高中物理粵教版1第三章磁場(chǎng)章末綜合測(cè)評(píng)3

章末綜合測(cè)評(píng)(三)磁場(chǎng)(時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～7題只有一項(xiàng)符合題目要求，第8～10題有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．)1．(2023·紹興高二檢測(cè))安培的分子環(huán)形電流假說不能用來解釋下列哪些磁現(xiàn)象()A．磁體在高溫時(shí)失去磁性B．磁鐵經(jīng)過敲擊后磁性會(huì)減弱C．鐵磁類物質(zhì)放入磁場(chǎng)后具有磁性D．通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)【解析】磁鐵內(nèi)部的分子電流的排布是大致相同的，在高溫時(shí)，分子電流的排布重新變得雜亂無章，故對(duì)外不顯磁性，A對(duì)；磁鐵經(jīng)過敲擊后，分子電流的排布重新變得雜亂無章，每個(gè)分子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，故對(duì)外不顯磁性，故B對(duì)；鐵磁類物質(zhì)放入磁場(chǎng)后磁鐵內(nèi)部的分子電流的排布是大致相同的，對(duì)外顯現(xiàn)磁性，C對(duì)；通電導(dǎo)線的磁場(chǎng)是由自由電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成的，即產(chǎn)生磁場(chǎng)的不是分子電流，故D錯(cuò)誤．【答案】D2．(2023·鄭州高二檢測(cè))關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法正確的是()A．電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E＝eq\f(F,q)，適用于任何電場(chǎng)B．由真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式E＝eq\f(kQ,r2)可知，當(dāng)r→0，E→＋∞C．由公式B＝eq\f(F,IL)可知，一小段通電導(dǎo)線在某處若不受磁場(chǎng)力則說明此處一定無磁場(chǎng)D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是置于該處的通電導(dǎo)線所受的安培力方向【解析】電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E＝eq\f(F,q)，適用于任何電場(chǎng)，故A正確．當(dāng)r→0時(shí)，電荷已不能看成點(diǎn)電荷，公式E＝eq\f(kQ,r2)不再成立．故B錯(cuò)誤．由公式B＝eq\f(F,IL)可知，一小段通電導(dǎo)線在某處若不受磁場(chǎng)力，可能是B的方向與電流方向平行，所以此處不一定無磁場(chǎng)，故C錯(cuò)誤．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和該處通電導(dǎo)線所受的安培力方向垂直，故D錯(cuò)誤．【答案】A3．(2023·海南高考)如圖1所示，a是豎直平面P上的一點(diǎn)，P前有一條形磁鐵垂直于P，且S極朝向a點(diǎn)，P后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵的磁場(chǎng)的共同作用下，在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過a點(diǎn)．在電子經(jīng)過a點(diǎn)的瞬間，條形磁鐵的磁場(chǎng)對(duì)該電子的作用力的方向()圖1A．向上 B．向下C．向左 D．向右【解析】a點(diǎn)處磁場(chǎng)垂直于紙面向外，根據(jù)左手定則可以判斷電子受力向上，A正確．【答案】A4．如圖2所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向豎直向下，有一正離子恰能以速率v沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域．下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：30800050】圖2A．若一電子以速率v從右向左飛入，則該電子將沿直線運(yùn)動(dòng)B．若一電子以速率v從右向左飛入，則該電子將向上偏轉(zhuǎn)C．若一電子以速率v從右向左飛入，則該電子將向下偏轉(zhuǎn)D．若一電子以速率v從左向右飛入，則該電子將向下偏轉(zhuǎn)【解析】正離子以速率v沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域，則有：qvB＝Eq.即：vB＝E，若一電子的速率v從左向右飛入此區(qū)域時(shí)，也必有evB＝Ee.電子沿直線運(yùn)動(dòng)．而電子以速率v從右向左飛入時(shí)，電子所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力均向上，電子將向上偏轉(zhuǎn)，B正確，A、C、D均錯(cuò)誤．【答案】B5．回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩個(gè)D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖3所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，則下列說法中正確的是()圖3A．增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓B．減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C．