2020届高考物理总复习第十二单元磁场单元滚动检测教师用书（含解析）.docx

磁场单元滚动检测一、选择题1.(2019 福建厦门第 1 次检测)地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送至地面。某竖井中矿车提升的加速度大小 a 随时间 t 的变化关系如图所示,其中图线 ①② 分别描述两次不同的提升过程,两次提升的高度相同,提升用时均为 2t0。则第 ① 次和第 ② 次提升过程的加速度之比为( )。A.a1∶a 2=4∶5 B.a1∶a 2=2∶3C.a1∶a 2=3∶4 D.a1∶a 2=5∶6【解析】矿车上升所用的时间为 2t0,根据第 ① 次的提升过程可知,提升的高度 h= a1(2t0)2,由第 ② 次提升12过程可知,加速过程时间为 t0,匀速过程时间也为 t0,匀速运动的速度 v=a2t0,根据题意,有 h= a1(2t0)2= a2 +a212 12t02,所以 a1∶ a2=3∶4,C 项正确。t02【答案】C2.(2018 山东潍坊期末考试)某种热敏电阻在环境温度升高时,电阻会迅速减小。将这种热敏电阻 P 接入如图所示的电路,开关闭合。若环境温度升高,下列判断正确的是( )。A.电路的总电阻变大B.流过 P 的电流变小C.灯泡 A 变亮D.灯泡 B 变亮【解析】若环境温度升高,则热敏电阻 P 阻值减小,总电阻减小,总电流变大,路端电压减小,则灯泡 A 两端电压变大,灯泡 A 变亮;灯泡 B 以及热敏电阻 P 所在的并联支路的电压减小,灯泡 B 变暗;通过 B 的电流减小,而总电流变大,则通过 P 的电流变大,C 项正确,A、B、D 三项错误。【答案】C3.(2018 广东广州模拟考试)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距 80 cm 的两点上,弹性绳的原长也为 80 cm。将一重物挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为 100 cm;已知弹性绳的劲度系数为 100 N/m,则重物的重力为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)( )。A.5 N B.10 N C.12 N D.18 N【解析】左、右两半段绳的伸长量 Δ L= cm=10 cm,由共点力的平衡条件可知,重物的重力100-802G=2kΔ L× =1.2kΔ L=12 N,C 项正确。502-40250【答案】C4.(2018 河北承德 12 月考试)国际空间站是一项由六个国际主要太空机构联合推进的国际合作计划,我国计划于 2020 年左右建成自己的空间站。如图所示,某空间站在轨道半径为 R 的近地圆轨道 Ⅰ 上围绕地球运行,一宇宙飞船与空间站对接检修后再与空间站分离,分离时宇宙飞船依靠自身动力装置在很短的时间内加速,进入椭圆轨道 Ⅱ 中运行。已知椭圆轨道的远地点到地球球心的距离为 3.5R,地球质量为 M,引力常量为 G,若分离后宇宙飞船还需要与空间站对接,则所需时间至少为( )。A.2π B.R3GM 27π4 R3GMC. D.54π27π2 R3GM R3GM【解析】设空间站在轨道 Ⅰ 上运行的周期为 T1,万有引力提供空间站做圆周运动的向心力,有 G =m 空Mm空R2R,则 T1=2π ,宇宙飞船所在轨道 Ⅱ 上的半长轴 L= = R,设宇宙飞船在轨道 Ⅱ 上运动的周期为 T2,(2πT1)2 R3GM 3.5R+R2 94由开普勒第三定律有 = ,则 T2= T1,要完成对接宇宙飞船和空间站须同时到达椭圆轨道的近地点,故所需(T2T1)2(LR)3 278时间 t=27T1=54π ,D 项正确。R3GM【答案】D5.(2018 河北阜城 9 月模拟考试)如图甲所示,带正电的 A 粒子和 B 粒子同时以同样大小的速度(速度方向与边界的夹角分别为 30°、60°)从宽度为 d 的有界匀强磁场的边界上的 O 点射入磁场,又恰好都不从另一边界飞出,则下列说法中正确的是( )。