（浙江專用）2022-2023學(xué)年高中物理 第三章 磁場章末檢測卷 新人教版選修3-1

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1、（浙江專用）2022-2023學(xué)年高中物理 第三章 磁場章末檢測卷 新人教版選修3-1 一、選擇題(共13小題，每小題4分，共52分。每小題列出的四個備選項中，只有一項是符合題目要求的。) 1．下列關(guān)于磁場和磁感線的描述中正確的是(　　) A．磁感線可以形象地描述各點(diǎn)磁場的方向 B．磁感線是磁場中客觀存在的線 C．磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā)，到S極終止 D．實驗中觀察到的鐵屑的分布就是磁感線 解析　磁感線是為了形象地描述磁場而假想出來有方向的曲線，故B錯誤；在磁鐵內(nèi)部，磁感線由S極指向N極，故C錯誤；磁感線是不存在的，是假想的，故D錯誤。 答案　A 2．關(guān)于帶電粒子在電場

2、或磁場中運(yùn)動的表述，以下正確的是(　　) A．帶電粒子在電場中某點(diǎn)受到的電場力方向與該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相同 B．正電荷只在電場力作用下，一定從高電勢處向低電勢處運(yùn)動 C．帶電粒子在磁場中運(yùn)動時受到的洛倫茲力方向與粒子的速度方向垂直 D．帶電粒子在磁場中某點(diǎn)受到的洛倫茲力方向與該點(diǎn)的磁場方向相同 解析　當(dāng)帶電粒子帶負(fù)電時，在電場中某點(diǎn)受到的電場力方向與該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相反，當(dāng)帶電粒子帶正電時，受到的電場力方向與該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相同，故A錯誤；由UAB＝知，若電場力的方向與運(yùn)動方向相反，電場力做負(fù)功，則正電荷將從低電勢處向高電勢處運(yùn)動，故B錯誤；根據(jù)左手定則，帶電粒子在磁場中運(yùn)動時受

3、到的洛倫茲力方向一定與速度的方向垂直，故C正確，D錯誤；所以選C。 答案　C 3．長10 cm的通電直導(dǎo)線，通過1 A的電流，在磁場強(qiáng)弱、方向都一樣的空間(勻強(qiáng)磁場)中某處受到的磁場力為0.4 N，則該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度(　　) A．等于4 T B．大于或等于4 T C．小于或等于4 T D．方向與其所受到的磁場力方向一致 解析　題目中沒有說明導(dǎo)線如何放置，若導(dǎo)線與磁場垂直，則由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式得B＝＝4 T。若導(dǎo)線沒有與磁場垂直放置，此時所受安培力為0.4 N，若把此導(dǎo)線與磁場垂直放置時，受到的安培力將大于0.4 N，根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B＝可知，此時磁感應(yīng)強(qiáng)度將大于4 T，

4、故B正確，A、C錯誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與磁場的方向一致，與導(dǎo)線的受力方向無關(guān)，故D錯誤。 答案　B 4．如圖1所示，兩個完全相同的線圈套在一水平光滑絕緣圓柱上，但能自由移動，若兩線圈內(nèi)通以大小不等的同向電流，則它們的運(yùn)動情況是(　　) 圖1 A．都繞圓柱轉(zhuǎn)動 B．以不等的加速度相向運(yùn)動 C．以相等的加速度相向運(yùn)動 D．以相等的加速度相背運(yùn)動 解析　同向環(huán)形電流間相互吸引，雖然兩電流大小不等，但根據(jù)牛頓第三定律知兩線圈間相互作用力必大小相等，故選項C正確。 答案　C 5．速率相同的電子垂直磁場方向進(jìn)入四個不同的磁場，其軌跡如圖所示，則磁場最強(qiáng)的是(　　) 解析　由q

5、vB＝m得r＝，速率相同時，半徑越小，磁場越強(qiáng)，選項D正確。 答案　D 6．如圖2所示四種情況中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，載流導(dǎo)體長度相同。通過的電流也相同，那么，導(dǎo)體受到的安培力最大，且方向沿著紙面的是(　　) 圖2 A．甲、乙 B．甲、丙 C．乙、丁 D．乙、丙 解析　題圖甲所示情況中，B與I不垂直，且安培力垂直紙面向里。題圖乙所示情況中，B與I垂直，安培力在紙面內(nèi)豎直向下。題圖丙所示情況中，B與I平行，安培力為0。題圖丁所示情況中，B與I垂直，安培力在紙面內(nèi)垂直I斜向左上。綜合以上分析可知，符合要求的為乙、丁兩種情況。故C正確。 答案　C 7．如圖3所示

