2017-2018學(xué)年高中創(chuàng)新設(shè)計(jì)物理粵教版選修3-1章末檢測：第三章 磁場 （A）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第三章磁場章末檢測（A)（時(shí)間：90分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題（本題共8個(gè)小題,每小題4分，共32分）1．一個(gè)質(zhì)子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，下列說法中錯(cuò)誤的是(）A．可能存在電場和磁場，它們的方向與質(zhì)子運(yùn)動(dòng)方向相同B．此空間可能有磁場,方向與質(zhì)子運(yùn)動(dòng)速度的方向平行C．此空間可能只有磁場，方向與質(zhì)子運(yùn)動(dòng)速度的方向垂直D．此空間可能有正交的電場和磁場，它們的方向均與質(zhì)子速度的方向垂直2。兩個(gè)絕緣導(dǎo)體環(huán)AA′、BB′大小相同，環(huán)面垂直，環(huán)中通有相同大小的恒定電流，如圖1所示，則圓心O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)椋ˋA′面水平，BB′面垂直紙面）圖1A．指向左上方B．指向右下方C．豎直向上D．水平向右3．關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，下列說法中正確的是(）A．磁場中某點(diǎn)B的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況有關(guān)B．磁場中某點(diǎn)B的方向，跟該點(diǎn)處試探電流元所受磁場力的方向一致C．在磁場中某點(diǎn)試探電流元不受磁場力作用時(shí)，該點(diǎn)B值大小為零D．在磁場中磁感線越密集的地方,B值越大4．關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng),不考慮其他場力(重力）作用，下列說法正確的是(）A．可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)C．可能做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D．只能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)5.如圖2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B后，保持原速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如果使勻強(qiáng)磁場發(fā)生變化，則下列判斷中錯(cuò)誤的是()圖2A．磁場B減小,油滴動(dòng)能增加B．磁場B增大，油滴機(jī)械能不變C．使磁場方向反向，油滴動(dòng)能減小D．使磁場方向反向后再減小，油滴重力勢能減小6。如圖3所示，空間的某一區(qū)域內(nèi)存在著相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，一個(gè)帶電粒子以某一初速度由A點(diǎn)進(jìn)入這個(gè)區(qū)域沿直線運(yùn)動(dòng),從C點(diǎn)離開區(qū)域；如果這個(gè)區(qū)域只有電場則粒子從B點(diǎn)離開場區(qū)；如果這個(gè)區(qū)域只有磁場，則粒子從D點(diǎn)離開場區(qū);設(shè)粒子在上述3種情況下，從A到B點(diǎn),從A到C點(diǎn)和A到D點(diǎn)所用的時(shí)間分別是t1、t2和t3,比較t1、t2和t3的大小，則有（粒子重力忽略不計(jì)）（)圖3A．t1＝t2＝t3B．t2<t1〈t3C．t1＝t2<t3D．t1＝t3>t27．如圖4所示，a、b是一對(duì)平行金屬板，分別接到直流電源兩極上，右邊有一檔板，正中間開有一小孔d，在較大空間范圍內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，在a、b兩板間還存在著勻強(qiáng)電場E.從兩板左側(cè)中點(diǎn)c處射入一束正離子（不計(jì)重力）,這些正離子都沿直線運(yùn)動(dòng)到右側(cè)，從d孔射出后分成3束．則下列判斷正確的是()圖4A．這三束正離子的速度一定不相同B．這三束正離子的質(zhì)量一定不相同C．這三束正離子的電荷量一定不相同D．這三束正離子的比荷一定不相同8．如圖5所示，兩個(gè)半徑相同的半圓形軌道分別豎直放置在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中．軌道兩端在同一高度上，軌道是光滑的,兩個(gè)相同的帶正電小球同時(shí)從兩軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放．M、N為軌道的最低點(diǎn),則下列說法正確的是（)圖5A．兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度vM〈vNB．兩小球第一次到達(dá)軌道最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力FM〈FNC．小球第一次到達(dá)M點(diǎn)的時(shí)間大于小球第一次到達(dá)N點(diǎn)的時(shí)間D．在磁場中小球能到達(dá)軌道的另一端，在電場中小球不能到達(dá)軌道的另一端二、雙項(xiàng)選擇題(本題共2個(gè)小題，每小題6分，共12分)9.1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器,其原理如圖6所示．這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙,下列說法正確的是（）圖6A．離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器B．離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器C．離子從磁場中獲得能量D．離子從電場中獲得能量10．如圖7所示為一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長的粗糙細(xì)桿上滑動(dòng)，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中（不計(jì)空氣阻力)．