2019_2020学年高中物理第3章磁场检测（B）（含解析）新人教版.docx

第三章检测(B)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第16题只有一个选项正确,第710题有多个选项正确,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是()A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半解析:根据左手定则可知,安培力的方向既与磁场方向垂直,又与电流(或直导线)方向垂直,A项错误,B项正确。由安培力的大小F=BILsin可知,C项错误。将直导线从中点折成直角,有效长度不一定为原来答案:B2如图所示,一圆形区域内存在匀强磁场,AC为直径,O为圆心,一带电粒子从A沿AO方向垂直射入磁场,初速度为v1,从D点射出磁场时的速率为v2,则下列说法正确的是(粒子重力不计)()A.v2v1,v2方向的反向延长线必过圆心B.v2=v1,v2方向的反向延长线必过圆心C.v2v1,v2方向的反向延长线可能不过圆心D.v2=v1,v2方向的反向延长线可能不过圆心解析:粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,所以v2=v1,轨迹圆与磁场边界圆相交,根据对称性,v1的方向过圆心,那么v2方向的反向延长线必过圆心,选项B正确。答案:B3如图所示,长为2l的直导线折成边长相等,夹角为60的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B。当在该导线中通以大小为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为()A.0B.0.5BIlC.BIlD.2BIl解析:V形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均为BIl,方向分别垂直于导线斜向上,再由平行四边形定则可得其合力F=BIl,答案为C。答案:C4如图所示,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出,从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O。已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变,不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为()A.2B解析:设铝板上方和下方的磁感应强度为B1和B2,由题意可知,粒子在铝板上方与下方的运动半径和动能之比分别为r1r2=21,Ek1Ek2=21,又rBB1B2答案:D5如图所示,一段长方体导电材料,左右两端面的边长都为a和b,内有电荷量为q的某种自由运动电荷。导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中,内部磁感应强度大小为B。当通以从左到右的稳恒电流I时,测得导电材料上、下表面之间的电压为U,且上表面的电势比下表面的低。由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为()AC解析:假设粒子带正电,根据左手定则,粒子受的洛伦兹力向上,上面聚集正电荷,则上板电势高,与题意不符,所以粒子带负电;达到稳定状态后,粒子受的电场力与洛伦兹力平衡,I=n|q|Sv=n|q|abv,两式结合得n答案:C6如图所示,水平放置的平行金属板a、b带有等量异种电荷,a板带正电,两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场,若一个带正电的液滴在两板间做直线运动,其运动的方向是()A.沿竖直方向向下B.沿竖直方向向上C.沿水平方向向左D.沿水平方向向右解析:正电荷受到的电场力竖直向下,重力也竖直向下,做直线运动时必须是洛伦兹力与这两个力方向相反,且大小与这两个力的合力相等,液滴必做匀速直线运动,否则洛伦兹力会发生变化失去平衡而做曲线运动,故答案D正确。答案:D71930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示,这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙。下列说法正确的是 ()A.离子由加速器的中心附近进入加速器B.离子由加速器的边缘进入加速器C.离子从磁场中获得能量D.离子从电场中获得能量解析:回旋加速器的两个D形盒之间分布着周期性变化的电场,不断地给离子加速使其获得能量;而D形盒处分布着恒定不变的磁场,具有一定速度的离子在D形盒内受到洛伦兹力提供的向心力而做圆周运动;洛伦兹力不做功,故不能使离子获得能量,C错。离子源在回旋加速器的中心附近。所以正确选项为A、D。答案:AD8如图所示,在直线MN的右边分布着匀强磁场,现让正、负电子先后从A点垂直于磁感线射入磁场,初速度v0与MN夹角=30,则()A.它们在磁场中运动的圆周半径相等B.它们射出磁场时的速度相同C.它们射出磁场时的点与A点的距离相同D.它们在磁场中运动的时间比t1t2=13解析:带电粒子在磁场中运动的圆周半径rA正确;如图所示为正、负电子运动轨迹,两段运动圆弧若拼接在一起,恰为一个圆周,由几何关系可得两粒子出射速度方向相同,且由洛伦兹力不做功可得速度大小相等,故B正确;由图可知C正确;由于正电子转过60,负电子转过300,所以它们在磁场中运动时间之比t1t2=15,D错误。