2022年高中物理 第三章 磁場章末過關(guān)檢測卷 新人教版選修3-1

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1、2022年高中物理 第三章 磁場章末過關(guān)檢測卷 新人教版選修3-1 (測試時(shí)間：50分鐘　評(píng)價(jià)分值：100分) 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　 一、選擇題(本大題共7個(gè)小題，每小題6分，共42分) 1．關(guān)于磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁感線的描述，下列敘述正確的是(B) A．磁感線可以形象地描述磁場的強(qiáng)弱和方向，在磁場中是客觀存在的 B．磁極間的相互作用是通過磁場發(fā)生的 C．磁感線總是從磁體的N極指向S極 D．不論通電導(dǎo)體在磁場中如何放置，都能夠檢測磁場的存在 解析：磁感線是形象地描述磁場而引入的曲線，是假想的曲線，A項(xiàng)錯(cuò)；磁場的基本特性是對(duì)處

2、于磁場中的磁極或電流有力的作用，B項(xiàng)正確．磁場中的任何一條磁感線都是閉合曲線，C項(xiàng)錯(cuò)誤．通電導(dǎo)體平行磁場放置時(shí)，不受磁場力作用，此時(shí)就不能檢測磁場的存在，故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 2．根據(jù)安培的思想，認(rèn)為磁場是由于運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的，這種思想如果對(duì)地磁場也適用，而目前在地球上并沒有發(fā)現(xiàn)相對(duì)地球定向移動(dòng)的電荷，那么由此可斷定地球應(yīng)該(A) A．帶負(fù)電　 B．帶正電　 C．不帶電　 D．無法確定 解析：根據(jù)安培定則即可判斷A正確． 3．帶電粒子不計(jì)重力，在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不可能的是(C) A．靜止　 B．勻速運(yùn)動(dòng) C．勻加速運(yùn)動(dòng)　　 D．勻速圓周運(yùn)動(dòng) 解析：帶電粒子靜止時(shí)，不受洛倫茲力

3、，故A可能．帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向平行時(shí)，不受洛倫茲力，故B可能．帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向成一夾角時(shí)，做螺旋線運(yùn)動(dòng)．帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向垂直時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故D可能． 4．如圖所示為兩根互相平行的通電導(dǎo)線a﹑b的橫截面圖，a﹑b的電流方向已在圖中標(biāo)出．那么導(dǎo)線a中電流產(chǎn)生的磁場的磁感線環(huán)繞方向及導(dǎo)線b所受的磁場力的方向應(yīng)分別是 (B) A．磁感線順時(shí)針方向，磁場力向左 B．磁感線順時(shí)針方向，磁場力向右 C．磁感線逆時(shí)針方向，磁場力向左 D．磁感線逆時(shí)針方向，磁場力向右 解析：由安培定則和左手定則可知，選項(xiàng)B正確. 5．(多選)如圖，兩根平行長直導(dǎo)線相距2l

4、，通有大小相等、方向相同的恒定電流，a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn)，左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為l和3l.關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列判斷正確的是(AD) A．a(chǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大 B．b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 C．a(chǎn)、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同 D．b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 解析：根據(jù)安培定則判斷兩根直導(dǎo)線在三個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向，由磁場的疊加原理分析即可．根據(jù)安培定則判斷知：左側(cè)導(dǎo)線在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向向里，在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向向外，右側(cè)導(dǎo)線在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向向里，在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向向外，根據(jù)磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，可知離直導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁場越弱，可知：a處磁

5、感線比c處密，則a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大．由磁場的疊加可知：a、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反．故A正確，BC錯(cuò)誤；D.由于左右側(cè)導(dǎo)線在b處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反，大小相等，所以b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，故D正確． 6．(多選)帶正電的甲、乙、丙三個(gè)粒子(不計(jì)重力)分別以v甲、v乙、v丙速度垂直射入電場和磁場相互垂直的復(fù)合場中，其軌跡如圖所示，則下列說法正確的是(ACD) A．v甲>v乙>v丙 B．v甲qE，即v甲>，

6、同理可得v乙＝，v丙<，所以v甲>v乙>v丙，故A正確，B錯(cuò)誤；對(duì)甲，電場力做負(fù)功，速度減小；對(duì)丙，電場力做正功，速度增大．故D正確． 7．(多選)帶電粒子進(jìn)入云室會(huì)使云室中的氣體電離，從而顯示其運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖是在有勻強(qiáng)磁場的云室中觀察到的粒子的軌跡，a和b是軌跡上的兩點(diǎn)，勻強(qiáng)磁場B垂直紙面向里．該粒子在運(yùn)動(dòng)時(shí)，其質(zhì)量和電荷量不變，而動(dòng)能逐漸減少．下列說法正確的是(AC) A．粒子先經(jīng)過a點(diǎn)，再經(jīng)過b點(diǎn) B．粒子先經(jīng)過b點(diǎn)，再經(jīng)過a點(diǎn) C．粒子帶負(fù)電 D．粒子帶正電 解析：粒子在云室中運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度逐漸減小，根據(jù)r＝可知其運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑逐漸減小，故粒子運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橛蒩到b，故A正確

