高中物理人教版1第三章磁場(chǎng)單元測(cè)試 全國(guó)公開(kāi)課

第三章磁場(chǎng)單元測(cè)試卷本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中，不能表明電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)的是()A．甲圖中，導(dǎo)線通電后磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．乙圖中，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用C．丙圖中，當(dāng)電流方向相同時(shí)，導(dǎo)線相互靠近D．丁圖中，當(dāng)電流方向相反時(shí)，導(dǎo)線相互遠(yuǎn)離2．根據(jù)所學(xué)知識(shí)判斷圖中正確的是()3．水平長(zhǎng)直導(dǎo)線中有恒定電流I通過(guò)，導(dǎo)線正下方的電子初速度方向與電流方向相同，如圖所示，則電子的運(yùn)動(dòng)情況是()A．沿路徑Oa運(yùn)動(dòng)B．沿路徑Ob運(yùn)動(dòng)C．沿路徑Oc運(yùn)動(dòng)D．沿路徑Od運(yùn)動(dòng)4．兩條通電的直導(dǎo)線互相垂直，如圖所示，但兩導(dǎo)線相隔一小段距離，其中導(dǎo)線AB是固定的，另一條導(dǎo)線CD能自由轉(zhuǎn)動(dòng)或平動(dòng)。它們通以圖示方向的直流電流時(shí)，CD導(dǎo)線將()A．逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABB．順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABC．逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)導(dǎo)線ABD．順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)導(dǎo)線AB5．如圖所示，a、b是兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界上的兩點(diǎn)，左邊勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線垂直紙面向里，右邊勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線垂直紙面向外，兩邊的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等。電荷量為2e的正離子以某一速度從a點(diǎn)垂直磁場(chǎng)邊界向左射出，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)，擊中并吸收了一個(gè)處于靜止?fàn)顟B(tài)的電子，不計(jì)正離子和電子的重力且忽略正離子和電子間的相互作用，則它們?cè)诖艌?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是()6．如圖所示，三個(gè)完全相同的半圓形光滑軌道豎直放置，分別處在真空、勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中，軌道兩端在同一高度上，三個(gè)相同的帶正電小球同時(shí)從軌道左端最高點(diǎn)由靜止開(kāi)始沿軌道運(yùn)動(dòng)，P、M、N分別為軌道的最低點(diǎn)，如圖所示，則下列有關(guān)判斷正確的是()A．小球第一次到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度關(guān)系vp＝vM>vNB．小球第一次到達(dá)軌道最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力關(guān)系FP＝FM>FNC．小球從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到第一次到達(dá)軌道最低點(diǎn)所用的時(shí)間關(guān)系tP<tM<tND．三個(gè)小球到達(dá)軌道右端的高度都不相同，但都能回到原來(lái)的出發(fā)點(diǎn)位置7．如圖所示，在射線OA以下有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩個(gè)質(zhì)量和電荷量都相同的正電粒子a和b以不同的速率由坐標(biāo)原點(diǎn)O沿著x軸正方向射入磁場(chǎng)，已知va＞vb，若帶電粒子只受磁場(chǎng)力的作用，則下列說(shuō)法正確的是()A．兩粒子的軌道半徑之比eq\f(Ra,Rb)＝eq\f(va,vb)B．粒子a在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間比b長(zhǎng)C．兩粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等D．兩粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向相同8.如圖所示，在沿水平方向向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，帶電小球A與B處在同一條豎直線上，其中小球B帶正電荷并被固定，小球A與一水平放置的光滑絕緣板C接觸而處于靜止?fàn)顟B(tài)，若將絕緣板C沿水平方向抽去，則()A．小球A仍可能處于靜止?fàn)顟B(tài)B．小球A將可能沿軌跡1運(yùn)動(dòng)C．小球A將可能沿軌跡2運(yùn)動(dòng)D．小球A將可能沿軌跡3運(yùn)動(dòng)9．)一束粒子流由左端平行于極板P1射入質(zhì)譜儀，沿著直線通過(guò)電磁場(chǎng)復(fù)合區(qū)后，并從狹縫S0進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2，在磁場(chǎng)B2中分為如圖所示的三束，則下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是()A．