2017-2018學(xué)年高中物理第三章磁場章末質(zhì)量評估新人教版選修3-1

1、 章末質(zhì)量評估（三） （時間：90 分鐘 分值：100 分） 一、單項選擇題（每題 3 分，本題共 10 小題，共 30 分每小題中只有一個選項是正確 的，選對得 3 分，錯誤、不選或多選均不得分 ） 1. 下列關(guān)于磁場和磁感線的描述中正確的是 （ ） A. 磁感線可以形象地描述各點磁場的方向 B. 磁感線是磁場中客觀存在的線 C. 磁感線總是從磁鐵的 N 極出發(fā)，到 S 極終止 D. 實驗中觀察到的鐵屑的分布就是磁感線 解析：磁感線是為了形象描述磁場而引入的假想線，它可以描述磁場的強(qiáng)弱和方向， A 對，B 錯.磁鐵的外部，磁感線從 N 極到 S 極，內(nèi)部從 S 極到 N 極，內(nèi)外部磁感線為閉

2、合曲 線，C 錯.實驗中觀察到的鐵屑的分布只是模擬磁感線的形狀，不是磁感線，磁感線是看不 到的，D 錯. 答案：A 2. 如圖，兩根互相平行的長直導(dǎo)線過紙面上的 M N兩點，且與直面垂直，導(dǎo)線中通有 大小相等、方向相反的電流. a Ob在M N的連線上，0為MN的中點，c、d位于MN的 中垂線上，且a、b、c、d到0點的距離均相等.關(guān)于以上幾點處的磁場，下列說法正確的 是（） c a $ 宀 - :, - 仆d A. 0點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 B. a、b兩點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反 C. c、d兩點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同 D. a、c兩點處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同 解析：由安培定

3、則可知，兩導(dǎo)線在0點產(chǎn)生的磁場均豎直向下， 選項 A 錯；由安培定則， 兩導(dǎo)線在a、b兩處產(chǎn)生磁場方向均豎直向下，由于對稱性，電流 M在a處產(chǎn)生磁場的磁感 應(yīng)強(qiáng)度等于電流 N在b處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度， 同時電流M在b處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 等于電流N在a處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，所以 a、b兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等方向相同， 選項 B 錯；根據(jù)安培定則，兩導(dǎo)線在 c、d處產(chǎn)生磁場垂直c、d兩點與導(dǎo)線連線方向向下， 且產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，由平行四邊形定則可知， c、d兩點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 2 相同，方向相同，選項 C 正確.a、c兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向均豎直向下，選項 D 錯.3 答案：C

4、 3. 如圖，條形磁鐵放在水平桌面上， 在其正中央的上方固定一根長直導(dǎo)線， 導(dǎo)線與磁鐵 垂直給導(dǎo)線通以垂直紙面向里的電流，用 FN表示磁鐵對桌面的壓力，用 F表示桌面對磁 鐵的摩擦力，則導(dǎo)致通電后與通電前相比較 （ ） I S A. FN 減小，F(xiàn)f = 0 B. FN 減小，F(xiàn)f 豐 0 C. FN增大，F(xiàn)f = 0 D. FN增大，F(xiàn)f 豐 0 解析：由于磁鐵在導(dǎo)線 所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向左，由左手定則知，磁鐵對通 電導(dǎo)線的作用力豎直向上， 由牛頓第三定律可知， 通電導(dǎo)線對磁鐵的作用力豎直向下， 使磁 鐵與桌面間的壓力變大； 由于通電導(dǎo)線對磁鐵的作用力豎直向下， 因此磁鐵沒有水平運(yùn)動

5、趨 勢，故 C 正確. 答案：C 4. 一帶電粒子，沿垂直于磁場方向射入勻強(qiáng)磁場， 粒子運(yùn)動的一段徑跡如圖所示， 徑跡 X , X X x X7x X Li ) X X 雖丿X 上每一小段都看成圓由于帶電粒子使周圍空氣電離粒子能量不斷變小 （帶電量不變），則 A.粒子帶負(fù)電，從 B射入 B .粒子帶負(fù)電，從A射入 C.粒子帶正電，從 B射入 D .粒子帶正電，從 A射入 解析：由于帶電粒子使沿途的空氣電離， 粒子的能量逐漸減小，速度逐漸減小，根據(jù)粒 子在磁場中運(yùn)動的半徑公式 mv r= qB可知，粒子的半徑逐漸的減小，所以粒子的運(yùn)動方向是從 A到 B,再根據(jù)左手定則可知，粒子帶負(fù)電，所以 B

