2019_2020版高中物理第三章磁场章末检测试卷（三）新人教版.docx

章末检测试卷(三)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分.16题为单项选择题，712题为多项选择题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选和不选的得0分)1.(2018东北师大附中高二上期中)有一导线南北方向放置，在其下方放一个小磁针小磁针稳定后，给导线通上如图1所示电流，发现小磁针的S极垂直纸面向外偏转关于此现象下列说法正确的是()图1A没有通电时，小磁针的S极指向地磁场的南极B通电后小磁针S极仍指向地磁场的南极C通电导线在小磁针所在处产生的磁场方向垂直纸面向外D通电后小磁针S极发生偏转说明通电导线周围存在磁场答案D解析小磁针自由静止时，指向地理北极的一端是小磁针的北极，即N极，地磁场的北极在地理南极附近，小磁针的S极指向地磁场的北极，故A错误；通电后根据安培定则可知，导线在小磁针处产生的磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针N极将偏向纸里，S极将偏向纸外，故B、C错误；通电后小磁针S极发生偏转说明通电导线周围存在磁场，即电流的磁效应，故D正确2.(2018张家口市高二上期末)如图2所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内下列说法正确的是()图2Aa点的磁感应强度一定为零Bb点的磁感应强度一定为零Cef导线受到的安培力方向向右Dcd导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向外答案C解析根据安培定则可知，通电导线cd在a点产生的磁场方向垂直纸面向里，通电导线ef在a点产生的磁场方向垂直纸面向外，但a点离cd较近，故a点的磁场方向垂直纸面向里，故a点的磁感应强度一定不为零，故A、D错误；根据安培定则可知，通电导线ef和cd在b点产生的磁场方向相同，均为垂直纸面向外，所以b点的磁场方向向外，故b点的磁感应强度一定不为零，故B错误；根据左手定则可判断，电流方向相反的两根导线所受的安培力互相排斥，所以ef导线受到的安培力方向向右，故C正确3在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图3所示过c点的导线所受安培力的方向()图3A与ab边平行，竖直向上B与ab边垂直，指向左边C与ab边平行，竖直向下D与ab边垂直，指向右边答案B解析由安培定则可得：导线a、b的电流在c处的合磁场方向竖直向下再由左手定则可得：安培力的方向是与ab边垂直，指向左边故选B.4(2018菏泽市高二上期末)在方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里如图4所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中()图4Ab、d两点的磁感应强度大小相等Ba、b两点的磁感应强度大小相等Cc点的磁感应强度的值最大Da点的磁感应强度的值最小答案A解析用右手螺旋定则判断通电直导线在a、b、c、d四个点上所产生的磁场方向，如图所示：a点有向上的磁场，还有电流产生的向上的磁场，电流产生的磁场和原磁场方向相同，叠加变大b点有向上的磁场，还有电流产生的水平向左的磁场，磁感应强度叠加变大，方向向左上c点电流产生的磁感应强度和原磁感应强度方向相反，叠加变小d点有向上的磁场，还有电流产生的水平向右的磁场，叠加后磁感应强度的方向向右上d点与b点叠加后的磁场大小相等，但是方向不同a、b两点的磁感应强度大小不相等；a点的磁感应强度的值最大，c点最小，选项B、C、D错误，选项A正确5(2018邗江中学高二上期中)如图5所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场闭合开关K后，导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调转图中电源极性使棒中电流反向，导体棒中电流仍为I，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2，忽略回路中电流产生的磁场，弹簧形变均在弹性限度内，则磁感应强度B的大小为()图5A.(x2x1) B.(x2x1)C.(x2x1) D.(x2x1)答案A解析弹簧伸长量为x1时，导体棒所受安培力沿斜面向上，根据平衡条件沿斜面方向有：mgsin kx1BIL电流反向后，弹簧伸长量为x2，导体棒所受安培力沿斜面向下，根据平衡条件沿斜面方向有：mgsin BILkx2联立两式得：B(x2x1)，选A.6.