2011高中物理 第3章《磁场》单元测试 粤教版选修3-1

用心 爱心 专心1 第第 3 3 章章 磁场磁场 单元测试单元测试 一 单项选择题 本题共 8 小题 每小题 4 分 共 32 分 在每小题给出的四个选项中 只有一个选项正确 1 2011 年广州高二检测 下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是 A 磁感线可以形象地描述各点磁场的方向 B 磁感线是磁场中客观存在的线 C 磁感线总是从磁铁的 N 极出发 到 S 极终止 D 实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线 解析 选 A 磁感线是为了形象描述磁场而引入的假想线 它可以描述磁场的强弱和方 向 A 对 B 错 磁铁的外部 磁感线从 N 极出发到 S 极 内部从 S 极到 N 极 内外部磁感 线为闭合曲线 C 错 实验中观察到的铁屑的分布只是模拟磁感线的形状 不是磁感线 磁感线是看不到的 D 错 图 3 13 2 在磁感应强度为B0 方向竖直向上的匀强磁场中 水平放置一根通电长直导线 电流的方向垂直于纸面向里 如图 3 13 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 A c d两点的磁感应强度大小相等 B a b两点的磁感应强度大小相等 C c点的磁感应强度的值最小 D b点的磁感应强度的值最大 解析 选 C 通电直导线在c点的磁感应强度方向与B0的方向相反 b d两点的电流 磁场与B0垂直 a点电流磁场与B0同向 由磁场的叠加知c点的合磁感应强度最小 图 3 14 3 一根长直导线穿过载有恒定电流的环形导线中心且垂直于环面 导线中的电流方向 如图 3 14 所示 则环的受力方向 A 沿环的半径向外 用心 爱心 专心2 B 沿环的半径向里 C 水平向左 D 不受安培力 解析 选 D 电流I2产生的磁场方向与I1的环绕方向平行 所以环不受安培力 图 3 15 4 2009 年高考全国卷 如图 3 15 一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀 强磁场中 且与磁场方向 垂直于纸面向里 垂直 线段ab bc和cd的长度均为L 且 abc bcd 135 流经导线的电流为I 方向如图中箭头所示 导线段abcd所受到的 磁场的作用力的合力 A 方向沿纸面向上 大小为 1 ILB 2 B 方向沿纸面向上 大小为 1 ILB 2 C 方向沿纸面向下 大小为 1 ILB 2 D 方向沿纸面向下 大小为 1 ILB 2 解析 选 A 将导线分为三段直导线 根据左手定则分别判断出安培力的方向 根据 F BIL计算出安培力的大小 再求合力 导线所受合力F合 BIL 2BILsin45 1 2 BIL 方向沿纸面向上 图 3 16 5 2011 年天津新四区高二检测 水平长直导线中有恒定电流I通过 导线正下方的 电子初速度方向与电流方向相同 如图 3 16 所示 则电子的运动情况是 A 沿路径oa运动 B 沿路径ob运动 C 沿路径oc运动 D 沿路径od运动 解析 选 D 水平电流下方的磁场垂直向外 且离导线越远 磁感应强度B越小 据左 手定则可以确定电子从开始运动向下偏转 再由r 知电子运动曲率半径逐渐增大 故 mv qB A B C 错 D 对 用心 爱心 专心3 图 3 17 6 如图 3 17 所示 正方形区域abcd中充满匀强磁场 磁场方向垂直纸面向里 一 个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向 以一定速度射入磁场 正好从ab边中点n射出磁场 若将磁场的磁感应强度变为原来的 2 倍 其他条件不变 则 这个氢核射出磁场的位置是 A 在b n之间某点 B 在n a之间某点 C a点 D 在a m之间某点 解析 选 C 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 当氢核垂直于ad边从中点m射 入 又从ab边的中点n射出 则速度必垂直于ab边 以a点为圆心 且r 当磁场 mv qB 的磁感应强度变为原来的 2 倍 则半径变为原来的 1 2 氢核从a点垂直于ad边射出 所 以选项 C 正确 图 3 18 7 2011 年吉林市高二检测 设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强 磁场 如图 3 18 所示 已知一离子在电场力和洛伦兹力的作用下 