速度選擇器的P1極板帶負(fù)電B．粒子1帶負(fù)電C．能通過(guò)狹縫S0的帶電粒子的速率等于E/B1D．粒子2的比荷q/m絕對(duì)值最大10．如圖所示，寬d＝2cm的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，縱向范圍足夠大，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向內(nèi)?，F(xiàn)有一群帶正電的粒子從O點(diǎn)以相同的速率沿紙面不同方向進(jìn)入磁場(chǎng)，若粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑均為r＝5cm，則()A．右邊界：－4cm≤y<4cm的范圍內(nèi)有粒子射出B．右邊界：y＞4cm和y＜－4cm的范圍內(nèi)有粒子射出C．左邊界：y＞8cm的范圍內(nèi)有粒子射出D．左邊界：0＜y≤8cm的范圍內(nèi)有粒子射出第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共2小題，共14分。把答案直接填在橫線上)11．(6分)(海岳中學(xué)2023～2023學(xué)年高二上學(xué)期檢測(cè))磁流體發(fā)電機(jī)原理如圖所示，將一束等離子體(正負(fù)電荷組成的離子化氣體狀物質(zhì))噴射入磁場(chǎng)，在電場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓。如果射入的等離子體速度為v，板間距離為d，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與速度方向垂直，負(fù)載電阻為R，電離氣體充滿兩板間的空間。當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，電流表示數(shù)為I。則以下說(shuō)法正確的有()(1)圖中________板為電源的正極；(2)有電流從________經(jīng)用電器流向________；(3)這個(gè)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)_______；(4)此發(fā)電機(jī)的等效內(nèi)阻是________。12．(8分)圖中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)通過(guò)測(cè)量通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力，來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、并判定其方向。所用部分器材已在圖中給出，其中D為位于紙面內(nèi)的U形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長(zhǎng)；E為直流電源；R為電阻箱；為電流表；S為開(kāi)關(guān)。此外還有細(xì)沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線。(1)在圖中畫(huà)線連接成實(shí)驗(yàn)電路圖。(2)完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：①按圖接線。②保持開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，在托盤(pán)內(nèi)加入適量細(xì)沙，使D處于平衡狀態(tài)；然后用天平稱出細(xì)沙質(zhì)量m1。③閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)R的值使電流大小適當(dāng)，在托盤(pán)內(nèi)重新加入適量細(xì)沙，使D________；然后讀出________，并用天平稱出________。④用米尺測(cè)量________。(3)用測(cè)量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，可以得出B＝________。(4)判定磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的方法是：若________，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外；反之，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。三、論述·計(jì)算題(共4小題，共46分。解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)13．(10分)為m＝0.02kg的通電細(xì)桿ab置于傾角為θ＝37°的平行放置的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度d＝0.2m，桿ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直且方向向下，如圖所示?，F(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的觸頭，試求出為使桿ab靜止不動(dòng)，通過(guò)ab桿的電流范圍為多少？14．(12分)(濟(jì)南一中2023～2023學(xué)年高二上學(xué)期期末)如圖所示，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為電場(chǎng)和磁場(chǎng)的理想邊界，一束電子(電量為e，質(zhì)量為m，重力不計(jì))，由靜止?fàn)顟B(tài)從P點(diǎn)經(jīng)過(guò)Ⅰ、Ⅱ間的電場(chǎng)加速后垂直到達(dá)邊界Ⅱ的Q點(diǎn)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)邊界寬度為d，電子從磁場(chǎng)邊界Ⅲ穿出時(shí)的速度方向與電子原來(lái)的入射方向夾角為30°。求：(1)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；(2)若改變PQ間的電勢(shì)差，使電子剛好不能從邊界Ⅲ射出，則此時(shí)PQ間的電勢(shì)差U是多少？