高中物理第三章磁場章末綜合檢測教科版選修31

第三章磁場(時(shí)間：90分鐘，滿分：100分)一、選擇題(此題共10小題，每題4分，共40分.在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，起碼有一個(gè)選項(xiàng)正確.所有選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1.(廣州高二檢測)以下對于磁場和磁感線的描繪中正確的選項(xiàng)是（）A.磁感線能夠形象地描繪各點(diǎn)磁場的方向B.磁感線是磁場中客觀存在的線C.磁感線老是從磁鐵的N極出發(fā)，到S極停止D.實(shí)驗(yàn)中察看到的鐵屑的散布就是磁感線分析：選A.磁感線是為了形象描繪磁場而引入的設(shè)想線，它能夠描繪磁場的強(qiáng)弱和方向，A對，B錯.磁鐵的外面，磁感線從N極出發(fā)到S極，內(nèi)部從S極到N極，內(nèi)外面磁感線為閉合曲線，C錯.實(shí)驗(yàn)中察看到的鐵屑的散布不過模擬磁感線的形狀，不是磁感線，磁感線是看不到的，D錯.2.如圖3－8所示，帶負(fù)電的金屬圍繞其軸OO′勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，放在環(huán)頂部的小磁針最后將（）圖3－8A.N極豎直向上B.N極豎直向下C.N極水平向左D.小磁針在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動分析：選C.帶電金屬環(huán)形成逆時(shí)針電流(從右向左看)，據(jù)安培定章能夠確立，經(jīng)過金屬環(huán)軸OO′處的磁場方向水平向右，小磁針處的磁場方向水平向左，故小磁針N極最后水平指向左方，C項(xiàng)正確.在磁感覺強(qiáng)度為B0、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平擱置一根通電長直導(dǎo)線，電流的方向垂直于紙面向里.如圖3－9所示，a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn)，在這四點(diǎn)中（）1圖3－9A.c、d兩點(diǎn)的磁感覺強(qiáng)度大小相等B.a、b兩點(diǎn)的磁感覺強(qiáng)度大小相等C.c點(diǎn)的磁感覺強(qiáng)度的值最小D.b點(diǎn)的磁感覺強(qiáng)度的值最大分析：選C.通電直導(dǎo)線在c點(diǎn)的磁感覺強(qiáng)度方向與0的方向相反，b、d兩點(diǎn)的電流磁場與BB0垂直，a點(diǎn)電流磁場與B0同向，由磁場的疊加知c點(diǎn)的合磁感覺強(qiáng)度最小.4.長直導(dǎo)線AB鄰近，有一帶正電的小球，用絕緣絲線懸掛在M點(diǎn)，當(dāng)導(dǎo)線AB通以如圖3－10所示的恒定電流時(shí)，以下說法正確的選項(xiàng)是（）圖3－10小球受磁場力作用，方向與導(dǎo)線AB垂直且指向紙里小球受磁場力的作用，方向與導(dǎo)線AB垂直且指向紙外C.小球受磁場力作用，方向與導(dǎo)線AB垂直向左D.小球不受磁場力作用分析：選D.電場對此中的靜止電荷、運(yùn)動電荷都有力的作用，而磁場只對此中的運(yùn)動電荷才有力的作用，且運(yùn)動方向不可以與磁場方向平行，所以只有D選項(xiàng)正確.5.(杭州高二檢測)時(shí)時(shí)刻刻都有大批宇宙射線向地球射來，地磁場能夠改變射線中大部分帶電粒子的運(yùn)動方向，使他們不可以抵達(dá)地面，這對地球上的生命有十分重要的意義.假定有一個(gè)帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來，在地磁場的作用下，它將（）圖3－11A.向東偏轉(zhuǎn)B.向南偏轉(zhuǎn)C.向西偏轉(zhuǎn)D.向北偏轉(zhuǎn)分析：選A.赤道鄰近的地磁場方向水平向北，一個(gè)帶正電的射線粒子豎直向下運(yùn)動時(shí)，據(jù)2左手定章能夠確立，它遇到水平向東的洛倫茲力，故它向東偏轉(zhuǎn)，A正確.6.