【三维设计】高中物理 第三章 磁场阶段质量检测（三） 新人教版选修31(1).doc

【三维设计】2013-2014学年高中物理 第三章 磁场阶段质量检测（三） 新人教版选修3-1(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本大题共9个小题，每小题6分，共计54分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1.关于磁感应强度，下列说法中正确的是()a.磁感应强度的方向，就是通电直导线在磁场中的受力方向b.磁感应强度大的地方，通电导线所受的力也一定大c.磁感应强度的单位可以用wb/m2表示d.通电导线在某处所受磁场力为零，则该处的磁感应强度一定为零解析：磁感应强度的方向为小磁针静止时n极所指方向或n极受力方向，故a错。由于安培力f安bilsin ，即安培力与b、i、l、四者都有关，故b、d错。由磁通量的定义式bs sin可知b ，故c正确。答案：c2.如图1所示，一长直导线穿过载有恒定电流的金属圆环的中心且垂直于环所在的平面，导线和环中的电流方向如图所示，则圆环受到的磁场力为()图1a.沿环半径向外b.沿环半径向里c.水平向左d.等于零解析：i2产生的磁场方向与i1的环绕方向平行，故圆环受到的磁场力为零，故d对。答案：d3. (2011海南高考)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图2中的正方形为其边界。一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从o点入射。这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子。不计重力。下列说法正确的是()图2a.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同b.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同c.在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同d.在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大解析：粒子进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即qvbm，则轨迹半径r，周期t。由于粒子的比荷相同，入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同，选项b正确。入射速度不同的粒子，在磁场中的运动轨迹不同，但运动时间可能相同，比如，速度较小的粒子会从磁场的左边界飞出，都运动半个周期，而它们的周期相同，故选项a错误，进而可知选项c错误。由于所有粒子做圆周运动的周期相同，故在磁场中运动时间越长的，其轨迹所对的圆心角一定越大，选项d正确。答案：bd4.如图3所示，a、b两金属环同圆心同平面水平放置，当a中通以图示方向电流时，b环中磁通量方向是()图3a.向上b.向下c.向左 d.0解析：a环形成的磁场方向为内部向上，环外向下，被b环包围的磁通量则为向上、向下磁通量的代数和，而向上的磁感线条数比向下的磁感线条数多，故总磁通量为向上，a正确。答案：a5.一电子在磁感应强度为b的匀强磁场中，以一固定的正电荷为圆心在同一圆形轨道上运动，磁场方向垂直于运动平面，静电力恰好是磁场作用在电子上洛伦兹力的3倍，电子电荷量为e，质量为m，那么电子运动的角速度可能为()a.b.c. d.解析：电子绕正电荷做圆周运动，受到一个指向圆心的静电力库仑引力作用。又由于电子在磁场中运动，所以还受洛伦兹力作用。因为电子是做圆周运动，因此洛伦兹力方向与静电力方向在同一直线上，但由于电子做圆周运动的转动方向未定，故洛伦兹力方向可能沿半径指向圆心，也可能沿半径背离圆心。当静电力与洛伦兹力方向相同时有f电f洛m2r，即4berm2r，得；当静电力与洛伦兹力方向相反时，同理可得，选项a正确。答案：a6.如图4所示，一带负电荷的滑块从粗糙绝缘斜面的顶端滑至底端时的速度为v，若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速度()图4a.变大b.变小c.不变 d.条件不足，无法判断解析：带负电荷的滑块沿斜面下滑时，由左手定则判定它受到的洛伦兹力垂直斜面向下，对斜面的正压力增大，所以摩擦力变大，摩擦力做的负功变大，所以滑块滑至底端时的速度减小，故正确答案为b。答案：b7.如图5所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中，轨道两端在同一高度上，轨道是光滑的，两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放，m、n为轨道的最低点，以下说法正确的是()图5a.两小球到达轨道最低点的速度vmvnb.两小球到达轨道最低点时对轨道的压力fmfnc.小球第一次到达m点的时间大于到达n点的时间d.在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中不能解析：小球在磁场中到达轨道最低点时只有重力做功，vm。