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1、单元质量评估(九)磁场一、选择题(15题为单项选择题，68题为多项选择题)1关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是()A甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的B乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的电流发生的C丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的D丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的2如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场方向斜向右上方，与水平方向所夹的锐角为45.将一个金属圆环ab置于磁场中，圆环的圆心为点O，半径为r，两条半径Oa和Ob相互垂直，且Oa沿水平方向当圆环中通以电流I时，圆环受到的安培力大小为()ABIrBBIrCBIrD2B
2、Ir3如图所示，两平行光滑金属导轨CD、EF间距为L，与电动势为E0的电源相连，质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成角，回路其余电阻不计为使ab棒静止，需在空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其方向分别为()A，水平向右B，垂直于回路平面向上C，竖直向下D，垂直于回路平面向下42021湖北模拟一电中性微粒静止在垂直纸面向里的匀强磁场中，在某一时刻突然分裂成a、b和c三个微粒，a和b在磁场中做半径相等的匀速圆周运动，环绕方向如图所示，c未在图中标出仅考虑磁场对带电微粒的作用力，下列说法正确的是()Aa带负电荷Bb带正电荷Cc带正电荷Da和b的动量大小一定
3、相等52021北京模拟如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场一带电粒子在P点以与x轴正方向成60的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于y轴射出磁场已知带电粒子质量为m、电荷量为q，OPa.不计重力根据上述信息可以得出()A带电粒子在磁场中运动的轨迹方程B带电粒子在磁场中运动的速率C带电粒子在磁场中运动的时间D该匀强磁场的磁感应强度6回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上位于D1的圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略)，它们在两盒之间被电场加速当质子被加速到最大动能E
4、k后，再将它们引出忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是()A若只增大交变电压U，则质子的最大动能Ek会变大B若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中运行的时间会变短C若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子D质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为72020山东菏泽一模已知通电长直导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度大小B0与通电导线中的电流I成正比，与该点到通电导线的距离r成反比，即B0k，式中k为比例系数现有两条相距为L的通电长直导线a和b平行放置，空间中存在平行于图示的菱形PbQa的匀强磁场(图中未画出).已知菱形PbQa的边长也为L，当导线a和b中通以大小相等、方向
5、如图所示的电流I时，P点处的磁感应强度恰好为零则下列说法不正确的是()AQ点处的磁感应强度大小为kB匀强磁场的方向从P点指向Q点，大小为2kC匀强磁场的方向从Q点指向P点，大小为2kD两导线连线中点处的磁感应强度大小为3k8如图所示，水平放置的速度选择器、平行板电容器的两极板均关于虚线OO对称，O点是距离电容器右端L处的光屏PP的中点，PP长为3L.速度选择器及平行板电容器中的电场方向均竖直向下，电场强度大小均为E，速度选择器中匀强磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，平行板电容器的长和宽均为L.一带电粒子从O点以一定的初速度水平射入速度选择器，粒子沿虚线方向进入平行板电容器，最后打在光
6、屏上的P点，不计粒子重力，以下说法不正确的是()A粒子带负电B粒子的比荷为C粒子恰好从平行板电容器的边缘射出D粒子打在光屏上时的速度大小为二、非选择题9如图所示，在水平面的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小B5T，还有水平向左的匀强电场，其大小为E50V/m.质量为M2kg木块的上表面上钉着一颗小钉子，质量m0.5kg的光滑带电小球通过一长为l0.2m的细线与小钉子相连接，细线与木块上表面垂直，小球的带电荷量为q0.5C木块与水平面间的动摩擦因数0.5，现将木块由静止释放(重力加速度大小g10m/s2，小球可看成质点)(1)求木块释放瞬间小球和木块之间弹力的大小；(2)木块脱离地面的