15.(12分)如圖所示，在以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)，有相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)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)若僅撤去電場(chǎng)，帶電粒子仍從O點(diǎn)射入，但速度為原來(lái)的4倍，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。(粒子的比荷滿足eq\f(q,m)＝eq\f(4\r(3),Bt0))16.(12分)在某空間存在著水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，一段光滑且絕緣的圓弧軌道AC固定在紙面內(nèi)，其圓心為O點(diǎn)，半徑R＝1.8m，OA連線在豎直方向上，AC弧對(duì)應(yīng)的圓心角θ＝37°。今有一質(zhì)量m＝×10－4kg、電荷量q＝＋×10－4C的帶電小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，以v0＝4.0m/s的初速度沿水平方向從A點(diǎn)射入圓弧軌道內(nèi)，一段時(shí)間后從C點(diǎn)離開(kāi)，小球離開(kāi)C點(diǎn)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝，不計(jì)空氣阻力，求(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E；(2)小球射入圓弧軌道后的瞬間對(duì)軌道的壓力。第三章磁場(chǎng)單元測(cè)試卷答案1．答案：B解析：甲、丙、丁中小磁針或?qū)Ь€所受的磁場(chǎng)力都是導(dǎo)線中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)給的力，但乙中的磁場(chǎng)是磁鐵產(chǎn)生的。2．答案：A解析：由左手定則知A正確，B錯(cuò)誤；由安培定則知D錯(cuò)誤；電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向應(yīng)沿電場(chǎng)線的切線方向，正電荷受力與其方向相同，C錯(cuò)誤。3．答案：D解析：水平電流下方的磁場(chǎng)垂直向外，且離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小，根據(jù)左手定則可以確定電子從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)向下偏轉(zhuǎn)，再由r＝eq\f(mv,qB)知電子運(yùn)動(dòng)曲率半徑逐漸增大，故A、B、C錯(cuò)，D對(duì)。4．答案：A解析：由安培定則可知直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)是以直線電流為圓心的同心圓，AB中電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在CD導(dǎo)線所在平面內(nèi)的磁感線如圖甲所示(俯視圖甲)。由左手定則可知，CD通電導(dǎo)線在M點(diǎn)受到的磁場(chǎng)力垂直于紙面向里，在N點(diǎn)受到的磁場(chǎng)力垂直于紙面向外。由于磁場(chǎng)的對(duì)稱性，M、N兩點(diǎn)的磁場(chǎng)力大小相等、方向相反，使得CD通電導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，即CD電流將會(huì)轉(zhuǎn)到與AB同向的位置。在圖乙中，CD中的電流所受到的磁場(chǎng)力由左手定則可知，CD將向AB靠近。5．答案：D解析：正離子以某一速度擊中并吸收了一個(gè)處于靜止?fàn)顟B(tài)的電子后，速度不變，電荷量變?yōu)椋玡，由左手定則可判斷出正離子過(guò)b點(diǎn)時(shí)所受洛倫茲力方向向下，由r＝mv/qB可知，軌跡半徑增大到原來(lái)的2倍，所以在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是圖D。6．答案：A解析：小球沿P、M軌道下滑過(guò)程都只有重力做功，根據(jù)動(dòng)能定理WG＝mgR＝eq\f(1,2)mv2知到達(dá)底端速度相等，小球沿N軌道下滑過(guò)程電場(chǎng)力做負(fù)功，根據(jù)動(dòng)能定理WG－W電＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,N)，其到達(dá)最低點(diǎn)速度要小于沿P、M軌道下滑情況，故選項(xiàng)A正確；根據(jù)上述分析知到達(dá)最低點(diǎn)的時(shí)間關(guān)系tP＝tM<tN，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；選項(xiàng)B中，小球沿P軌道到達(dá)底端時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律：FP－mg＝eq\f(mv2,R)＝2mg，所以FP＝3mg，同理小球沿M軌道到達(dá)底端時(shí)，對(duì)軌道的壓力為FM＝3mg＋F洛，小球沿N軌道到達(dá)底端時(shí)FN－mg＝eq\f(mv\o\al(2,N),R)<2mg，故FM>FP>FN，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；小球沿軌道P、M下滑后，能到達(dá)右端同樣高度的地方，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7．