2012高中物理 第三章 磁场单元测试 粤教版选修3-1

用心 爱心 专心1 第三章第三章 磁场磁场 单元测试 粤教版选修单元测试 粤教版选修 3 13 1 时间 时间 9090 分钟分钟 满分 满分 100100 分分 一 单项选择题 本题共 7 小题 每小题 4 分 共 28 分 图 1 1 如图 1 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 则下列说法中正确的 是 粒子重力不计 A v2 v1 v2的方向必过圆心 B v2 v1 v2的方向必过圆心 C v2 v1 v2的方向可能不过圆心 D v2 v1 v2的方向可能不过圆心 2 发现通电导线周围存在磁场的科学家是 A 洛伦兹 B 库仑 C 法拉第 D 奥斯特 图 2 3 如图 2 所示 带负电的金属环绕其轴OO 匀速转动时 放在环顶部的小磁针最后将 A N 极竖直向上 B N 极竖直向下 C N 极水平向左 D 小磁针在水平面内转动 图 3 4 如图 3 条形磁铁放在水平桌面上 在其正中央的上方固定一根长直导线 导线与磁铁 垂直 给导线通以垂直纸面向里的电流 用FN表示磁铁对桌面的压力 用f表示桌面对磁 铁的摩擦力 则导线通电后与通电前相比较 A FN减小 f 0 B FN减小 f 0 C FN增大 f 0 D FN增大 f 0 图 4 5 每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来如图 4 所示 地磁场可以改变射线中大多数带电 粒子的运动方向 使它们不能到达地面 这对地球上的生命有十分重要的意义 假设有一 个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来 在地磁场的作用下 它将 A 向东偏转 B 向南偏转 C 向西偏转 D 向北偏转 用心 爱心 专心2 图 5 6 一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场 粒子的一段径迹如图 5 所示 径迹 上的每一小段可近似看成圆弧 由于带电粒子使沿途的空气电离 粒子的能量逐渐减小 带 电荷量不变 从图中可以确定 A 粒子从a到b 带正电 B 粒子从b到a 带正电 C 粒子从a到b 带负电 D 粒子从b到a 带负电 7 月球勘探者号 空间探测器运用高科技手段对月球近距离勘探 在月球重力分布 磁 场分布及元素测定方面取得了新成果 月球上的磁场极其微弱 通过探测器拍摄电子在月 球磁场中的运动轨迹 可分析月球磁场的强弱分布情况 图 6 是探测器通过月球表面 a b c d四个位置时 拍摄到的电子运动轨迹照片 设电子速率相同 且与磁场方向垂 直 则可知四个位置的磁场从强到弱的排列正确的是 图 6 A Bb Ba Bd Bc B Bd Bc Bb Ba C Bc Bd Ba Bb D Ba Bb Bc Bd 二 双项选择题 本题共 3 小题 每小题 6 分 共 18 分 8 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 磁感线不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 图 7 9 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 7 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 b 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 10 图 8 图 8 所示为带电粒子 不计重力 在匀强磁场中的运动轨迹 中央是一块金属薄板 粒子穿 过金属板时有动能损失 则 用心 爱心 专心3 A 粒子带负电 B 粒子的运动路径是abcde C 粒子的运动路径是edcba D 粒子在下半周的运动时间比上半周运动的时间长 题号 12345678910 答案 三 填空题 本题共 3 小题 共 12 分 图 9 11 2 分 将长为 1 m 的导线ac从中点b折成如图 9 所示的形状 放入B 0 08 T 的匀强 磁场中 abc平面与磁场垂直 若在导线abc中通入 25 A 的直流电 则整个导线所受安培 力大小为 N 图 10 12 4 分 如图 10 所示 有一质量为m 电荷量为q的带正电的小球停在绝缘平面上 并 且处在磁感应强度为B 方向垂直纸面向里的匀强磁场中 为了使小球飘离平面 匀强磁 场在纸面内移动的最小速度为 方向为 13 图 11 6 分 如图 11 所示 在x轴的上方 y 0 存在着垂直于纸面向外的匀强磁场 磁感应强度 为B 在原点O有一个离子源向x轴上方的各个方向发射出质量为m 电荷量为q的正离子 速率都为v 对那些在xOy平面内运动的离子 在磁场中可能到达的最大值为 x y 四 计算题 本题共 4 小题 共 42 分 图 12 14 8 分 如图 12 所示 在倾角为 37 的光滑斜面上水平放置一条长为 0 2 m 的直导线 PQ 两端以很软的导线通入 5 A 的电流 当加一个竖直向上的B 