（浙江專(zhuān)用）2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 磁場(chǎng)章末檢測(cè)卷 新人教版選修3-1.doc

第三章 磁場(chǎng)章末檢測(cè)卷(三)(時(shí)間：90分鐘分?jǐn)?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(gè)備選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。)1下列關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線(xiàn)的描述中正確的是()A磁感線(xiàn)可以形象地描述各點(diǎn)磁場(chǎng)的方向 B磁感線(xiàn)是磁場(chǎng)中客觀存在的線(xiàn)C磁感線(xiàn)總是從磁鐵的N極出發(fā)，到S極終止D實(shí)驗(yàn)中觀察到的鐵屑的分布就是磁感線(xiàn)解析磁感線(xiàn)是為了形象地描述磁場(chǎng)而假想出來(lái)有方向的曲線(xiàn)，故B錯(cuò)誤；在磁鐵內(nèi)部，磁感線(xiàn)由S極指向N極，故C錯(cuò)誤；磁感線(xiàn)是不存在的，是假想的，故D錯(cuò)誤。答案A2關(guān)于帶電粒子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的表述，以下正確的是()A帶電粒子在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同B正電荷只在電場(chǎng)力作用下，一定從高電勢(shì)處向低電勢(shì)處運(yùn)動(dòng)C帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)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(chǎng)中某點(diǎn)受到的洛倫茲力方向與該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同解析當(dāng)帶電粒子帶負(fù)電時(shí)，在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反，當(dāng)帶電粒子帶正電時(shí)，受到的電場(chǎng)力方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，故A錯(cuò)誤；由UAB知，若電場(chǎng)力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，電場(chǎng)力做負(fù)功，則正電荷將從低電勢(shì)處向高電勢(shì)處運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則，帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)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(cuò)誤；所以選C。答案C3長(zhǎng)10 cm的通電直導(dǎo)線(xiàn)，通過(guò)1 A的電流，在磁場(chǎng)強(qiáng)弱、方向都一樣的空間(勻強(qiáng)磁場(chǎng))中某處受到的磁場(chǎng)力為0.4 N，則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度()A等于4 TB大于或等于4 TC小于或等于4 TD方向與其所受到的磁場(chǎng)力方向一致解析題目中沒(méi)有說(shuō)明導(dǎo)線(xiàn)如何放置，若導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)垂直，則由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式得B4 T。若導(dǎo)線(xiàn)沒(méi)有與磁場(chǎng)垂直放置，此時(shí)所受安培力為0.4 N，若把此導(dǎo)線(xiàn)與磁場(chǎng)垂直放置時(shí)，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(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度將大于4 T，故B正確，A、C錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與磁場(chǎng)的方向一致，與導(dǎo)線(xiàn)的受力方向無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤。答案B4如圖1所示，兩個(gè)完全相同的線(xiàn)圈套在一水平光滑絕緣圓柱上，但能自由移動(dòng)，若兩線(xiàn)圈內(nèi)通以大小不等的同向電流，則它們的運(yùn)動(dòng)情況是()圖1A都繞圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)B以不等的加速度相向運(yùn)動(dòng)C以相等的加速度相向運(yùn)動(dòng)D以相等的加速度相背運(yùn)動(dòng)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(xiàn)圈間相互作用力必大小相等，故選項(xiàng)C正確。答案C5速率相同的電子垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入四個(gè)不同的磁場(chǎng)，其軌跡如圖所示，則磁場(chǎng)最強(qiáng)的是()解析由qvBm得r，速率相同時(shí)，半徑越小，磁場(chǎng)越強(qiáng)，選項(xiàng)D正確。答案D6如圖2所示四種情況中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，載流導(dǎo)體長(zhǎng)度相同。通過(guò)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2A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C7如圖3所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合的時(shí)候，導(dǎo)線(xiàn)ab受力的方向應(yīng)為()圖3A向右 B向左 C向紙外 D向紙里答案D8.