《2019-2020学年高中物理人教版选修3-1同步作业与测评：第三章 磁场 达标检测卷 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理人教版选修3-1同步作业与测评：第三章 磁场 达标检测卷 Word版含解析.pdf（11页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第三章 达标检测卷 对应学生用书 P89 本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。 满分 100 分， 考试时间 90 分钟。 第卷(选择题，共 48 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。第 18 题只有一个选项 符合要求，第 912 题有多项符合要求，全部选对得 4 分，选对但不全的得 2 分， 有选错的得 0 分) 1关于磁感应强度 B，下列说法中正确的是( ) A磁场中某点 B 的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关 B磁场中某点 B 的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力的方向一致 C在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点 B 值大小为零
2、D同一磁场中磁感线越密集的地方，B 值越大 答案 D 解析 磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与试探电流元无关。而磁 感线可以描述磁感应强度，同一磁场中，磁感线越密集的地方磁感应强度越大，D 正确。 2关于带电粒子在匀强磁场中的运动，不考虑重力作用，下列说法正确的是 ( ) A可能做匀速直线运动 B可能做匀变速直线运动 C可能做匀变速曲线运动 D只能做匀速圆周运动 答案 A 解析 当带电粒子速度方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力作用，这时将 做匀速直线运动，故 A 正确。因洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，洛伦兹力 改变速度方向，洛伦兹力的方向随着速度方向的改变而改变，故洛伦兹力是变力，
3、粒子不可能做匀变速运动， 故 B、 C 两项错误。 只有当速度方向与磁场方向垂直时， 带电粒子才做匀速圆周运动，D 错误。 3关于带电粒子在电场或磁场中运动的表述，以下说法正确的是( ) A带电粒子在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同 B正电荷只在电场力作用下，一定从高电势处向低电势处运动 C带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力方向与粒子的速度方向垂直 D带电粒子在磁场中某点受到的洛伦兹力方向与该点的磁场方向相同 答案 C 解析 当带电粒子带负电时，在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场 强度方向相反，当带电粒子带正电时，受到的电场力方向与该点的电场强度方向 相同，故 A 错
4、误；若电场力的方向与运动方向相反，电场力做负功，则正电荷将 从低电势处向高电势处运动，故 B 错误；根据左手定则，带电粒子在磁场中运动 时受到的洛伦兹力方向一定与速度的方向垂直，故 C 正确，D 错误。 4在雷雨天气时，空中有许多阴雨云都带有大量电荷，在一楼顶有一避雷针， 其周围摆放一圈小磁针，当避雷针正上方的一块阴雨云对避雷针放电时，发现避 雷针周围的小磁针的 S 极呈顺时针排列(俯视)，则该块阴雨云可能带( ) A正电荷 B负电荷 C正负电荷共存 D无法判断 答案 B 解析 小磁针的 S 极顺时针排列，说明磁场方向为逆时针，由安培定则可知， 电流方向为竖直向上，即该阴雨云带负电荷，故 B
5、正确。 5. 如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环绕轴心沿如图方向顺时针转动 时，则 a、b、c、d 四个小磁针的运动情况是( ) Aa、b、d 不动，c 的 N 极朝纸外 Ba、b、d 的 N 极朝纸内，c 的 N 极朝纸外 Cd 不动，c 的 N 极朝纸外，a、b 的 N 极朝纸内 Da、b、d 的 N 极朝纸外，c 的 N 极朝纸内 答案 B 解析 圆环带有负电荷，圆环顺时针转动时，产生的等效电流方向沿逆时针 方向；由安培定则可知，a、b、d 所在处磁场垂直于纸面向里，c 处磁场垂直于纸 面向外， 故 a、 b、 d 处的小磁针的 N 极朝纸内转动， c 处小磁针的 N 极朝纸外转动
6、， 故 B 正确。 6如图所示，有 a、b、c、d 四个粒子，它们带同种电荷且电荷量相等，它 们的速率关系为 vavbvcvd， 质量关系为 mambmcmd。 进入速度选择器后， 有两种粒子从速度选择器中射出，由此可以判定( ) A射向 A2的是 d 粒子 B射向 P2的是 b 粒子 C射向 A1的是 c 粒子 D射向 P1的是 a 粒子 答案 D 解析 通过在磁场中偏转知， 粒子带正电。 在速度选择器中， 有 qEqvB， v ，只有速度满足一定值的粒子才能通过速度选择器，所以只有 b、c 两粒子能通 E B 过速度选择器，a 的速度小于 b 的速度，所以 a 的电场力大于洛伦兹力，a 向