甲A.A、 B 两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为 1∶ 3B.A、 B 两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为2+ 33C.A、 B 两粒子的比荷之比是 ∶ 13D.A、 B 两粒子的比荷之比是2+ 33【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得 qvB=m ,解得 r= 。如v2r mvqB图乙所示,由几何关系得 rAcos 30°+rA=d,rBcos 60°+rB=d,解得 = ,A、B 两项错误;由粒子轨道半径 r=rArB 32+ 3可知, = ,由题意可知,两粒子的速度大小 v 与 B 都相同,则两粒子的 之比与轨道半径成反比,则 A、 B 两粒子mvqB qmvBr qm的 之比是 ,C 项错误,D 项正确。qm 2+ 33乙【答案】D6.(2018 辽宁大连 10 月模拟)如图甲所示,半径为 R 的半球形碗固定于水平面上,直径 AB 水平,一质量为 m 的小球(可视为质点)由直径 AB 上的某点以初速度 v0水平抛出,小球落进碗内与内壁碰撞,碰撞前瞬间小球的速度大小为 2 ,结果小球刚好能回到抛出点。设碰撞后小球的速度大小不变,方向反向, g 为重力加速度,则初速度gRv0大小应为( )。甲A. B.gR 2gRC. D.23gR gR【解析】如图乙所示,要使小球能按原路反弹回去,小球必须垂直打在圆弧上,设撞击点为 E,连接 OE,过 E点作 AB 的垂线,交点为 F,则 O 为水平位移的中点, EF= gt2,OF= ,在直角△ OFE 中,由勾股定理有12 v0t2+ =R2, =2 ,联立解得 v0= ,C 项正确。(12gt2)2(v0t2)2 (gt)2+v02 gR 3gR乙【答案】C7.(2018 江西上饶模拟考试)如图所示,在正交的匀强电场和匀强磁场中有质量和电荷量都相同的两油滴M、 N。 M 静止, N 做半径为 R 的匀速圆周运动,若 N 与 M 相碰后并结合在一起,则碰后 M、 N 整体将( )。A.以 N 原速率的一半做匀速直线运动B.以 为半径做匀速圆周运动R2C.仍以 R 为半径做匀速圆周运动D.做周期为 N 的一半的匀速圆周运动【解析】设 M、 N 的质量和电荷量分别为 m、 q,碰撞前 N 的速率为 v。碰撞后瞬间整体的速率为 v 。碰撞前,对 N,由洛伦兹力提供向心力,有 qvB=m ,得 R= ;对 M 有 qE=mg;碰撞过程,取碰撞前 N 的速度方向为正方向,v2R mvqB由动量守恒定律有 mv=2mv ,得 v = ;MN 整体受到的电场力为 2qE,重力为 2mg,则 2qE=2mg,所以整体的电场力和v2重力仍平衡,因此碰后整体做匀速圆周运动,轨迹半径 r= = = ,A、C 两项错误,B 项正确; N 原来的周期 TN=2mv 2qBmv2qBR2,碰后整体的周期 T= =TN,D 项错误。2πmqB 2π ×2m2qB【答案】B8.(2018 湖北荆州期末考试)(多选)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。D 1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圆心处的粒子源 A 能不断产生 α 粒子(初速度可以忽略),它们在两盒之间被电场加速。当 α 粒子被加速到最大动能 Ek后,再将它们引出。忽略 α 粒子在电场中的运动时间,则下列说法正确的是( )。A.α 粒子第 n 次被加速前、后的轨道半径比为 ∶n-1 nB.若只增大交变电压 U,则 α 粒子在回旋加速器中运行的时间会变短C.若不改变交流电压的周期,仍可用此装置加速氘核D.