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(chǎng)進(jìn)入正方形區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡，則()圖4Aa的質(zhì)量比b的質(zhì)量大Ba帶正電荷、b帶負(fù)電荷Ca在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)速率比b的大Da在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間比b的長(zhǎng)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(cuò)誤；由左手定則可知，a、b都帶負(fù)電荷，B錯(cuò)誤；帶電粒子在磁場(chǎng)中由洛侖茲力提供向心力，有qvB，得v，比荷相同，a運(yùn)動(dòng)的半徑比b運(yùn)動(dòng)的半徑大，所以a在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)速率比b運(yùn)動(dòng)的速率大，C正確；由T，得運(yùn)動(dòng)時(shí)間tT，可知b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比a的長(zhǎng)，D錯(cuò)誤。答案C9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(chǎng)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(chǎng)區(qū)域，如圖5所示，已知離子P在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)30后從磁場(chǎng)右邊界射出。在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，離子P和P3()圖5A在電場(chǎng)中的加速度之比為11B在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為31C在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度之比為13D離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的動(dòng)能之比為13解析磷離子P與P3電荷量之比q1q213，質(zhì)量相等，在電場(chǎng)中加速度a，由此可知，a1a213，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；離子進(jìn)入磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r，又qUmv2，故有r，即r1r21，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；設(shè)離子P3在磁場(chǎng)中偏角為，則sin ，sin (d為磁場(chǎng)寬度)，故有sin sin 1，已知30，故60，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；全過(guò)程中只有電場(chǎng)力做功，WqU，故離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的動(dòng)能之比即為電場(chǎng)力做功之比，所以Ek1Ek2W1W213，選項(xiàng)D正確。答案D10通電直導(dǎo)線(xiàn)A與圓形通電導(dǎo)線(xiàn)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6A直導(dǎo)線(xiàn)A受到的安培力大小為零B直導(dǎo)線(xiàn)A受到的安培力大小不為零，方向水平向左C導(dǎo)線(xiàn)環(huán)B受到的安培力的合力大小不為零D導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)左側(cè)與直導(dǎo)線(xiàn)間為引力，靠近直導(dǎo)線(xiàn)的右側(cè)部分為斥力，由于斥力大于引力，故導(dǎo)線(xiàn)的合力方向水平向右，由牛頓第三定律可知導(dǎo)線(xiàn)環(huán)B受到的安培力的合力水平向左，C正確。答案C11一正電荷q在勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖7所示，為了使電荷能做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則必須加一個(gè)電場(chǎng)，不計(jì)重力，此電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)該是()圖7A沿y軸正方向，大小為B沿y軸負(fù)方向，大小為BvC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(xiàn)運(yùn)動(dòng)，必須用電場(chǎng)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(chǎng)力必須沿y軸負(fù)方向且qEqvB，即EBv。答案B12.某空間存在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫(huà)出)，帶電小球沿如圖8所示的直線(xiàn)斜向下由A點(diǎn)沿直線(xiàn)向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，此空間同時(shí)存在由A指向B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則下列說(shuō)法正確的是()圖8A小球一定帶正電B小球可能做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C小球一定做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小球的機(jī)械能減小解析由于小球重力方向豎直向下，空間存在磁場(chǎng)，且小球直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向斜向下，與磁場(chǎng)方向相同，故不受磁場(chǎng)力的作用，電場(chǎng)力必水平向右，但電場(chǎng)具體方向未知，故不能判斷帶電小球的電性，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；重力和電場(chǎng)力的合力不為零，故不是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因?yàn)橹亓εc電場(chǎng)力的合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，故小球一定做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于電場(chǎng)力做正功，故機(jī)械能增加，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C13.