人教版高中物理選修3-1第三章《磁場(chǎng)》章末檢測(cè)題版含答案

第三章《磁場(chǎng)》章末檢測(cè)題(時(shí)間：60

分鐘

滿分：

110分)一、選擇題

(每題

4分，共

40分)1．處于紙面內(nèi)的一段直導(dǎo)線長(zhǎng)L＝1m，通有I＝1A的恒定電流，方向以下列圖．將導(dǎo)線放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它碰到垂直于紙面向外的大小為

F＝1N的磁場(chǎng)力作用．據(jù)此(

)A．能確定磁感覺強(qiáng)度的大小和方向B．能確定磁感覺強(qiáng)度的方向，不能夠確定它的大小C．能確定磁感覺強(qiáng)度的大小，不能夠確定它的方向D．磁感覺強(qiáng)度的大小和方向都不能夠確定2．電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理以下列圖，利用這種裝置能夠把質(zhì)量為m＝2.0g的彈體(包括金屬桿EF的質(zhì)量)加速到6km/s，若這種裝置的軌道寬為d＝2m，長(zhǎng)L＝100m，電流I＝10A，軌道摩擦不計(jì)，則以下有關(guān)軌道間所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感覺強(qiáng)度和磁場(chǎng)力的最大功率結(jié)果正確的選項(xiàng)是()A．B＝18T，Pm＝1.08×108WB．B＝0.6T，Pm＝7.2×104WC．B＝0.6T，Pm＝3.6×106WD．B＝18T，Pm＝2.16×106W3．指南針靜止時(shí)，其N極指向如右圖中虛線所示，若在其正上方放置水平方向的導(dǎo)線并通以直流電，則指南針靜止時(shí)其N極指向如右圖中實(shí)線所示．據(jù)此可知()A．導(dǎo)線南北放置，通有向南方向的電流B．導(dǎo)線南北放置，通有向北方向的電流C．導(dǎo)線東西放置，通有向西方向的電流D．導(dǎo)線東西放置，通有向東方向的電流4．電子與質(zhì)子速度相同，都從O點(diǎn)射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)所區(qū)，則圖中畫出的四段圓弧，哪兩段是電子和質(zhì)子運(yùn)動(dòng)的可能軌跡()A．a(chǎn)是電子運(yùn)動(dòng)軌跡，

d是質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡B．b是電子運(yùn)動(dòng)軌跡，

c是質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡C．c是電子運(yùn)動(dòng)軌跡，

b是質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡D．d是電子運(yùn)動(dòng)軌跡，

a是質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡5．以下列圖，在

x>0，y>0

的空間有恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感覺強(qiáng)度的方向垂直于

xOy

平面向里，大小為

B.現(xiàn)有四個(gè)質(zhì)量及電荷量均相同的帶電粒子，由

x軸上的

P點(diǎn)以不相同的初速度平行于y軸射入磁場(chǎng)，其出射方向以下列圖，不計(jì)重力的影響，則()A．初速度最大的粒子是沿①方向射出的粒子B．初速度最大的粒子是沿②方向射出的粒子C．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的是沿③方向射出的粒子D．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的是沿④方向射出的粒子6．以下列圖，三個(gè)帶相同正電荷的粒子a、b、c(不計(jì)重力)，以相同的動(dòng)能沿平行板電容器中心線同時(shí)射入互相垂直的電磁場(chǎng)中，其軌跡以下列圖，由此能夠判斷()A．三個(gè)粒子中，質(zhì)量最大的是c，質(zhì)量最小的是aB．三個(gè)粒子中，質(zhì)量最大的是a，質(zhì)量最小的是cC．三個(gè)粒子中動(dòng)能增加的是c，動(dòng)能減少的是aD．三個(gè)粒子中動(dòng)能增加的是a，動(dòng)能減少的是c7．以下列圖，邊長(zhǎng)為a的等邊三角形ABC地域中存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶正電、電荷量為q的粒子以速度v0沿AB邊射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，欲使帶電粒子能從AC邊射出，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感覺強(qiáng)度B的取值應(yīng)為()2mv03mv0A．B＝aqB．B≥aqmv0mv0C．B＝aqD．B≥aq8．以下列圖實(shí)線表示處在豎直平面內(nèi)的勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線，與水平方向成α角，水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，有一帶電液滴沿斜向上的虛線L做直線運(yùn)動(dòng)，L與水平方向成β角，且α>β，則以下說法中不正確的選項(xiàng)是()A．液滴必然做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．液滴必然帶正電C．電場(chǎng)線方向必然斜向上D．液滴有可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)9．北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)重要改造工程曾獲中國(guó)十大科技殊榮，儲(chǔ)蓄環(huán)是北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)中特別要點(diǎn)的組成部分，如圖為儲(chǔ)蓄環(huán)裝置表示圖．現(xiàn)將質(zhì)子(11H)和α粒子(24He)等帶電粒子儲(chǔ)蓄在儲(chǔ)蓄環(huán)空腔中，儲(chǔ)蓄環(huán)置于一個(gè)與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng))中，磁感覺強(qiáng)度為B.若是質(zhì)子和α粒子在空腔中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡相同(如圖中虛線所示)，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也相同．比較質(zhì)子和α粒子在圓環(huán)狀空腔中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能EH和Eα，運(yùn)動(dòng)的周期TH和Tα的大小，有()A．EH＝E，TH≠Tα＝E，T＝TααB．EHαHC．EH≠E，TH≠TD．EH≠E，TH＝Tαααα10．以下列圖，