从静止开始自A点沿 曲线ACB运动 到达B点时速度为零 C点是运动的最低点 忽略重力 以下说法不正确 的是 A 离子必带正电荷 B A点和B点位于同一高度 C 离子在C点时速度最大 D 离子到达B点时 将沿原曲线返回A点 解析 选 D 离子一开始向下运动 说明电场力方向向下 离子带正电 A 对 在A与 B点离子的动能相等 据动能定理 电场力不做功 A B电势相等 故A B位于同一高度 B 对 运动轨迹上的各点 电势差UAC最大 据动能定理 离子到达C点时的动能最大 速 度最大 C 对 离子到达B点后又向下运动且向右偏转 故它不会沿原曲线返回A点 D 用心 爱心 专心4 错 8 图 3 19 为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图 其工作原理类似打点计 时器 当电流从电磁铁的接线柱a流入 吸引小磁铁向下运动时 以下选项中正确的是 图 3 19 A 电磁铁的上端为 N 极 小磁铁的下端为 N 极 B 电磁铁的上端为 S 极 小磁铁的下端为 S 极 C 电磁铁的上端为 N 极 小磁铁的下端为 S 极 D 电磁铁的上端为 S 极 小磁铁的下端为 N 极 解析 选 C 当电流从a端流入电磁铁时 据安培定则 得出电磁铁的上端为 N 极 此 时能吸引小磁铁向下运动 故说明小磁铁的下端是 S 极 应选 C 二 双项选择题 本题共 4 小题 每小题 6 分 共 24 分 在每小题给出的四个选项中 有两个选项符合题目要求 全选对的得 6 分 只选 1 个且正确的得 3 分 有错选或不答的 得 0 分 9 在测定某磁场中的一点的磁感应强度时 得到图 3 20 中的几个图象 其中正确的 是 图 3 20 解析 选 AD 由公式F BIL知 当导体的长度L和磁场的磁感应强度B不变时 I与 F成正比 故 A 正确 B 错误 磁场中某点的磁感应强度B是客观存在的 与是否放有通电 导体无关 故 C 错误 D 正确 用心 爱心 专心5 10 长为L的水平极板间 有垂直纸面向里的匀强磁场 如图 3 21 所示 磁感应强 度为B 板间距离为L 板不带电 一质量为m 带电荷量为q的带正电的粒子 不计重力 从左边极板间隔的中点垂直磁感线以速度v水平射入磁场 欲使粒子不打在极板上 可采 用的方法是 图 3 21 A 使粒子的速度v BqL 4m B 使粒子的速度v BqL 4m C 使粒子的速度v 5BqL 4m D 使粒子的速度 v BqL 4m 5BqL 4m 解析 选 AC 要使粒子不打在极板上 那么粒子经过磁场后 可在 极板的右边或者左边穿出磁场 依据题意 粒子打在极板上的临界状态 如图所示 即从极板左边B点或者右边A点穿出磁场 根据几何关系 有r22 L2 r2 2 解得 r2 L r1 根据r 得v1 L 2 5 4 L 4 mv Bq Bqr1 m v2 那么欲使粒子不打到极板上应有v 或v BqL 4m Bqr2 m 5BqL 4m BqL 4m 5BqL 4m 11 图 3 22 如图 3 22 所示 竖直放置的金属板M上放一个放射源C 可向纸面内各个方向射出 速率均为v的 粒子 P是与金属板M平行的足够大的荧光屏 到M的距离为d 现在P在 金属板M间加上垂直纸面的匀强磁场 调整磁感应强度的大小 恰使沿M板向上射出的 粒子垂直打在荧光屏上 若 粒子的质量为m 电荷量为 2e 则 A 磁场方向垂直纸面向里 磁感应强度B的大小为 2mv ed 用心 爱心 专心6 B 磁场方向垂直纸面向外 磁感应强度B的大小为 mv 2ed C 在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为 2d D 在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为 4d 解析 选 BC 粒子带正电 由左手定则可知 磁场方向垂直纸面向外 粒子的轨道半径为d 由 2eBv m 得B 故 B 正确 亮斑区的上 v2 d mv 2ed 边界是沿M板向上射出的 粒子 经 1 4 圆弧到达a点 亮斑区的下边界是 垂直M板射出的 粒子 经 1 4 圆弧与屏相切的b点 如图所示 所以亮斑区的长度为 2d C 选项正确 图 3 23 12 1930 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器 其原理如图 3 23 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 选 AD 回旋加速器的两个 D 