【优化方案】2012高中物理 第3章章末综合检测 教科版选修3-1

用心 爱心 专心 1 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 至 少有一个选项正确 全部选对的得 4 分 选对但不全的得 2 分 有选错或不答的得 0 分 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 2 如图 3 8 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 图 3 8 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 解析 选 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 3 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 9 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 3 9 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 4 长直导线AB附近 有一带正电的小球 用绝缘丝线悬挂在M点 当导线AB通以如 图 3 10 所示的恒定电流时 下列说法正确的是 用心 爱心 专心 2 图 3 10 A 小球受磁场力作用 方向与导线AB垂直且指向纸里 B 小球受磁场力的作用 方向与导线AB垂直且指向纸外 C 小球受磁场力作用 方向与导线AB垂直向左 D 小球不受磁场力作用 解析 选 D 电场对其中的静止电荷 运动电荷都有力的作用 而磁场只对其中的运动电 荷才有力的作用 且运动方向不能与磁场方向平行 所以只有 D 选项正确 5 2011 年杭州高二检测 每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来 地磁场可以改变射 线中大多数带电粒子的运动方向 使他们不能到达地面 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 图 3 11 A 向东偏转 B 向南偏转 C 向西偏转 D 向北偏转 解析 选 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 关于磁通量 下列说法中正确的是 A 磁通量不仅有大小而且有方向 所以是矢量 B 磁通量越大 磁感应强度越大 C 通过某一平面的磁通量为零 该处磁感应强度不一定为零 D 磁通量就是磁感应强度 解析 选 C 磁通量是标量 没有方向 故 A 不对 由 BS知 是由B和S两个因 素决定 较大 有可能是由于S较大造成的 所以认为磁通量越大 磁感应强度越大是 错误的 故 B 不对 由 BS 知 当线圈平面与磁场平行时 S 0 0 但磁感应强 度B不为零 故 C 对 磁通量和磁感应强度是两个不同的物理量 故 D 不对 故正确答案为 C 7 2011 年福建师大附中高二检测 如图 3 12 所示 一个带正电的物体 从固定的粗 糙斜面顶端沿斜面滑到底端时的速度为v 若加上一个垂直纸面向外的匀强磁场 则物体沿 斜面滑到底端时的速度 图 3 12 A 变小 B 变大 C 不变 D 不能确定 解析 选 B 加上匀强磁场后 物体向下运动时受到一个垂直斜面向上的洛伦兹力 物体 对斜面的压力变小 所受摩擦力变小 克服摩擦力做功减少 由动能定理知 加上磁场后 物体到达斜面底端时的动能变大 速度变大 B 正确 用心 爱心 专心 3 8 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 3 13 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 3 13 A Bb Ba Bd Bc B Bd Bc Bb Ba C Bc Bd Ba Bb D Ba Bb Bc Bd 解析 选 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 mv qB 所以Ba Bb Bc Bd D 正确 9 如图 3 14 所示 有一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域 和匀强磁场区域 如果这束正离子束在区域 中不偏转 进入区域 后偏转半径又相同 则说明这些正离 子具有相同的 图 3 14 A 速度 B 质量 C 电荷 D 荷质比 解析 选 AD 设电场的场强为E 由于粒子在区域 里不发生偏转 则Eq B1qv 得v 当粒子进入区域 时 偏转半径又相同 所以R 故选项 A D 正 E B1 mv B2q m E B1 B2q Em B1B2q 确 10 如图 3 15 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 下面的说法正确的是 图 3 15 A 两小球到达轨道最低点的速度vM vN B 两小球到达轨道最低点时对轨道的压力FM FN C 小球第一次到达M点的时间大于小球第一次到达N点的时间 D 在磁场中小球能到达轨道的另一端 在电场中小球不能到达轨道的另一端 解析 选 D 在磁场中运动时 只有重力做正功 在电场中运动时 重力做正功 电场力 做负功 由动能定理可知 mv mgH 1 22M mv mgH qE d 1 22N 故vM vN A 不正确 最低点M时 