7、瞬间，求细线对小球的拉力；(3)从释放木块到木块脱离地面过程中木块的位移为x06.4m，求木块克服滑动摩擦力做的功(结果保留1位小数)102021全国甲卷，25如图，长度均为l的两块挡板竖直相对放置，间距也为l，两挡板上边缘P和M处于同一水平线上，在该水平线的上方区域有方向竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E；两挡板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小可调节的匀强磁场一质量为m，电荷量为q(q0)的粒子自电场中某处以大小为v0的速度水平向右发射，恰好从P点处射入磁场，从两挡板下边缘Q和N之间射出磁场，运动过程中粒子未与挡板碰撞已知粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为60，不计重力(1)求粒子发射
8、位置到P点的距离；(2)求磁感应强度大小的取值范围；(3)若粒子正好从QN的中点射出磁场，求粒子在磁场中的轨迹与挡板MN的最近距离单元质量评估（九）磁场1解析：导线中的电流对小磁针的作用、磁体对电流的作用、电流之间的相互作用都是通过磁场发生的，故C正确答案：C2解析：圆环受到的安培力大小等效为ab连线的长度电流受到的安培力，ab连线的长度为r，则FBIrBIr，选项A正确答案：A3解析：对金属棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示；从图可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小，故安培力的最小值为：FAmgsin，故磁感应强度的最小值为B，根据欧姆定律，有E0IR，B，选项D正确答案：D
9、4解析：由左手定则可知，粒子a、粒子b均带正电，电中性的微粒分裂的过程中，总的电荷量应保持不变，则粒子c应带负电，A、C错误，B正确；粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，即qvBm，解得R，由于粒子a与粒子b的电荷量大小关系未知，则粒子a与粒子b的动量大小关系不确定，D错误答案：B5解析：如图，找出轨迹圆心O，画出带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹，利用三角函数知识求出轨迹半径r，则轨迹方程为x2a2（x0，y0），故A正确；由洛伦兹力提供向心力有qvB，故v，因为B和v均未知，故选项B、D错误；因为T，B未知，不能求出周期T，故不能求出带电粒子在磁场中运动的时间，C错误答案：
10、A6解析：由r可知，质子经加速后的最大速度与回旋加速器的最大半径有关，而与交变电压U无关，故A错误；增大交变电压，质子加速次数减小，所以质子在回旋加速器中的运行时间变短，B正确；为了使质子能在回旋加速器中加速，质子的运动周期应与交变电压的周期相同，C错误；由nqUmv以及rn可得质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为，D正确答案：BD7解析：由题意知每股电流在P点处产生的磁场的磁感应强度大小为Bk，由安培定则知导线a和b中的电流在P点处产生的磁场的磁感应强度方向分别垂直Pa和Pb，由平行四边形定则知合磁场由Q指向P，大小仍为k，则匀强磁场的磁感应强度方向应由P点指向Q点，且大小为k，才能使P点
11、处的磁感应强度恰为零，B、C项错误；同理可知Q点处的磁感应强度也为零，A项错误；由于两导线连线中点到两导线的距离均为，两导线在该处产生的磁感应强度加倍，大小均为2k，合磁感应强度的大小为3k，D项正确答案：ABC8解析：由于粒子最终打在P点，故粒子进入平行板电容器后向上偏转，则粒子带负电，A正确由粒子沿虚线穿过速度选择器可知qEqv0B，可得粒子的初速度v0；粒子进入平行板电容器后做类平抛运动，设粒子在平行板电容器中的运动时间为t，根据类平抛运动的规律，在水平方向上有Lv0t，在竖直方向上有y1t2，整理得粒子在平行板电容器中的竖直位移的大小y1；粒子离开平行板电容器后做匀速直线运动，直到打在
12、光屏上的P点，所用时间与在平行板电容器中的运动时间相等，故粒子在竖直方向上的位移大小y2tt.由题意可知y1y2，解得粒子的比荷，y1，即粒子恰好从平行板电容器的上极板边缘射出，B错误，C正确粒子打在光屏上时的速度与离开平行板电容器时的速度相等，根据动能定理有qEmv2mv，解得粒子打在光屏上时的速度大小v，D错误答案：AC9.解析：（1）木块释放瞬间，小球不受洛伦兹力木块和小球整体的受力情况如图所示根据牛顿运动定律可得：qEFf（Mm）a1FN（Mm）g0FfFN求得：a15m/s2以小球为研究对象可得：qENma1求得：N22.5N（2）木块脱离地面时，地面对木块的支持力为零，以木块和小球
13、整体为研究对象，f洛（Mm）g0qE（Mm）a2求得：a210m/s2以小球为研究对象，如图所示，根据牛顿第二定律可得：f洛mgTsin0qETcosma2求得：T20N45细线的拉力大小为20N，方向斜向右下方，与水平方向间的夹角为45.（3）木块离开地面时小球距悬点的水平距离和竖直距离分别为x1lcos450.2mhlsin450.2m木块脱离地面的瞬间，对整体、重力和洛伦兹力相等qvB（Mm）g求得：v10m/s根据动能定理可得：qE（x0x1）Wfmg（hl）（Mm）v2求得：Wf37.6J答案：（1）22.5N（2）见解析（3）37.6J10解析：（1）画出粒子在电场中的运动轨迹，如图1，有tan60vyat，axv0t，yat2从发射位置到P点的距离s联立解得s（2）磁感应强度B较大时，设粒子恰好从Q点射出，设轨迹半径为R1，在板间的轨迹如图2，则由几何关系有sin60qvB1m结合（1）中分析，有sin60联立解得B1磁感应强度B最小时，粒子轨迹恰好过N点，设轨迹半径为R2，如图3qvB2m联立解得B2故B（3）画出从NQ中点A出射粒子的轨迹，如图4根据几何知识可知最近距离dl（RRsin30）R2（lRcos30）2解得R得最近距离dl答案：见解析