增加周期性變化的電場(chǎng)的頻率D．增大D形金屬盒的半徑【解析】粒子最后射出時(shí)的旋轉(zhuǎn)半徑為D形金屬盒的最大半徑R，R＝eq\f(mv,qB)，Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(q2B2R2,2m).可見，要增大粒子的動(dòng)能，應(yīng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B和增大D形金屬盒的半徑R，故正確選項(xiàng)為D.【答案】D6．(2023·宜昌高二檢測(cè))如圖4所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過Δt時(shí)間從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)，OC與OB成60°.現(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)閑q\f(v,3)，仍從A點(diǎn)射入磁場(chǎng)，不計(jì)重力，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)?)圖4\f(1,2)Δt B．2Δt\f(1,3)Δt D．3Δt【解析】由牛頓第二定律qvB＝meq\f(v2,r)及勻速圓周運(yùn)動(dòng)T＝eq\f(2πr,v)得r＝eq\f(mv,qB)；T＝eq\f(2πm,qB).作出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，由圖可得，以速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場(chǎng)經(jīng)過Δt＝eq\f(T,6)從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)，軌道半徑r＝eq\r(3)AO；速度變?yōu)閑q\f(v,3)時(shí)，運(yùn)動(dòng)半徑是eq\f(r,3)＝eq\f(\r(3)AO,3)，由幾何關(guān)系可得在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過的圓心角為120°，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為eq\f(T,3)，即2Δt.故A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確．【答案】B7．(2023·保定高二檢測(cè))帶正電粒子(不計(jì)重力)以水平向右的初速度v0，先通過勻強(qiáng)電場(chǎng)E，后通過勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，如圖5甲所示，電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)該粒子做功為W1.若把該電場(chǎng)和磁場(chǎng)正交疊加，如圖乙所示，再讓該帶電粒子仍以水平向右的初速度v0(v0<eq\f(E,B))穿過疊加場(chǎng)區(qū)，在這個(gè)過程中電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)粒子做功為W2，則()圖5A．W1<W2 B．W1＝W2C．W1>W2 D．無法判斷【解析】在乙圖中，由于v0<eq\f(E,B)，電場(chǎng)力qE大于洛倫茲力qBv.根據(jù)左手定則判斷可知：洛倫茲力有與電場(chǎng)力方向相反的分力．則在甲圖的情況下，粒子沿電場(chǎng)方向的位移較大，電場(chǎng)力做功較多，所以選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確．【答案】C8．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的區(qū)域中有一光滑斜面體，在斜面體上放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的導(dǎo)線，當(dāng)通以如圖6所示方向的電流后，導(dǎo)線恰能保持靜止，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B滿足()圖6A．B＝eq\f(mgsinθ,IL)，方向垂直斜面向下B．B＝eq\f(mgsinθ,IL)，方向垂直斜面向上C．B＝eq\f(mgtanθ,IL)，方向豎直向下D．B＝eq\f(mg,IL)，方向水平向左【解析】磁場(chǎng)方向垂直斜面向下時(shí)，根據(jù)左手定則，安培力沿斜面向上，導(dǎo)體棒還受到重力和支持力，根據(jù)平衡條件和安培力公式，有mgsinθ＝BIL，解得選項(xiàng)A正確．磁場(chǎng)豎直向下時(shí)，安培力水平向左，導(dǎo)體棒還受到重力和支持力，根據(jù)平衡條件和安培力公式，有mgtanθ＝BIL，解得選項(xiàng)C正確．磁場(chǎng)方向水平向左時(shí)，安培力豎直向上，與重力平衡，有mg＝BIL，解得選項(xiàng)D正確．【答案】ACD9．利用如圖7所示裝置可以選擇一定速度范圍內(nèi)的帶電粒子．圖中板MN上方是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，板上有兩條寬度分別為2d和d的縫，兩縫近端相距為L(zhǎng).一群質(zhì)量為m、電荷量為q，具有不同速度的粒子從寬度為2d的縫垂直于板MN進(jìn)入磁場(chǎng)，對(duì)于能夠從寬度為d的縫射出的粒子，下列說法正確的是()圖7A．粒子帶正電B．射出粒子的最大速度為eq\f(qB3d＋L,2m)C．保持d和L不變，增大B，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大D．