物理電磁感應(yīng)

1、新課標(biāo)版物理選修3-1 高中同步學(xué)習(xí)方略第三章測(cè)試(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)第卷(選擇題，共40分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，把正確的選項(xiàng)前的符號(hào)填在括號(hào)內(nèi))1在赤道上空，有一條沿東西方向水平架設(shè)的導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中的自由電子自東向西沿導(dǎo)線做定向移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線受到地磁場(chǎng)的作用力的方向?yàn)?)A向北 B向南C向上 D向下解析赤道上空的地磁場(chǎng)的方向是平行地面由南向北的，由安培定則，可知C選項(xiàng)正確答案C2.在傾角為的光滑絕緣斜面上，放一根通電的直導(dǎo)線，如圖所示，當(dāng)加上如下所述的磁場(chǎng)后，有可能使導(dǎo)線靜止在斜面上的是()A加豎直向下的

2、勻強(qiáng)磁場(chǎng)B加垂直斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)C加水平向左的勻強(qiáng)磁場(chǎng)D加沿斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)解析對(duì)通電導(dǎo)線進(jìn)行受力分析，有可能合力為零的情況下，磁場(chǎng)的方向可能的情況，A、B、C選項(xiàng)正確答案ABC3帶電粒子以初速度v0從a點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)如圖所示，運(yùn)動(dòng)中經(jīng)過b點(diǎn)，OaOb.若撤去磁場(chǎng)加一個(gè)與y軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電粒子仍以速度v0從a點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，仍能通過b點(diǎn)，則電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的比值為()Av0 B.C2v0 D.解析設(shè)OaObd，因帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以圓周運(yùn)動(dòng)的半徑正好等于d即d，得B.如果換成勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，那么有d()2得E，所以2v0.選項(xiàng)C正確答案C4.如

3、圖所示，真空中狹長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，區(qū)域?qū)挾葹閐，邊界為CD和EF，速度為v的電子從邊界CD外側(cè)沿垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)，入射方向跟CD的夾角為，已知電子的質(zhì)量為m、帶電荷量為e，為使電子能從另一邊界EF射出，電子的速率應(yīng)滿足的條件是()Av Bv Dvv0，即能從EF射出答案A5如圖所示，帶負(fù)電的金屬環(huán)繞其軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，放在環(huán)頂部的小磁針最后將()A. N極豎直向上 B. N極豎直向下C. N極水平向左 D小磁針在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)解析帶電金屬環(huán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，形成逆時(shí)針的等效電流(從右向左看)，根據(jù)安培定則可以確定通過金屬環(huán)軸OO的磁場(chǎng)方向水平向右，小磁針處的磁場(chǎng)

4、方向水平向左，故小磁針N極最后水平指向左方，故C選項(xiàng)正確答案C6質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)行的半圓軌跡如圖中虛線所示下列表述正確的是()AM帶負(fù)電，N帶正電BM的速率小于N的速率C洛倫茲力對(duì)M、N做正功DM的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間解析由左手定則，可判斷帶電粒子M帶負(fù)電，N粒子帶正電，選項(xiàng)A正確；根據(jù)qvB，得r，由于rNrM，可知vNvM，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由T可知，M、N兩粒子運(yùn)行周期相同所以M、N兩粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)行時(shí)間相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案A7.有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球停在絕緣平面上，并處在磁

5、感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，為了使小球飄離平面，應(yīng)該()A使磁感應(yīng)強(qiáng)度B的數(shù)值增大B使磁場(chǎng)以v向上運(yùn)動(dòng)C使磁場(chǎng)以v向右運(yùn)動(dòng)D使磁場(chǎng)以v向左運(yùn)動(dòng)解析當(dāng)帶電粒子在磁場(chǎng)中垂直磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到洛倫茲力作用，當(dāng)帶電粒子靜止，而磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶電粒子同樣會(huì)受到洛倫茲力作用，欲使帶電小球飄起來，受洛倫茲力向上且等于小球重力，即qvBmg，得v，小球帶正電，由左手定則可知小球應(yīng)向右運(yùn)動(dòng)，故小球靜止，磁場(chǎng)應(yīng)水平向左運(yùn)動(dòng)，故D選項(xiàng)正確答案D8.如圖所示，一個(gè)帶負(fù)電的油滴以水平向右的速度v進(jìn)入一個(gè)方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B后，保持原速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若使勻強(qiáng)磁場(chǎng)發(fā)生變化，則下列判斷正確的

6、是()A磁場(chǎng)B減小，油滴動(dòng)能增加B磁場(chǎng)B增大，油滴機(jī)械能不變C使磁場(chǎng)方向反向，油滴動(dòng)能減小D使磁場(chǎng)反向后再減小，油滴重力勢(shì)能減小解析油滴帶負(fù)電，在磁場(chǎng)中受洛倫茲力和重力，二力平衡做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若磁場(chǎng)B減小，則洛倫茲力減小，油滴將向下運(yùn)動(dòng)，重力做正功，動(dòng)能增加，故A選項(xiàng)正確；油滴在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，只有重力做功，洛倫茲力不做功，故機(jī)械能守恒，B選項(xiàng)正確；當(dāng)磁場(chǎng)反向后，洛倫茲力和重力都向下，油滴將向下運(yùn)動(dòng)，重力做正功，動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減小，故D選項(xiàng)正確答案ABD9.為了測(cè)量某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左右兩

7、端開口，在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法中正確的是()A若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢(shì)高B前表面的電勢(shì)一定低于后表面的電勢(shì)，與哪種離子多少無關(guān)C污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大D污水流量Q與U成正比，與a、b無關(guān)解析由左手定則可知，正離子受洛倫茲力向后表面偏，負(fù)離子向前表面偏，前表面的電勢(shì)一定低于后表面的電勢(shì)，流量Qvbc，其中v為離子定向移動(dòng)的速度，當(dāng)前后表面電壓一定時(shí)，離子不再偏轉(zhuǎn)，受洛倫茲力和電場(chǎng)力達(dá)