6、正確，A C、D 錯誤. 答案：B 5. 每時每刻都有大量宇宙射線向地球射來，如圖所示，地磁場可以改變射線中大多數(shù) 帶電粒子的運(yùn)動方向，使它們不能到 4 直于地面向赤道射來，在地磁場的作用下，它將 （ ） A. 向東偏轉(zhuǎn)達(dá)地面，這對地球上的生命有十分重要的意義. 假設(shè)有一個帶正電的宇宙射線粒子正垂 5 B. 向南偏轉(zhuǎn) C. 向西偏轉(zhuǎn) D. 向北偏轉(zhuǎn) 解析：赤道附近的地磁場方向水平向北， 一個帶正電的射線粒子豎直向下運(yùn)動時， 據(jù)左 手定則可以確定，它受到水平向東的洛倫茲力，故它向東偏轉(zhuǎn)， A 正確. 答案：A 6. 長為L的通電直導(dǎo)線放在傾角為 B的光滑斜面上，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁 場

7、中，如圖所示，當(dāng) B方向豎直向上，電流為 11時導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)，若 B方向改為垂直 I i 斜面向上，則電流為 丨2時導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)，電流比值 -應(yīng)為（ ） I 2 1 D. sin 解析：磁場方向豎直向上，安培力水平方向.由平衡條件可得， mgan 0 = BliL;磁場 方向垂直于斜面向上，安培力沿斜面向上.由平衡條件可得， m n 0 = BI2L，聯(lián)立解得， 11 : 12= 1 : cos 0 , B 選項正確. 答案：B 7. 如圖所示，一束粒子（不計重力，初速度可忽略）緩慢通過小孔 的水平加速電場區(qū)域I,再通過小孔 Q射入相互正交的恒定勻強(qiáng)電場、磁場區(qū)域n,其中 A. 該裝置

8、可篩選出具有特定質(zhì)量的粒子 B. 該裝置可篩選出具有特定電量的粒子 C. 該裝置可篩選出具有特定速度的粒子 D. 該裝置可篩選出具有特定動能的粒子 解析：粒子要想無偏轉(zhuǎn)的通過區(qū)域n,進(jìn)入收集室的小孔 Q,需要滿足qE= qvB,即粒 子的速度v= B，C 正確. 答案：CA. cos 0 C. sin 0 0進(jìn)入極板間電壓為 磁場的方向如圖所示，收集室的小孔 Q與0、Q在同一條水平線上.則（ Bo； 6 、多項選擇題（本題共 4 小題，每題 4 分，共 16 分，每小題有多個選項是正確的，全 選對得 4 分，少選得 2 分，選錯、多選或不選得 0 分） &如圖所示，一段導(dǎo)線abed位于

9、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方向（垂 直于紙面向里）垂直.線段ab、be和ed的長度均為L,且/ abe=Z bed= 135 .流經(jīng)導(dǎo)線 的電流為I，方向如圖中箭頭所示.導(dǎo)線 abed所受到的磁場的作用力的合力 （ ） XXX A. 方向豎直向上，大小為 （2 + 1）BIL B. 方向豎直向上，大小為 （2 1）BIL C. 方向豎直向下，大小為 （2 + 1） BI L D. 方向豎直向下，大小為 （2 1）BIL 解析：導(dǎo)線abed的有效長度為線段 ad,由幾何知識知Lad= （寸 2 +1） L,故線段abed所 受磁場力的合力大小 F= BILad = （ 2+ 1）

10、BIL，導(dǎo)線有效長度的電流方向為 a d,據(jù)左手定 則可以確定導(dǎo)線所受合力方向豎直向上，故 A 項正確. 答案：A 9. 兩個質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子 a、b,以不同的速率沿著 AO方向射入 A. a粒子帶正電，b粒子帶負(fù)電 B. a 粒子在磁場中所受的洛倫茲力較大 C. b 粒子的動能較大 D. b 粒子在磁場中運(yùn)動的時間較長 力較大，B 錯誤；由& =如&可得b粒子的動能較大，C 正確；由T= 2 ”知兩者的周期相 2 qB 同，b粒子運(yùn)動的軌跡對應(yīng)的圓心角小于 a粒子運(yùn)動的軌跡對應(yīng)的圓心角，所以 b粒子在磁 解析：由左手定則可知, a粒子帶負(fù)電, b粒子帶正電,

