2018_2019学年高中物理第三章磁场阶段性测试题3（含解析）新人教版.docx

阶段性测试题三 (时间：90分钟满分：100分)第卷(选择题，共52分)一、选择题(本大题共13小题，每小题4分，共52分)1在做“奥斯特实验”时，下列操作中现象最明显的是()A导线沿南北方向放置，使磁针在导线的延长线上B导线沿东西方向放置，使磁针在导线的延长线上C导线沿南北方向放置在磁针的正上方D导线沿东西方向放置在磁针的正上方解析：根据安培定则可知，导线沿南北方向放置在小磁针的正上方时，小磁针所在位置的磁感应强度沿东西方向，不同于地磁场方向，现象明显，C选项正确答案：C2(多选)(2018承德月考)如图所示，在磁感应强度大小为B0、平行P、Q连线向右的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为2B0.下列说法正确的是()A两电流在a处产生的磁感应强度大小为3B0BP中电流在a点处产生的磁感应强度的大小为B0C若在a点处垂直纸面放一长度为L、电流为I的导线，则该导线所受的安培力大小一定为B0ILD若使P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为B0解析：根据安培定则可知，导线P、Q在a点的磁感应强度方向分别与Pa、Qa连线垂直，根据几何关系可知，BP、BQ夹角大小为60，故两者的合磁感应强度BPQBPBQ，方向水平向右，根据题意可知，a处的磁感应强度为2B0，方向水平向右，则BPQB0，解得BPBQB0，A选项错误，B选项正确；若在a点处垂直纸面放一长度为L、电流为I的导线，则该导线所受的安培力大小为2B0IL，C选项错误；P中电流反向，P点在a点处产生的磁场方向与原来反向，根据几何关系可知，P、Q在a点产生的磁感应强度夹角为120，则BPQ BP BQ B0 ，合场强大小为匀强电场与P、Q产生的合场强的大小，合场强大小Ba B0 ，D选项正确答案：BD3如图，质量是m、电荷量是q的带正电的粒子从空中某个位置静止释放，当它进入水平向里的匀强磁场后，在洛伦兹力的作用下发生偏转，最后沿水平方向做匀速直线运动，已知磁场的磁感应强度是B，则()A粒子在加速运动的过程中，洛伦兹力对粒子做正功B粒子做匀速运动时的速度是C粒子做匀速运动时的速度是D若增大磁感应强度，粒子从静止下落到沿水平方向做匀速运动时下落的高度不变解析：带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力始终与运动方向垂直，永不做功，A选项错误；粒子做匀速运动时，根据平衡条件可知，Bqvmg，解得v，B选项错误，C选项正确；增大磁感应强度B时，匀速运动的速度减小，根据机械能守恒可知，下落的高度应减小，D选项错误答案：C4(2018东台市模拟)在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，紧贴边缘内壁放一个圆环形电极，并把它们与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水如果把玻璃皿放在磁场中，如图所示，通过所学的知识可知，当接通电源后从上向下看()A液体将静止不动B液体将逆时针旋转C若仅调换N、S极位置，液体旋转方向不变D若仅调换电源正、负极位置，液体旋转方向不变解析：接通电源后，电流由正极流向负极，即由边缘流向中心，器皿所在处的磁场竖直向上，根据左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，液体沿逆时针方向旋转，A选项错误，B选项正确；仅仅调换N、S极位置或仅仅调换电源的正负极位置，安培力方向肯定改变，C、D选项错误答案：B5.如图所示的是速度选择器示意图，若要正常工作，则以下论述正确的是()AP1的电势必须高于P2的电势B磁感应强度B、电场强度E和被选择的粒子速率v应满足vBEC从S2出来的只能是正电荷，不能是负电荷D若把磁场和电场的方向都改变为原来的相反方向，速度选择器同样正常工作解析：粒子通过速度选择器的过程中必须满足洛伦兹力与电场力平衡P1的电势必须低于P2的电势，A错误；磁感应强度B、电场强度E和被选择的粒子速率v应满足BqvEq，B错误；从S2出来的可以是正电荷，也可以是负电荷，C错误；若把磁场和电场的方向都改变为原来的相反方向，洛伦兹力与电场力仍然平衡，D正确答案：D6在绝缘圆柱体上a、b两位置固定有两个金属圆弧，当两环通有如图所示电流时，b处金属圆环受到的安培力为F1；若将b处金属圆环移到位置c，则通有电流为I2的金属圆环受到的安培力为F2.今保持b处金属圆环位置不变，在位置c再放置一个同样的金属圆环，并通有与a处金属圆环同向、大小为I2的电流，则在a位置的金属圆环受到的安培力()A大小为|F1F2|，方向向左 B大小为|F1F2|，方向向右C大小为|F1F2|，方向向左 