支持力与重力和洛伦兹力的合力提供向心力 最低点N时 支持力与重力 用心 爱心 专心 4 的合力提供向心力 因vM vN 故压力FM FN B 不正确 在电场中因有电场力做负功 有部分机械能转化为电势能 故小球不能到达轨道的另一 端 D 正确 二 填空题 本题共 2 小题 每小题 6 分 共 12 分 把答案填在题中的横线上 11 如图 3 16 所示的天平可用来测定磁感应强度 天平的右臂下面挂有一个矩形线圈 宽为l 共N匝 线圈的下部悬在匀强磁场中 磁场方向垂直纸面 当线圈中通有电流I 方 向顺时针 如图 时 在天平左 右两边加上质量各为m1 m2的砝码 天平平衡 当电流反 向 大小不变 时 右边再加上质量为m的砝码后 天平重新平衡 由此可知 磁感应强度的 方向为 大小为 图 3 16 解析 由分析知当磁场方向向里时 导线受力方向向下 当磁场方向向外时 导线受力 方向向上 因为电流反向时再在右边加砝码 说明导线框所受力减小了 由此可得磁场方向 向里 由题意知 第一次通电时 线圈的安培力向下 第二次通电时线圈受到的安培力向上 因此右边又加质量为m的砝码 所以mg 2NIlB 得B mg 2NIl 答案 垂直纸面向里 mg 2NIl 12 2011 年江苏启东中学高二检测 磁流体发电机是一项新兴的技术 它可以将内能直 接转化为电能 如图 3 17 为其示意图 平行金属板A B间有一个很强的磁场 将一束等 离子体 高温下电离的气体 含有大量的正 负带电粒子 喷入磁场 A B间便产生电压 如 果把A B和用电器连接 A B就是直流电源的两极 图中的 板是发电机的正极 若A B间的宽度为a A B的板宽为b 板间的磁场为匀强磁场 磁感应强度为B 等离子 体为速度v沿垂直于B的方向射入磁场 该发电机的电动势为 图 3 17 解析 用左手判断知正粒子向下偏 所以B板电势高 当两板间的粒子不再偏转时达到 稳定 此时每个粒子都平衡 qvB q 电动势U Bav U a 答案 B Bav 三 计算题 本题共 4 小题 共 48 分 解答时应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得分 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 3 18 所示 匀强磁场中放置一与磁感线平行的薄铅板 一个带电粒子 进入匀强磁场 以半径R1 20 cm 做匀速圆周运动 第一次垂直穿过铅板后以半径R2 19 cm 做匀速圆周运动 则带电粒子能够穿过铅板的次数是多少 用心 爱心 专心 5 图 3 18 解析 粒子每穿过铅板一次损失的动能为 Ek mv mv R R 1 22 1 1 22 2 q2B2 2m2 12 2 粒子穿过铅板的次数为 n 10 26 次 1 2mv2 1 Ek R2 1 R2 1 R2 2 取n 10 次 答案 10 次 14 12 分 水平面上有电阻不计的 U 形导轨NMPQ 它们之间的宽度为L M和P之间接 入电动势为E的电源 不计内阻 现垂直于导轨放置一根质量为m 电阻为R的金属棒ab 并加一个范围较大的匀强磁场 磁感应强度大小为B 方向与水平面夹角为 且指向右斜上 方 如图 3 19 所示 问 图 3 19 1 当ab棒静止时 受到的支持力和摩擦力各为多少 2 若B的大小和方向均能改变 则要使ab棒所受支持力为零 B的大小至少为多少 此时B的方向如何 解析 从b向a看其受力如图所示 1 水平方向 f FAsin 竖直方向 N FAcos mg 又FA BIL B L E R 联立 得 N mg f BLEcos R BLEsin R 2 使ab棒受支持力为零 且让磁场最小 须使所受安培力竖直向上 则有FA mg Bmin 根据左手定则判定磁场方向水平向右 mgR EL 答案 1 mg EBLcos R BLEsin R 2 方向水平向右 mgR EL 15 12 分 如图 3 20 所示 一带正电的质子从O点垂直NP板射入 两个板间存在垂 直纸面向里的匀强磁场 已知两板之间距离为d 板长为d O点是板的正中间 为使粒子能 射出两板间 试求磁感应强度B的大小 质子的带电荷量为e 质量为m 速度为v0 用心 爱心 专心 6 图 3 20 解析 第一种极端情况从M点射出 此时轨道的圆心为O 点 由平面几何知识可得 R2 d2 R d 2即R d 而带电粒子在磁场中的轨道半径R又为R 所以B1 1 2 5 4 mv0 qB1 4mv0 5dq 4mv0 5de 第二种极端情况是粒子从N点射出 此时粒子正好运动了半个圆 其轨道半径为R d 1 4 所以d B2 1 4 mv0 qB2 4mv0 de 综合上述两种情况 得 B 4mv0 5de 4mv0 de 答案 B 4mv0 5de 4mv0 de 16 14 分 如图 3 21 所示 在xOy平面的第一象限有一匀强电场 电场的方向平行于 y轴向下 在x轴和第四象限的射线OC之间有一匀强磁场 磁感应强度的大小为B 方向垂 直于纸面向外 有一质量为m 带电荷量为 q的质点由电场左侧平行于x轴射入电场 质 点到达x轴上A点时 速度方向与x轴的夹角为 A点与原点O的距离为d 接着 质点 进入磁场 并垂直于OC飞离磁场 不计重力影响 若OC与x轴的夹角为 求 图 3 21 1 粒子在磁场中运动速度的大小 2 匀强电场的场强大小 解析 1 质点在磁场中的轨迹为一圆弧 由于质点飞离磁场时 速度垂直于OC 故圆 弧的圆心在OC上 依题意 质点轨迹与x轴的交点为A 过A点作与A点的速度方向垂直的 直线 与OC交于O 如图所示 由几何关系知 AO