【立體設(shè)計(jì)】2020高考物理 第8章 章末強(qiáng)化訓(xùn)練 新人教版

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1、2020高考立體設(shè)計(jì)物理人教版第8章 章末強(qiáng)化訓(xùn)練 一、選擇題(每小題5分，共40分) 1．關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E＝適用于任何電場(chǎng) B．由真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式E＝知，當(dāng)r→0時(shí)，其電場(chǎng)強(qiáng)度趨近于無(wú)限大 C．由公式B＝知，一小段通電導(dǎo)體在某處不受磁場(chǎng)力，說(shuō)明此處一定無(wú)磁場(chǎng) D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是置于該處的通電導(dǎo)體的受力方向 【解析】　E＝，可適用于任何電場(chǎng)，A正確；E＝，適用于真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)，當(dāng)兩電荷間距離過(guò)小時(shí)，不再適應(yīng)用該公式求電場(chǎng)強(qiáng)度，B錯(cuò)；某處有無(wú)磁場(chǎng)與放在該處的通電導(dǎo)體無(wú)關(guān)，C錯(cuò)；磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與放在該處

2、的通電導(dǎo)體的受力方向垂直，D錯(cuò)． 【答案】　A 　　2．兩根導(dǎo)電的長(zhǎng)直導(dǎo)線平行放置，電流分別為I1和I2，電流的方向如圖所示，在與導(dǎo)線垂直的平面上有a、b、c、d四點(diǎn)，其中a、b在導(dǎo)線橫截面連線的延長(zhǎng)線上，c、d在導(dǎo)線橫截面連線的垂直平分線上，則導(dǎo)體中的電流在這四點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的是 （ ）　　 A.a點(diǎn) 　　　　 　　　　　　　　B.b點(diǎn) C.c點(diǎn) 　　　　　　　　　　　　 D.d點(diǎn) 【解析】若磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則a、b、c、d四點(diǎn)所受磁場(chǎng)力的大小相等、方向相反，由安培定則a、b、c、d所受I

3、1、I2的磁場(chǎng)力方向皆相反，但由于I1≠I2，只有距I1、I2距離不相等的點(diǎn)所受磁場(chǎng)力才有可能相等，符合條件的只有a、b兩點(diǎn). 【答案】A、B 3.如圖所示，臺(tái)秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來(lái)，此時(shí)臺(tái)秤讀數(shù)為N1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一通電導(dǎo)線，電流方向如圖，當(dāng)加上電流后，臺(tái)秤讀數(shù)為N2，則下列說(shuō)法正確的是（ ） A.N1>N2,彈簧長(zhǎng)度將變長(zhǎng) B.N1>N2,彈簧長(zhǎng)度將變短 C.N1

4、場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直．線段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，且∠abc＝∠bcd＝135°.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示．導(dǎo)線段abcd所受到的磁場(chǎng)的作用力的合力(　　) A．方向沿紙面向上，大小為(＋1)IBL B．方向沿紙面向上，大小為(－1)IBL C．方向沿紙面向下，大小為(＋1)IBL D．方向沿紙面向下，大小為(－1)IBL 【解析】　該導(dǎo)線可以用a和d之間的直導(dǎo)線長(zhǎng)為(＋1)L來(lái)等效代替，根據(jù)F＝BIl，可知合力大小為F＝(＋1)BIL，方向根據(jù)左手定則判斷為沿紙面向上．A正確． 【答案】　A 5.如圖所示，在XOYZ平面中有一通電直導(dǎo)線與OX、O

5、Y軸相交，導(dǎo)線中電流方向如圖所示，該區(qū)域有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，通電直導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向與OZ軸的正方向相同，該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向可能是(　　) A．沿X軸正方向　　　B．沿Y軸負(fù)方向 C．沿Z軸正方向 D．沿Z軸負(fù)方向 【解析】　安培力F的方向一定垂直于B與I確定的平面，但B與I的方向不一定垂直．由左手定則知，若磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向沿X軸正方向，則安培力的方向與Z軸負(fù)方向相同，A選項(xiàng)錯(cuò)．若B的方向沿Y軸負(fù)方向，則安培力的方向與Z軸的正方向相同，B選項(xiàng)正確．若B的方向沿Z軸正方向或沿Z軸負(fù)方向，安培力的方向均在XOY平面內(nèi)，C、D選項(xiàng)均錯(cuò)． 【答案】　B 6.如圖所示，兩半圓柱

6、板間有一垂直紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，從兩板的一端垂直端面方向射入一束電荷量相等的正離子.為使它們恰能沿同一半圓路徑的另一端射出，這些正離子需要有相同的（ ） A.速度 B.質(zhì)量 C.質(zhì)量和速度的乘積 D.動(dòng)能 【答案】C 7.如圖所示，半徑為r的圓形空間內(nèi)存在著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子(不計(jì)重力)從A點(diǎn)以速度v0垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)中，并由B點(diǎn)射出，且∠AOB＝120°，則該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為(　　) A.　　　　　　　　　　　　　　　B. C. 　　　　　　　　 D. 【解析】　首先，通過(guò)畫(huà)軌跡確定圓心角，再進(jìn)一步確定運(yùn)

7、動(dòng)的時(shí)間，如題圖所示，據(jù)題目條件找到對(duì)應(yīng)的圓心O′.由圖可知：因?yàn)椤螦OB＝120°，所以θ＝60°，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝T＝. 但題目中沒(méi)有這個(gè)選項(xiàng)，而是涉及r和v0的選項(xiàng)．因?yàn)槭亲鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，所以t＝＝，其中R為AB弧所對(duì)應(yīng)的粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑，由圖中△OO′A可得R＝r，所以t＝r××＝. 【答案】　D 8.如圖甲所示，一帶電粒子以水平速度v0(v0