D大小为|F1F2|，方向向右解析：根据同向电流吸引，反向电流排斥的规律可知，当金属圆环在b处时，两个圆环电流的环绕方向相反，两个圆环之间存在排斥力，大小相等，方向相反，即对a的安培力为F1，同理，当金属圆环在c位置时，对a的安培力为F2；当保持b处金属圆环位置不变，在位置c再放置一个同样的金属圆环，并通有与a处金属圆环同向、大小为I2的电流，b处对a处金属圆环的力为F1，方向向左，此时c处对a的力与之前相反，方向向右，大小为F2，即在a位置的金属圆环受到的安培力为|F1F2|，方向向左，C选项正确答案：C7(2018郑州外国语学校模拟)如图所示，a、b为竖直正对放置的平行金属板构成的偏转电场，其中a板带正电，两板间的电压为U，在金属板下方存在一有界的匀强磁场，磁场的上边界为与两金属板下端重合的水平面PQ，PQ下方的磁场范围足够大，磁场的磁感应强度大小为B，一比荷为带正电粒子以速度为v0从两板中间位置与a、b平行方向射入偏转电场，不计粒子重力，粒子通过偏转电场后从PQ边界上的M点进入磁场，运动一段时间后又从PQ边界上的N点射出磁场，设M、N两点距离为x(M、N点图中未画出)则以下说法中正确的是()A只减小磁感应强度B的大小，则x减小B只增大初速度v0的大小，则x减小C只减小偏转电场的电压U的大小，则x不变D只减小带电粒子的比荷的大小，则x不变解析：粒子进入磁场后，做匀速圆周运动，R，减小磁感应强度B的大小，半径增大，x也增大，A选项错误；增大初速度v0的大小，导致进入磁场的速度增大，半径增大，则x也增大，B选项错误；减小偏转电场的电压U的大小，设速度与磁场边界的夹角为，R，根据几何关系可得，x2Rsin，x不变，C选项正确；若减小带电粒子的比荷可知，v增大，无法确定x变化情况，D选项错误答案：C8.(多选)如图所示，宽d2 cm的有界匀强磁场，纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向内现有一群带正电的粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为r5 cm，则()A右边界：4 cmy4 cm的范围内有粒子射出B右边界：y4 cm和y4 cm的范围内有粒子射出C左边界：y8 cm的范围内有粒子射出D左边界：0y8 cm的范围内有粒子射出解析：粒子垂直进入磁场后做匀速圆周运动，当粒子的轨迹恰好与x轴方向的右边界相切时，y值正值达到最大；当粒子沿y轴方向射入磁场时，粒子从磁场右边界x轴下方射出时，y的负值达到最大，如图所示： 当粒子的轨迹恰好与x轴方向的右边界相切时，根据几何关系可知，y14 cm，当粒子沿y轴方向射入磁场时，粒子从磁场右边界x轴下方射出时，y24 cm，所以右边界：4 cmy4 cm有粒子射出故A选项正确，B选项错误；由图可知，粒子只能在x轴上方从左边界射出磁场，y的最大值为y8 cm.所以左边界：0y8 cm有粒子射出故C选项错误，D选项正确答案：AD9(2018宜昌市模拟)如图所示，在直角三角形abc区域(含边界)内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，a60，b90，边长acL，一个粒子源在a点将质量为m，电荷量为q的带正电粒子以大小和方向不同的速度射入磁场，在磁场中运动时间最长的粒子中，速度的最大值是()A. B.C. D.解析：根据几何关系可知，沿ab边界方向射入磁场，从ac边射出磁场时转过的圆心角最大，这些粒子中，轨迹与bc边相切时，粒子的速度最大，如图所示：根据几何关系可知，四边形Odba为正方形，边长ab，即轨迹半径r，粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，qvBm，联立解得v，A选项正确答案：A10(2016全国卷)平面OM和平面ON之间的夹角为30，其横截面(纸面)如图所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外一带电粒子的质量为m，电荷量为q(q0)粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30角已知粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场不计重力粒子离开磁场的射点到两平面交线O的距离为()A. B.C. D.解析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，qvBm，画出轨迹图如图：根据几何关系可知，PQ2R，OPQ60，粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离OP2PQ，D选项正确答案：D11如图所示，一个带负电的油滴以水平向右的速度v进入一个方向垂直纸面向外的匀强磁场B后，保持原速度做匀速直线运动，如果使匀强磁场发生变化，则下列判断中错误的是()A磁场B减小，油滴动能增加B磁场B增大，油滴机械能不变C使磁场方向反向，油滴动能减小D使磁场方向反向后再减小，油滴重力势能减小解析：带负电的油滴在匀强磁场B中做匀速直线运动，处于受力平衡状态，mgqvB，当磁场B减小时，洛伦兹力减小，重力大于洛伦兹力，重力做正功，油滴动能增加，机械能不变，A选项正确；磁场B增大时，油滴向上运动，洛伦兹力不做功，机械能不变，B选项正确；磁场方向反向，洛伦兹力竖直向下，重力做正功，动能增加，重力势能减小，C选项错误，D选项正确答案：C12(多选)如图所示，两块水平放置的平行金属板，板长为2d，相距为d.