如圖9是汽車(chē)尾氣磁流體發(fā)電的原理示意圖，金屬板M、N正對(duì)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(chǎng)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)從左向右進(jìn)入板間，下列表述正確的是()圖9AM板的電勢(shì)低于N板，通過(guò)電阻R的電流向上BM板的電勢(shì)低于N板，通過(guò)電阻R的電流向下CM板的電勢(shì)高于N板，通過(guò)電阻R的電流向上DM板的電勢(shì)高于N板，通過(guò)電阻R的電流向下解析等離子體進(jìn)入磁場(chǎng)，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(shì)高于N板的電勢(shì)，流過(guò)電阻的電流方向向下，選項(xiàng)D正確。答案D二、非選擇題(共5小題，共48分。)14(5分)邊長(zhǎng)為10 cm的正方形線(xiàn)圈，固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與線(xiàn)圈平面夾角30，如圖10所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律為：B23t(T)，則在第1 s內(nèi)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化量是多少？圖10解析t0時(shí)，B02 T，t1 s時(shí)，B1(231) T5 T，由BS得：BSsin 30(B1B0)L2sin 30(52)0.12 Wb1.5102 Wb。答案1.5102 Wb15(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(xiàn)方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。帶電粒子(不計(jì)重力)第一次以速度v1沿截面直徑入射，粒子飛入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，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，粒子飛出磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比；(2)速度之比；(3)時(shí)間之比。解析(1)設(shè)磁場(chǎng)半徑為R，當(dāng)?shù)谝淮我运俣葀1沿截面直徑入射時(shí)，根據(jù)幾何知識(shí)可得：cos 30，即r1R。當(dāng)?shù)诙我运俣葀2沿截面直徑入射時(shí)，根據(jù)幾何知識(shí)可得：r2R，所以。(2)兩次情況下都是同一個(gè)帶電粒子在相等的磁感應(yīng)強(qiáng)度下運(yùn)動(dòng)的，所以根據(jù)公式r，可得。(3)因?yàn)橹芷赥，與速度無(wú)關(guān)，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間比為。答案(1)1(2)1(3)2316(10分)如圖12所示，將長(zhǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)金屬棒中通以0.4 A電流時(shí)，彈簧恰好不伸長(zhǎng)，求：圖12(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(shí)，彈簧伸長(zhǎng)1 cm，如果電流方向由b到a，而電流大小不變，彈簧伸長(zhǎng)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(shí)，彈簧不伸長(zhǎng)，由BIlmg可得出磁感應(yīng)強(qiáng)度：BT0.49 T。(2)當(dāng)0.2 A的電流由a流向b時(shí)，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：2kx1mgBI1l當(dāng)電流反向后，ab棒在兩個(gè)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：2kx2mgBI2l兩式相除并整理，得彈簧伸長(zhǎng)x2為：x2x11 cm3 cm。答案(1)0.49 T(2)3 cm17(10分)如圖13所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向右，勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)方向垂直，與電場(chǎng)成45角射入復(fù)合場(chǎng)中，恰能做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，求電場(chǎng)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(chǎng)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(xiàn)運(yùn)動(dòng)，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mgqvBsin 45，qEqvBcos 45，由兩式可得B，E。答案見(jiàn)解析18(17分)粒子從小孔P以1107 m/s的速度進(jìn)入正交的電磁場(chǎng)區(qū)域，且恰好可沿中心線(xiàn)勻速通過(guò)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.1 T。之后經(jīng)過(guò)A孔進(jìn)入電場(chǎng)加速區(qū)域，加速電壓U3106 V。從區(qū)域射出的粒子隨后又進(jìn)入半徑為r m的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度B00.4 T、方向垂直紙面向里。圓形磁場(chǎng)右邊有一豎直熒光屏與之相切，熒光屏的中心點(diǎn)M和圓形磁場(chǎng)的圓心O、電磁場(chǎng)區(qū)域的中線(xiàn)在同一條直線(xiàn)上，粒子的比荷為5107 C/kg。圖14(1)求電磁場(chǎng)區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度大小；(2)粒子在圓形磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間多長(zhǎng)？(3)求出粒子打在熒光屏上的位置。解析(1)粒子勻速通過(guò)電磁場(chǎng)區(qū)域：qEqv0B聯(lián)立可得：E1106 V/m(2)粒子在區(qū)域被電場(chǎng)加速：qUmv2mv所以v2107 m/s粒子在區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)：qvB所以R1mT由幾何關(guān)系可知：粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)角60所以粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間tT聯(lián)立可得：t107s(3)粒子的入射速度過(guò)圓心，由幾何關(guān)系可知，出射速度方向也必然過(guò)圓心O幾何關(guān)系如圖：tan 60，所以x1 m粒子打在熒光屏上的M點(diǎn)上方1 m處答案(1)1106 V/m(2)107s(3)見(jiàn)解析