在电场中到达轨道最低点时，重力做正功，电场力做负功，根据动能定理mgrqermv，vn，所以vmvn；因为，所以该过程所用时间tmtn，故a正确，c错误；据能量守恒定律，d正确；在m点fmmgqvmbm，在n点fnmgm，不难看出，fmfn，由牛顿第三定律可知fmfm，fnfn，所以b项正确。答案：abd8.如图6所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为m，带电荷量为q，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放入沿水平方向且相互垂直的匀强磁场和匀强电场中，设小球电荷量不变，小球由静止下滑的过程中()图6a.小球加速度一直增大b.小球速度一直增大，直到最后匀速c.杆对小球的弹力一直减小d.小球所受洛伦兹力一直增大，直到最后不变解析：小球由静止开始下滑，受到向左的洛伦兹力不断增大。在开始阶段，洛伦兹力小于向右的电场力，棒对小球有向左的弹力，随着洛伦兹力的增大，棒对小球的弹力减小，小球受到的摩擦力减小，所以在竖直方向的重力和摩擦力作用下加速运动的加速度增大。当洛伦兹力等于电场力时，棒对小球没有弹力，摩擦力随之消失，小球受到的合力最大，加速度最大。随着速度继续增大，洛伦兹力大于电场力，棒对小球又产生向右的弹力，随着速度增大，洛伦兹力增大，棒对小球的弹力增大，小球受到的摩擦力增大，于是小球在竖直方向受到的合力减小，因此加速度减小，小球做加速度减小的加速运动，当加速度减小为零时，小球的速度不再增大，以此时的速度做匀速运动。综上所述，故正确答案为b、d。答案：bd9.如图7所示，一个带正电荷的小球沿水平光滑绝缘的桌面向右运动，飞离桌上边缘a，最后落到地板上。设有磁场时飞行时间为t1，水平射程为x1，着地速度大小为v1；若撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为t2，水平射程为x2，着地速度大小为v2，则下列结论不正确的是()图7a.x1x2b.t1t2c.v1v2 d.v1和v2大小相同解析：本题考查带电粒子在磁场中的运动情况。小球离开桌面具有水平速度，无磁场时做平抛运动，水平射程x2v0t2，下落高度hgt；有磁场时小球除受重力外还受到洛伦兹力的作用，而洛伦兹力始终与速度方向垂直，因此小球在水平方向具有加速度，在水平方向将做变加速运动，而竖直方向加速度a(f为洛伦兹力在竖直方向的分量)，即ag，因此下落h高度用的时间t1t2，b选项正确；水平方向的位移x1x2，a选项正确；又因为洛伦兹力不做功，只有重力做功，能量守恒，所以v1v2，d选项正确；只有c选项错误。答案：c二、非选择题(本题共3小题，共计46分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)10. (14分)如图8所示，一束电子(电荷量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为b，宽度为d的匀强电场中，穿过磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30，则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间是多少？图8解析：电子在磁场中运动时，只受洛伦兹力作用，故其轨道是圆弧的一部分，又因为洛伦兹力与速度v垂直，故圆心应在电子穿入和穿出时洛伦兹力延长线的交点上，做出粒子在磁场中运动的轨迹如图所示，从图中可以看出，ab弧所对的圆心角30，ob即为半径，由几何关系知：r2d，由半径公式r得：m带电粒子通过ab弧所用的时间，即穿过磁场的时间为：t t t。答案：11. (15分)如图9所示，光滑导轨与水平面成角，导轨宽l。匀强磁场磁感应强度为b。金属杆长也为l，质量为m，水平放在导轨上。当回路总电流为i1时，金属杆正好能静止。求：图9(1)b至少多大？这时b的方向如何？(2)若保持b的大小不变而将b的方向改为竖直向上，应把回路总电流i2调到多大才能使金属杆保持静止？解析：在解这类题时必须画出截面图，只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向，从而弄清各矢量方向间的关系。画出金属杆的截面图。由三角形法则得，只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小，b也最小。根据左手定则，这时b应垂直于导轨平面向上，大小满足bi1lmgsin，b。当b的方向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，沿导轨方向合力为零，得bi2lcosmgsin，i2。答案：(1)mgsin/i1l垂直于导轨平面向上(2)12.(17分)如图10所示，空间中有电场强度为e的匀强电场和磁感应强度为b的匀强磁场，y轴为两种场的分界面。图中虚线为磁场区的右边界。现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子，从电场中的p点以初速度v0沿x轴正方向开始运动，已知p点的坐标为(l,0)，且l，试求：图10(1)带电粒子运动到y轴上时的速度；(2)要使带电粒子能穿越磁场区域而不再返回到电场中，磁场的宽度最