形盒间隙处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 形盒内分布着匀强磁场 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匀速圆周运动 洛伦兹力不做功不能使离子获得能量 离子源 在回旋加速器的中心附近 所以正确选项为 A D 三 计算题 本题共 4 小题 共 44 分 解答写出必要的文字说明 方程式和重要的演 算步骤 只写出最后答案的不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 图 3 24 13 8 分 如图 3 24 所示 质量为m 长为L 通有电流为I的导体棒ab静止在水 平导轨上 匀强磁场磁感应强度为B 其方向与导轨平面成 角斜向上且和棒ab垂直 ab处于静止状态 求ab受到的摩擦力和支持力 用心 爱心 专心7 解析 画出ab棒的横截面图 受力分析如图所示 因为棒ab处于静止状态 由水平 方向受力平衡可得 f F安sin BILsin 方向水平向右 3 分 竖直方向上受力平衡得F安cos FN mg 3 分 则FN mg BILcos 方向竖直向上 2 分 答案 BILsin 方向水平向右 mg BILcos 方向竖直向上 14 8 分 一细棒处于磁感应强度为B的匀强磁场中 棒与磁场垂直 磁感线方向垂 直纸面向里 如图 3 25 所示 棒上套一个可在其上滑动的带负电的小环c 小环质量为 m 电荷量为q 环与棒间无摩擦 让小环从静止滑下 下滑中某时刻环对棒的作用力恰好 为零 则此时环的速度为多大 图 3 25 解析 小环沿棒下滑 对环进行受力分析可知 当环对棒的作用力为零时 其所受洛伦兹力大小f qvB 方向垂直于棒斜向上 4 分 应有f mgcos 得v 4 分 mgcos qB 答案 mgcos qB 15 14 分 图 3 26 在以坐标原点O为圆心 半径为r的圆形区域内 存在磁感应强度大小为B 方向垂 直于纸面向里的匀强磁场 如图 3 26 所示 一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴 的交点A处以速度v沿 x方向射入磁场 它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿 y方向 飞出 用心 爱心 专心8 1 请判断该粒子带何种电荷 并求出其荷质比q m 2 若磁场的方向和所在空间范围不变 而磁感应强度的大小变为B 该粒子仍从A 处以相同的速度射入磁场 但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了 60 角 求磁 感应强度B 为多大 此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少 解析 1 由粒子的飞行轨迹 利用左手定则可知 该粒子带负电荷 粒子由A点射入 由C点飞出 其速度方向改变了 90 则粒子轨迹半径 R r 2 分 又qvB m 2 分 v2 R 则粒子的荷质比 2 分 q m v Br 2 如图所示 粒子从D点飞出磁场速度方向改变了 60 角 故AD弧所对圆心角为 60 粒子做圆周运动的半径 R rcot30 r 2 分 3 又R 2 分 mv qB 所以B B 2 分 3 3 粒子在磁场中飞行时间 t T 2 分 1 6 1 6 2 m qB 3 r 3v 答案 1 负电荷 2 B v Br 3 3 3 r 3v 16 图 3 27 14 分 在平面直角坐标系xOy中 第 象限存在沿y轴负方向的匀强电场 第 象限 用心 爱心 专心9 存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场 磁感应强度为B 一质量为m 电荷量为q的带正电 的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场 经x轴上的N点与x轴正方 向成 60 角射入磁场 最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场 如图 3 27 所示 不计粒子重力 求 1 M N两点间的电势差UMN 2 粒子在磁场中运动的轨道半径r 3 粒子从M点运动到P点的总时间t 解析 1 设粒子过N点时的速度为v 有 cos v 2v0 1 分 v0 v 粒子从M点运动到N点的过程 有 qUMN mv2 mv 2 分 1 2 1 22 0 解得UMN 1 分 3mv2 0 2q 2