7、 P1板 偏转，d 的速度大于 b 的速度，所以 d 的电场力小于洛伦兹力，d 向 P2板偏，故 B 错误，D 正确；只有 b、c 两粒子能通过速度选择器进入磁场 B2，根据 r，知 mv qB2 质量大的半径大，则射向 A1的是 b 粒子，射向 A2的是 c 粒子，故 A、C 错误。 7. 如图所示，在方向垂直纸面向里、磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一质量 为 m、电荷量为 q 的带正电小球由长度为 L 的绝缘细绳与悬点相连，将小球置于 恰好使细绳水平伸直的位置并从静止释放。不计空气阻力，则小球从释放到第一 次到达最低点过程，下列说法正确的是( ) A小球运动至最低点时速度为 2gL B
8、小球在运动过程中受到的洛伦兹力方向始终与细绳垂直 C小球在运动过程中受到的洛伦兹力的瞬时功率先增大，后减小 D小球在运动至最低点时细绳对小球的拉力大小为 3mg 答案 A 解析 小球运动过程中，受重力、拉力和洛伦兹力，只有重力做功，小球的 机械能守恒，故 mgL mv2，解得 v，故 A 正确；根据左手定则可知，小 1 2 2gL 球受到的洛伦兹力的方向始终与速度的方向垂直，沿绳子的方向向下，故 B 错误 ； 洛伦兹力始终不做功，功率始终是零，故 C 错误；小球在最低点，由合力提供向 心力，故 TmgqvBm，解得 T3mgqB，故 D 错误。 v2 L 2gL 8. 带电粒子以初速度 v0从
9、 a 点进入匀强磁场如图所示，运动中经过 b 点，Oa Ob。若撤去磁场，加一个与 y 轴平行的匀强电场，带电粒子仍以速度 v0从 a 点进 入电场，仍能通过 b 点，则电场强度 E 和磁感应强度 B 的比值为( ) Av0 B. C2v0 D. 1 v0 v0 2 答案 C 解析 设 OaObd，因带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，所以圆周 运动的半径正好等于 d，即 d，得 B。如果换成匀强电场，带电粒子做 mv0 qB mv0 qd 类平抛运动，那么有 d 2，得 E ，所以 2v0，C 正确。 1 2 qE m( d v0) 2mv2 0 qd E B 9如图直导线通入垂直纸面向里的
10、电流，在下列匀强磁场中，能静止在光滑 斜面上的是( ) 答案 AC 解析 要使导线能够静止在光滑的斜面上，则导线在磁场中受到的安培力必 须与重力或重力沿斜面向下的分力平衡，通过左手定则判断得出，A、C 正确。 10. 如图所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为 m，带电 荷量为 q，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放入沿水平方向且互相垂直的匀强磁 场和匀强电场中，设小球电荷量不变，小球由静止下滑的过程中( ) A小球加速度一直增大 B小球速度一直增大，直到最后匀速 C杆对小球的弹力一直减小 D小球所受洛伦兹力一直增大，直到最后不变 答案 BD 解析 小球下滑过程中，受到重力、摩擦
11、力(可能有)、弹力(可能有)、向左的 洛伦兹力、向右的电场力。开始阶段，洛伦兹力小于电场力时，小球向下做加速 运动时， 速度增大， 洛伦兹力增大， 小球所受的杆的弹力向左， 大小为 NqEqvB， N 随着 v 的增大而减小， 滑动摩擦力 fN 也减小， 小球所受的合力 F合mgf， f 减小，F合增大，加速度 a 增大；当洛伦兹力等于电场力时，合力等于重力，加速 度最大；小球继续向下做加速运动，洛伦兹力大于电场力，小球所受的杆的弹力 向右， 大小为 NqvBqE， 随着 v 增大， N 增大， f 增大， F合减小， a 减小。 当 mgf 时，a0，故加速度先增大后减小，直到为零；小球的速
12、度先增大，后不变；杆 对小球的弹力先减小后反向增大，最后不变 ； 洛伦兹力先增大后不变。故 B、D 正 确，A、C 错误。 11如图所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放置在匀强电场和匀强 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， 则下列说法正确的是( ) A两小球到达轨道最低点的速度 vMvN， tMvN，故压力 FMFN，B 正确。在磁场中只有重力做功，小球机械能守恒，能到达轨道的另一端， 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。 12如图所示为一个
13、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，圆环运动的速度时间图象可能是 下图中的( ) 答案 AD 解析 由左手定则可知，圆环所受洛伦兹力竖直向上，如果恰好 qv0Bmg， 圆环与杆间无弹力，不受摩擦力，圆环将以 v0做匀速直线运动，故 A 正确；如果 qv0Bmg，则 a，随着 v 的减小 a 也减小，直到 qvBmg，以后 qvBmg m 做匀速直线运动，故 D 正确，B、C 错误。 第卷(非选择题，共 52 分) 二、填空题(本题共 2 小题，每小题 5