6、，當(dāng)開關(guān)S閉合的時候，導(dǎo)線ab受力的方向應(yīng)為(　　) 圖3 A．向右 B．向左 C．向紙外 D．向紙里 答案　D 8.如圖4是比荷相同的a、b兩粒子從O點(diǎn)垂直勻強(qiáng)磁場進(jìn)入正方形區(qū)域的運(yùn)動軌跡，則(　　) 圖4 A．a(chǎn)的質(zhì)量比b的質(zhì)量大 B．a(chǎn)帶正電荷、b帶負(fù)電荷 C．a(chǎn)在磁場中的運(yùn)動速率比b的大 D．a(chǎn)在磁場中的運(yùn)動時間比b的長 解析　比荷相同，但不知電荷量，故不能比較a、b的質(zhì)量，A錯誤；由左手定則可知，a、b都帶負(fù)電荷，B錯誤；帶電粒子在磁場中由洛侖茲力提供向心力，有qvB＝，得v＝，比荷相同，a運(yùn)動的半徑比b運(yùn)動的半徑大，所以a在磁場中的運(yùn)動速率

7、比b運(yùn)動的速率大，C正確；由T＝，得運(yùn)動時間t＝T，可知b在磁場中運(yùn)動的時間比a的長，D錯誤。 答案　C 9．在半導(dǎo)體離子注入工藝中，初速度可忽略的磷離子P＋和P3＋，經(jīng)電壓為U的電場加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，如圖5所示，已知離子P＋在磁場中轉(zhuǎn)過θ＝30°后從磁場右邊界射出。在電場和磁場中運(yùn)動時，離子P＋和P3＋(　　) 圖5 A．在電場中的加速度之比為1∶1 B．在磁場中運(yùn)動的半徑之比為3∶1 C．在磁場中轉(zhuǎn)過的角度之比為1∶3 D．離開電場區(qū)域時的動能之比為1∶3 解析　磷離子P＋與P3＋電荷量之比q1∶q2＝1∶3

8、，質(zhì)量相等，在電場中加速度a＝，由此可知，a1∶a2＝1∶3，選項A錯誤；離子進(jìn)入磁場中做圓周運(yùn)動的半徑r＝，又qU＝mv2，故有r＝，即r1∶r2＝∶1，選項B錯誤；設(shè)離子P3＋在磁場中偏角為α，則sin α＝，sin θ＝(d為磁場寬度)，故有sin θ∶sin α＝1∶，已知θ＝30°，故α＝60°，選項C錯誤；全過程中只有電場力做功，W＝qU，故離開電場區(qū)域時的動能之比即為電場力做功之比，所以Ek1∶Ek2＝W1∶W2＝1∶3，選項D正確。 答案　D 10．通電直導(dǎo)線A與圓形通電導(dǎo)線環(huán)B固定放在同一水平面上，通有如圖6所示的電流，則(　　) 圖6 A．直導(dǎo)線A受到的安培力大

9、小為零 B．直導(dǎo)線A受到的安培力大小不為零，方向水平向左 C．導(dǎo)線環(huán)B受到的安培力的合力大小不為零 D．導(dǎo)線環(huán)B受到的安培力的合力大小不為零，其方向水平向右 解析　通電導(dǎo)線之間的作用力，同向電流之間為引力，異向電流之間為斥力，可知圓形通電導(dǎo)線左側(cè)與直導(dǎo)線間為引力，靠近直導(dǎo)線的右側(cè)部分為斥力，由于斥力大于引力，故導(dǎo)線的合力方向水平向右，由牛頓第三定律可知導(dǎo)線環(huán)B受到的安培力的合力水平向左，C正確。 答案　C 11．一正電荷q在勻強(qiáng)磁場中，以速度v沿x軸正方向進(jìn)入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖7所示，為了使電荷能做直線運(yùn)動，則必須加一個電場，不計重力，此電場的場強(qiáng)應(yīng)該是

