（四川版）2013-2014学年高中物理 第三章 阶段质量检测（含解析）教科版选修3-1

1 四川版 四川版 2013 20142013 2014 学年高中物理学年高中物理 第三章第三章 阶段质量检测 含解阶段质量检测 含解 析 教科版选修析 教科版选修 3 13 1 一 选择题 本题共 9 小题 每小题 6 分 共 54 分 在每小题给出的四 个选项中至少有一项是正确的 选对得 6 分 有错选或不选不得分 1 一个带正电的微粒 重力不计 穿过如图 1 所示的匀强磁场和匀强电场 区域时 恰能沿直线运动 则欲使电荷向下偏转时应采用的办法是 A 增大电荷质量 B 增大电荷电量 图 1 C 减小入射速度 D 增大磁感应强度 解析 粒子在穿过这个区域时所受的力为 竖直向下的电场力Eq和竖直向上的洛伦兹 力qvB 且此时Eq qvB 若要使电荷向下偏转 需使Eq qvB 则减小速度v 减小磁感应强度B或增大电场强 度E均可 答案 C 2 2011 全国卷 如图 2 两根相互平行的长直导线分别通有方 向相反的电流I1和I2且I1 I2 a b c d为导线某一横截面所在平 面内的四点 且a b c与两导线共面 b点在两导线之间 b d的 连线与导线所在平面垂直 磁感应强度可能为零的点是 图 2 A a点 B b点 C c点 D d点 解析 根据安培定则可知I1和I2电流分别在a处产生的磁场方向为垂直ac连线向上 和向下 由于I1 I2 且I1电流与a点的距离比I2电流与a点距离要小 故B1a B2a 则a 处磁感应强度不可能为零 A 错 两电流在b处产生的磁场方向均垂直ac连线向下 故 B 错 I1和I2电流分别在c处产生的磁场方向为垂直ac连线向下和向上 且I1电流与c点 的距离比I2电流与c点距离要大 故B1c与B2c有可能等大反向 C 对 两电流在d处产生 的磁场方向一定成某一夹角 且夹角一定不为 180 D 错 答案 C 3 如图 3 所示 铜质导电板置于匀强磁场中 通电时铜板中电流方向 向上 由于磁场的作用 则 A 板左侧聚集较多电子 使b点电势高于a点电势 B 板左侧聚集较多电子 使a点电势高于b点电势 图 3 C 板右侧聚集较多电子 使a点电势高于b点电势 2 D 板右侧聚集较多电子 使b点电势高于a点电势 解析 铜板中形成电流的是电子 由左手定则可判断出电子受的洛伦兹力方向向左 电子将聚集到板的左侧 而右板将剩余正电荷 使b点电势高于a点电势 故 A 正确 答案 A 4 2012 汕尾高二检测 如图 4 所示 某空间存在正交的匀强磁场 和匀强电场 电场方向水平向右 磁场方向垂直于纸面向里 一带电微 粒由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线运动 下列说法正确的是 A 微粒一定带负电 B 微粒动能一定减小 图 4 C 微粒的电势能一定增加 D 微粒的机械能一定增加 解析 因带电微粒进入电 磁场后沿直线ab运动 故所受合外力一定为零 如果速度 大小发生变化 则洛伦兹力的大小一定变化 粒子就不能做直线运动 如果带电微粒带正 电 则粒子所受电场力向右 洛伦兹力的方向垂直ab指向左下方 合外力不可能为零 不 合题意 故粒子只能带负电 粒子动能不变 但其重力势能增加 所以机械能一定增加 电场力做正功 电势能一定减少 故 A D 正确 答案 AD 5 用回旋加速器来加速质子 为了使质子获得的动能增加为原来的 4 倍 原则上可以 采用下列哪几种方法 A 将其磁感应强度增大为原来的 2 倍 B 将其磁感应强度增大为原来的 4 倍 C 将 D 形盒的半径增大为原来的 2 倍 D 将 D 形盒的半径增大为原来的 4 倍 解析 粒子在回旋加速器中旋转的最大半径等于 D 形盒的半径R 由R 得粒子最大 mv qB 动能Ek mv2 欲使最大动能为原来的 4 倍 可将B或R增大为原来的 2 倍 故 1 2 B2q2R2 2m A C 正确 答案 AC 6 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具 它的 构造原理如图 5 所示 离子源S产生的各种不同正离子束 速度可看为零 经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场 到达记录它的照相底片P上 设离子在P上的位置到入口处S1的距离为X 可以判断 A 若离子束是同位素 则X越大 离子质量越大 图 5 B 若离子束是同位素 则X越大 离子质量越小 C 只要X相同 则离子质量一定相同 D 只要X相同 则离子的荷质比一定相同 3 解析 由动能定理qU mv2 离子进入磁场后将在洛伦兹力的作用下发生偏转 由圆 1 2 周运动的知识X 2R X 分析四个选择项 可得结果 2mv qB 2 2qUm qB 答案 AD 7 如图 6 所示 一水平放置的矩形闭合线圈abcd 在细长磁铁 的 N 极附近竖直下落 保持bc边在纸外 ad边在纸内 从图中 位置 1 经过位置 2 到位置 3 位置 1 3 都很靠近 2 在这个过 程 中 下列对穿过线圈磁通量的说法正确的是 图 6 A 