(2018深圳高中联盟第一学期期末)两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图6所示若不计粒子的重力，则下列说法正确的是()图6Aa粒子带正电，b粒子带负电Ba粒子在磁场中所受的洛伦兹力较大Cb粒子的动能较大Db粒子在磁场中运动的时间较长答案C解析由左手定则可判定a带负电，b带正电，由于b粒子轨道半径大，因而b粒子速率大，动能大，所受洛伦兹力大，选项C正确，A、B错误；由题图可知，由于b粒子弧长及半径比a粒子大，b粒子轨迹所对的圆心角比a粒子小，所以b粒子在磁场中运动时间较短，选项D错误7(2018安徽师大附中高二上期末)如图7所示，水平放置的两块平行金属板，充电后与电源断开板间存在着方向竖直向下的匀强电场E和垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场一质量为m、电荷量为q的带电粒子(不计重力及空气阻力)，以水平速度v0从两极板的左端中间射入场区，恰好做匀速直线运动则()图7A粒子一定带正电B若仅将板间距离变为原来的2倍，粒子运动轨迹偏向下极板C若将磁感应强度和电场强度均变为原来的2倍，粒子仍将做匀速直线运动D若撤去电场，粒子在板间运动的最长时间可能是答案CD解析粒子无论带何种电荷，电场力与洛伦兹力大小都相等，且Eqqv0B，故A错误；由题知平行金属板所带电荷量不变，则电场强度E，故电场强度不变，粒子仍做匀速直线运动，故B错误；据EqqvB可知，将磁感应强度和电场强度均变为原来的2倍，二力依然平衡，所以粒子仍做匀速直线运动，故C正确；当撤去电场，粒子可能在极板间做半圆周运动再出磁场，据在磁场中做圆周运动的周期T，粒子在板间运动的最长时间可能是，故D正确8.如图8所示为圆柱形区域的横截面，在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场带电粒子(不计重力)第一次以速度v1沿截面直径入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转60角；该带电粒子第二次以速度v2从同一点沿同一方向入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转90角则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的()图8A半径之比为 1B速度之比为1C时间之比为23D时间之比为32答案AC解析设磁场半径为R，当第一次以速度v1沿截面直径入射时，根据几何知识可得：tan 60，即r1R.当第二次以速度v2沿截面直径入射时，根据几何知识可得：r2R，所以，A正确；两次情况下都是同一个带电粒子在相同的磁感应强度下运动的，所以根据公式r，可得，B错误；因为周期T，与速度无关，所以运动时间之比为，C正确，D错误9A、B两个离子同时从匀强磁场的直边界上的P、Q点分别以60和30(与边界的夹角)射入磁场，又同时分别从Q、P点穿出，如图9所示设边界上方的磁场范围足够大，下列说法中正确的是()图9AA为正离子，B为负离子BA、B两离子运动半径之比为1CA、B两离子速率之比为1DA、B两离子的比荷之比为21答案BD解析A向右偏转，根据左手定则知，A为负离子，B向左偏转，根据左手定则知，B为正离子，故A错误；离子在磁场中做圆周运动，以A离子为例运动轨迹如图所示，由几何关系可得r，l为PQ的距离，则A、B两离子运动半径之比为1，故B正确；离子的速率为vr，时间相同，半径之比为1，圆心角之比为21，则速率之比为2，故C错误；根据r知，因为速度大小之比为2，半径之比为1，则比荷之比为21，故D正确10(2018佛山市高二上期末)如图10为某种回旋加速器的示意图，它由两个相对放置的D形盒构成其盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在AC板间，图中虚线为AC极板的延长线，其间未加电场带电粒子从P0处小孔以速度v0沿电场线方向射入AC板间，经加速后经C板上小孔，进入D形盒的匀强磁场中做匀速圆周运动(“孔”与“盒”图中均未画出)对于这种回旋加速器，下列说法正确的是()图10A带电粒子每运动一周只被加速一次B带电粒子依次运动到A板右侧延长线的位置间距离P1P2P2P3C加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关D加速电场方向需要做周期性的变化，AC间加速，加速的电场不需要改变答案AC解析带电粒子只有经过AC板间时被加速，即带电粒子每运动一周被加速一次，电场的方向不需要改变，则在AC间加速，故A正确，D错误根据r，则P1P22(r2r1)，因为每转一圈被加速一次，根据v2v2ad，知每转一圈，速度的变化量不等，且v3v2P2P3，故B错误当粒子从D形盒中出来时速度最大，根据R，vmax，知加速粒子的最大速度与D形盒的半径有关，故C正确11.