2019-2020年高中物理第三章磁场检测试题含解析教科版.doc

2019-2020年高中物理第三章磁场检测试题含解析教科版【测控导航】知识点题号1.磁场中导体的运动2(易)2.安培力1(易),3(易),9(中)3.洛伦兹力及其应用5(易),7(中),10(中),11(中)4.带电粒子在复合场中的运动4(易),6(易),8(中),12(难)1.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是(B)A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半解析:由左手定则知,安培力的方向始终与电流方向和磁场方向垂直,选项A错误,B正确;由F=ILBsin 可知,安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关,选项C错误;将直导线从中点折成直角,假设原来直导线与磁场方向垂直,若折成直角后一段与磁场仍垂直,另一段与磁场平行.则安培力的大小变为原来的一半,若折成直角后,两段都与磁场垂直,则安培力的大小变为原来的,因此安培力大小不一定是原来的一半,选项D错误.2.(xx玉溪一中高二期末)将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来,在其附近放一块条形磁铁,磁铁的轴线与圆环在同一个平面内,且通过圆环中心,如图所示,当圆环中通以顺时针方向的电流时,从上往下看(C)A.圆环顺时针转动,靠近磁铁B.圆环顺时针转动,远离磁铁C.圆环逆时针转动,靠近磁铁D.圆环逆时针转动,远离磁铁解析:该通电圆环相当于一个垂直于纸面的小磁针,N极在内,S极在外,根据同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,可得C项正确.3.长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中,电流方向与磁场方向如图所示,已知磁感应强度为B,对于下列各图中,导线所受安培力的大小计算正确的是(A)A.Fa=ILBcos B.Fb=ILBcos C.Fc=ILBsin D.Fd=ILBsin 解析:在(a)图中,导线不和磁场垂直,故将导线投影到垂直磁场方向上,故Fa=ILBcos ,故选项A正确;在(b)图中,导线和磁场方向垂直,故Fb=ILB,故选项B错误;在(c)图中导线和磁场方向垂直,故Fc=ILB,故选项C错误;在(d)图中导线和磁场方向垂直,故Fd=ILB,故选项D错误.4.(xx三明六校联考)如图所示,一个带负电荷的小球在真空中水平抛出,水平方向的匀强磁场与小球的轨迹平面垂直.若小球能够落地,则(A)A.落地时,速度方向可能竖直向下B.小球做平抛运动C.小球在运动过程中机械能减少D.小球的速度大小保持不变解析:小球受到竖直向下的重力和始终与速度方向垂直的洛伦兹力作用,随着速度方向的不断变化,洛伦兹力的方向也相应变化,小球落地的过程中只有重力做功,洛伦兹力不做功,机械能守恒,且落地时速度方向有可能竖直向下,选项A正确,C错误;小球受到洛伦兹力的作用,不是平抛运动,而且速度的大小和方向都在不断变化,故选项B,D错误。5.如图所示,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(AD) A.板左侧聚集较多电子B.板右侧聚集较多电子C.a点电势高于b点电势D.b点电势高于a点电势解析:铜板中电流向上,也就是自由电子向下运动,由左手定则知,自由电子向板左侧偏转,选项A正确,B错误.由于左侧积累电子,则右侧积累正电荷,故a点电势低于b点电势,选项C错误,D正确.6.若粒子刚好能在如图所示的竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场的竖直面内做匀速圆周运动,则可以判断(BC)A.粒子带负电B.粒子带正电C.只能是逆时针运动D.只能是顺时针运动解析:粒子能够在竖直面内做匀速圆周运动,说明粒子所受的电场力和重力刚好大小相等、方向相反、相互抵消,合力只有洛伦兹力,电场方向向上,所以粒子带正电,又根据左手定则,粒子只能是逆时针运动,选项B,C正确.7.如图所示为圆柱形区域的横截面,在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场.带电粒子(不计重力)第一次以速度v1沿截面直径入射,粒子飞出磁场区域时,速度方向偏转60角;该带电粒子第二次以速度v2从同一点沿同一方向入射,粒子飞出磁场区域时,速度方向偏转90角.则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的(AC)A.半径之比为1 B.速度之比为1C.时间之比为23 D.时间之比为32解析:设磁场半径为R,当第一次以速度v1沿截面直径入射时,根据几何知识可得=tan 30,即r1=R.当第二次以速度v2沿截面直径入射时,根据几何知识可得r2=R,所以=,选项A正确;两种情况下都是同一个带电粒子在相等的磁感应强度下运动的,所以根据公式r=,可得=,选项B错误;因为周期T=,与速度无关,所以运动时间比为=,选项C正确,D错误.8.