现将一质量为m，电荷量为q的带电小球以某一水平速度靠近上板下表面的P点射入，刚好从下板边缘射出，若在两板间加入竖直向下的匀强电场，再次将该带电小球以相同速度从P点射入，小球刚好水平向右沿直线运动；若保持电场不变，再加一垂直纸面的匀强磁场，再次将该带电小球以相同速度从P点射入，小球刚好垂直打在板上已知重力加速度为g，则下列说法正确的有()A小球从P点射入的初速度为B小球带正电，所加匀强电场EC所加匀强磁场方向垂直纸面向里，BD加入匀强磁场后，带电小球在板间运动时间为解析：小球从P点射入后做平抛运动，水平方向上，2dv0t，竖直方向上，dgt2，联立解得v0，A选项正确；加电场后做匀速直线运动，小球处于平衡状态，qEmg，解得E，小球带负电，B选项错误；再加磁场后，做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，小球刚好垂直打在板上，轨道半径为d，根据牛顿第二定律，qv0Bm，解得B，根据左手定则，磁场方向垂直纸面向里，C选项错误；加入匀强磁场后，带电小球在板间运动时间为四分之一个周期，t，D选项正确答案：AD13(多选)如图所示，AOB为一边界为圆弧的匀强磁场区域，圆弧半径为R，O点为圆心，D点为边界OB的中点，C点为边界上一点，且CDAO.现有两个完全相同的带电粒子以相同速度射入磁场(不计粒子重力)，其中粒子1从A点正对圆心O射入，恰从B点射出，粒子2从C点沿CD射入，从某点离开磁场，则()A粒子2在磁场中的轨道半径等于RB粒子2必在B点射出磁场C粒子1与粒子2在磁场中运行时间之比为32D粒子1与粒子2离开磁场时速度方向相同解析：粒子1从A点正对圆心射入，恰从B点射出，根据几何关系可知，粒子在磁场中运动的圆心角为90，粒子轨道半径等于R，A选项正确；粒子2从C点沿CD射入，其运动轨迹如图所示，运动轨道半径也为BOR，连接O1C、O1B，四边形O1COB是平行四边形，O1BCO，则粒子2一定从B点射出磁场，B选项正确；粒子1在磁场中转过的圆心角1，粒子2在磁场中转过的圆心角2，运动时间t，则t1t21232，C选项正确，D选项错误答案：ABC第卷(非选择题，共48分)二、计算题(本大题共4小题，共48分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的题要注明单位)14(10分)如图，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里，弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 ，已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm，闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm，重力加速度大小取10 m/s2，判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量解析：依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长为l10.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得，2kl1mg，式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为FIBL，式中，I是回路电流，L是金属棒的长度两弹簧各自再伸长了l20.3 cm，由胡克定律和力的平衡条件得，2k(l1l2)mgF，由欧姆定律有，EIR，式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻联立各式，并代入题给数据得，m0.01 kg.答案：竖直向下0.01 kg15(12分)(2016海南卷)如图，A、C两点分别位于x轴和y轴上，OCA30，OA的长度为L.在OCA区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场质量为m、电荷量为q的带正电粒子，以平行于y轴的方向从OA边射入磁场已知粒子从某点射入时，恰好垂直于OC边射出磁场，且粒子在磁场中运动的时间为t0.不计重力(1)求磁场的磁感应强度的大小；(2)若粒子先后从两不同点以相同的速度射入磁场，恰好从OC边上的同一点射出磁场，求该粒子这两次在磁场中运动的时间之和解析：(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，在时间t0内其速度方向改变了90，故其周期T4t0 设磁感应强度大小为B，粒子速度为v，圆周运动的半径为r.由洛伦兹力公式和牛顿定律得qvBm 匀速圆周运动的速度满足 v 联立式得 B. (2)设粒子从OA边两个不同位置射入磁场，能从OC边上的同一点P射出磁场，粒子在磁场中运动的轨迹如图所示：设两轨迹所对应的圆心角分别为1和2.由几何关系有11802粒子两次在磁场中运动的时间分别为t1与t2，则t1t22t0. 答案：(1)(2)2t016(12分)(2018张家口12月模拟)如图所示，水平正对放置的平行金属板A、B长度都为L，板间距离为d，板间加恒定电压U，且A板带正电、B板带负电，小孔O位于A板的正中间(如图甲)，在A板上方加有一垂直纸面的匀强磁场(图中未画出)小孔O中装有一个微型特殊碰撞网(如图乙)，只有垂直于极板入射的粒子才能进入小孔，且带电粒子从碰撞网射出的速度大小与射入时相等而速度方向被限定在纸面上中间的60范围内现有一粒子源处于B极板正中间的位置C，向各方向不断以大小为v0的速度射出比荷为、不计重力的带负电粒子，打到极板上的粒子均被极板吸收从小孔O射出的粒子最远能到达A板的左端忽略边际效应(1)若未从小孔O射出的粒子均到达A板下表面，求粒子能到达A板下表面的总面积；(2)求磁感应强度B的大小和方向