保持d和B不變，增大L，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大【解析】由左手定則和粒子的偏轉(zhuǎn)情況可以判斷粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)；根據(jù)洛倫茲力提供向心力qvB＝eq\f(mv2,r)可得v＝eq\f(qBr,m)，r越大v越大，由圖可知r最大值為rmax＝eq\f(3d＋L,2)，選項(xiàng)B正確；又r最小值為rmin＝eq\f(L,2)，將r的最大值和最小值代入v的表達(dá)式后得出速度之差為Δv＝eq\f(3qBd,2m)，可見選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤．【答案】BC10．如圖8所示，直角三角形ABC中存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，比荷相同的兩個(gè)粒子沿AB方向射入磁場(chǎng)，分別從AC邊上的P、Q兩點(diǎn)射出，則()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：30800051】圖8A．從P射出的粒子速度大B．從Q射出的粒子速度大C．從P射出的粒子，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)D．兩粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一樣長(zhǎng)【解析】作出各自的軌跡如右圖所示，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)知，分別從P、Q點(diǎn)射出時(shí)，與AC邊夾角相同，故可判定從P、Q點(diǎn)射出時(shí)，半徑R1<R2，所以，從Q點(diǎn)射出的粒子速度大，B正確；根據(jù)圖示，可知兩個(gè)圓心角相等，所以，從P、Q點(diǎn)射出時(shí)，兩粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等．正確的選項(xiàng)應(yīng)是B、D.【答案】BD二、計(jì)算題(本題共3小題，共40分，按題目要求作答)11．(12分)如圖9所示，傾角為θ＝30°的光滑導(dǎo)體滑軌A和B，上端接入一電動(dòng)勢(shì)E＝3V、內(nèi)阻不計(jì)的電源，滑軌間距為L(zhǎng)＝0.1m，將一個(gè)質(zhì)量為m＝0.03kg，電阻R＝Ω的金屬棒水平放置在滑軌上，若滑軌周圍存在著垂直于滑軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)閉合開關(guān)S后，金屬棒剛好靜止在滑軌上，求滑軌周圍空間的磁場(chǎng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小．(重力加速度g取10m/s2)圖9【解析】合上開關(guān)S后，由閉合電路歐姆定律得：I＝eq\f(E,R)經(jīng)分析可知，金屬棒受力如圖所示，金屬棒所受安培力，F(xiàn)＝BIL沿斜面方向受力平衡，F(xiàn)＝mgsinθ以上各式聯(lián)立可得：B＝T磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌面斜向下【答案】磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌面斜向下T12．(12分)一磁場(chǎng)寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖10所示，一電荷質(zhì)量為m，帶電荷量為－q，不計(jì)重力，以一速度(方向如圖)射入磁場(chǎng)．若不使其從右邊界飛出，則電荷的速度應(yīng)為多大？圖10【解析】若要粒子不從右邊界飛出，當(dāng)達(dá)最大速度時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由幾何知識(shí)可求得半徑r，即r＋rcosθ＝Lr＝eq\f(L,1＋cosθ)又Bqv＝eq\f(mv2,r)，所以v＝eq\f(Bqr,m)＝eq\f(BqL,m1＋cosθ).不使電荷從右邊界飛出，則v≤eq\f(BqL,m1＋cosθ)【答案】v≤eq\f(BqL,m1＋cosθ)13．(16分)(2023·山東高考)如圖11所示，直徑分別為D和2D的同心圓處于同一豎直面內(nèi)，O為圓心，GH為大圓的水平直徑．兩圓之間的環(huán)形區(qū)域(Ⅰ區(qū))和小圓內(nèi)部(Ⅱ區(qū))均存在垂直圓面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．間距為d的兩平行金屬極板間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，上極板開有一小孔．一質(zhì)量為m、電量為＋q的粒子由小孔下方eq\f(d,2)處?kù)o止釋放，加速后粒子以豎直向上的速度v射出電場(chǎng)，由H點(diǎn)緊靠大圓內(nèi)側(cè)射入磁場(chǎng)．不計(jì)粒子的重力．圖11(1)求極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的大小；(2)若粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與小圓相切，求Ⅰ區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。窘馕觥?1)設(shè)極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E，對(duì)粒子在電場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理得qEeq\f(d,2)＝eq\f(1,2)mv2①由①式得E＝eq\f(mv2,qd)