如图11是质谱仪的工作原理示意图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场下列表述正确的是()图11A质谱仪是分析同位素的重要工具B该速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向里C该速度选择器只能选出一种电性，且速度等于的粒子D打在A1处的粒子比打在A2处的粒子的比荷小答案AD12(2018重庆市高二上期末)如图12所示，套在足够长的绝缘直棒上的带正电小球，其质量为m，电荷量为q.将此棒竖直放在互相垂直的、沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中，匀强电场的电场强度大小为E，匀强磁场的磁感应强度为B，小球与棒间的动摩擦因数为，小球由静止沿棒竖直下落，重力加速度为g，且E，小球带电荷量不变下列说法正确的是()图12A小球下落过程中的加速度先增大后减小B小球下落过程中加速度一直减小直到为0C小球运动中的最大速度为D小球运动中的最大速度为答案BD解析小球下滑过程中，受到重力、摩擦力、弹力、向右的洛伦兹力、向右的电场力，开始阶段，小球向下做加速运动时，速度增大，洛伦兹力增大，小球所受的棒的弹力向左，大小为FNqEqvB，FN随着v的增大而增大，滑动摩擦力FfFN也增大，小球所受的合力F合mgFf，Ff增大，F合减小，加速度a减小，当mgFf时，a0，速度最大，做匀速运动，由mgFf(qEqvmB)得小球运动中的最大速度为vm，故B、D正确，A、C错误二、计算题(本题共4小题，共52分)13(10分)(2018南阳市高二上期中)如图13所示，将长为50 cm、质量为1 kg的均匀金属棒ab的两端用两只相同的弹簧悬挂成水平状态，置于垂直于纸面向里的匀强磁场中，当金属棒中通以4 A电流时，弹簧恰好不伸长(g10 m/s2)图13(1)求匀强磁场的磁感应强度大小；(2)当金属棒中通过大小为1 A、方向由a到b的电流时，弹簧伸长3 cm；如果电流方向由b到a，而电流大小不变，求弹簧的形变量(弹簧始终在弹性限度内)答案(1)5 T(2)5 cm解析(1)弹簧不伸长时，BILmg，(2分)可得出磁感应强度B5 T(2分)(2)当大小为1 A的电流由a流向b时，有2kx1BI1Lmg，(2分)当电流反向后，有2kx2mgBI2L.(2分)联立得x2x15 cm.(2分)14(12分)如图14所示，粒子源能放出初速度为0、比荷均为1.6104 C/kg的带负电粒子，进入水平方向的加速电场中，加速后的粒子正好能沿圆心方向垂直进入一个半径为r0.1 m的圆形磁场区域，磁感应强度B0.5 T，在圆形磁场区域右边有一竖直屏，屏的高度为h0.6 m，屏距磁场右侧距离为L0.2 m，且屏中心与圆形磁场圆心位于同一水平线上现要使进入磁场中的带电粒子能全部打在屏上，不计重力，试求加速电压的最小值图14答案60 V解析粒子运动轨迹如图所示：根据牛顿第二定律及几何知识得：tan ，故磁感应强度一定时，粒子进入磁场的速度越大，在磁场中偏转量越小若粒子恰好不飞离屏，则加速电压有最小值，此时粒子刚好打在屏的最下端B点，根据带电粒子在磁场中的运动特点可知，粒子偏离水平方向的夹角正切值为tan ，(2分)解得：tan ，(1分)粒子偏离水平方向的夹角：60，(1分)由几何关系可知，此时粒子在磁场中对应的轨迹半径为：R0.1 m(2分)带电粒子在电场中加速，由动能定理得：qUmv2(2分)带电粒子在磁场中偏转时，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得：qvB(1分)联立解得：U60 V(2分)故加速电压的最小值为60 V(1分)15(14分)(2018郴州市高二上期末)如图15所示，虚线上方有方向竖直向下的匀强电场，虚线上下有相同的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，ab是一根长为l的绝缘细杆，沿电场线放置在虚线上方的场中，b端恰在虚线上，将一套在杆上的带正电的电荷量为q、质量为m的小球(小球重力忽略不计)，从a端由静止释放后，小球先做加速运动，后做匀速运动到达b端，已知小球与绝缘杆间的动摩擦因数0.3，当小球脱离杆进入虚线下方后，运动轨迹是半圆，圆的半径是，求：图15(1)小球到达b点的速度大小；(2)匀强电场的场强E；(3)带电小球从a到b运动过程中克服摩擦力所做的功与电场力所做功的比值答案(1)(2)(3)解析(1)小球在磁场中做匀速圆周运动时，根据牛顿第二定律，则有Bqvbm(2分)又R解得vb(2分)(2)小球在沿杆向下运动时，受力情况如图，向左的洛伦兹力F，向右的弹力FN，向下的电场力qE，向上的摩擦力Ff，匀速时洛伦兹力FBqvb则有FNFBqvb(1分)FfFNBqvb(1分)当小球做匀速运动时qEFfBqvb(1分)解得E(1分)(3)小球从a运动到b过程中由动能定理得：W电W克fmv