10、(　　) 圖7 A．沿y軸正方向，大小為 B．沿y軸負(fù)方向，大小為Bv C．沿y軸正方向，大小為 D．沿y軸負(fù)方向，大小為 解析　要使電荷能做直線運(yùn)動，必須用電場力抵消洛倫茲力，本題正電荷所受洛倫茲力的方向沿y軸正方向，故電場力必須沿y軸負(fù)方向且qE＝qvB，即E＝Bv。 答案　B 12.某空間存在水平方向的勻強(qiáng)電場(圖中未畫出)，帶電小球沿如圖8所示的直線斜向下由A點(diǎn)沿直線向B點(diǎn)運(yùn)動，此空間同時存在由A指向B的勻強(qiáng)磁場，則下列說法正確的是(　　) 圖8 A．小球一定帶正電 B．小球可能做勻速直線運(yùn)動 C．小球一定做勻加速直線運(yùn)動 D．運(yùn)動過程中，小球的機(jī)械能

11、減小 解析　由于小球重力方向豎直向下，空間存在磁場，且小球直線運(yùn)動方向斜向下，與磁場方向相同，故不受磁場力的作用，電場力必水平向右，但電場具體方向未知，故不能判斷帶電小球的電性，選項A錯誤；重力和電場力的合力不為零，故不是勻速直線運(yùn)動，所以選項B錯誤；因為重力與電場力的合力方向與運(yùn)動方向相同，故小球一定做勻加速直線運(yùn)動，選項C正確；運(yùn)動過程中由于電場力做正功，故機(jī)械能增加，選項D錯誤。 答案　C 13.如圖9是汽車尾氣磁流體發(fā)電的原理示意圖，金屬板M、N正對著平行放置，且板面垂直于紙面，在兩板之間接有電阻R。極板間的磁場方向垂直紙面向里，等離子束(分別帶有等量正、負(fù)電荷的離子束)從左向右

12、進(jìn)入板間，下列表述正確的是(　　) 圖9 A．M板的電勢低于N板，通過電阻R的電流向上 B．M板的電勢低于N板，通過電阻R的電流向下 C．M板的電勢高于N板，通過電阻R的電流向上 D．M板的電勢高于N板，通過電阻R的電流向下 解析　等離子體進(jìn)入磁場，根據(jù)左手定則，正電荷向上偏轉(zhuǎn)，打在上極板上，負(fù)電荷向下偏轉(zhuǎn)，打在下極板上，所以上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，則M板的電勢高于N板的電勢，流過電阻的電流方向向下，選項D正確。 答案　D 二、非選擇題(共5小題，共48分。) 14．(5分)邊長為10 cm的正方形線圈，固定在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與線圈平面夾角θ＝30°，如圖10所示

13、，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律為：B＝2＋3t(T)，則在第1 s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化量ΔΦ是多少？ 圖10 解析　t＝0時，B0＝2 T，t＝1 s時，B1＝(2＋3×1) T＝5 T，由Φ＝BS⊥得：ΔΦ＝ΔBSsin 30°＝(B1－B0)L2sin 30°＝(5－2)×0.12× Wb＝1.5×10－2 Wb。 答案　1.5×10－2 Wb 15．(6分)如圖11所示為圓柱形區(qū)域的橫截面，在該區(qū)域加沿圓柱軸線方向的勻強(qiáng)磁場。帶電粒子(不計重力)第一次以速度v1沿截面直徑入射，粒子飛入磁場區(qū)域時，速度方向偏轉(zhuǎn)60°角；該帶電粒子第二次以速度v2從同一點(diǎn)沿同一方向入射，粒子飛出

14、磁場區(qū)域時，速度方向偏轉(zhuǎn)90°角。則： 圖11 (1)帶電粒子第一次和第二次在磁場中運(yùn)動的半徑之比； (2)速度之比； (3)時間之比。 解析　(1)設(shè)磁場半徑為R，當(dāng)?shù)谝淮我运俣葀1沿截面直徑入射時，根據(jù)幾何知識可得：＝cos 30°，即r1＝R。當(dāng)?shù)诙我运俣葀2沿截面直徑入射時，根據(jù)幾何知識可得：r2＝R，所以＝。 (2)兩次情況下都是同一個帶電粒子在相等的磁感應(yīng)強(qiáng)度下運(yùn)動的，所以根據(jù)公式r＝，可得＝＝。 (3)因為周期T＝，與速度無關(guān)，所以運(yùn)動時間比為＝＝。 答案　(1)∶1　(2)∶1　(3)2∶3 16．(10分)如圖12所示，將長50 cm、質(zhì)量為10 g的

