质子P(11H)从顶点A沿∠BAC的角平分线方向射入磁场，根据对称性可画出运动轨迹如图1

所示，设内切圆的半径为R，根据几何关系得，轨迹半径r1＝3R；当氦核Q(42He)从顶点A沿∠BAC的角平分线方向射入磁场，根据对称性可画出运动轨迹如图2所示，轨迹半径r2＝Rtan30°＝33R；设质子和氦核的入射速度大小分别为v1和v2，根据带电粒子在匀

强磁场中的半径公式r＝mvqB，又r1r2＝3，q1m1q2m2＝21，联立方程可解得，v1v2＝61，故A正确．图1图2答案：A8.如图所示，一带电粒子，质量为m，电荷量为q，以一定的速度沿水平直线A′B′方向

通过一正交的电磁场，磁感应强度为B1，电场强度为E.粒子沿垂直等边三角形磁场边框的AB边方向由中点的小孔O进入另一匀强磁场，该三角形磁场的边长为a，经过两次与磁场边框碰撞后(碰撞过程无能量损失)恰好返回到小孔O，则

以下说法正确的是(不计重力)()A．该带电粒子一定带正电B．该带电粒子的速度为EB1C．该粒子返回到小孔O之后仍沿B′A′直线运动D．等边三角形磁场的磁感应强度为mEB1qa解析：粒子沿着A′B′方向的运动是匀速直线运动，洛伦兹力

和电场力平衡，粒子可能带正电荷，也可能带负电荷，故A错误；粒子沿着A′B′方向的运动是匀速直线运动，根据平衡条件，有qvB1＝qE，解得v＝EB1，故B正确；该粒子返回到小孔O之后，速度反向，洛伦兹力反向，粒子做曲线运动，故C错误；粒子进入三角形区域的运动轨迹如图所示，结合几何

关系得，轨道半径为r＝a2，根据牛顿第二定律有qvB＝mv2r，又v＝EB1，联立解得B＝2mEB1qa，故D错误．答案：B9．现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示．从粒子源O出来时的粒子速度很小，可以看作初速度为零，粒子经过电场加速后进入有界的垂直

纸面向外的匀强磁场区域，并沿着半圆周运动而达到出口，设入口和出口间的距离为x，则()A．粒子一定带正电B．粒子一定带负电C．x越大，则粒子的质量与电荷量之比一定越大D．x越大，则粒子的质量与电荷量之比一定越小解析：根据左手定则，知粒子带正电，选项A正确，B错误；根

据半径公式r＝mvqB知，x＝2r＝2mvqB，又qU＝12mv2，联立解得x＝8mUqB2，知x越大，质量与电荷量的比值越大，选项C正确，D错误．答案：AC10．如图所示，在第二象限内有水平向右的匀强电场，

在第一、第四象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等．在该平面有一个质量为m、带电荷量q的正电粒子，以初速度v0垂直x轴，从x轴上的P点进入匀强电场，之后与y轴成45°角射出电场，再经过一段时间恰好垂直于x轴进入下面的磁场，已知OP之间的距离为a，不计带电粒子的重力，则()A．磁感

应强度B＝2mv04qdB．电场强度E＝mv202qdC．自进入磁场至在磁场中第二次经过x轴所用时间为72πd2v0D．自进入磁场至在磁场中第二次经过x轴所用时间为7πd2v0答案：BD11．(2019·黑龙江哈尔滨九校联考)如图所示，空间同时存在竖直向上的匀强磁场和匀

强电场，磁感应强度为B，电场强度为E.一质量为m，电荷量为q的带正电小球恰好处于静止状态，现在将磁场方向顺时针旋转30°，同时给小球一个垂直磁场方向斜向下的速度v，则关于小球的运动，下列说法正确的是()A．小球做匀速圆周运动

B．小球运动过程中机械能守恒C．小球运动到最低点时电势能增加了mgv2BqD．小球第一次运动到最低点历时πm2qB答案：AD12.如图所示，空间中存在正交的匀强电场E和匀强磁场B(匀强电场水平向右)，在竖直平面内

从a点沿ab、ac方向抛出两带电小球(不考虑两带电球的相互作用，两球电荷量始终不变)，关于小球的运动，下列说法正确的是()A．沿ab、ac方向抛出的带电小球都可能做直线运动B．只有沿ab抛出的带电小球才可能做直线运动C．若有小球能做直线运动，则它一定是匀速运动D．两小

球在运动过程中机械能均守恒解析：沿ab方向抛出的带正电小球，或沿ac方向抛出的带负电的小球，在重力、电场力、洛伦兹力作用下，都可能做匀速直线运动，A正确，B错误；在重力、电场力、洛伦兹力三力都存在时的直线运动