對于磁通量，以下說法中正確的選項(xiàng)是（）磁通量不單有大小并且有方向，所以是矢量磁通量越大，磁感覺強(qiáng)度越大C.經(jīng)過某一平面的磁通量為零，該處磁感覺強(qiáng)度不必定為零D.磁通量就是磁感覺強(qiáng)度分析：選C.磁通量是標(biāo)量，沒有方向，故A不對；，由Φ＝BS知Φ是由B和S兩個(gè)要素決定，Φ較大，有可能是因?yàn)镾較大造成的，所以以為磁通量越大，磁感覺強(qiáng)度越大是錯誤的，故B不對；由Φ＝BS⊥知，當(dāng)線圈平面與磁場平行時(shí)，S⊥＝0，Φ＝0，但磁感覺強(qiáng)度B不為零，故C對；磁通量和磁感覺強(qiáng)度是兩個(gè)不一樣的物理量，故D不對.故正確答案為C.7.(福建師大附中高二檢測)如圖3－12所示，一個(gè)帶正電的物體，從固定的粗拙斜面頂端沿斜面滑究竟端時(shí)的速度為v，若加上一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，則物體沿斜面滑究竟端時(shí)的速度（）圖3－12A.變小B.變大C.不變D.不可以確立分析：選B.加上勻強(qiáng)磁場后，物體向下運(yùn)動時(shí)遇到一個(gè)垂直斜面向上的洛倫茲力，物體對斜面的壓力變小，所受摩擦力變小，戰(zhàn)勝摩擦力做功減少，由動能定理知，加上磁場后，物體抵達(dá)斜面底端時(shí)的動能變大，速度變大，B正確.8.“月球勘探者號”空間探測器運(yùn)用高科技手段對月球近距離勘探，在月球重力散布、磁場散布及元素測定方面獲得了新成就.月球上的磁場極其輕微，經(jīng)過探測器拍攝電子在月球磁場中的運(yùn)動軌跡，可剖析月球磁場的強(qiáng)弱散布狀況，圖3－13是探測器經(jīng)過月球表面a、、bc、d四個(gè)地點(diǎn)時(shí)，拍攝到的電子運(yùn)動軌跡照片.設(shè)電子速率同樣，且與磁場方向垂直，則可知四個(gè)地點(diǎn)的磁場從強(qiáng)到弱的擺列正確的選項(xiàng)是（）圖3－13A.Bb→Ba→Bd→BcB.Bd→Bc→Bb→BaC.Bc→Bd→Ba→BbD.Ba→Bb→Bc→Bd分析：選D.電子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由題圖可知在a、b、c、d四圖中電子運(yùn)動軌跡3mv的半徑大小關(guān)系為Rd＞Rc＞Rb＞Ra，由半徑公式R＝qB可知，半徑越大，磁感覺強(qiáng)度越小，所以Ba＞Bb＞Bc＞Bd，D正確.9.如圖3－14所示，有一混淆正離子束先后經(jīng)過正交電場磁場地區(qū)Ⅰ和勻強(qiáng)磁場地區(qū)Ⅱ，如果這束正離子束在地區(qū)Ⅰ中不偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入地區(qū)Ⅱ后偏轉(zhuǎn)半徑又同樣，則說明這些正離子擁有同樣的（）圖3－14A.速度B.質(zhì)量C.電荷D.荷質(zhì)比分析：選AD.設(shè)電場的場強(qiáng)為，因?yàn)榱Ｗ釉诘貐^(qū)Ⅰ里不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則＝1，得v＝E；EEqBqvB1EmvmEm當(dāng)粒子進(jìn)入地區(qū)Ⅱ時(shí)；偏轉(zhuǎn)半徑又同樣，所以R＝B1Bq＝＝，應(yīng)選項(xiàng)A、D正確.221210.如圖3－15所示，兩個(gè)半徑同樣的半圓形軌道分別豎直放在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中.軌道兩頭在同一高度上，軌道是圓滑的.兩個(gè)同樣的帶正電小球同時(shí)從兩軌道左端最高點(diǎn)由靜止開釋.M、N為軌道的最低點(diǎn)，下邊的說法正確的選項(xiàng)是（）圖3－15A.兩小球抵達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度vM＜vNB.