8、初速度v0穿過(guò)重疊場(chǎng)區(qū)，在帶電粒子穿過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的過(guò)程中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)粒子所做的總功為W2，比較W1和W2，則（ ） A.一定是W1>W2 B.一定是W1=W2 C.一定是W1W2 【解析】由題可知，帶電粒子第二次穿過(guò)疊加場(chǎng)時(shí)洛倫茲力小于電場(chǎng)力，二力方向相反，所以沿電場(chǎng)方向偏移的距離比第一次僅受電場(chǎng)力時(shí)偏移的距離小，且洛倫茲力不做功，故W1>W2.A正確. 【答案】A 二、非選擇題(共60分) 9．(13分)據(jù)報(bào)道，最近已研制出一種可以投入使用的電磁軌道炮，其原理如圖所示．炮彈(可視為長(zhǎng)方形導(dǎo)體)置于兩固定的平行導(dǎo)軌之間，并與

9、軌道壁密接．開(kāi)始時(shí)炮彈在導(dǎo)軌的一端，通以電流后炮彈會(huì)被磁力加速，最后從位于導(dǎo)軌另一端的出口高速射出．設(shè)兩導(dǎo)軌之間的距離d＝0.10 m，導(dǎo)軌長(zhǎng)L＝5.0 m，炮彈質(zhì)量m＝0.30 kg.導(dǎo)軌上的電流I的方向如圖中箭頭所示．可認(rèn)為，炮彈在軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所在處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終為B＝2.0 T，方向垂直于紙面向里．若炮彈出口速度為v＝2.0×103 m/s，求通過(guò)導(dǎo)軌的電流I.忽略摩擦力與重力的影響． 【解析】　在導(dǎo)軌通有電流I時(shí)，炮彈作為導(dǎo)體受到磁場(chǎng)施加的安培力為F＝BId.① 炮彈從導(dǎo)軌一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理：FL＝mv2.② 聯(lián)立①②式得I＝，代入數(shù)據(jù)得I＝6.

10、0×105 A. 【答案】　6.0×105 A 10. (14分)如圖所示，在互相垂直的水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(E已知)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)(B已知)中，有一固定的豎直絕緣桿，桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)由靜止釋放小球，試分析小球的加速度和速度的變化情況，并求最大速度vm.(mg＞μqE) 【解析】　開(kāi)始時(shí)小球受力見(jiàn)圖(a)，＝Eq，由題意知mg＞μEq，所以小球加速向下運(yùn)動(dòng)；而后小球受洛倫茲力情況如圖(b)，相應(yīng)的、均增大，小球加速度減小，速度仍在增加，只是增加得慢了，洛倫茲力、彈力、摩擦力都將隨之增加，合力繼續(xù)減小；直到加速度a＝0，小球速度達(dá)到最大值

11、后，小球做勻速運(yùn)動(dòng)，則有：mg＝μ(Eq＋qvmB)，vm＝. 【答案】　 11． (16分)如圖所示，一足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿方向垂直紙面向里的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在ad邊中點(diǎn)O，方向垂直磁場(chǎng)向里射入一速度方向跟ad邊夾角θ＝30°、大小為v0的帶正電粒子，已知粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，ad邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，ab邊足夠長(zhǎng)，粒子重力不計(jì)，求： (1)粒子能從ab邊上射出磁場(chǎng)的v0大小范圍． (2)如果帶電粒子不受上述v0大小范圍的限制，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間． 【解析】　(1)若粒子速度為v0，由qv0B＝， 則R＝. 若軌跡與ab邊相切，如圖所示，設(shè)此

12、時(shí)相應(yīng)速度為v01，則 R1＋R1sinθ＝. 將R1＝代入上式可得v01＝. 若軌跡與cd邊相切，設(shè)此時(shí)相應(yīng)速度為v02，則 R2－R2sinθ＝. 將R2＝代入上式可得v02＝. 所以粒子能從ab邊上射出磁場(chǎng)的v0應(yīng)滿足

13、，方向垂直xOy平面向里，電場(chǎng)線平行于y軸．一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球，從y軸上的A點(diǎn)水平向右拋出，經(jīng)x軸上的M點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)和磁場(chǎng)，恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從x軸上的N點(diǎn)第一次離開(kāi)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，MN之間的距離為L(zhǎng)，小球過(guò)M點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸方向夾角為θ.不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，求： (1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向； (2)小球從A點(diǎn)拋出時(shí)初速度v0的大小； (3)A點(diǎn)到x軸的高度h. 【解析】　本題考查平拋運(yùn)動(dòng)和帶電小球在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)． (1)小球在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明其所受電場(chǎng)力和重力平衡(恒力不能充當(dāng)圓周運(yùn)動(dòng)的向心力)，有qE＝mg，① E＝，

14、② 重力的方向豎直向下，電場(chǎng)力的方向只能豎直向上，由于小球帶正電，所以電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向上． (2)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，O′為圓心，MN為弦長(zhǎng)，∠MO′P＝θ ，如圖所示．設(shè)半徑為r，由幾何關(guān)系知＝sinθ.③ 小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛侖茲力提供，設(shè)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的速率為v，有qvB＝.④ 由速度的合成與分解知＝cosθ，⑤ 由③④⑤式得v0＝cotθ.⑥ (3)設(shè)小球到M點(diǎn)時(shí)的豎直分速度為vy，它與水平分速度的關(guān)系為vy＝v0tanθ，⑦ 由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得v2＝2gh.⑧ 由⑥⑦⑧式得h＝.⑨ 【答案】　(1) ，方向豎直向上　(2)cotθ　(3)