答案:ABC9如图所示,某空间存在竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场,已知一离子在电场力和磁场力作用下,从静止开始沿曲线acb运动,到达b点时速度为零,c为运动的最低点(不计重力),则()A.离子必带负电B.a、b两点位于同一高度C.离子在c点速度最大D.离子到达b点后将沿原曲线返回解析:由粒子的轨迹可判断出粒子带正电,A错误。a、b两点速度均为零,由于洛伦兹力不做功,故可知a、b必在同一等势面上,位于同一高度,B正确。由a到c过程中,电场力做功最多,故c点速度最大,C正确。粒子到达b点后,将继续重复这一轨迹向右偏转,D错误。故正确选项为B、C。答案:BC10电荷量与质量都相同的两个粒子,以不同速率垂直于磁感线方向射入同一匀强磁场中,两粒子运动的轨迹如图所示,关于两粒子的运动速率v、在磁场中的运动时间t及圆周运动周期T、角速度的关系表达正确的是()A.v1v2B.t1T2D.1=2解析:由TT1=T2,1=2,故C错误,D正确;由1、2两粒子偏转角分别为90和180,知B正确;由半径公式rr1r2,知v1v2,可得A正确。答案:ABD二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案直接填在横线上)11(8分)如图所示,电磁流量计的示意图。直径为d的由非磁性材料制成的圆形导管内,有导电液体流动,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导电液体流动方向而穿过一段圆形管道。若测得管壁内a、b两点间的电势差为U,则管中导电液体的流量(单位时间内通过某横截面的液体的体积)Q=。解析:当导电液体从导管内通过时qvB=qE,且EQ答案:12(8分)如图所示,用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框架,三边的长度分别为3L、4L、5L,电阻丝每L长度的电阻为r,框架与一电动势为E、内阻为r的电源相连,置于垂直框架平面向里的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。则框架受到的安培力大小为。解析:abc的有效长度为ac。回路中的总电流IF=BI5L=答案:三、解答题(本题共4小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13(10分)如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,宽度为d,边界为CD和EF。一个电子从CD边界外侧A点以速率v0垂直匀强磁场射入,入射方向与CD边界夹角为。已知电子的质量为m,电荷量为e,为使电子能从磁场的另一侧EF射出,则电子的速率v0至少为多少?解析:过电子的入射点A作速度方向的垂线,电子在磁场中做匀速圆周运动,电子恰好能从EF射出时,轨迹应与EF相切,如图所示。此时,电子的轨道半径为r,对应最小速度v0。由几何知识得d=r+rcos,又因rv0答案:14(10分)如图所示,两根平行金属导轨M、N,电阻不计,相距0.2 m,上边沿导轨垂直方向放一个质量为m=510-2 kg的金属棒ab,ab的电阻为0.5 。两金属导轨一端通过电阻R和电源相连,电阻R=2 ,电源电动势E=6 V,电源内阻r=0.5 。如果在装置所在的区域加一个匀强磁场,使ab对导轨的压力恰好是零,并使ab处于静止状态,(导轨光滑,g取10 m/s2)求所加磁场磁感应强度的大小和方向。解析:因ab对导轨压力恰好是零且处于静止状态,ab所受安培力方向一定竖直向上且大小等于重力,由左手定则可以判定B的方向应为水平向右。ab中的电流IA=2A,F=IlB=mg,BT=1.25T。答案:1.25 T水平向右15(12分)如图所示,空间中存在着水平向右的匀强电场,电场强度大小E=(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向;(2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。解析:小球匀速直线运动时受力如图所示,其所受的三个力在同一平面内,合力为零,有qvB=代入数据解得v=20m/s速度v的方向与电场E的方向之间的夹角满足tan=代入数据解得tan=60。(2)撤去磁场,小球在重力与电场力的合力作用下做类平抛运动,设其加速度为a,有a=设撤去磁场后小球在初速度方向上的分位移为x,有x=vt设小球在重力与电场力的合力方向上分位移为y,有y=at2a与mg的夹角和v与E的夹角相同,均为,又tan=联立式,代入数据解得t=2s=3.5s。答案:(1)20 m/s,方向与水平面成60斜向上(2)3.5 s16(12分)(2018全国卷)如图,从离子源产生的甲、乙两种离子,由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动,自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1,并在磁场边界的N点射出;乙种离子在MN的中点射出;MN长为l。不计重力影响和离子间的相互作用。求:(1)磁场的磁感应强度大小;(2)甲、乙两种离子的比荷之比。解析:(1