7、，B錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)方向由a到b，磁場垂直紙面向里，所受洛倫茲力方向指向運(yùn)動(dòng)軌跡內(nèi)側(cè)，故由左手定則可知該電荷帶負(fù)電，故C正確，D錯(cuò)誤． 二、填空題(本大題共2個(gè)小題，共12分) 8．(8分)如圖所示，放在蹄形磁鐵兩極之間的導(dǎo)體棒 ab，當(dāng)通有自 b 到 a 的電流時(shí)受到向右的安培力作用，則磁鐵的上端是___________極．若磁鐵上端是S極，導(dǎo)體棒中的電流方向自 a 到 b，則導(dǎo)體棒受到的安培力方向向_________________． 解析：根據(jù)左手定則判斷 答案：N　右 9．(4分)質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，在科學(xué)研究中具有重要應(yīng)用．如圖所示是質(zhì)譜儀工

8、作原理簡圖，電容器兩極板相距為d，兩端電壓為U，板間勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，一束帶電量均為q的正電荷粒子從圖示方向射入，沿直線穿過電容器后進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場B2，結(jié)果分別打在a、b兩點(diǎn)，測得兩點(diǎn)間的距離為ΔR，由此可知，打在兩點(diǎn)的粒子質(zhì)量差為Δm＝________．(粒子重力不計(jì)) 答案： 三、計(jì)算題(本大題共3個(gè)小題，共46分) 10．(10分)用兩個(gè)一樣的彈簧吊著一根銅棒，銅棒所在虛線范圍內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，棒中通以自左向右的電流(如圖所示)，當(dāng)棒靜止時(shí)，兩彈簧秤的讀數(shù)為F1；若將棒中的電流方向反向(大小保持不變)，當(dāng)棒靜止時(shí)，兩彈簧秤的示數(shù)為F2，且F2＞F1，根據(jù)這兩個(gè)

9、數(shù)據(jù)，試求： (1)磁場的方向； (2)安培力的大小以及銅棒的重力． 解析：(1)由F2＞F1，可以確定磁場的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶铮? (2)設(shè)銅棒的重力為G，安培力的大小為F，則由平衡條件得： 2F1＝G―F，① 2F2＝ G ＋ F，② 根據(jù)這兩個(gè)方程，解得：銅棒的重力G＝F1 ＋ F2 安培力的大小F＝ F2 － F1 答案：(1)垂直紙面向里　(2)F＝F2－F1；G＝F1＋F2 11．(18分)一足夠長的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，矩形區(qū)域的左邊界ad寬為L，現(xiàn)從ad中點(diǎn)O垂直于磁場射入一帶電粒子，速度大小為v0，方向與ad

10、邊夾角為α＝30°，如圖所示．已知粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m(重力不計(jì))． (1)若粒子帶負(fù)電，且恰能從d點(diǎn)射出磁場，求v0的大??； (2)若粒子帶正電，且粒子能從ab邊射出磁場，求v0的取值范圍． 解析：(1)若粒子帶負(fù)電，則進(jìn)入磁場后沿順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)，如圖所示，O1為軌跡圓心，由對(duì)稱性可知，速度的偏轉(zhuǎn)角θ1＝2α＝60°，故軌跡半徑r1＝Od＝ 根據(jù)牛頓第二定律得：qv0B＝， 得v0＝＝. (2)若粒子帶正電，則沿逆時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)，當(dāng)v0最大時(shí)，軌跡與cd相切，軌跡圓心為O2，半徑為r2，由幾何關(guān)系得 r2－r2cos 60°＝，得r2＝L 即vmax＝＝ 當(dāng)v0

11、最小時(shí)，軌跡與ab相切，軌跡圓心為O3，半徑為r3，由幾何關(guān)系可得r3＋r3sin 30°＝，得r3＝ 則vmin＝＝， 所以＜v0≤. 答案：(1) (2)＜v0≤ 12．(18分)如圖所示的坐標(biāo)系，在y軸左側(cè)有垂直紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場．在x＝L處，有一個(gè)與x軸垂直放置的屏，y軸與屏之間有與y軸平行的勻強(qiáng)電場．在坐標(biāo)原點(diǎn)O處同時(shí)釋放兩個(gè)均帶正電荷的粒子A和B，粒子A的速度方向沿著x軸負(fù)方向，粒子B的速度方向沿著x軸正方向．已知粒子A的質(zhì)量為m，帶電量為q，粒子B的質(zhì)量是n1m，帶電量為n2q，釋放瞬間兩個(gè)粒子的速率滿足關(guān)系式mvA＝n1mvB.若已測得粒子A在磁場中運(yùn)動(dòng)的

12、半徑為r，粒子B擊中屏的位置到x軸的距離也等于r.粒子A和粒子B的重力均不計(jì)．求： (1)試在圖中畫出粒子A和粒子B的運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖． (2)粒子A和粒子B打在屏上的位置之間的距離． 解析：(1)粒子A在磁場中做半個(gè)圓周的勻速圓周運(yùn)動(dòng)后進(jìn)入電場做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)打在屏上的位置為Q點(diǎn)，粒子B直接在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)打在屏上的位置為P點(diǎn)，如圖所示． (2)由題意，兩個(gè)粒子的速率滿足關(guān)系式mvA＝n1mvB， 粒子A在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得，qvAB＝　 解得：vA＝，vB＝ 粒子A和粒子B做類平拋運(yùn)動(dòng)過程中，沿電場方向上的側(cè)移分別為yA＝　r＝2 由以上兩式解得yA＝ 所以，粒子A和粒子B打在屏上的位置之間的距離為： Δy＝2r＋r－y＝3r－. 答案：(1)見解析　(2)3r－