兩小球抵達(dá)軌道最低點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力FM＜FNC.小球第一次抵達(dá)M點(diǎn)的時(shí)間大于小球第一次抵達(dá)N點(diǎn)的時(shí)間D.在磁場中小球能抵達(dá)軌道的另一端，在電場中小球不可以抵達(dá)軌道的另一端分析：選D.在磁場中運(yùn)動時(shí)，只有重力做正功，在電場中運(yùn)動時(shí)，重力做正功、電場力做負(fù)功，由動能定理可知：12mgHM＝2mv12N故v＞v，A不正確.MN最低點(diǎn)M時(shí)，支持力與重力和洛倫茲力的協(xié)力供給向心力，最低點(diǎn)N時(shí)，支持力與重力的合4m的砝碼后，天平從頭均衡，由此可知：磁感覺強(qiáng)度的方向力供給向心力.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)變?yōu)殡妱菽?，故小球不可以抵達(dá)軌道的另一端.D正確.二、填空題(此題共2小題，每題6分，共12分.把答案填在題中的橫線上)如圖3－16所示的天平可用來測定磁感覺強(qiáng)度，天平的右臂下邊掛有一個(gè)矩形線圈，寬為l，共N匝，線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面.當(dāng)線圈中通有電流I(方向順時(shí)針，如圖)時(shí)，在天平左、右兩邊加上質(zhì)量各為m1、m2的砝碼，天平均衡.當(dāng)電流反向(大小不變)時(shí)，右側(cè)再加上質(zhì)量為為________，大小為________.圖3－16分析：由剖析知當(dāng)磁場方向向里時(shí)，導(dǎo)線受力方向向下，當(dāng)磁場方向向外時(shí)，導(dǎo)線受力方向向上，因?yàn)殡娏鞣聪驎r(shí)再在右側(cè)加砝碼，說明導(dǎo)線框所受力減小了，由此可得磁場方向向里.由題意知，第一次通電時(shí)，線圈的安培力向下，第二次通電時(shí)線圈遇到的安培力向上，所以右側(cè)又加質(zhì)量為的砝碼，所以＝2NIlB，得＝mg.mmgB2NIl答案：垂直紙面向里

mg2NIl12.(江蘇啟東中學(xué)高二檢測)磁流體發(fā)電機(jī)是一項(xiàng)新興的技術(shù)，它能夠?qū)?nèi)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?如圖3－17為其表示圖.平行金屬板A、B間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場，將一束等離子體(高溫下電離的氣體，含有大批的正、負(fù)帶電粒子)噴入磁場，A、B間便產(chǎn)生電壓.假如把A、B和用電器連結(jié)，A、B就是直流電源的兩極.圖中的________板是發(fā)電機(jī)的正極；若A、B間的寬度為a，A、B的板寬為b，板間的磁場為勻強(qiáng)磁場，磁感覺強(qiáng)度為B，等離子體為速度v沿垂直于B的方向射入磁場，該發(fā)電機(jī)的電動勢為________.圖3－17分析：用左手判斷知正粒子向下偏，所以B板電勢高.當(dāng)兩板間的粒子不再偏轉(zhuǎn)時(shí)達(dá)到穩(wěn)固，5U此時(shí)每個(gè)粒子都均衡：qvB＝qa，電動勢U＝Bav.答案：BBav三、計(jì)算題(此題共4小題，共48分.解答時(shí)應(yīng)寫出必需的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中一定明確寫出數(shù)值和單位)13.(10分)如圖3－18所示，勻強(qiáng)磁場中擱置一與磁感線平行的薄鉛板，一個(gè)帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，以半徑R1＝20cm做勻速圓周運(yùn)動，第一次垂直穿過鉛板后以半徑R2＝19cm做勻速圓周運(yùn)動，則帶電粒子能夠穿過鉛板的次數(shù)是多少？