若是增大交变电压 U,则 α 粒子的最大动能 Ek会变大【解析】根据洛伦兹力提供做匀速圆周运动所需的向心力,则有 qvB=m ,且 nqU= mv2,解得 r= ,所以v2r 12 1B n·2mUq质子第 n 次被加速前、后的轨道半径之比为 ∶ ,A 项正确;若只增大交变电压 U,则质子在回旋加速器n-1 n中加速次数会减小,导致运行时间变短,B 项正确;交流电压的周期与粒子在磁场中运动的周期相同,即 T= ,2πmqB因 α 粒子 He)与氘核 H)的比荷相同,故两者的周期相同,不用改变交流电压的周期,也能加速氘核,C 项正确;(42 (21根据洛伦兹力提供粒子做匀速圆周运动所需的向心力,则有 qvB=m ,且 Ek= mv2,解得 Ek= ,与加速电压无关,v2r 12 q2B2r22mD 项错误。【答案】ABC二、非选择题9.(2018 河南安阳 11 月模拟考试)某实验小组计划测量一未知电阻的阻值,已经连接好实物图如图甲所示。(1)请根据实物图在图乙所示方框中画出该实验的电路图,并标明表示各元件的字母。甲(2)图丙中电阻箱的读数是 Ω;如果将电阻箱的阻值由 10.0 Ω 调节到 9.00 Ω,应 。 (3)① 先使电阻箱阻值调至如图丙所示,再将 S2接到 A,闭合 S1,记录下对应的电压表示数为 2.20 V,然后断开 S1;② 保持电阻箱示数不变,将 S2切换到 B,闭合 S1,此时电压表的示数为 2.80 V,然后断开 S1,不计电源内阻,电压表可视为理想电表,据此可知,定值电阻 R1的阻值为 Ω。(计算结果保留 3 位有效数字)。 【解析】(1)根据实物图画出实验的电路图如图丁所示。丁(2)图丙中电阻箱的读数是 20.00 Ω;如果将电阻箱的阻值由 10.0 Ω 调节到 9.00 Ω,应先将“ ×1”挡调到 9,再将“ ×10”挡调到 0。(3)由题意可知,电阻箱 R 与定值电阻 R1两端的电压之比为 2.2∶ (2.8-2.2)=11∶ 3;可得 = ,解得 R1= R=RR1113 311×20 Ω≈5.45 Ω。311【答案】(1)电路图如图丁所示 (2)20.00 先将“ ×1”挡调到 9,再将“ ×10”挡调到 0 (3)② 5.4510.(2018 江苏无锡第 1 次模拟)某同学利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图所示。气垫导轨与水平桌面的夹角为 θ ,导轨底端 P 点有一带挡光片的滑块,滑块和挡光片的总质量为 M,挡光片的宽度为 b,滑块与砂桶由跨过轻质光滑定滑轮的细绳相连。在导轨上 Q 点固定一个光电门,挡光片到光电门的距离为 d。(1)实验时,该同学进行了如下操作:① 开启气泵,调节细砂的质量,使滑块处于静止状态,则砂桶和细砂的总质量为 。 ② 在砂桶中再加入质量为 m 的细砂,让滑块从 P 点由静止开始运动。已知光电门记录挡光片挡光的时间为 Δ t,则滑块通过 Q 点的瞬时速度为 。 (2)在滑块从 P 点运动到 Q 点的过程中,滑块的机械能增加量 Δ E1= ,砂桶和细砂的机械能减少量Δ E2= 。在误差允许的范围内,如果 Δ E1=Δ E2,则滑块、砂桶和细砂组成的系统机械能守恒。 【解析】(1) ① 滑块与气垫导轨间的摩擦力可忽略不计,滑块处于静止状态,设砂桶和细砂的总质量为 m1,由平衡条件可得, m1g=Mgsin θ ,解得 m1=Msin θ 。 ② 滑块通过 Q 点的瞬时速度可以用挡光片通过光电门的平均速度代替,则 vQ= 。bΔ t(2)从 P 点到 Q 点的过程中,滑块的重力势能增加 Mgdsin θ ,动能增加量为 M ,所以滑块机械能的增12(bΔ t)2加量 Δ E1= M +Mgdsin θ ;砂桶和细砂的总质量 m =Msin θ+m ,其势能减少量为 m gd,动能的增加量为 m 12(bΔ t)2 12,所以砂桶和砂机械能的减少量 Δ E2=(Msin θ+m )gd- (Msin θ+m ) 。(bΔ t)2 12 (bΔ t)2【答案】(1) ①M sin θ ② (2) M +Mgdsin θ (Msin θ+m )gd- (Msin θ+m )bΔ t 12(bΔ t)2 12 (bΔ t)211.(2019 河北石家庄阶段检测)我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机 C919 首飞成功后,拉开了全面试验试飞的新