（浙江专用）2018-2019学年高中物理 第三章 磁场章末检测卷 新人教版选修3-1.doc

第三章 磁场章末检测卷(三)(时间：90分钟分数：100分)一、选择题(共13小题，每小题4分，共52分。每小题列出的四个备选项中，只有一项是符合题目要求的。)1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磁感线是为了形象地描述磁场而假想出来有方向的曲线，故B错误；在磁铁内部，磁感线由S极指向N极，故C错误；磁感线是不存在的，是假想的，故D错误。答案A2关于带电粒子在电场或磁场中运动的表述，以下正确的是()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错误；由UAB知，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；所以选C。答案C3长10 cm的通电直导线，通过1 A的电流，在磁场强弱、方向都一样的空间(匀强磁场)中某处受到的磁场力为0.4 N，则该磁场的磁感应强度()A等于4 TB大于或等于4 TC小于或等于4 TD方向与其所受到的磁场力方向一致解析题目中没有说明导线如何放置，若导线与磁场垂直，则由磁感应强度的定义式得B4 T。若导线没有与磁场垂直放置，此时所受安培力为0.4 N，若把此导线与磁场垂直放置时，受到的安培力将大于0.4 N，根据磁感应强度的定义式B可知，此时磁感应强度将大于4 T，故B正确，A、C错误；磁感应强度的方向与磁场的方向一致，与导线的受力方向无关，故D错误。答案B4如图1所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，但能自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是()图1A都绕圆柱转动B以不等的加速度相向运动C以相等的加速度相向运动D以相等的加速度相背运动解析同向环形电流间相互吸引，虽然两电流大小不等，但根据牛顿第三定律知两线圈间相互作用力必大小相等，故选项C正确。答案C5速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场，其轨迹如图所示，则磁场最强的是()解析由qvBm得r，速率相同时，半径越小，磁场越强，选项D正确。答案D6如图2所示四种情况中，匀强磁场的磁感应强度相同，载流导体长度相同。通过的电流也相同，那么，导体受到的安培力最大，且方向沿着纸面的是()图2A甲、乙 B甲、丙 C乙、丁 D乙、丙解析题图甲所示情况中，B与I不垂直，且安培力垂直纸面向里。题图乙所示情况中，B与I垂直，安培力在纸面内竖直向下。题图丙所示情况中，B与I平行，安培力为0。题图丁所示情况中，B与I垂直，安培力在纸面内垂直I斜向左上。综合以上分析可知，符合要求的为乙、丁两种情况。故C正确。答案C7如图3所示，当开关S闭合的时候，导线ab受力的方向应为()图3A向右 B向左 C向纸外 D向纸里答案D8.如图4是比荷相同的a、b两粒子从O点垂直匀强磁场进入正方形区域的运动轨迹，则()图4Aa的质量比b的质量大Ba带正电荷、b带负电荷Ca在磁场中的运动速率比b的大Da在磁场中的运动时间比b的长解析比荷相同，但不知电荷量，故不能比较a、b的质量，A错误；由左手定则可知，a、b都带负电荷，B错误；带电粒子在磁场中由洛仑兹力提供向心力，有qvB，得v，比荷相同，a运动的半径比b运动的半径大，所以a在磁场中的运动速率比b运动的速率大，C正确；由T，得运动时间tT，可知b在磁场中运动的时间比a的长，D错误。答案C9在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子P和P3，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图5所示，已知离子P在磁场中转过30后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，离子P和P3()图5A在电场中的加速度之比为11B在磁场中运动的半径之比为31C在磁场中转过的角度之比为13D离开电场区域时的动能之比为13解析磷离子P与P3电荷量之比q1q213，质量相等，在电场中加速度a，由此可知，a1a213，选项A错误；离子进入磁场中做圆周运动的半径r，又qUmv2，故有r，即r1r21，选项B错误；设离子P3在磁场中偏角为，则sin ，sin (d为磁场宽度)，故有sin sin 1，已知30，故60，选项C错误；全过程中只有电场力做功，WqU，故离开电场区域时的动能之比即为电场力做功之比，所以Ek1Ek2W1W213，选项D正确。答案D10通电直导线A与圆形通电导线环B固定放在同一水平面上，通有如图6所示的电流，则()图6A直导线A受到的安培力大小为零B直导线A受到的安培力大小不为零，方向水平向左C导线环B受到的安培力的合力大小不为零D导线环B受到的安培力的合力大小不为零，其方向水平向右解析通电导线之间的作用力，同向电流之间为引力，异向电流之间为斥力，可知圆形通电导线左侧与直导线间为引力，靠近直导线的右侧部分为斥力，由于斥力大于引力，故导线的合力方向水平向右，由牛顿第三定律可知导线环B受到的安培力的合力水平向左，C正确。答案C11一正电荷q在匀强磁场中，以速度v沿x轴正方向进入垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图7所示，为了使电荷能做直线运动，则必须加一个电场，不计重力，此电场的场强应该是()图7A沿y轴正方向，大小为B沿y轴负方向，大小为BvC沿y轴正方向，大小为D沿y轴负方向，大小为解析要使电荷能做直线运动，必须用电场力抵消洛伦兹力，本题正电荷所受洛伦兹力的方向沿y轴正方向，故电场力必须沿y轴负方向且qEqvB，即EBv。答案B12.