11、 2 A 錯誤；由qvB= nr得 mv 故運(yùn)動b粒子的速率較大，在磁場中所受洛倫茲 X X 圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域, 則下列說法正確的是（ 7 場中運(yùn)動的時間較短，D 錯誤. 答案：C io.如圖所示，套在足夠長的絕緣粗糙直棒上的帶正電小球，其質(zhì)量為 m所帶的電荷 量為q,小球可在棒上滑動，現(xiàn)將此棒豎直放入沿水平方向且相互垂直的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電 場中，電場方向水平向右，磁場方向垂直紙面向外，設(shè)小球的電荷量不變， 小球由靜止下滑 的過程中（ ） A. 小球加速度一直增加 B. 小球速度一直增加 C. 棒對小球的彈力一直減小 D. 小球所受洛倫茲力一直增大，直到最后不變 解析：小球由靜 止開始下滑，受

12、到向左的洛倫茲力不斷增加.在開始階段，洛倫茲力 小于向右的靜電力，棒對小球有向左的彈力，隨著洛倫茲力的增加，棒對小球的彈力減小， 小球受到的摩擦力減小， 所以在豎直方向上小球受到重力和摩擦力作用做加速運(yùn)動， 其加速 度逐漸增加. 當(dāng)洛倫茲力等于靜電力時，棒對小球沒有彈力， 摩擦力隨之消失，小球在豎直方向上 受到的合力最大，加速度最大. 隨著小球速度繼續(xù)增加， 洛倫茲力大于靜電力， 棒對小球又產(chǎn)生向右的彈力， 隨著速度 增加，洛倫茲力增加，棒對小球的彈力增加， 小球受到的摩擦力增加， 于是小球在豎直方向 受到的合力減小，加速度減小， 小球做加速度減小的加速運(yùn)動，當(dāng)加速度減小為零時， 小球 的速度

13、不再增加，以此時的速度做勻速運(yùn)動綜上所述，選項 D 正確. 答案：D 三、計算題（共 54 分） 11. 如圖所示，在正交的勻強(qiáng)電場和磁場的區(qū)域內(nèi) （磁場水平向內(nèi)），有一粒子恰能沿直 線飛過此區(qū)域（不計粒子重力），則（ ） X X X X xfi 0 X X X X X A. 若粒子帶正電，E方向應(yīng)向下 B. 若粒子帶負(fù)電，E 方向應(yīng)向上 C. 若粒子帶正電，E 方向應(yīng)向上 8 D. 不管粒子帶何種電， E 方向都向下 解析：若粒子帶正電，所受洛倫茲力向上， 電場力與其平衡，應(yīng)該向下，E方向應(yīng)向下, 當(dāng)粒子帶負(fù)電時，電場力、洛倫茲力方向都與帶正電荷時相反， 也能沿直線做勻速直線運(yùn)動， A D

14、對. 答案：AD 12. 2010 年，上海成功舉辦盛大的世界博覽會回眸一下歷屆世博會，很多科技成果 從世博會上走向世界例如： 1873 年奧地利維也納世博會上，線路意外搭錯造就“偶然發(fā) 明”，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)變成了電動機(jī)如圖所示， 是著名的電磁旋轉(zhuǎn)實驗， 這一裝置實際上就是 最早的電動機(jī)圖中 A是可動磁鐵，B是固定導(dǎo)線，C是可動導(dǎo)線，D是固定磁鐵圖中黑 色部分表示汞（磁鐵和導(dǎo)線的下半部分都浸沒在汞中 ），下部接在電源上.請你判斷這時自上 向下看，A和C轉(zhuǎn)動方向為（ ） A. 可動磁鐵 A 轉(zhuǎn)動方向為逆時針 B. A和C轉(zhuǎn)動方向均為逆時針 C. 可動導(dǎo)線 C 轉(zhuǎn)動方向為順時針 D. A和C轉(zhuǎn)動方向均

15、為順時針 解析：根據(jù)電流的方向判定可以知道 B中的電流方向是向上的， 那么在B導(dǎo)線附近的磁 場方向為逆時針方向， 即為A磁鐵 N 極的受力方向；由于D磁鐵產(chǎn)生的磁場呈現(xiàn)出由 N 極向 外發(fā)散，C中的電流方向是向下的，由左手定則可知 C受到的安培力方向為順時針故選項 A C 正確. 答案：AC 13. 2011 年“315”到來之際，平板電視終于納入“三包”當(dāng)中，顯示屏等關(guān)鍵零部 件包修 3 年.如圖所示，電視機(jī)的顯像管中， 電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實現(xiàn)的.電子 束經(jīng)過加速電場后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)，磁場方向垂直于圓面.不加磁場時， 電子束將 通過磁場中心 0點而打到屏幕上的中心 M加磁場后

