（浙江專用）2018-2019學年高中物理 第三章 磁場章末檢測卷 新人教版選修3-1.doc

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第三章 磁場 章末檢測卷(三) (時間：90分鐘　分數(shù)：100分) 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)于帶電粒子在電場或磁場中運動的表述，以下正確的是(　　) A．帶電粒子在電場中某點受到的電場力方向與該點的電場強度方向相同 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動 C．帶電粒子在磁場中運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受到的洛倫茲力方向與該點的磁場方向相同 解析　當帶電粒子帶負電時，在電場中某點受到的電場力方向與該點的電場強度方向相反，當帶電粒子帶正電時，受到的電場力方向與該點的電場強度方向相同，故A錯誤；由UAB＝知，若電場力的方向與運動方向相反，電場力做負功，則正電荷將從低電勢處向高電勢處運動，故B錯誤；根據(jù)左手定則，帶電粒子在磁場中運動時受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的通電直導線，通過1 A的電流，在磁場強弱、方向都一樣的空間(勻強磁場)中某處受到的磁場力為0.4 N，則該磁場的磁感應強度(　　) 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　題目中沒有說明導線如何放置，若導線與磁場垂直，則由磁感應強度的定義式得B＝＝4 T。若導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)磁感應強度的定義式B＝可知，此時磁感應強度將大于4 T，故B正確，A、C錯誤；磁感應強度的方向與磁場的方向一致，與導線的受力方向無關(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動 C．以相等的加速度相向運動 D．以相等的加速度相背運動 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入四個不同的磁場，其軌跡如圖所示，則磁場最強的是(　　) 解析　由qvB＝m得r＝，速率相同時，半徑越小，磁場越強，選項D正確。 答案　D 6．如圖2所示四種情況中，勻強磁場的磁感應強度相同，載流導體長度相同。通過的電流也相同，那么，導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，當開關(guān)S閉合的時候，導線ab受力的方向應為(　　) 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點垂直勻強磁場進入正方形區(qū)域的運動軌跡，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帶負電荷 C．a(chǎn)在磁場中的運動速率比b的大 D．a(chǎn)在磁場中的運動時間比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運動的半徑比b運動的半徑大，所以a在磁場中的運動速率比b運動的速率大，C正確；由T＝，得運動時間t＝T，可知b在磁場中運動的時間比a的長，D錯誤。 答案　C 9．在半導體離子注入工藝中，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，垂直進入磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強磁場區(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，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；離子進入磁場中做圓周運動的半徑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．通電直導線A與圓形通電導線環(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．直導線A受到的安培力大小為零 B．直導線A受到的安培力大小不為零，方向水平向左 C．導線環(huán)B受到的安培力的合力大小不為零 D．導線環(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，可知圓形通電導線左側(cè)與直導線間為引力，靠近直導線的右側(cè)部分為斥力，由于斥力大于引力，故導線的合力方向水平向右，由牛頓第三定律可知導線環(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在勻強磁場中，以速度v沿x軸正方向進入垂直紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度為B，如圖7所示，為了使電荷能做直線運動，則必須加一個電場，不計重力，此電場的場強應該是(　　) 圖7 A．沿y軸正方向，大小為 B．沿y軸負方向，大小為Bv C．沿y軸正方向，大小為 D．沿y軸負方向，大小為 解析　要使電荷能做直線運動，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軸負方向且qE＝qvB，即E＝Bv。 答案　B 12.某空間存在水平方向的勻強電場(圖中未畫出)，帶電小球沿如圖8所示的直線斜向下由A點沿直線向B點運動，此空間同時存在由A指向B的勻強磁場，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動 C．小球一定做勻加速直線運動 D．運動過程中，小球的機械能減小 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，故不是勻速直線運動，所以選項B錯誤；因為重力與電場力的合力方向與運動方向相同，故小球一定做勻加速直線運動，選項C正確；運動過程中由于電場力做正功，故機械能增加，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、負電荷的離子束)從左向右進入板間，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，固定在勻強磁場中，磁場方向與線圈平面夾角θ＝30，如圖10所示，磁感應強度隨時間的變化規(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＋31) T＝5 T，由Φ＝BS⊥得：ΔΦ＝ΔBSsin 30＝(B1－B0)L2sin 30＝(5－2)0.12 Wb＝1.510－2 Wb。 答案　1.510－2 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從同一點沿同一方向入射，粒子飛出磁場區(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?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?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強度下運動的，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磁場中，當金屬棒中通以0.4 A電流時，彈簧恰好不伸長，求： 圖12 (1)勻強磁場中磁感應強度是多大？ (2)當金屬棒通以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可得出磁感應強度：B＝＝T＝0.49 T。 (2)當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)平衡條件有：2kx1＝mg－BI1l① 當電流反向后，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，勻強電場方向水平向右，勻強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角射入復合場中，恰能做勻速直線運動，求電場強度E和磁感應強度B的大小。 圖13 解析　假設(shè)粒子帶負電，則所受電場力方向水平向左，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動，所以粒子應帶正電荷，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1107 m/s的速度進入正交的電磁場區(qū)域Ⅰ，且恰好可沿中心線勻速通過，磁感應強度B＝0.1 T。之后經(jīng)過A孔進入電場加速區(qū)域Ⅱ，加速電壓U＝3106 V。從區(qū)域Ⅱ射出的α粒子隨后又進入半徑為r＝ m的圓形勻強磁場區(qū)域Ⅲ，該區(qū)域磁感應強度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相切，熒光屏的中心點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＝5107 C/kg。 圖14 (1)求電磁場區(qū)域Ⅰ的電場強度大小； (2)粒子在圓形磁場區(qū)域Ⅲ的運動時間多長？ (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＝1106 V/m⑤ (2)α粒子在區(qū)域Ⅱ被電場加速： qU＝mv2－mv所以v＝2107 m/s⑥ α粒子在區(qū)域Ⅲ中做勻速圓周運動：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點上方1 m處⑩ 答案　(1)1106 V/m　(2)10－7s (3)見解析