8、到平衡，即qvBq，得v，則流量Qbcc，故Q與U成正比，與a、b無關(guān)答案BD10.如圖所示，一束電子從孔a射入正方形容器的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其中一部分從c孔射出，一部分從d孔射出，則()A從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比為1：2B從兩孔射出的電子速率的比為1：2C從兩孔射出的電子動(dòng)能的比為2：1D從兩孔射出的電子在容器中加速度的比為1：2解析由T，可知從d射出的電子和從c點(diǎn)射出的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期相同，從d點(diǎn)射出的電子運(yùn)動(dòng)軌跡為半個(gè)圓周，從c點(diǎn)射出的電子運(yùn)動(dòng)軌跡為圓周，故在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比2：1，故A選項(xiàng)正確答案A第卷(非選擇題，共60分)二、填空題(共20分)11.(5分)如右圖所示

9、，銅棒ab長(zhǎng)0.1 m，質(zhì)量為6102 kg，兩端與長(zhǎng)為1 m的輕銅線相連，靜止于豎直平面內(nèi)整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T，現(xiàn)接通電源，使銅棒中保持有恒定電流通過，銅棒發(fā)生擺動(dòng)，平衡時(shí)的偏轉(zhuǎn)角為37，則在此過程中銅棒的重力勢(shì)能增加了_J；通電電流的大小為_A(不計(jì)空氣阻力，sin370.6，cos370.8，g10 m/s2)解析EpmgL1(1cos37)6102101(10.8) J0.12 J以導(dǎo)體棒為研究對(duì)象，受力如圖受重力mg，懸線拉力T及安培力F，處于平衡狀態(tài)，則mgtanF，F(xiàn)BIL2，得I9 A.答案0.12912.(7分)如右圖所示，有一半徑為R、有

10、明顯邊界的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.今有一電子沿x軸正方向射入磁場(chǎng)，恰好沿y軸負(fù)方向射出如果電子的比荷為，則電子射入時(shí)的速度為_，電子通過磁場(chǎng)的時(shí)間為_，此過程中電子的動(dòng)能增量為_解析如圖所示電子運(yùn)動(dòng)的圓心為O，由幾何知識(shí)可知電子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為R.由evB，得v.由T，得電子運(yùn)動(dòng)時(shí)間t.由于洛倫茲力不做功，故動(dòng)能不變，動(dòng)能增量Ek0.答案013(8分)一回旋加速器，在外加磁場(chǎng)一定時(shí)，可把質(zhì)子(H)加速到v，使它獲得動(dòng)能為Ek，則(1)能把粒子(He)加速到的速度為_(2)能使粒子獲得的動(dòng)能為_(3)加速粒子的交變電壓頻率與加速質(zhì)子的交變電壓頻率之比為_解析回旋加速器的最大半徑是

11、一定的，由R，質(zhì)子H的質(zhì)量和電荷量的比值即，而粒子質(zhì)量和電量的比值為，RH，R.RHR，得v，mv2.所以粒子動(dòng)能與質(zhì)子相同，帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T.所以粒子的周期是質(zhì)子運(yùn)動(dòng)周期的2倍，即所加交變電場(chǎng)的周期的比為21的關(guān)系，則頻率之比為1：2.答案(1)(2)Ek(3)1：2三、計(jì)算題(本題共3小題，共40分解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟)14.(11分)如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距為20 cm，金屬棒MN的質(zhì)量為10 g，電阻R8 ，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.8 T，方向豎直向下，電源電動(dòng)勢(shì)E10 V，內(nèi)阻r1 ，當(dāng)電鍵K閉合時(shí)，MN恰好平衡，求變阻器R1

12、的取值為多少？設(shè)45.解析先根據(jù)左手定則判定安培力的方向，然后根據(jù)平衡條件列方程，再利用安培力公式以及閉合電路歐姆定律進(jìn)行求解解：金屬棒平衡時(shí)的平面受力圖，如圖所示當(dāng)MN平衡時(shí)，有mgsinBILcos0由電路歐姆定律，得I 由式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)，得R17 .答案7 15(14分)一個(gè)負(fù)離子，質(zhì)量為m，電荷量大小為q，以速率v垂直于屏S經(jīng)小孔O射入存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)的真空室中，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與離子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，并垂直紙面向里(1)求離子進(jìn)入磁場(chǎng)后到達(dá)屏S上時(shí)的位置與O點(diǎn)的距離；(2)如果離子進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)時(shí)間t到達(dá)P點(diǎn)，證明直線OP與離子入射方向之間的夾角跟t的關(guān)系是t.解析(1)離子

13、的初速度與磁場(chǎng)方向垂直，在洛倫茲力作用下，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)圓半徑為r，則根據(jù)牛頓第二定律，可得qvB.得r.如圖，離子回到屏S上的位置A與O的距離，AO2r，所以AO.(2)離子到達(dá)P時(shí)，圓心角.因?yàn)?，所以t.答案(1)(2)證明略16(15分)如下圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m，電量為q的帶電粒子從A孔以初速度v0垂直于AD進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并恰好從C孔垂直于OC射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向跟OC平行，OCAD，最后打在D點(diǎn)，且O2O.若已知m，q，v0，B，不計(jì)重力，試求：(1)粒子運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)所需時(shí)間；(2)粒子抵達(dá)D點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能解析帶電粒子垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1.帶電粒子在電場(chǎng)中做類似平拋運(yùn)動(dòng)，在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2.