圖3－18分析：粒子每穿過鉛板一次損失的動能為：k1212q2B2221－2＝(1－2)E＝mvmv2mRR22粒子穿過鉛板的次數(shù)為：122mv12＝212＝10.26次＝RnkR1－R2E取n＝10次.答案：10次14.(12分)水平面上有電阻不計(jì)的U形導(dǎo)軌NMPQ，它們之間的寬度為L，M和P之間接入電動勢為E的電源(不計(jì)內(nèi)阻).現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱置一根質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab，并加一個(gè)范圍較大的勻強(qiáng)磁場，磁感覺強(qiáng)度大小為B，方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方，如圖3－19所示，問：圖3－19當(dāng)ab棒靜止時(shí)，遇到的支持力和摩擦力各為多少？若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小起碼為多少？此時(shí)B的方向怎樣？分析：從b向a看其受力如下圖.6水平方向：f＝FAsinθ①豎直方向：N＋FAcosθ＝mg②E又FA＝BIL＝BRL③聯(lián)立①②③得：BLEcosθBLEsinθN＝mg－，f＝.RR(2)使ab棒受支持力為零，且讓磁場最小，須使所受安培力豎直向上，則有FA＝mgminmgRB＝EL，依據(jù)左手定章判斷磁場方向水平向右.cosθsinθ答案：(1)mg－RRmgREL，方向水平向右15.(12分)如圖3－20所示，一帶正電的質(zhì)子從O點(diǎn)垂直NP板射入，兩個(gè)板間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，已知兩板之間距離為d，板長為d，O點(diǎn)是板的正中間，為使粒子能射出兩板間，試求磁感覺強(qiáng)度B的大小(質(zhì)子的帶電荷量為e，質(zhì)量為m，速度為v0).圖3－20分析：第一種極端狀況從M點(diǎn)射出，此時(shí)軌道的圓心為O′點(diǎn)，由平面幾何知識可得R2＝d212504040＋(R－d)即R＝d.而帶電粒子在磁場中的軌道半徑R又為R＝mv，所以B1＝mv＝mv.24qB15dq5de第二種極端狀況是粒子從N點(diǎn)射出，此時(shí)粒子正好運(yùn)動了半個(gè)圓，其軌道半徑為1R′＝d.41mv04mv0所以d＝，B2＝.4qB2de7綜合上述兩種狀況，4040得5de≤B≤de.答案：4mv0≤≤4mv05deBde16.(14分)如圖3－21所示，在xOy平面的第一象限有一勻強(qiáng)電場，電場的方向平行于y軸向下；在x軸和第四象限的射線OC之間有一勻強(qiáng)磁場，磁感覺強(qiáng)度的大小為B，方向垂直于紙面向外.有一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的質(zhì)點(diǎn)由電場左邊平行于x軸射入電場.質(zhì)點(diǎn)到達(dá)x軸上A點(diǎn)時(shí)，速度方向與x軸的夾角為φ，A點(diǎn)與原點(diǎn)的距離為d，接著，質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入O磁場，并垂直于OC飛離磁場.不計(jì)重力影響.若OC與x軸的夾角為φ，求：圖3－21粒子在磁場中運(yùn)動速度的大?。粍驈?qiáng)電場的場強(qiáng)盛小.分析：(1)質(zhì)點(diǎn)在磁場中的軌跡為一圓弧.因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)飛離磁場時(shí)，速度垂直于OC，故圓弧的圓心在OC上.依題意，質(zhì)點(diǎn)軌跡與x軸的交點(diǎn)為A，過A點(diǎn)作與A點(diǎn)的速度方向垂直的直線，與OC交于O′.如下圖，由幾何關(guān)系知，AO′垂直于O′C