14、 分，共 10 分) 13如图所示，从粒子源 S 处发出初动量相同的不同粒子，其中表示所带电 荷量最小且带正电的粒子运动的径迹是_。 答案 b 解析 洛伦兹力提供向心力， 即qvBm得 ： R； 当粒子初动量一定时， q v2 R mv qB 越小，粒子运动的半径 R 越大。由左手定则可知：正电荷在图示磁场中受到向上 的洛伦兹力，故正电荷做向上偏转的圆周运动。综上可知 b 是所带电荷量最小且 带正电的粒子运动轨迹。 14. 速度选择器内有正交的匀强磁场 B 和匀强电场 E，如图所示，一束粒子(电荷 量 q，质量 m)以速度 v 水平地由小孔进入场区，进入场区的正粒子受到的电场力 和磁场力作用，
15、路径不发生偏转的粒子一定满足_，即能沿直线通过速度 选择器的带电粒子必须是速度为_的粒子，与它的质量、电荷量以及电性 均无关。(重力不计) 答案 qEqvB E B 解析 从左侧进入场区，不论粒子带正电还是负电，粒子所受电场力 qE 与所 受洛伦兹力 qvB 总是反向。若路径不发生偏转，则有 qvBqE，即速度 v ，该 E B 粒子做匀速直线运动，从左向右运动；带电粒子的速度大小与它的质量、电荷量 及电性均无关。 三、计算题(本题共 4 小题，共 42 分。解答应写出必要的文字说明、证明过程 或演算步骤) 15. (10 分)如图所示，ab，cd 为两根相距 2 m 的平行金属导轨，水平放置
16、在竖直 向下的匀强磁场中，一根质量为 3.6 kg 的金属棒，当通以 5 A 的电流时，金属棒 沿导轨做匀速运动 ； 当金属棒中电流增加到 8 A 时， 金属棒能获得 2 m/s2的加速度， 求匀强磁场的磁感强度的大小。 答案 1.2 T 解析 当金属棒匀速运动时，金属棒受到的安培力和摩擦力平衡，由平衡条 件可得 BI1Lmg 当金属棒中的电流为 I28 A 时，金属棒做加速运动，加速度为 a，根据牛顿 第二定律得 BI2Lmgma 将代入得 B1.2 T。 16. (10分)如图所示， 在倾角为37的光滑斜面上有一根长为0.4 m， 质量为6102 kg 的通电直导线，电流 I1 A，方向垂
17、直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴 住不动， 整个装置放在磁感应强度每秒增加 0.4 T， 方向竖直向上的磁场中， 设 t0 时，B0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g 取 10 m/s2，sin370.6， cos370.8) 答案 5 s 解析 斜面对导线的支持力为零时，受力分析如图所示， 由平衡条件得： BILmgcot37， B T2 T， mgcot37 IL 6 102 10 0.8 0.6 1 0.4 所需时间 t s5 s。 2 0.4 17. (10 分)如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度 B2103 T；磁场右边是宽 度 L0.2 m、场强 E40 V/m、方向
18、向左的匀强电场。一带电粒子电荷量 q 3.21019 C，质量 m6.41027 kg，以 v4104 m/s 的速度沿 OO垂直射入 磁场，在磁场中偏转后进入右侧的电场，最后从电场右边界射出。求： (1)大致画出带电粒子的运动轨迹(画在给出的图中)； (2)带电粒子在磁场中运动的轨道半径； (3)带电粒子飞出电场时的动能 Ek。 答案 (1)见解析 (2)0.4 m (3)7.681018 J 解析 (1)轨迹如图所示。 (2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，有 qvBm， v2 R R m0.4 m。 mv qB 6.4 1027 4 104 3.2 1019 2 103 (3)从刚进入
19、磁场到飞出电场的过程中只有电场力做功， 由动能定理得qELEk mv2所以 EkqEL mv23.21019400.2 J 6.41027(4104)2 J 1 2 1 2 1 2 7.681018 J。 18(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， 如图所示， 已知 M、 N 两板间的电压为 U， 粒子的重力不计。 (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。 答案 (1)见解析 (2) 2L L 2d2 2mU q 解析 (1)作出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 ： qU mv2 1 2 粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为 r，则： qvBm v2 r 由几何关系得：r2(rL)2d2 联立式得： 磁感应强度 B 。 2L L 2d2 2mU q