ABC

為與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的邊長(zhǎng)為

a的等邊三角形，磁場(chǎng)垂直紙面向外，比荷為

e/m的電子以速度

v0從

A點(diǎn)沿

AB方向射入，現(xiàn)欲使電子能穿過

BC

邊，則磁感覺強(qiáng)度B的取值應(yīng)為

(

)A．B>

3mv0ae

B．B<

2mv0aeC．B<

3mv0ae

D．B>

2mv0ae二、非選擇題

(共

60分)11．(5

分)以下列圖，在互相垂直的水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)

(E

已知)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)

(B已知)中，有一固定的豎直絕緣桿，桿上套有一個(gè)質(zhì)量為

m、電荷量為＋

q的小球，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)由靜止釋放小球，則小球下落的最大速度

vm

是多少？(mg>μqE)12．(10分)以下列圖，一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN兩端分別放在兩個(gè)固定的圓滑圓形導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)軌平行且間距為上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體棒中通一自右向左的電流止在與豎直方向成37°角的導(dǎo)軌上，取sin37求：

L，導(dǎo)軌處在豎直向I時(shí)，導(dǎo)體棒靜＝°0.6，cos37°＝0.8，(1)磁場(chǎng)的磁感覺強(qiáng)度

B；(2)每個(gè)圓導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒的支持力大小FN。13．(10分)以下列圖，垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)以MN為界線，左側(cè)磁感覺強(qiáng)度為B1，右側(cè)磁感覺強(qiáng)度為B2，B1＝2B2＝2T，比荷為2×106C/kg的帶正電粒子從O點(diǎn)以v0＝4×104m/s的速度垂直于MN進(jìn)入右側(cè)的磁場(chǎng)所區(qū)，求粒子經(jīng)過距離O點(diǎn)4cm的磁場(chǎng)界線上的P點(diǎn)所需的時(shí)間。14．(10分)以下列圖，兩個(gè)同心圓，半徑分別為

r和

2r，在兩圓之間的環(huán)形地域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感覺強(qiáng)度為

B.圓心

O處有一放射源，放出粒子的質(zhì)量為

m，帶電荷量為

q，假設(shè)粒子速度方向都在紙面內(nèi)．(1)圖中箭頭表示某一粒子初速度的方向，

OA

與初速度方向的夾角為

60°，要想使該粒子經(jīng)過磁場(chǎng)第一次經(jīng)過

A點(diǎn)，則初速度的大小是多少？要使粒子不穿出環(huán)形地域，則粒子的初速度需要滿足什么條件？15．（12）以下列圖，在以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心、半徑為R的半圓形地域內(nèi)，有互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感覺強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)方向垂直于

xOy

平面向里．一帶正電的粒子

(不計(jì)重力

)從

O點(diǎn)沿

y軸正方向以某一速度射入，帶電粒子恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)

t0時(shí)間從

P點(diǎn)射出。(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向。(2)若僅撤去磁場(chǎng)，帶電粒子仍從O點(diǎn)以相同的速度射入，t0時(shí)間恰好從半圓形地域的經(jīng)2界線射出．求粒子運(yùn)動(dòng)加速度的大小。(3)若僅撤去電場(chǎng)，帶電粒子仍從O點(diǎn)射入，但速度為原來的4倍，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。16．(13分)某儀器用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來控制電子在資料表面上方的運(yùn)動(dòng)．以下列圖，資料表面上方矩形地域