一定是匀速直线运动，C正确；两小球在运动过程中除重力做功外还有电场力做功，故机械能不守恒，D错误．答案：AC二、非选择题(共52分)13．(16分)(2019·成都检测)如图所示，在xOy坐标系的0≤y≤d的区域内分布着沿y轴正方向的匀强电场，在d≤

y≤2d的区域内分布着垂直于xOy平面向里的匀强磁场，MN为电场和磁场的交界面，ab为磁场的上边界．现从原点O处沿x轴正方向发射出速率为v0、比荷(电荷量与质量之比)为k的带正电粒子，粒子运动轨迹恰与ab相切并返回电场．已知

电场强度E＝3v202kd，不计粒子重力和粒子间的相互作用．求：(1)粒子从O点第一次穿过MN时的速度大小和水平位移的大小；(2)磁场的磁感应强度B的大小．解析：(1)根据动能定理，得qEd＝12mv2－12mv20，解

得v＝2v0；粒子在电场中做类平抛运动，有d＝12at21，x＝v0t1，a＝qEm，联立解得t1＝23d3v0，x＝23d3.(2)粒子运动的轨迹如图所示，设粒子以与x轴正方向成θ角的速度进入磁场，则tanθ＝v2－v20v0＝3，解得θ＝60°.根据R＋Rcosθ＝d，解得R＝2d3，由

牛顿第二定律可得qvB＝mv2R，联立解得B＝3v0kd.答案：(1)2v023d3(2)3v0kd14．(16分)(2019·天津南开区一模)如图所示为实验室筛选带电粒子的装置示意图：左端加速电极M、N间的电压U1＝9V．中间速度选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强磁场的磁

感应强度B1＝1.0T，两板间的距离d＝10cm.选择器右端是一个半径R＝2m的圆筒，可以围绕竖直中心轴顺时针转动，筒壁的一个水平圆周上均匀分布着8个小孔O1至O8，圆筒内部有竖直方向的匀强磁场B2.一电荷量q＝3.2×10－18C、质量m＝6.4×10－20kg的带负电的粒子，从静止开始经

过加速电场后匀速穿过速度选择器．圆筒不转时，粒子恰好从小孔O2射入，从小孔O7射出，若粒子碰到圆筒就被圆筒吸收．则(1)速度选择器两端的电压U2是多少？(2)求圆筒内匀强磁场磁感应强度B2的大小和方向；(3)要使粒子从一个小孔射入圆筒后能从正对面的小孔射出(如从O1进，从O5出)，则圆筒匀速转动

的角速度多大？解析：(1)带电粒子在加速电场中运动时，由动能定理得qU1＝12mv2，得v＝30m/s，带电粒子在速度选择器中做匀速直线运动，有qB1v＝qE，又E＝U2d，解得U2＝3V.(2)粒子在圆筒内

运动轨迹如图所示，根据几何关系可知粒子做圆周运动的半径为r＝R，根据洛伦兹力提供向心力得qB2v＝mv2r，解得B2＝0.3T.由左手定则可知B2的方向竖直向下．(3)不管从哪个孔进入，粒子在筒中运动的时间与轨迹一样，由T＝2πrv，又t＝135360T，得运

动时间为t＝π20s，在这段时间圆筒转过的可能角度α＝2nπ＋π4(n＝0，1，2，3，…)，圆筒的角速度ω＝αt＝(40n＋5)rad/s，(n＝0，1，2，3，…)．答案：(1)3V(2)0.3T，方向竖直向下(3)(4

0n＋5)rad/s，(n＝0，1，2，3，…)15．(20分)如图所示为回旋加速器的示意图．两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一质子从加速器的A处开始加速，已知D形盒的半径为R，磁场的磁感应强度为B，高频交变电源的电压为U、频率为f，质子质

量为m，电荷量为q.求：(1)质子所能获得的最大动能；(2)质子在回旋加速器中运动的时间．解析：(1)质子出回旋加速器的速度最大，此时的半径为R，根据qvB＝mv2R得v＝qBRm，则粒子的最大动能Ekm＝12mv2＝q2B2R22m.(2)加速电场的加速电压为U，带电粒子每加速一次获得的能量为E

0＝qU，设带电粒子在磁场中运动的圈数为n，每圈有两次加速所以有2nqU＝Ekm＝q2B2R22m，带电粒子在磁场中运动周期T＝2πRv＝2πmqB，所以带电粒子在回旋加速器内运动的最少时间为t＝nT＝qB2R24mU·2πmqB＝πBR22U.答案：(1)

q2B2R22m(2)πBR22U