答案：ACD解析：粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由洛倫茲力提供向心力，根據(jù)qvB＝meq\f(v2,r)，得：r＝eq\f(mv,qB)，則得eq\f(Ra,Rb)＝eq\f(va,vb)，故A正確；粒子運(yùn)動(dòng)周期T＝eq\f(2πm,qB)，T相同，兩個(gè)粒子從OA射出磁場(chǎng)時(shí)，速度與OA夾角相同，方向平行，則兩個(gè)粒子軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角都是60°，根據(jù)t＝eq\f(θ,2π)T知兩粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，故B錯(cuò)誤，CD正確。8.答案：AB解析：若小球所受庫(kù)侖力和重力二力平衡，則撤去絕緣板后，小球仍能繼續(xù)處于平衡狀態(tài)，A正確。若小球在庫(kù)侖力、重力、絕緣板彈力三力作用下處于平衡狀態(tài)，則撤去絕緣板后，小球所受合力向上，小球向上運(yùn)動(dòng)并受到向左的洛倫茲力而向左偏轉(zhuǎn)，B正確，C、D錯(cuò)誤。9．答案：BC解析：若粒子帶正電，在平行金屬板中受到電場(chǎng)力和洛倫茲力兩個(gè)力作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由左手定則可知，洛倫茲力方向豎直向上，則電場(chǎng)力方向向下，電場(chǎng)強(qiáng)度方向向下，所以速度選擇器的P1極板帶正電，故A錯(cuò)誤；由圖可知，粒子1進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1時(shí)向上偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則判斷得知該束粒子帶負(fù)電，故B正確；粒子能通過(guò)狹縫，電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡，則有：qvB1＝qE，解得v＝eq\f(E,B1)，故C正確；根據(jù)qvB＝meq\f(v2,r)得，r＝eq\f(mv,qB)，知r越大，比荷越小，所以D錯(cuò)誤。10．答案：AD解析：當(dāng)粒子的軌跡恰好與x軸方向的右邊界相切時(shí)，如圖，根據(jù)幾何知識(shí)得到y(tǒng)1＝eq\r(r2－r－22)＝eq\r(52－5－22)cm＝4cm當(dāng)粒子沿－y軸方向射入磁場(chǎng)時(shí)，粒子從磁場(chǎng)右邊界x軸下方射出時(shí)，則有y2＝－eq\r(r2－r－22)＝－eq\r(52－5－22)cm＝－4cm所以右邊界：－4cm≤y＜4cm有粒子射出，故A正確，B錯(cuò)誤。由圖可知，粒子只能從x軸上方從左邊界射出磁場(chǎng)，y的最大值為y＝8cm。所以左邊界：0＜y≤8cm有粒子射出，故C錯(cuò)誤，D正確。11．(6分)答案：(1)A(2)a，b(3)Bdv(4)eq\f(Bdv,I)－R解析：大量帶正電和帶負(fù)電的微粒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，由左手定則可以判斷正電荷受到的洛倫茲力向上，所以正電荷會(huì)聚集在A板上，負(fù)電荷受到的洛倫茲力向下，負(fù)電荷聚集到B板上，故A板相當(dāng)于電源的正極，B板相當(dāng)于電源的負(fù)極，所以通過(guò)電阻R的電流從a到b。根據(jù)qvB＝qeq\f(E,d)得，E＝Bdv。根據(jù)歐姆定律得，r＝eq\f(E,I)－R＝eq\f(Bdv,I)－R。12．答案：(1)如圖所示(2)③重新處于平衡狀態(tài)；電流表的示數(shù)I；此時(shí)細(xì)沙的質(zhì)量m2；④D的底邊長(zhǎng)度L(3)eq\f(|m2－m1|g,IL)(4)m2>m1解析：考查了安培力作用下物體的平衡，解題的關(guān)鍵是弄清實(shí)驗(yàn)原理。分析知，兩次細(xì)沙的重力差與D的底邊所受安培力相等，即BIL＝|m2－m1|g，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(|m2－m1|g,IL)；根據(jù)m1和m2的關(guān)系及左手定則可判斷磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。13．答案：0.14A≤I≤0.46A解析：桿ab中的電流為a到b，所受的安培力方向平行于導(dǎo)軌向上。當(dāng)電流較大時(shí)，導(dǎo)體有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所受靜摩擦力向下；當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大時(shí)，磁場(chǎng)力為最大值F1，此時(shí)通過(guò)ab的電流最大為Imax；同理，當(dāng)電流最小時(shí)，應(yīng)該是導(dǎo)體受向上的最大靜摩擦力，此時(shí)的安培力為F2，電流為Imin。正確地畫(huà)出兩種情況下的受力圖，由平衡條件列方程求解。根據(jù)第一幅受力圖列式如下：F1－mgsinθ－Fμ1＝0FN－mgcosθ＝0，F(xiàn)μ1＝μFN，F(xiàn)1＝BImaxd解上述方程得：Imax＝0.46A根據(jù)第二幅受力圖，F(xiàn)2＋Fμ2－mgsinθ＝0，F(xiàn)N－mgcosθ＝0，F(xiàn)μ2＝μFN，F(xiàn)2＝BImind.解上述方程得：Imin＝0.14A。14．答案：(1)eq\f(πm,6eB)(2)eq\f(eB2d2,2m)解析：(1)由evB＝meq\f(v2,R)T＝eq\f(2πR,v)得電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期T＝eq\f(2πm,eB)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t＝eq\f(30°,360°)T＝eq\f(1,12)T得：t＝eq\f(πm,6eB)(2)電子剛好不從邊界Ⅲ穿出時(shí)軌道與邊界相切，運(yùn)動(dòng)半徑為R＝d由evB＝meq\f(v2,R)得v＝eq\f(eBd,m)PQ間由eU＝eq\f(mv2,2)得U＝eq\f(eB2d2,2m)15.答案：(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為eq\f(BR,t0)，沿x軸正方向；(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)