PP′N′N充滿豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，寬為

d；矩形地域

NN′M′M

充滿垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感覺強(qiáng)度為

B，長(zhǎng)為

3s，寬為

s；NN′為磁場(chǎng)與電場(chǎng)之間的薄隔斷層．一個(gè)電荷量為

e、質(zhì)量為

m、初速度為零的電子，從

P點(diǎn)開始被電場(chǎng)加速經(jīng)隔斷層垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，電子每次穿越隔斷層，

運(yùn)動(dòng)方向不變，其動(dòng)能損失是每次穿越前動(dòng)能的

10%，最后電子僅能從磁場(chǎng)界線M′N′飛出，不計(jì)電子所受重力。求電子第二次與第一次圓周運(yùn)動(dòng)半徑之比；求電場(chǎng)強(qiáng)度的取值范圍；(3)A是M′N′的中點(diǎn)，若要使電子在A、M′間垂直于AM′飛出，求電子在磁場(chǎng)所區(qū)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。章末檢測(cè)參照答案與解析F1T，僅知道F的方向，1.解析D由B＝IL可知磁場(chǎng)水平向左的磁感覺強(qiáng)度的重量為無法用左手定則判斷磁感覺強(qiáng)度的方向．無法確定沿電流方向的磁感覺強(qiáng)度的重量，由矢量合成可知無法確定磁感覺強(qiáng)度的大小和方向，D項(xiàng)正確．2.解析D通電金屬桿在磁場(chǎng)中受安培力的作用而對(duì)彈體加速，由功能關(guān)系得BIdL12＝2mvm代入數(shù)值得B＝18T；當(dāng)速度最大時(shí)磁場(chǎng)力的功率也最大，即Pm＝BIdvm，代入數(shù)值得Pm＝2.16×106W，故D項(xiàng)正確．3.解析A小磁針N極在地磁場(chǎng)作用下指北，后小磁針N極在電流磁場(chǎng)和地磁場(chǎng)共同作用下，偏向東．因此電流的磁場(chǎng)方向只能指向東方，應(yīng)用右手定則知A正確．4.解析C由左手定則可知，a、b為正電荷運(yùn)動(dòng)軌跡，c、d為負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)軌跡．再依照?qǐng)A周運(yùn)動(dòng)的半徑R＝mv，以及電子與質(zhì)子的電荷量、速度都相同，可得b、d對(duì)應(yīng)質(zhì)量qB較大的粒子，a、c對(duì)應(yīng)質(zhì)量較小的粒子，綜合以上解析可知C項(xiàng)正確．5.解析mv可知，圓?、賹?duì)應(yīng)的半徑最大，粒子速度最大，A項(xiàng)AD由半徑公式R＝Bq正確、B項(xiàng)錯(cuò)誤；依照周期公式T＝2πm，當(dāng)圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為θ時(shí)，帶電粒子在磁場(chǎng)中Bqθm運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t＝，軌跡④圓心角最大，則沿④方向射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)，BqD項(xiàng)對(duì)，C項(xiàng)錯(cuò)誤．6.解析AC由于b粒子沒有偏轉(zhuǎn)，可知b粒子碰到的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力是一對(duì)平衡力．依照電性和磁場(chǎng)方向，能夠判斷電場(chǎng)力方向向下，洛倫茲力方向向上．對(duì)于a粒子，qvaB>Eq；對(duì)于c粒子，qvcB<Eq.又由于a、b、c粒子擁有相同的電荷量和動(dòng)能，因此可得va>vb>vc，故ma<mb<mc，A項(xiàng)正確．由于電場(chǎng)力對(duì)a粒子做負(fù)功，對(duì)c粒子做正功，而洛倫茲力均不做功，因此c粒子動(dòng)能增加，a粒子動(dòng)能減少，C項(xiàng)正確．7.解析B粒子以速度v0在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二2定律有qv0B＝mv0，得軌跡半徑r＝mv0，若粒子恰從AC邊上的rqBa，解得B＝C點(diǎn)射出，軌跡表示圖以下列圖，則r＝2sin60°3mv0AC邊射出，則3mv0，B項(xiàng)正確．a(chǎn)q.欲使粒子能從B≥aq解析D本題帶電液滴的運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)，不能能為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，由于速度變化時(shí)洛倫茲力也變化，合力將不在直線上．液滴受重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，合力為零，可判斷出洛倫茲力與電場(chǎng)力的方向，判斷出液滴只有帶正電荷才可能合力為零做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)電場(chǎng)線必斜向上．9.解析