16、電子束偏轉(zhuǎn)到 P點外側(cè).現(xiàn)要使電子束 偏轉(zhuǎn)回到P點，可行的辦法是（ ） A.增大加速電壓 B. 增加偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 9 C. 將圓形磁場區(qū)域向屏幕靠近些 D. 將圓形磁場的半徑增大些10 解析：若電子束的初速度不為零，則 qU= 2m2-V, v = 、/v0+ 智，軌道半徑 R mv =麗,增大偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度， 軌道半徑減小，增大磁場半徑電子束均偏轉(zhuǎn)到 P點外側(cè)； 增大加速電壓，軌道半徑增大，電子束偏轉(zhuǎn)回到 P點；將圓形磁場區(qū)域向屏幕靠近些， 電子 束偏轉(zhuǎn)回到P點正確答案選 A C. 答案：AC 14. 如圖所示，相距為 d的兩帶電平行板間同時存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B、方向垂直紙面向

17、 里的勻強(qiáng)磁場，一質(zhì)量為 m帶電荷量為q的小球由下板邊緣沿水平方向射入該區(qū)域，帶電 小球恰能在兩板間做勻速圓周運(yùn)動，則 （ ） A. 小球一定帶負(fù)電 B. 小球一定帶正電 解析：要使小球在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動，必須滿足重力與電場力平衡，即 m= Eq, 、，._ . 一 . U 一 U 方向相反，所以電場方向向上，故小球一定帶正電， A 錯誤，B 正確；根據(jù)E=d可得m= d q,所以U= mgd C 正確；小球在兩板間的運(yùn)動時間為整個圓周運(yùn)動周期的一半， 即t = n m q Bq D 錯誤. 答案：BC 三、計算題（共 54 分） 15. （12 分）中國電磁炮研制方面與歐美西方國家在同

18、一起跑線上，限于技術(shù) 和人才原 因，中國電磁炮研制稍比西方國家慢幾年， 但在某些技術(shù)上將會比美國電磁炮更精進(jìn). 電磁 炮是利用磁場對電流的作用力把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能， 使炮彈發(fā)射出去的.如圖所示，把兩根 長為s,互相平行的銅制軌道放在磁場中， 軌道之間放有質(zhì)量為 m的炮彈，炮彈架在長為L、 質(zhì)量為M的金屬架上，已知金屬架與炮彈在運(yùn)動過程中所受的總阻力與速度平方成正比， 當(dāng) 有恒定的大電流Ii通過軌道和炮彈時，炮彈與金屬架在磁場力的作用下，獲得速度 Vi時加 C.兩板間電壓為 mgd q D.小球在兩板間的運(yùn)動時間為 2 n m qB 11 速度為a,當(dāng)有恒定的大電流I2通過軌道和炮彈時，炮彈最終

19、以最大速度 V2脫離金屬架并離 開軌道，則垂直于軌道平面的磁感強(qiáng)度 B是多少？2 3 12 解析：由題意知，當(dāng)通以電流 F= BliL. 由牛頓第二定律有： Fi f 1= (M m) a. 2 又 f 1= kvi, 三式解得： BI1L( M+ m) a k 一 2 . 當(dāng)電流為12時，安培力為 Fi = BliL, f 2= kv； 由題知：F2= f 2. 2 (M+ m) av2 11 Lv2 12Lv2 16. (12 分)如圖所示，通電金屬桿 ab質(zhì)量m= 12 g，電阻R= 1.5 Q ,水平地放置在 傾角0 = 30的光滑金屬導(dǎo)軌上導(dǎo)軌寬度 d= 10 3 cm，導(dǎo)軌電阻、導(dǎo)

20、軌與金屬桿的接觸 電阻忽略不計，電源內(nèi)阻 r = 0.5 Q .勻強(qiáng)磁場的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B= 0.2 T , g =10 m/s 2,若金屬桿ab恰能保持靜止，求： (1)金屬桿ab受到的安培力大小； 電源的電動勢大小 E 解析：(1)對金屬桿受力分析如圖，由平衡條件可知: F= mgan 30 , (2)導(dǎo)線受到的安培力為： F= BId, 又：E= l(R+ r),解得：B= 解得：= =12X 10 3 X 10X N= 4 3X 10 N. 3 13 F 4 Ex 102 聯(lián)立解得電動勢:E=商(R+ r) = 0.2 J叭 3x 10-/ + SV = 0 V 17. （12 分）電視機(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實現(xiàn)的電子束經(jīng)過電 壓為U的加速電場后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)，如圖所示，磁場方向垂直于圓面. 磁場區(qū)的 中心為O,半徑為r.當(dāng)不加磁場時，電子束將通過O點而打到屏幕的中心 M點.為了讓電子 束射到屏幕邊緣 P,需要加磁場，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度 0，此時磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 應(yīng)為多少? 解析：電子在磁場中沿圓弧