高中物理第三章磁场综合能力测试新人教选修.doc

【成才之路】2015版高中物理 第三章 磁场综合能力测试 新人教版选修3-1本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第卷(选择题共40分)一、选择题(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小题只有一个选项符合题目要求，第710小题有多个选项符合题目要求，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下列四个实验现象中，不能表明电流能产生磁场的是()A甲图中，导线通电后磁针发生偏转B乙图中，通电导线在磁场中受到力的作用C丙图中，当电流方向相同时，导线相互靠近D丁图中，当电流方向相反时，导线相互远离答案：B解析：甲、丙、丁中小磁针或导线所受的磁场力都是导线中电流产生的磁场给的力，但乙中的磁场是磁铁产生的。2根据所学知识判断图中正确的是()答案：A解析：由左手定则知A正确，B错误；由安培定则知D错误；电场中某点场强方向应沿电场线的切线方向，正电荷受力与其方向相同，C错误。3.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运动答案：D解析：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，根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A、B、C错，D对。4(沈阳市重点高中协作体20132014学年高二上学期期中)如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场足够大)，一对正、负电子分别以相同的速度沿与x轴成30角的方向从原点垂直磁场射入，则负电子与正电子在磁场中运动的时间之比为()A1 B1 2C1 1 D2 1答案：B解析：如图所示，正电子逆时针偏转，圆弧轨迹对应的圆心角为120，而负电子顺时针偏转，圆弧轨迹对应的圆心角为60，因此，负电子与正电子在磁场中运动的时间之比，故选项B正确。5.如图所示，矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有5个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧。这些粒子的质量、电荷量以及速度大小如下表所示。粒子编号质量电荷量(q0)速度大小1m2qv22m2q2v33m3q3v42m2q3v5 2mqv由以上信息可知，从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分别为()A3、5、4 B4、2、5C5、3、2 D2、4、5答案：D解析：根据左手定则可知a、b带同种电荷，c所带电荷与a、b电性相反，粒子运动的轨道半径r，而由题图可知，半径最大的粒子有两个，b是其中之一，a和c两粒子的半径相等，其大小处于中间值，因此分析表中数据并结合粒子电性的限制可知，半径最大的粒子的编号为3和4，半径最小的粒子的编号为1，半径处于中间的粒子的编号为2和5。又据题图可知有3种粒子的电性相同(包括a、b)，另两种粒子的电性也相同(包括c)，但与前3种的电性相反，综合以上情况可知，只有选项D正确。6(山东文登市20132014学年高二上学期期末)如图所示，三个完全相同的半圆形光滑轨道竖直放置，分别处在真空、匀强磁场和匀强电场中，轨道两端在同一高度上，三个相同的带正电小球同时从轨道左端最高点由静止开始沿轨道运动，P、M、N分别为轨道的最低点，如图所示，则下列有关判断正确的是()A小球第一次到达轨道最低点的速度关系vpvMvNB小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力关系FPFMFNC小球从开始运动到第一次到达轨道最低点所用的时间关系tPtMtND三个小球到达轨道右端的高度都不相同，但都能回到原来的出发点位置答案：A解析：小球沿P、M轨道下滑过程都只有重力做功，根据动能定理WGmgRmv2知到达底端速度相等，小球沿N轨道下滑过程电场力做负功，根据动能定理WGW电mv，其到达最低点速度要小于沿P、M轨道下滑情况，故选项A正确；根据上述分析知到达最低点的时间关系tPtMtN，故选项C错误；选项B中，小球沿P轨道到达底端时，根据牛顿第二定律：FPmg2mg，所以FP3mg，同理小球沿M轨道到达底端时，对轨道的压力为FM3mgF洛，小球沿N轨道到达底端时FNmgFPFN，故选项B错误；小球沿轨道P、M下滑后，能到达右端同样高度的地方，故选项D错误。7(唐山一中20132014学年高二上学期检测)如图所示，回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，D形盒半径为R。用该回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电周期为T。(粒子通过狭缝的时间忽略不计)，则()A质子在D形盒中做匀速圆周运动的周期为TB质子被加速后的最大速度可能超过C质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关D不改变B和T，该回旋加速器也能用于加速粒子答案：AC解析：回旋加速器粒子在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等，故A正确。当粒子从D形盒中出来时速度最大，vm，故B错误。根据qvmBm，得vm，与加速的电压无关，故C正确。根据T，知质子换成粒子，比荷发生变化，则在磁场中运动的周期发生变化，回旋加速器粒子在磁场中运动的周期和高频交流电的周期应相等，故需要改变磁感应强度或交流电的周期，故D错误。8.如图所示，在沿水平方向向里的匀强磁场中，带电小球A与B处在同一条竖直线上，其中小球B带正电荷并被固定，小球A与一水平放置的光滑绝缘板C接触而处于静止状态，若将绝缘板C沿水平方向抽去，则()A小球A仍可能处于静止状态B小球A将可能沿轨迹1运动C小球A将可能沿轨迹2运动D小球A将可能沿轨迹3运动答案：AB解析：若小球所受库仑力和重力二力平衡，则撤去绝缘板后，小球仍能继续处于平衡状态，A正确。若小球在库仑力、重力、绝缘板弹力三力作用下处于平衡状态，则撤去绝缘板后，小球所受合力向上，小球向上运动并受到向左的洛伦兹力而向左偏转，B正确，C、D错误。