(xx成都外国语学校高二期末)利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n,现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b,厚为d,并加有与侧面垂直的匀强磁场B,当通以图示方向电流I时,在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U.已知自由电子的电荷量为e,则下列判断正确的是(BD)A.上表面电势高 B.下表面电势高C.该导体单位体积内的自由电子数为D.该导体单位体积内的自由电子数为解析:由左手定则可知,自由电子向上表面偏转,故下表面电势高,选项B正确,A错误;再根据e=evB,I=neSv=nebdv得n=,选项D正确,C错误.二、非选择题(共4小题,共52分)9.(11分)(xx湖南名校联考)如图所示,一质量为m的导体棒CD两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上,两导轨平行且间距为L,导轨处在竖直方向的匀强磁场中,当导体棒中通一自左向右的电流I时,导体棒静止在与竖直方向成37角的导轨上,取sin 37=0.6,cos 37=0.8,求:(1)磁场的磁感应强度B;(2)每个圆导轨对导体棒的支持力大小.解析:(1)从左向右看,受力分析如图所示.由平衡条件得tan 37=,F安=ILB, (2分)解得B=. (2分)(2)设两导轨对导体棒支持力为2N,则有2Ncos 37=mg, (3分)解得N=mg. (2分)即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为mg. (2分)答案:(1)(2)mg10.(13分)(xx北京卷,22)如图所示,质量为m、电荷量为q的带电粒子,以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场,在磁场中做匀速圆周运动.不计带电粒子所受重力.(1)求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T;(2)为使该粒子做匀速直线运动,还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场,求电场强度E的大小.解析:(1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力,则有qvB= (2分)即R= (2分)由于v= (2分)则R= (3分)即T=. (2分)(2)根据左手定则,带电粒子射入磁场时受洛伦兹力方向向上,可知粒子带正电,为使该粒子做匀速直线运动,粒子在所加匀强电场中所受电场力方向竖直向下,则有qvB=Eq,即E=vB. (2分)答案:(1)(2)vB11.(14分)如图所示,两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场,一带正电的粒子以速度v0从O点垂直射入.已知两板之间距离为d,板长为d,O点是NP板的正中点,为使粒子能从两板之间射出,试求磁感应强度B应满足的条件(已知粒子带电荷量为q,质量为m,重力不计).解析:如图所示,由于粒子在O点的速度垂直于板NP,所以粒子在磁场中做圆周运动的圆心O一定位于NP所在的直线上.如果直径小于ON,则轨迹将是圆心位于ON之间的一段半圆弧.如果粒子恰好从N点射出,R1=, (2分)qv0B1=. (2分)所以B1=. (2分)如果粒子恰好从M点射出-d2=(R2-)2, (2分)qv0B2=m, (2分)得B2=. (2分)所以B应满足B. (2分)答案:B12.(14分)(xx巢湖高二期末)如图所示,在x轴的上方有沿y轴负方向的匀强电场,电场强度大小为E;在x轴下方以原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内,有垂直于xOy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B.现将一质量为m,电荷量为q的带正电粒子从y轴上的P点由静止释放,不计粒子重力与空气阻力的影响.(1)粒子进入磁场之后恰好沿平行于x轴的方向飞出,求PO间的距离d;(2)若粒子在y轴正半轴上距O点d处由静止释放,其中d为(1)中计算结果,求粒子经过x轴时的坐标.解析:(1)粒子离开磁场时的速度方向与x轴平行,由几何关系可得r1= (1分)粒子在电场中加速,由动能定理得qEd=m (2分)粒子进入磁场后做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得Bqv1=m (2分)解得d=. (1分)(2)设粒子到达O点时的速度为v2,在磁场中运动的半径为r2由动能定理得qE=m (2分)由牛顿第二定律得Bqv2= (2分)解得r2= (1分)cos =即=30,得=2=60 (1分)故粒子经过x轴时的位置坐标为x=r2+ (1分)解得x=R所以粒子经过x轴时的坐标为(-R,0). (1分)答案:(1) (2)(-R,0)