高中物理人教版1本冊總復習總復習 綜合評估檢測卷（三）

綜合評估檢測卷(三)磁場一、選擇題(本大題共12小題，每小題4分，共48分．每小題至少一個答案正確)1．下列關于電場和磁場的說法中正確的是()A．電場線和磁感線都是封閉曲線B．電場線和磁感線都是不封閉曲線C．通電導線在磁場中一定受到磁場力的作用D．電荷在電場中一定受到電場力的作用答案：D2．下列各圖中，表示通電直導線所產(chǎn)生的磁場，正確的是()答案：B3．在磁場中某一點，已經(jīng)測出一段0.5cm長的導線中通入0.01A的電流時，受到的安培力為×10－6N，則下列說法正確的是()A．該點磁感應強度大小一定是TB．該點磁感應強度大小一定不小于TC．該點磁感應強度大小一定不大于TD．該點磁感應強度的方向即為導線所受磁場力的方向解析：當通電導線與磁場方向垂直時，B＝eq\f(F,IL)＝T，當通電導線與磁場方向不垂直時B＝eq\f(F,ILsinα)＞eq\f(F,IL)，故應選B.答案：B4．在勻強磁場中，一帶電粒子沿著垂直磁感應強度的方向運動．現(xiàn)將該磁場的磁感應強度增大為原來的2倍，則該帶電粒子受到的洛倫茲力()A．變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4) B．增大為原來的4倍C．減小為原來的eq\f(1,2) D．增大為原來的2倍答案：D5.初速度為v0的電子，沿平行于通電長直導線的方向射出，直導線中電流方向與電子的初始運動方向如圖所示，則()A．電子將向右偏轉，速率不變 B．電子將向左偏轉，速率改變C．電子將向左偏轉，速率不變 D．電子將向右偏轉，速率改變解析：由右手定則判定直線電流右側磁場的方向垂直紙面向里，再根據(jù)左手定則判定電子所受洛倫茲力偏離電流，由于洛倫茲力不做功，電子動能不變．答案：A6.如圖所示，A為一水平旋轉的橡膠盤，帶有大量均勻分布的負電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導線，電流方向如圖．當圓盤高速繞中心軸OO′轉動時，通電直導線所受磁場力的方向是()A．豎直向上 B．豎直向下C．水平向里 D．水平向外解析：由于帶負電的圓環(huán)順時針方向旋轉，形成的等效電流為逆時針方向，所產(chǎn)生的磁場方向豎直向上．由左手定則可判定通電導線所受安培力的方向水平向里．答案：C7.如圖所示為一速度選擇器，內有一磁感應強度為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場，一束粒子流以速度v水平射入，為使粒子流經(jīng)過磁場時不偏轉(不計重力)，則磁場區(qū)域內必須同時存在一個勻強電場，關于此電場場強大小和方向的說法中，正確的是()A．大小為B/v，粒子帶正電時，方向向上B．大小為B/v，粒子帶負電時，方向向上C．大小為Bv，方向向下，與粒子帶何種電荷無關D．大小為Bv，方向向上，與粒子帶何種電荷無關解析：當粒子所受的洛倫茲力和電場力平衡時，粒子流勻速直線通過該區(qū)域，有qvB＝qE，所以E＝Bv.假設粒子帶正電，則受向下的洛倫茲力，電場方向應該向上．粒子帶負電時，電場方向仍應向上．故正確答案為D.答案：D8.如圖所示，框架面積為S，框架平面與磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直，則穿過平面的磁通量的情況是()A．如圖所示位置時等于BSB．若使框架繞OO′轉過60°角，磁通量為eq\f(\r(3),2)BSC．若從初始位置轉過90°角，磁通量為零D．若從初始位置轉過180°角，磁通量變化為2BS解析：在如題圖所示的位置時，磁感線與線框平面垂直，Φ＝BS.當框架繞OO′軸轉過60°時可以將圖改畫成側視圖如圖所示，Φ＝BS⊥＝BS·cos60°＝eq\f(1,2)BS.轉過90°時，線框由與磁感線垂直穿過變?yōu)槠叫?，Φ?.線框轉過180°時，磁感線仍然垂直穿過線框，只不過穿過方向改變了．因而Φ1＝BS，Φ2＝－BS，ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS.綜上所述，A、C、D正確．答案：ACD9.如圖所示，ab是一彎管，其中心線是半徑為R的一段圓弧，將它置于一給定的勻強磁場中，磁場方向垂直于圓弧所在平面，并且指向紙外．有一束粒子對準a端射入彎管，粒子有不同的質量、不同的速度，但都是一價正離子()A．只有速度v大小一定的粒子可以沿中心線通過彎管B．只有質量m大小一定的粒子可以沿中心線通過彎管C．只有質量m與速度v的乘積大小一定的粒子可以沿中心線通過彎管D．只有動能Ek大小一定的粒子可以沿中心線通過彎管解析：因為粒子能通過彎管要有一定的半徑，其半徑r＝R.所以r＝R＝eq\f(mv,qB)，由粒子的q、B都相同，則只有當mv一定時，粒子才能通過彎管．答案：C10.用如圖所示的回旋加速器來加速質子，為了使質子獲得的最大動能增加為原來的4倍，可采用下列哪幾種方法？()A．將其磁感應強度增大為原來的2倍B．將其磁感應強度增大為原來的4倍C．