9. (沈阳市重点高中协作体20132014学年高二上学期期中)如图甲所示为一个质量为m、电荷量为q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，(不计空气阻力)，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象正确的是()答案：AD解析：当qvBmg时，FN0，故f0，圆环做匀速直线运动，故A正确；当qvB0，物体作减速运动，随速度v的减小FN逐渐增大，滑动摩擦力f逐渐增大，故物体的加速度逐渐增大，即物体作加速度逐渐增大的变减速运动，故B、C错误；当qvBmg时，细杆对圆环的支持力FN方向竖直向下，FNqvBmg，故f0，物体作减速运动，随速度v的减小FN逐渐减小，滑动摩擦力f逐渐减小，故物体的加速度a逐渐减小，即物体作加速度逐渐减小的变减速运动，当qvBmg时，FN0，f0，圆环做匀速直线运动，故D正确。10长为L的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，磁感应强度为B，板间距离为L，板不带电。现在质量为m、电量为q的正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的方法是()A使粒子的速度vBqL/4mC使粒子的速度v5BqL/4mD使粒子的速度BqL/4mv5BqL/4m答案：AC解析：要使粒子不打在板上，那么粒子经过磁场后，可在板的右边或者左边穿出磁场，依据题意，粒子打在板上的临界状态，如图所示，即从板左边B点或者右边A点穿出磁场。根据几何关系，有：r1rL2(r2)2得r2L，根据r，则v1，v2那么欲使粒子不打到极板上，v5BqL/4m第卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，共14分。把答案直接填在横线上)11(6分)(辽宁省实验中学北校20132014学年高二上学期检测)如图为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Q_。答案：解析：当导电液体从导管内通过时qvBqE，且E，Qvt()2/t，故Q。12(8分)图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；为电流表；S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。(1)在图中画线连接成实验电路图。(2)完成下列主要实验步骤中的填空：按图接线。保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1。闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D_；然后读出_，并用天平称出_。用米尺测量_。(3)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B_。(4)判定磁感应强度方向的方法是：若_，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。答案：(1)如图所示(2)重新处于平衡状态；电流表的示数I；此时细沙的质量m2；D的底边长度l(3)(4)m2m1解析：考查了安培力作用下物体的平衡，解题的关键是弄清实验原理。分析知，两次细沙的重力差与D的底边所受安培力相等，即BIl|m2m1|g，所以磁感应强度B；根据m1和m2的关系及左手定则可判断磁感应强度的方向。三、论述计算题(共4小题，共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10分)如图所示，通电直导线ab质量为m，水平地放置在倾角为的光滑导轨上，导轨宽度为L，通以图示方向的电流，电流大小为I，要求导线ab静止在斜面上。(1)若磁场的方向竖直向上，则磁感应强度为多大？(2)若要求磁感应强度最小，则磁感应强度的大小和方向如何？答案：(1)(2)方向垂直斜面向上解析：(1)若磁场方向竖直向上，从a向b观察，导线受力情况如图所示。由平衡条件得：在水平方向上：FFNsin0，在竖直方向上：mgFNcos0，其中FBIL，联立可解得：B。(2)若要求磁感应强度最小，则一方面应使磁场方向与通电导线垂直，另一方向应调整磁场方向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小。如右图，由力的矢量三角形法则讨论可知，当安培力方向与支持力垂直时，安培力最小，对应的磁感应强度最小，设其值为Bmin，则BminILmgsin，Bmin。根据左手定则知，该磁场方向垂直斜面向上。14(10分)(海南省海南中学20132014学年高二上学期期末)电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏技术来实现的。电子束经过电场加速后，以速度v进入一圆形匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区的中心为O，半径为r。当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度，求此时磁场的磁感应强度B的大小和方向。答案：tan方向垂直纸面向外解析：如图所示，作入射速度方向的垂线和出射速度方向的垂线，这两条垂线的交点就是电子束在圆形磁场内做匀速圆周运动的圆心，其半径为R，用m、e分别表示电子的质量和电荷量，根据牛顿第二定律得evBm根据几何关系得tan解以上两式得Btan由左手定则可得，磁场方向垂直纸面向外。15(11分)(济南一中20132014学年高二上学期期末)如图所示，、为电场和磁场的理想边界，一束电子(电量为e，质量为m，重力不计)，由静止状态从P点经过、间的电场加速后垂直到达边界的Q点。匀强磁场的磁感应强度为B，磁场边界宽度为d，电子从磁场边界穿出时的速度方向与电子原来的入射方向夹角为30。求：(1)电子在磁场中运动的时间t；(2)若改变PQ间的电势差，使电子刚好不能从边界射出，则此时PQ间的电势差U是多少？答案：(1)(2)解析：(1)由evBmT得电子在磁场中运动周期T电子在磁场中运动时间：tTT得：t(2)电子刚好不从边界穿出时轨道与边界相切，运动半径为Rd由evBm得vPQ间由eU得U16(13分)如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电荷的小球，从y轴上的A点水平向右抛出。经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴正方向夹角为。不计空气阻力，重力加速度为g，求：(1)电场强度E的大小和方向；(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小；(3)A点到x轴的