2021年高考物理一轮复习阶段综合测评7含解析

-1-阶段综合测评(七)时间：90分钟满分：110分第Ⅰ卷(选择题，共48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，1～9题只有一项符合题目要求，10～12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．把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用。关于安培力的方向，下列说法中正确的是()A．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直D．安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直答案D解析安培力的方向一定跟电流方向垂直，也一定跟磁感应强度方向垂直，故D正确。2.如图，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、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，下列说法正确的是()A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D．a、c两点处磁感应强度的方向不同答案C解析由安培定则可知，两导线中的电流在O点产生的磁场均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，A错误；由安培定则知，两导线中的电流在a、b两点处产生的磁场的方向均竖直向下，由于对称性，M中电流在a处产生的磁场的磁感应强度等于N中电流在b处产生的磁场的磁感应强度，同时M中电流在b处产生的磁场的磁感应强度等于N中电流在a处产生的磁场的磁感应强度，所以a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，B错误；根据安培定则，两导线中的电流在c、d两点处产生的磁场垂直于c、d两点与导线的连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度大小相等，由平行四边形定则可知，c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，C正确；a、c两点处磁感应强度的方向均竖直向下，方向相同，D错误。-2-3．目前世界上输送功率最大的直流输电工程——哈(密)郑(州)特高压直流输电工程已正式投运。已知某段直流输电线长度l＝200m，通有从西向东I＝4000A的恒定电流，该处地磁场的磁感应强度B＝5×10－5T，磁倾角(磁感线与水平面的夹角)为5°(sin5°≈0.1)。则该段导线所受安培力的大小和方向为()A．40N，向北与水平面成85°角斜向上方B．4N，向北与水平面成85°角斜向上方C．4N，向南与水平面成5°角斜向下方D．40N，向南与水平面成5°角斜向下方答案A解析地磁场方向(从南向北)与电流方向垂直，安培力F＝BIl＝40N，B、C错误；北半球地磁场的磁感线相对水平面向下倾斜，由左手定则可知，导线所受安培力的方向向北与水平面成85°角斜向上方，A正确，D错误。4.如图所示，半径为r的圆形空间内，存在垂直于纸面向外的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为q的带电粒子(不计重力)，从静止经电场加速后从圆形空间边缘上的A点沿半径方向垂直射入磁场，从C点射出。已知∠AOC＝120°，粒子在磁场中运动的时间为t0，则加速电场的电压是()A.π2r2m6qt20B.π2r2m24qt20C.2π2r2m3qt20D.π2r2m18qt20答案A解析根据几何知识可知，粒子轨迹对应的圆心角为α＝180°－120°＝60°＝π3，轨迹半径为R＝rtan60°＝3r，由t0＝π32π·2πRv及qU＝12mv2，得U＝π2r2m6qt20，A正确。5．空间有一磁感应强度为B的水平匀强磁场，有一质量为m、电荷量为q的质点，以垂直于磁场方向的速度v0水平进入该磁场，在飞出磁场时高度下降了h，重力加速度为g，则下列说法正确的是()A．质点进入磁场时所受洛伦兹力一定向上B．质点进入磁场时所受洛伦兹力一定向下-3-C．质点飞出磁场时速度的大小为v0D．质点飞出磁场时速度的大小为v20＋2gh答案D解析因为磁场方向水平，质点沿水平且垂直于磁场的方向进入该磁场，只能判断质点进入磁场时所受洛伦兹力沿竖直方向，质点同时受竖直向下的重力向下偏转，则洛伦兹力可能向下，也可能向上，A、B错误；对质点在磁场中的运动过程应用动能定理，有mgh＝12mv2－12mv20，得v＝v20＋2gh，C错误，D正确。6.如图所示的虚线区域内，充满垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向上的匀强电场，一带电颗粒A以一定初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿水平直线从区域右边界O′点穿出，射出时速度的大小为vA。若仅撤去磁场，其他条件不变，另一个相同的颗粒B仍以相同的速度由O点射入并从区域右边界穿出，射出时速度的大小为vB，则颗粒B()A．穿出位置一定在O′点上方，vBvAB．穿出位置一定在O′点上方，vBvAC．穿出位置一定在O′点下方，vBvAD．穿出位置一定在O′点下方，vBvA答案D解析设带电颗粒从O位置飞入时的速度为v0，若带电颗粒A带负电，其电场力、重力、洛伦兹力均向下，与运动方向垂直，不可能做直线运动，故颗粒A一定带正电荷，且满足mg＝Eq＋Bqv0，做匀速直线运动，故vA＝v0。若仅撤去磁场，由于mgEq，带电颗粒B向下偏转，穿出位置一定在O′点下方，合力对其做正功，故vBv0，即vBvA，D正确。7.如图所示，匀强磁场中有一电荷量为q的正离子，由a点沿半圆轨迹运动，当它运动到b点时，突然吸收了附近若干电子，接着沿另一半圆轨迹运动到c点，已知a、b、c在同一直线上，且ac＝12ab。