A質(zhì)子和

α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)軌跡相同，

說明其軌跡半徑是相同的，

因此由

v212q2B2r2qvB＝m得：Ek＝mv＝r22m

，因此

2Ek∝q，可得EH＝1，半徑mEα

mvr＝，周期qB

T＝2πr＝2πm，vqBmT∝，因此

TH＝1，由此能夠判斷兩粒子的動(dòng)能相同，周期不相同，故

A正確．Tα2解析C當(dāng)電子從C點(diǎn)走開時(shí)，電子做圓周運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的軌道半徑最小，有a30＝a，而R＝mv0，因此B<3mv0，C項(xiàng)正確．R>2cos°3eBae解析開始時(shí)小球受力見圖(a)，F(xiàn)N＝Eq，由題意知mg>μEq，因此小球加速向下運(yùn)動(dòng)，此后小球受洛倫茲力情況如圖(b)，相應(yīng)的FN、Ff均增大，小球加速度減小，速度仍在增加，可是增加得慢了，洛倫茲力、彈力、摩擦力都將隨之增加，合力連續(xù)減小，直到加速度a＝0，小球速度達(dá)到最大值后，小球做勻速運(yùn)動(dòng)，則有：mg＝μ(Eq＋qvmB)，vm＝mg－μqEμqB.mg－μqE【答案】μqB解析(1)從右向左看受力解析以下列圖，由受力平衡得：BIL＝tan37°①mg解得：B＝3mg4IL.②(2)兩導(dǎo)軌對(duì)棒的支持力2FN，滿足：2FNcos37＝°mg③5解得：FN＝8mg④5即每個(gè)圓導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒的支持力大小為8mg.【答案】(1)3mg4IL(2)58mg13.解析粒子在右側(cè)磁場(chǎng)B2中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)2由qv0B2＝mv0R2mv0解得R2＝＝2cm故粒子經(jīng)過半個(gè)圓周恰好到達(dá)P點(diǎn)，軌跡如圖甲所示，則粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1＝T2πmπ－6s.＝qB2＝×1022由于B1＝2B2，由上面的求解可知粒子從P點(diǎn)射入左側(cè)的磁場(chǎng)后，做半徑R1＝1R2＝1cm2的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過兩次周期性運(yùn)動(dòng)可再次經(jīng)過P點(diǎn)，軌跡如圖乙所示，則粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2＝T1＋T2＝3π－6s2×10因此，粒子經(jīng)過距離O點(diǎn)4cm的磁場(chǎng)界線上的P點(diǎn)所需的時(shí)間為π－63π－62×10s或2×10s.【答案】π－63π－62×10s或2×10s14.解析(1)以下列圖，設(shè)粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑為R1，則由幾何關(guān)系得R1＝tan30°，則R＝3rr13則qv1B＝mv12得v1＝3Bqr.R13m(2)以下列圖，設(shè)粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑為R2，則由幾何關(guān)系知(2r－R2)2＝R22＋r23rmv223Bqr解得R2＝4，由qv2B＝R2得v2＝4m因此，要使粒子不穿出環(huán)形地域，粒子的初速度需要滿足3Bqrv≤4m.【答案】(1)3Bqr3Bqr3m(2)v≤4m解析(1)由于帶電粒子進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則qv0B＝qE①(2分)R＝v0t0②(1分)由①②聯(lián)立解得E＝BR，方向沿x軸正方向．(2分)t0(2)若僅撤去磁場(chǎng)，帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，沿y軸正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)t0R(1分)y＝v0·＝22沿x軸正方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(2分)x＝122a(t0)2＝at0由幾何關(guān)系知x＝R2－R＝3R(1分)22842解得a＝43R(1分)2t0(3)僅有磁場(chǎng)時(shí)，入射速度v′＝4v0，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)軌道半徑為2v′r，由牛頓第二定律有qv′B＝mr(1分)又qE＝ma(1分)可得r＝3R(1分)3由幾何知識(shí)sinα＝R，即sinα＝3，α＝π2r23(2分)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期T＝2πm(1分)qB則帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t′＝2α因此t′＝3π(2分)T18t02π解析(1)設(shè)圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為R1、R2Rn、Rn＋1第一次和第二次圓周運(yùn)動(dòng)速率分別為v1和v2，動(dòng)能分別為Ek1和Ek2mv1mv2由：Ek2＝0.81Ek1，R1＝B