0 6 T 的匀强磁场时 PQ 恰好平衡 则导线PQ的重力为多少 sin 37 0 6 用心 爱心 专心4 图 13 15 10 分 如图 13 所示 质量为m 带电荷量为 q的粒子 从两平行电极板正中央垂直 电场线和磁感线以速度v飞入 已知两极间距为d 磁感应强度为B 这时粒子恰能沿直线 穿过电场和磁场区域 今将磁感应强度增大到某值 则粒子将落到极板上 已知粒子重力 不计 则粒子落到极板上时的动能为多少 16 12 分 质量为m 电荷量为q的带负电粒子自静止开始 经M N板间的电场加速后 从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中 该粒子离开磁场时的位置P偏离入射 方向的距离为L 如图 14 所示 已知M N两板间的电压为U 粒子的重力不计 图 14 1 正确画出粒子由静止开始至离开匀强磁场时的轨迹图 用直尺和圆规规范作图 2 求匀强磁场的磁感应强度B 图 15 17 12 分 如图 15 所示 直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场 一电子 用心 爱心 专心5 质量为m 电荷量为e 以v的速度从点O与MN成 30 角的方向射入磁场中 求 1 电子从磁场中射出时距O点多远 2 电子在磁场中运动的时间为多少 参考答案参考答案 1 B 由于洛伦兹力对带电粒子不做功 故v2 v1 由几何关系可知v2的方向必过圆心 故 B 正确 A C D 错误 2 D 洛伦兹研究了磁场对运动电荷的作用力 库仑发现库仑定律 法拉第发现法拉第电 磁感应规律 奥斯特通过实验发现电流的周围存在磁场 提出电流可以产生磁场的理论 故 D 正确 3 C 带电金属环形成逆时针电流 从右向左看 据安培定则可以确定 通过金属环轴 OO 处的磁场方向水平向右 小磁针处的磁场方向水平向左 故小磁针 N 极最后水平指向 左方 C 项正确 4 C 由于磁铁在导线所在处的磁感应强度方向水平向左 由左手定则知 磁铁对通电导 线的作用力竖直向上 由牛顿第三定律可知 通电导线对磁铁的作用力竖直向下 使磁铁 与桌面间的压力变大 由于通电导线对磁铁的作用力竖直向下 因此磁铁没有水平运动趋 势 故 C 正确 5 A 赤道附近的地磁场方向水平向北 一个带正电的射线粒子竖直向下运动时 据左手 定则可以确定 它受到水平向东的洛伦兹力 故它向东偏转 A 正确 6 B 7 D 电子在磁场中做匀速圆周运动 由题图可知在a b c d四图中电子运动轨迹的半 径大小关系为Rd Rc Rb Ra 由半径公式R 可知 半径越大 磁感应强度越小 所以 mv qB Ba Bb Bc Bd D 正确 8 AB 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 B 对 磁铁的外部 磁感线从 N 极到 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 9 AC 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 10 AC 粒子穿过金属板时动能有损失 速度变小 由r 知 粒子在穿过金属板以后 mv qB 运动半径变小 由此可判定粒子的运动路径是edcba 由粒子的运动路径 且洛伦兹力方向 沿半径指向圆心 运用左手定则可判知粒子带负电 粒子在同一磁场中上 下两个半周运 动速度大小虽然不同 但周期相同 在上 下两个半周运动时间各为半个周期 时间相 等 11 3 解析 折线abc受力等效于a和c连线受力 由几何知识可知ac m F ILBsin 3 2 25 0 08 sin 90 N N 3 23 12 水平向左 mg qB 解析 由左手定则可以判断出 当小球相对于磁场向右运动时 带正电的小球所受的洛伦兹 用心 爱心 专心6 力方向向上 当其与重力平衡时 小球即将飘离平面 设此时速度为v 则由力的平衡可 知mg qvB 所以最小速度v 小球相对于磁场向右运动 而小球静止 则磁场向左运 mg qB 动 13 2mv qB 2mv qB 解析 正离子在匀强磁场中做匀速圆周运动 其偏转方向为顺时针方向 射到y轴上最远的 离子是沿x轴负方向射出的离子 而射到x轴上最远的离子是沿y轴正方向射出的离 子 这两束离子可能到达的最大x y值恰好是圆周的直径 如图所示 14 0 8 N 解析 对通电导线受力分析如图所示 由平衡条件得 F安 mgtan 37 又F安 BIL 代入数据得 G mg N 0 8 N BIL tan 37 0 6 5 0 2 3 4 15 mv2 qvBd 1 2 1 2 解析 带电粒子做匀速直线运动时 有q qvB qU qvBd U d 磁感应强度增大 则磁场力增大 粒子向磁场力方向偏转 当粒子到达极板时 电场力做 负功 则 q Ek mv2 U 2 1 2 得Ek mv2 qU mv2 qvBd 1 2 1 2 1 2 1 2 16 1 轨迹图见解析 2 2L L2 d2 2mU q 解析 1 作粒子经电场和磁场的轨迹图 如图所示 2 设粒子在M N两板间经电场加速后获得的速度为v 由动能定理得