現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0，在以后的運(yùn)動(dòng)過程中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖象可能是下圖中的()圖7題號(hào)12345678910答案姓名:________班級(jí)：________學(xué)號(hào)：________得分：________三、填空題(本題共2個(gè)小題，滿分16分)11．(8分)一個(gè)電子(電荷量為e，質(zhì)量為m)以速率v從x軸上某點(diǎn)垂直x軸進(jìn)入上方勻強(qiáng)磁場區(qū)域，如圖8所示,已知上方磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，且大小為下方勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的2倍,將從開始到再一次由x軸進(jìn)入上方磁場作為一個(gè)周期，那么，電子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期所用的時(shí)間是________,電子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的平均速度大小為________．圖812．（6分）如圖9所示，正方形容器處在勻強(qiáng)磁場中，一束電子從a孔沿a→b方向垂直射入容器內(nèi)的勻強(qiáng)磁場中,結(jié)果一部分電子從小孔c豎直射出，一部分電子從小孔d水平射出，則從c、d兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比tc∶td＝____________,在容器中運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比ac∶ad＝__________.圖9四、計(jì)算題（本題共4個(gè)小題，滿分40分)13．(8分)如圖10所示，在傾角為37°的光滑斜面上有一根長為0.4m，質(zhì)量為6×10－2kg的通電直導(dǎo)線，電流I＝1A，方向垂直紙面向外，導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩拴住不動(dòng),整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加0。4T，方向豎直向上的磁場中，設(shè)t＝0時(shí),B＝0，則需要多長時(shí)間斜面對(duì)導(dǎo)線的支持力為零？（g取10m/s2圖1014．(10分)電子質(zhì)量為m，電荷量為q，以速度v0與x軸成θ角射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，最后落在x軸上的P點(diǎn)，如圖11所示，求：圖11（1）eq\x\to（OP）的長度；(2)電子由O點(diǎn)射入到落在P點(diǎn)所需的時(shí)間t。15．（10分）如圖12所示，有界勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2×10－3T;磁場右邊是寬度L＝0.2m、場強(qiáng)E＝40V/m、方向向左的勻強(qiáng)電場．一帶電粒子電荷量q＝－3.2×10－19C，質(zhì)量m＝6.4×10－27kg，以v＝4×104m/s的速度沿OO′垂直射入磁場，在磁場中偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入右側(cè)的電場，圖12（1）大致畫出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡(畫在給出的圖中）；（2)帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;（3)帶電粒子飛出電場時(shí)的動(dòng)能Ek。16．(12分)質(zhì)量為m,電荷量為q的帶負(fù)電粒子自靜止開始，經(jīng)M、N板間的電場加速后，從A點(diǎn)垂直于磁場邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，該粒子離開磁場時(shí)的位置P偏離入射方向的距離為s，如圖13所示，已知M、N兩板間的電壓為U，粒子的重力不計(jì)．圖13(1）正確畫出粒子由靜止開始至離開勻強(qiáng)磁場時(shí)的軌跡圖（用直尺和圓規(guī)規(guī)范作圖)；(2）求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。第三章磁場（A)1．C［帶正電的質(zhì)子穿過一空間未偏轉(zhuǎn)，可能不受力,可能受力平衡，也可能受合外力方向與速度方向在同一直線上．]2．A3．D［磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場本身決定，與試探電流元無關(guān)．而磁感線可以描述磁感應(yīng)強(qiáng)度,疏密程度表示大小．]4．A［帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的洛倫茲力跟速度方向與磁場方向的夾角有關(guān)，當(dāng)速度方向與磁場方向平行時(shí),它不受洛倫茲力作用，又不受其他力作用,這時(shí)它將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)正確．因洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直,改變速度方向，因而同時(shí)也改變洛倫茲力的方向,故洛倫茲力是變力，粒子不可能做勻變速運(yùn)動(dòng)，故B、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤．只有當(dāng)速度方向與磁場方向垂直時(shí)，帶電粒子才做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故D項(xiàng)中“只能”是不對(duì)的．］5．C［帶負(fù)電的油滴在勻強(qiáng)磁場B中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受堅(jiān)直向下的重力和豎直向上的洛倫茲力而平衡，當(dāng)B減小時(shí),由f＝qvB可知洛倫茲力減小，重力大于洛倫茲力,重力做正功,故油滴動(dòng)能增加,A正確；B增大，洛倫茲力大于重力，重力做負(fù)功,而洛倫茲力不做功，故機(jī)械能不變，B正確；磁場反向，洛倫茲力豎直向下，重力做正功，動(dòng)能增加,重力勢能減小,故C錯(cuò)，D正確,故選C。]6．