电子的电荷量为e，质量可忽略不计，则该离子吸收的电子个数为()-4-A.3q2eB.qeC.2q3eD.q3e答案D解析正离子由a到b的过程，轨迹半径r1＝ab2，此过程有qvB＝mv2r1；设正离子在b点吸收n个电子，因电子质量不计，所以正离子的速度不变，电荷量变为q－ne，正离子从b到c的过程中，轨迹半径r2＝bc2＝34ab＝32r1，且(q－ne)vB＝mv2r2，解得n＝q3e，D正确。8.如图所示，半径为R的半圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场(未画出)。一质量为m、电荷量为－q且不计重力的粒子，以速度v沿与半径AO夹角θ＝30°的方向从A点垂直磁场射入，最后粒子从圆弧MAN上射出，则磁感应强度的大小不可能为()A.3mvqRB.mvqRC.2mvqRD.4mvqR答案B解析由题意知，临界条件为粒子运动轨迹恰好与MN相切，此时粒子运动轨迹如图所示，根据几何知识可得∠AO′B＝120°，∠OAB＝∠BAO′＝30°，故AB＝Rcos30°，r＝12ABcos30°，解得r＝23R，又知r＝mvBq，解得B＝3mv2qR，为使粒子从圆弧MAN上射出，则r≤23R，即B≥3mv2qR，故B不可能。9．(2019·黑龙江省牡丹江市第一中学模拟)如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场。在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球。O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为-5-最低点，bd沿水平方向，已知小球所受电场力与重力大小相等。现将小球从环的顶端a点由静止释放。下列判断正确的是()A．小球能越过与O等高的d点并继续沿环向上运动B．当小球运动到c点时，洛伦兹力最大C．小球从a点到b点，重力势能减小，电势能增大D．小球从b点到c点，电势能增大，动能先增大后减小答案D解析小球所受的电场力与重力大小相等，则二者的合力方向与水平方向夹角为45°斜向左下方，小球所受洛伦兹力、圆环的弹力方向始终与小球运动方向垂直，故不做功。该模型可等效为小球在圆环上运动只有“等效重力”做功的情况，等效最高点为弧ad的中点，等效最低点为弧bc的中点，该点速度最大，由于a和d关于等效最高点对称，则小球在a和d的速度大小相等，均为0，即小球只能到达d点，但不能越过d继续向上运动，故A错误；由题意可知，小球的电荷量以及磁场的磁感应强度不变，小球所受洛伦兹力与小球的速度大小有关，小球在弧bc的中点速度最大，即在弧bc的中点处所受洛伦兹力最大，故B错误；小球从a到b过程中，电场力做正功，电势能减小，故C错误；小球从b到c过程中，电场力做负功，电势能增大；小球从b到弧bc的中点过程中，合外力做正功，动能增大，从弧bc的中点到c过程中，合外力做负功，动能减小，则从b到c过程中动能先增大后减小，故D正确。10.如图所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的带电粒子，恰好从e点射出，则()A．如果粒子的速度增大为原来的二倍，将从d点射出B．如果粒子的速度增大为原来的三倍，将从f点射出C．如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度B增大为原来的二倍，粒子将从d点射出D．只改变粒子的速率，使其分别从e、d、f点射出时，从f点射出所用的时间最短答案AD-6-解析由r＝mvqB可知，如果粒子的速度增大为原来的二倍，则粒子在磁场内运动时的轨迹半径也增大为原来的二倍，粒子将从d点射出，A正确；如果粒子的速度增大为原来的三倍，假设磁场区域足够大，粒子会通过ad延长线上的g点，且dg＝ae，可知粒子将从d、f之间的某确定点射出，B错误；如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度增大为原来的二倍，由r＝mvqB可知，粒子在磁场中运动时的轨迹半径减小为原来的二分之一，粒子将从ae的中点射出，C错误；粒子在磁场中做圆周运动的周期T＝2πRv＝2πmBq，粒子在磁场中运动的时间t＝θ2π·T，粒子从e、d点射出时转过的角度相等，所用时间相等，从f点射出时转过的角度最小，则所用的时间最短，D正确。11.利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与前后面垂直的匀强磁场B，当通以图示方向的电流I时，在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U。已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是()A．上表面电势高B．下表面电势高C．该导体单位体积内的自由电子数为1edbD．该导体单位体积内的自由电子数为BIeUb答案BD解析画出平面图如图所示，由左手定则可知，自由电子向上表面偏转，故下表面电势高，A错误，B正确；再根据eUd＝evB，I＝neSv＝nebdv得n＝BIeUb，故D正确，C错误。12.如图所示，质量为m、电荷量为e的质子以某一初速度从坐标原点O沿x轴正方向进入场区，若场区仅存在平行于y轴向上的匀强电场时，质子通过P(d，d)点时的动能为5Ek；若场区仅存在垂直于xOy平面的匀强磁场时，质子也能通过P点。不计质子的重力。设上述匀强电场的电场强度大小为E，匀强磁场的磁感应强度大小为B，则下列说法中正确的是()-7-A．E＝3EkedB．E＝4EkedC．B＝mEkedD．B＝2mEked答案BD解析设质子进入场区的初速度为v0，质子在电场中做类平抛运动，d＝v0t，竖直方向上，d＝vy2t，12m(v20＋v2y)2＝5Ek，vy＝at，a＝eEm，解得E＝4Eked，A错误，B正确；质子在磁场中做匀速圆周运动，且R＝d，在磁场中洛伦兹力提供向心力，即ev0B＝mv20d，联立解得B＝2mEked，故C错误，D正确。第Ⅱ卷(非选择题，共62分)二、实验题(本题共2小题，共12分)13．(4分)(2016·全国卷Ⅱ)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。(1)在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：A．适当增加两导轨间的距离B．换一根更长的金属棒C．适当增大金属棒中的电流其中正确的是________(填入正确选项前的标