某空间存在水平方向的匀强电场(图中未画出)，带电小球沿如图8所示的直线斜向下由A点沿直线向B点运动，此空间同时存在由A指向B的匀强磁场，则下列说法正确的是()图8A小球一定带正电B小球可能做匀速直线运动C小球一定做匀加速直线运动D运动过程中，小球的机械能减小解析由于小球重力方向竖直向下，空间存在磁场，且小球直线运动方向斜向下，与磁场方向相同，故不受磁场力的作用，电场力必水平向右，但电场具体方向未知，故不能判断带电小球的电性，选项A错误；重力和电场力的合力不为零，故不是匀速直线运动，所以选项B错误；因为重力与电场力的合力方向与运动方向相同，故小球一定做匀加速直线运动，选项C正确；运动过程中由于电场力做正功，故机械能增加，选项D错误。答案C13.如图9是汽车尾气磁流体发电的原理示意图，金属板M、N正对着平行放置，且板面垂直于纸面，在两板之间接有电阻R。极板间的磁场方向垂直纸面向里，等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入板间，下列表述正确的是()图9AM板的电势低于N板，通过电阻R的电流向上BM板的电势低于N板，通过电阻R的电流向下CM板的电势高于N板，通过电阻R的电流向上DM板的电势高于N板，通过电阻R的电流向下解析等离子体进入磁场，根据左手定则，正电荷向上偏转，打在上极板上，负电荷向下偏转，打在下极板上，所以上极板带正电，下极板带负电，则M板的电势高于N板的电势，流过电阻的电流方向向下，选项D正确。答案D二、非选择题(共5小题，共48分。)14(5分)边长为10 cm的正方形线圈，固定在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面夹角30，如图10所示，磁感应强度随时间的变化规律为：B23t(T)，则在第1 s内穿过线圈的磁通量变化量是多少？图10解析t0时，B02 T，t1 s时，B1(231) T5 T，由BS得：BSsin 30(B1B0)L2sin 30(52)0.12 Wb1.5102 Wb。答案1.5102 Wb15(6分)如图11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，粒子飞入磁场区域时，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：图11(1)带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的半径之比；(2)速度之比；(3)时间之比。解析(1)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：cos 30，即r1R。当第二次以速度v2沿截面直径入射时，根据几何知识可得：r2R，所以。(2)两次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。(3)因为周期T，与速度无关，所以运动时间比为。答案(1)1(2)1(3)2316(10分)如图12所示，将长50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的轻质弹簧悬挂成水平状态，位于垂直纸面向里的匀强磁场中，当金属棒中通以0.4 A电流时，弹簧恰好不伸长，求：图12(1)匀强磁场中磁感应强度是多大？(2)当金属棒通以0.2 A由a到b的电流时，弹簧伸长1 cm，如果电流方向由b到a，而电流大小不变，弹簧伸长又是多少？解析(1)当ab棒受到向上的安培力BIl和向下的重力mg大小相等时，弹簧不伸长，由BIlmg可得出磁感应强度：BT0.49 T。(2)当0.2 A的电流由a流向b时，ab棒受到两根弹簧向上的拉力2kx1及向上的安培力BI1l和向下的重力mg作用，处于平衡状态。根据平衡条件有：2kx1mgBI1l当电流反向后，ab棒在两个弹簧向上的拉力2kx2及向下的安培力BI2l和重力mg作用下平衡，有：2kx2mgBI2l两式相除并整理，得弹簧伸长x2为：x2x11 cm3 cm。答案(1)0.49 T(2)3 cm17(10分)如图13所示，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直于纸面向里，一质量为m、带电荷量为q的微粒以速度v与磁场方向垂直，与电场成45角射入复合场中，恰能做匀速直线运动，求电场强度E和磁感应强度B的大小。 图13解析假设粒子带负电，则所受电场力方向水平向左，洛伦兹力方向斜向右下方与v垂直，可以从力的平衡条件判断出这样的粒子不可能做匀速直线运动，所以粒子应带正电荷，受力情况如图所示，根据合外力为零可得mgqvBsin 45，qEqvBcos 45，由两式可得B，E。答案见解析18(17分)粒子从小孔P以1107 m/s的速度进入正交的电磁场区域，且恰好可沿中心线匀速通过，磁感应强度B0.1 T。之后经过A孔进入电场加速区域，加速电压U3106 V。从区域射出的粒子随后又进入半径为r m的圆形匀强磁场区域，该区域磁感应强度B00.4 T、方向垂直纸面向里。圆形磁场右边有一竖直荧光屏与之相切，荧光屏的中心点M和圆形磁场的圆心O、电磁场区域的中线在同一条直线上，粒子的比荷为5107 C/kg。图14(1)求电磁场区域的电场强度大小；(2)粒子在圆形磁场区域的运动时间多长？(3)求出粒子打在荧光屏上的位置。解析(1)粒子匀速通过电磁场区域：qEqv0B联立可得：E1106 V/m(2)粒子在区域被电场加速：qUmv2mv所以v2107 m/s粒子在区域中做匀速圆周运动：qvB所以R1mT由几何关系可知：粒子在磁场中偏转角60所以粒子在磁场中的运动时间tT联立可得：t107s(3)粒子的入射速度过圆心，由几何关系可知，出射速度方向也必然过圆心O几何关系如图：tan 60，所以x1 m粒子打在荧光屏上的M点上方1 m处答案(1)1106 V/m(2)107s(3)见解析