15、均勻金屬棒ab的兩端用兩只相同的輕質(zhì)彈簧懸掛成水平狀態(tài)，位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)金屬棒中通以0.4 A電流時，彈簧恰好不伸長，求： 圖12 (1)勻強(qiáng)磁場中磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？ (2)當(dāng)金屬棒通以0.2 A由a到b的電流時，彈簧伸長1 cm，如果電流方向由b到a，而電流大小不變，彈簧伸長又是多少？ 解析　(1)當(dāng)ab棒受到向上的安培力BIl和向下的重力mg大小相等時，彈簧不伸長，由BIl＝mg可得出磁感應(yīng)強(qiáng)度：B＝＝T＝0.49 T。 (2)當(dāng)0.2 A的電流由a流向b時，ab棒受到兩根彈簧向上的拉力2kx1及向上的安培力BI1l和向下的重力mg作用，處于平衡狀態(tài)。 根據(jù)

16、平衡條件有：2kx1＝mg－BI1l① 當(dāng)電流反向后，ab棒在兩個彈簧向上的拉力2kx2及向下的安培力BI2l和重力mg作用下平衡，有： 2kx2＝mg＋BI2l② ①②兩式相除并整理，得彈簧伸長x2為： x2＝·x1 ＝×1 cm ＝3 cm。 答案　(1)0.49 T　(2)3 cm 17．(10分)如圖13所示，勻強(qiáng)電場方向水平向右，勻強(qiáng)磁場方向垂直于紙面向里，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的微粒以速度v與磁場方向垂直，與電場成45°角射入復(fù)合場中，恰能做勻速直線運(yùn)動，求電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。 圖13 解析　假設(shè)粒子帶負(fù)電，則所受電場力方向

17、水平向左，洛倫茲力方向斜向右下方與v垂直，可以從力的平衡條件判斷出這樣的粒子不可能做勻速直線運(yùn)動，所以粒子應(yīng)帶正電荷，受力情況如圖所示，根據(jù)合外力為零可得 mg＝qvBsin 45°，qE＝qvBcos 45°， 由兩式可得B＝，E＝。 答案　見解析 18．(17分)α粒子從小孔P以1×107 m/s的速度進(jìn)入正交的電磁場區(qū)域Ⅰ，且恰好可沿中心線勻速通過，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.1 T。之后經(jīng)過A孔進(jìn)入電場加速區(qū)域Ⅱ，加速電壓U＝3×106 V。從區(qū)域Ⅱ射出的α粒子隨后又進(jìn)入半徑為r＝ m的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅲ，該區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度B0＝0.4 T、方向垂直紙面向里。圓形磁場右邊有一豎直熒光屏與之

18、相切，熒光屏的中心點(diǎn)M和圓形磁場 的圓心O、電磁場區(qū)域Ⅰ的中線在同一條直線上，α粒子的比荷為＝5×107 C/kg。 圖14 (1)求電磁場區(qū)域Ⅰ的電場強(qiáng)度大?。? (2)粒子在圓形磁場區(qū)域Ⅲ的運(yùn)動時間多長？ (3)求出粒子打在熒光屏上的位置。 解析　(1)α粒子勻速通過電磁場區(qū)域Ⅰ：qE＝qv0B④ 聯(lián)立③④可得：E＝1×106 V/m⑤ (2)α粒子在區(qū)域Ⅱ被電場加速： qU＝mv2－mv所以v＝2×107 m/s⑥ α粒子在區(qū)域Ⅲ中做勻速圓周運(yùn)動：qvB＝ 所以R＝1m⑦ T＝⑧ 由幾何關(guān)系可知：α粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)角θ＝60° 所以α粒子在磁場中的運(yùn)動時間t＝T 聯(lián)立⑧⑨可得：t＝×10－7s⑨ (3)α粒子的入射速度過圓心，由幾何關(guān)系可知，出射速度方向也必然過圓心O 幾何關(guān)系如圖：tan 60°＝， 所以x＝1 m α粒子打在熒光屏上的M點(diǎn)上方1 m處⑩ 答案　(1)1×106 V/m　(2)×10－7s (3)見解析