將D形金屬盒的半徑增大為原來的2倍D．將兩D形金屬盒間的加速電壓增大為原來的4倍解析：在磁場中由牛頓第二定律得evB＝meq\f(v2,R)①質子的最大動能Ekm＝eq\f(1,2)mv2②解①②式得Ekm＝eq\f(e2B2R2,2m)要使質子的動能增加為原來的4倍，可以將磁感應強度增大為原來的2倍或將兩D形金屬盒的半徑增大為原來的2倍，故B項錯，A、C正確．質子獲得的最大動能與加速電壓無關，故D項錯．答案：AC11.如圖所示，有一混合正離子束先后通過正交的電場、磁場區(qū)域Ⅰ和勻強磁場區(qū)域Ⅱ，如果這束正離子束在區(qū)域Ⅰ中不偏轉，進入?yún)^(qū)域Ⅱ后偏轉半徑r相同，則它們一定具有相同的()A．速度 B．質量C．電荷量 D．比荷解析：離子束在區(qū)域Ⅰ中不偏轉，一定是qE＝qvB，v＝eq\f(E,B)，A正確．進入?yún)^(qū)域Ⅱ后，做勻速圓周運動的半徑相同，由r＝eq\f(mv,qB)知，因v、B相同，只能是比荷相同，故D正確，B、C錯誤．答案：AD12．圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導線，其橫截面位于正方形的四個頂點上，導線中通有大小相同的電流，方向如圖所示．一帶正電的粒子從正方形中心O點沿垂直于紙面的方向向外運動，它所受洛倫茲力的方向是()A．向上 B．向下C．向左 D．向右解析：a、b、c、d四根導線上電流大小相同，它們在O點形成的磁場的磁感應強度B大小相同，方向如圖甲所示．O點合磁場方向如圖乙所示，則由O點垂直紙面向外運動的帶正電的粒子所受洛倫茲力方向據(jù)左手定則可以判定向下．B選項正確．答案：B二、計算題(本大題共4小題，共52分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)13．(10分)如圖所示，在磁感應強度B＝1T的勻磁場中，用兩根細線懸掛長L＝10cm、質量m＝5g的金屬桿．在金屬桿中通以穩(wěn)恒電流，使懸線受的拉力為零．(1)求金屬桿中電流的大小和方向；(2)若每根懸線所受的拉力為N，求金屬桿中的電流的大小和方向(g取10m/s2)．解析：(1)因為懸線受的拉力為零，所受安培力方向向上且F安＝BIL＝mg解得I＝0.5A，方向水平向右．(2)金屬導線在重力mg、懸線拉力2F和安培力BIL的作用下平衡，所以有mg＋BIL＝解得I＝1.5A，方向水平向左．答案：(1)0.5A方向水平向右(2)1.5A方向水平向左14．(12分)如圖所示，一束電子(電荷量為e)以速度v垂直射入磁感應強度為B，寬度為d的勻強電場中，穿過磁場時速度方向與電子原來入射方向的夾角是30°，則電子的質量是多少？電子穿過磁場的時間是多少？解析：電子在磁場中運動時，只受洛倫茲力作用，故其軌道是圓弧的一部分，又因為洛倫茲力與速度v垂直，故圓心應在電子穿入和穿出時所受洛倫茲力延長線的交點上，作出粒子在磁場中運動的軌跡如圖所示，從圖中可以看出，AB弧所對的圓心角θ＝30°＝eq\f(π,6)OB即為半徑，由幾何關系知R＝eq\f(d,sinθ)＝2d由半徑公式R＝eq\f(mv,Bq)得m＝eq\f(BqR,v)＝eq\f(2Bed,v)帶電粒子通過AB弧所用的時間，即穿過磁場的時間t＝eq\f(θ,2π)T＝eq\f(1,12)T＝eq\f(1,12)×eq\f(2πm,Be)＝eq\f(πm,6Be)＝eq\f(πd,3v)答案：eq\f(2Bed,v)eq\f(πd,3v)15．(14分)如圖所示，直線MN上方存在垂直紙面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場，現(xiàn)有一質量為m、帶電荷量為＋q的粒子在紙面內以某一速度從A點射入，其方向與MN成30°角，A點到MN的距離為d，帶電粒子重力不計．(1)當v滿足什么條件時，粒子能回到A點？(2)求粒子在磁場中運動的時間t.解析：(1)粒子運動軌跡如圖所示．由圖示的幾何關系可知r＝2eq\f(d,tan30°)＝2eq\r(3)d粒子在磁場中的軌道半徑為r，則有Bqv＝meq\f(v2,r)聯(lián)立兩式，得v＝eq\f(2\r(3)dBq,m)此時粒子可按圖中軌跡回到A點．(2)由圖可知，粒子在磁場中運動的圓心角為300°.所以，有t＝eq\f(300°,360°)T＝eq\f(5×2πm,6Bq)＝eq\f(5πm,3Bq)答案：(1)v＝eq\f(2\r(3)dBq,m)(2)eq\f(5πm,3Bq)16．(16分)在真空中，半徑r＝3×10－2m的圓形區(qū)域內有勻強磁場，方向如圖所示，磁感應強度B＝T，一個帶正電的粒子以初速度v0＝106m/s從磁場邊界上直徑ab的一端a射入磁場，已知該粒子的比荷eq\f(q,m)＝108(1)求粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑．(2)若要使粒子飛離磁場時有最大偏轉角，求入射時v0與ab的夾角θ及粒子的最大偏轉角．解析：(1)粒子射入磁場后，由于不計重力，洛倫茲力提供圓周