穿过线圈的磁通量先变小再增大 B 穿过线圈的磁通量越来越小 C 在位置 2 穿过线圈的磁通量最小 D 在位置 2 穿过线圈的磁通量最大 解析 因为 2 位置与磁铁平行 没有磁感线穿过 所以 2 位置磁通量最小 答案 AC 8 如图 7 所示 甲是带正电的小物块 乙是不带电的绝缘物块 甲 乙叠放在一起置于粗糙的水平地板上 地板上方空间有垂直 纸 面向里的匀强磁场 现用水平恒力拉乙物块 使甲乙无相对滑动一 起向左加速运动 在加速运动阶段 图 7 A 甲 乙两物块间摩擦力不断增大 B 甲 乙两物块间摩擦力不断减小 C 甲 乙两物块间摩擦力大小不变 D 乙物块与地面间摩擦力不断增大 解析 根据左手定则 甲物块所受洛伦兹力竖直向下 当速度增加时 由F qvB得洛 伦兹力增加 所以乙对地面的压力增加 乙与地面间的摩擦力也增加 所以选项 D 正确 由牛顿第二定律得 甲 乙系统加速度减小 甲物块的加速度由乙对甲的静摩擦力提供 所以甲乙间的摩擦力不断减小 选项 A C 错 B 对 答案 BD 9 如图 8 所示 水平桌面处在竖直向下的匀强磁场中 桌面上平放 着一个内壁光滑的玻璃试管 试管的底部M处有一带电小球 在水平拉 力F作用下 试管向右做匀速运动时 小球向管口N运动 则 A 小球带负电 图 8 B 洛伦兹力对小球不做功 4 C 在小球未从管口出去前 拉力F逐渐变大 D 在小球未从管口出去前 小球运动轨迹是直线 解析 由左手定则判断小球带正电 A 错误 由于洛伦兹力与小球运动方向始终垂直 所以洛伦兹力对小球不做功 B 正确 由于小球水平向右的速度不变 因此小球所受洛伦 兹力沿试管向上的分力不变 所以小球沿试管向上做初速度为 0 的匀加速运动 由洛伦兹 力公式F洛 qvB知洛伦兹力水平向左的分力也越来越大 故小球未从管口出去前 拉力F 逐渐变大 C 正确 在小球未从管口出去前 小球在F方向上做匀速直线运动 沿试管向 上做匀加速直线运动 故小球运动轨迹是抛物线 D 错误 答案 BC 二 计算题 本题共 3 小题 共 46 分 解答应写出必要的文字说明 方程式和重要演 算步骤 有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位 10 12 分 如图 9 所示 一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂 直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场 在ad边的中点O 垂 直于磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角 30 速度为v0的带 正电粒子 已知粒子质量为m 电荷量为q ad边长为L ab边足 够长 粒子重力不计 求粒子能从ab边上射出磁场时v0的大小范围 图 9 解析 如图所示 粒子能从ab边射出的最大速度相对应的粒子轨迹 与dc边相切 由几何关系可知 粒子的最大轨道半径为L 圆心为O1 由qv1B m可得v1 v12 L qBL m 同理粒子能从ab边射出的最小速度对应的轨迹与ab边相切 其圆心为O2 设半径为 r 由几何关系有 r rsin 则r 由r 得v2 L 2 L 3 mv2 qB qBL 3m 故能从ab边上射出磁场的速度大小范围为 v0 qBL 3m qBL m 答案 v0 qBL 3m qBL m 11 16 分 如图 10 所示 质量m 0 1 kg 的导体棒静止于倾角为 30 的斜 面上 导体棒长度L 0 5 m 通入垂直纸面向里的电流 电流大小I 2 A 整 个装置处于磁感应强度B 0 5 T 方向竖直向上的匀强磁场中 求 取g 10 m s2 5 图 10 1 导体棒所受安培力的大小和方向 2 导体棒所受静摩擦力的大小和方向 解析 解决此题的关键是分析导体棒的受力情况 明确各力的方向和大小 1 安培力F安 ILB 2 0 5 0 5 N 0 5 N 由左手定则可知安培力的方向水平向右 2 建立如图坐标系 分解重力和安培力 在x轴方向上 设导体棒受 的静摩擦力大小为f 方向沿斜面向下 在x轴方向上有 mgsin f F安 cos 解得f 0 067 N 负号说明静摩擦力的方向与假设的方向相反 即沿斜面向上 答案 1 0 5 N 水平向右 2 0 067 N 沿斜面向上 12 18 分 2011 北京高考 利用电场和磁场 可以将比荷不同的离子分开 这种方 法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用 如图 11 所示的矩形区域ACDG AC边足够长 中存在垂直于纸面的匀 强磁场 A处有一狭缝 离子源产生的离子 经静电场加速后穿过狭缝 沿垂直于GA边且垂直于磁场的方向射入磁场 运动到GA边 被相应的 收集器收集 整个装置内部为真空 已知被加速的两种正离子的质量分别是m1和m2 m1 m2 电荷量均为 q 图 11 加速电场的电势差为U 离子进入电场时的初速度可以忽略 不计重力 也不考虑离 子间的相互作用 1 求质量为m1的离子进入磁场时的速率v1 2 当磁感应强度的大