C［只有電場時(shí)，粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，故t1＝t2；只有磁場時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度大小不變,但沿AC方向的分速度越來越小，故t3〉t2，綜上所述可知，選項(xiàng)C對(duì)．］7．D[本題考查帶電粒子在電場、磁場中的運(yùn)動(dòng)，速度選擇器的知識(shí)．帶電粒子在金屬板中做直線運(yùn)動(dòng)，qvB＝Eq，v＝eq\f（E,B）,表明帶電粒子的速度一定相等,而電荷的帶電量、電性、質(zhì)量、比荷的關(guān)系均無法確定；在磁場中R＝eq\f(mv，Bq),帶電粒子運(yùn)動(dòng)半徑不同,所以比荷一定不同，D項(xiàng)正確．]8．D[在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有重力做正功,在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力做正功、電場力做負(fù)功,由動(dòng)能定理可知：eq\f(1,2）mveq\o\al(2，M)＝mgHeq\f（1,2）mveq\o\al(2,N)＝mgH－qE·d故vM>vN,A、C不正確．最低點(diǎn)M時(shí)，支持力與重力和洛倫茲力的合力提供向心力，最低點(diǎn)N時(shí),支持力與重力的合力提供向心力．因vM〉vN，故壓力FM〉FN，B不正確．在電場中因有電場力做負(fù)功,有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢能,故小球不能到達(dá)軌道的另一端．D正確．]9．AD［本題源于課本而又高于課本，既考查考生對(duì)回旋加速器的結(jié)構(gòu)及工作原理的掌握情況，又能綜合考查磁場和電場對(duì)帶電粒子的作用規(guī)律．由R＝eq\f（mv，qB)知，隨著被加速離子的速度增大，離子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑逐漸增大，所以離子必須由加速器中心附近進(jìn)入加速器,A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；離子在電場中被加速，使動(dòng)能增加；在磁場中洛倫茲力不做功，離子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不改變．磁場的作用是改變離子的速度方向，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．］10．AD［由左手定則可知，圓環(huán)所受洛倫茲力豎直向上,如果恰好qv0B＝mg，圓環(huán)與桿間無彈力,不受摩擦力，圓環(huán)將以v0做勻速直線運(yùn)動(dòng),故A正確；如果qv0B<mg，則a＝eq\f（μmg－qvB，m),隨著v的減小,a增大，直到速度減為零后靜止;如果qv0B〉mg,則a＝eq\f（μqvB－mg，m)，隨著v的減小a也減小,直到qvB＝mg，以后將以剩余的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故D正確,B、C錯(cuò)誤．］11。eq\f(3πm,eB）eq\f(2v,3π)解析電子一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡如右圖所示．由牛頓第二定律及洛倫茲力公式，可知evB＝eq\f（mv2,R)，故圓半徑R＝eq\f(mv,eB），所以上方R1＝eq\f（mv，eB），T1＝eq\f(2πm,eB)；下方R2＝eq\f（2mv,eB），T2＝eq\f(4πm，eB）.因此電子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期所用時(shí)間是:T＝eq\f（T1,2）＋eq\f(T2，2)＝eq\f（πm,eB）＋eq\f（2πm,eB)＝eq\f(3πm,eB)，在這段時(shí)間內(nèi)位移大?。簊＝2R2－2R1＝2×eq\f(2mv，eB)－2×eq\f（mv,eB）＝eq\f(2mv，eB)，所以電子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的平均速度大小為：eq\x\to(v）＝eq\f(s，T)＝eq\f(\f（2mv,eB)，\f(3πm,eB））＝eq\f(2v,3π)。12．1∶22∶1解析同一種粒子在同一磁場中運(yùn)動(dòng)的周期相同，且tc＝eq\f（1，4）T，td＝eq\f(1,2)T，即tc∶td＝1∶2.由r＝eq\f(mv,qB)知，vc∶vd＝rc∶rd＝2∶1，而ac∶ad＝eq\f(qvcB,m)∶eq\f（qvdB,m)＝vc∶vd＝2∶1.13．5s解析斜面對(duì)導(dǎo)線的支持力為零時(shí)受力分析如右圖由平衡條件得：BIL＝mgcot37°B＝eq\f（mgcot37°，IL)＝eq\f（6×10－2×10×\f（0.8,0.6)，1×0。4）T＝2T所需時(shí)間t＝eq\f（B，ΔB)＝eq\f（2,0。4）s＝5s14．（1)eq\f（2mv0,Bq）sinθ(2)eq\f(2θm,Bq）解析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),應(yīng)根據(jù)已知條件首先確定圓心的位置，畫出運(yùn)動(dòng)軌跡,所求距離應(yīng)和半徑R相聯(lián)系，所求時(shí)間應(yīng)和粒子轉(zhuǎn)動(dòng)的圓心角θ、周期T相聯(lián)系．(1)過O點(diǎn)和P點(diǎn)做速度方向的垂線，兩線交點(diǎn)C即為電子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，如右圖所示，則可知eq\x\to(OP)＝2R·sinθ①Bqv0＝meq\f(v\o\al(2,0），R）②由①②式可解得:eq\x\to(OP)＝eq\f（2mv0，Bq）sinθ.(2）由圖中可知：2θ＝ωt③又v0＝ωR④由③④式可得：t＝eq\f（2θm，Bq）。15．(1)見解析圖(2)0.4m（3)7.68×10－18J解析（1）軌跡如下圖所示．(2)帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí),由牛頓運(yùn)動(dòng)定律，有qvB＝meq\f（v2，R）,R＝eq\f（mv,qB）＝eq\f(6.4×10－27×4×104，3.2×10－19×2×10－3)m＝0。4m。(3)Ek＝EqL＋eq\f（1，2）mv2＝40×3。2×10－19×0。2J＋eq\f(1，2)×6。4×10－27×(4×104)2J＝7。68×10－18J.16．（1）見解析圖（2）eq\f(2s,s2＋d2