高中物理人教版1第三章磁場單元測試【區(qū)一等獎】

章末質(zhì)量評估(三)(時間：90分鐘分值：100分)一、單項選擇題(每題3分，本題共10小題，共30分．每小題中只有一個選項是正確的，選對得3分，錯誤、不選或多選均不得分)1．下列關于磁場和磁感線的描述中正確的是()A．磁感線可以形象地描述各點磁場的方向B．磁感線是磁場中客觀存在的線C．磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā)，到S極終止D．實驗中觀察到的鐵屑的分布就是磁感線解析：磁感線是為了形象描述磁場而引入的假想線，它可以描述磁場的強弱和方向，A對，B錯．磁鐵的外部，磁感線從N極到S極，內(nèi)部從S極到N極，內(nèi)外部磁感線為閉合曲線，C錯．實驗中觀察到的鐵屑的分布只是模擬磁感線的形狀，不是磁感線，磁感線是看不到的，D錯．答案：A2．如圖，兩根互相平行的長直導線過紙面上的M、N兩點，且與直面垂直，導線中通有大小相等、方向相反的電流．a(chǎn)、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等．關于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是()A．O點處的磁感應強度為零B．a(chǎn)、b兩點處的磁感應強度大小相等，方向相反C．c、d兩點處的磁感應強度大小相等，方向相同D．a(chǎn)、c兩點處磁感應強度的方向不同解析：由安培定則可知，兩導線在O點產(chǎn)生的磁場均豎直向下，選項A錯；由安培定則，兩導線在a、b兩處產(chǎn)生磁場方向均豎直向下，由于對稱性，電流M在a處產(chǎn)生磁場的磁感應強度等于電流N在b處產(chǎn)生磁場的磁感應強度，同時電流M在b處產(chǎn)生磁場的磁感應強度等于電流N在a處產(chǎn)生磁場的磁感應強度，所以a、b兩處磁感應強度大小相等方向相同，選項B錯；根據(jù)安培定則，兩導線在c、d處產(chǎn)生磁場垂直c、d兩點與導線連線方向向下，且產(chǎn)生的磁場的磁感應強度相等，由平行四邊形定則可知，c、d兩點處的磁感應強度大小相同，方向相同，選項C正確．a(chǎn)、c兩處磁感應強度的方向均豎直向下，選項D錯．答案：C3.如圖，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導線，導線與磁鐵垂直．給導線通以垂直紙面向里的電流，用FN表示磁鐵對桌面的壓力，用Ff表示桌面對磁鐵的摩擦力，則導致通電后與通電前相比較()A．FN減小，F(xiàn)f＝0 B．FN減小，F(xiàn)f≠0C．FN增大，F(xiàn)f＝0 D．FN增大，F(xiàn)f≠0解析：由于磁鐵在導線所在處的磁感應強度方向水平向左，由左手定則知，磁鐵對通電導線的作用力豎直向上，由牛頓第三定律可知，通電導線對磁鐵的作用力豎直向下，使磁鐵與桌面間的壓力變大；由于通電導線對磁鐵的作用力豎直向下，因此磁鐵沒有水平運動趨勢，故C正確．答案：C4.一帶電粒子，沿垂直于磁場方向射入勻強磁場，粒子運動的一段徑跡如圖所示，徑跡上每一小段都看成圓弧，由于帶電粒子使周圍空氣電離粒子能量不斷變小(帶電量不變)，則()A．粒子帶負電，從B射入B．粒子帶負電，從A射入C．粒子帶正電，從B射入D．粒子帶正電，從A射入解析：由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減小，速度逐漸減小，根據(jù)粒子在磁場中運動的半徑公式r＝eq\f(mv,qB)可知，粒子的半徑逐漸的減小，所以粒子的運動方向是從A到B，再根據(jù)左手定則可知，粒子帶負電，所以B正確，A、C、D錯誤．答案：B5．每時每刻都有大量宇宙射線向地球射來，如圖所示，地磁場可以改變射線中大多數(shù)帶電粒子的運動方向，使它們不能到達地面，這對地球上的生命有十分重要的意義．假設有一個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()A．向東偏轉(zhuǎn)B．向南偏轉(zhuǎn)C．向西偏轉(zhuǎn)D．向北偏轉(zhuǎn)解析：赤道附近的地磁場方向水平向北，一個帶正電的射線粒子豎直向下運動時，據(jù)左手定則可以確定，它受到水平向東的洛倫茲力，故它向東偏轉(zhuǎn)，A正確．答案：A6．長為L的通電直導線放在傾角為θ的光滑斜面上，并處在磁感應強度為B的勻強磁場中，如圖所示，當B方向豎直向上，電流為I1時導體處于平衡狀態(tài)，若B方向改為垂直斜面向上，則電流為I2時導體處于平衡狀態(tài)，電流比值eq\f(I1,I2)應為()A．cosθ \f(1,cosθ)C．sinθ \f(1,sinθ)解析：磁場方向豎直向上，安培力水平方向．由平衡條件可得，mgtanθ＝BI1L；磁場方向垂直于斜面向上，安培力沿斜面向上．由平衡條件可得，mgsinθ＝BI2L，聯(lián)立解得，I1∶I2＝1∶cosθ，答案：B7.如圖所示，一束粒子(不計重力，初速度可忽略)緩慢通過小孔O1進入極板間電壓為U的水平加速電場區(qū)域Ⅰ，再通過小孔O2射入相互正交的恒定勻強電場、磁場區(qū)域Ⅱ，其中磁場的方向如圖所示，收集室的小孔O3與O1、O2在同一條水平線上．則()A．該裝置可篩選出具有特定質(zhì)量的粒子B．該裝置可篩選出具有特定電量的粒子C．該裝置可篩選出具有特定速度的粒子D．該裝置可篩選出具有特定動能的粒子解析：粒子要想無偏轉(zhuǎn)的通過區(qū)域Ⅱ，進入收集室的小孔O3，需要滿足qE＝qvB，即粒子的速度v＝eq\f(E,B)，C正確．答案：C二、多項選擇題(本題共4小題，每題4分，共16分，每小題有多個選項是正確的，全選對得4分，少選得2分，選錯、多選或不選得0分)8．如圖所示，一段導線abcd位于磁感應強度大小為B的勻強磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直．線段ab、bc和cd的長度均為L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流經(jīng)導線的電流為I，方向如圖中箭頭所示．導線abcd所受到的磁場的作用力的合力()A．方向豎直向上，大小為(eq\r(2)＋1)BILB．方向豎直向上，大小為(eq\r(2)－1)BILC．方向豎直向下，大小為(eq\r(2)＋1)BILD．方向豎直向下，大小為(eq\r(2)－1)BIL解析：導線abcd的有效長度為線段ad，由幾何知識知Lad＝(eq\r(2)＋1)L，故線段abcd所受磁場力的合力大小F＝BILad＝(eq\r(2)＋1)BIL，導線有效長度的電流方向為a→d，據(jù)左手定則可以確定導線所受合力方向豎直向上，故A項正確．答案：A9．兩個質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子a、b，以不同的速率沿著AO方向射入圓形勻強磁場區(qū)域，其運動軌跡如圖所示．若不計粒子的重力，則下列說法正確的是()A．a(chǎn)粒子帶正電，b粒子帶負電B．a(chǎn)粒子在磁場中所受的洛倫茲力較大C．b粒子的動能較大D．b粒子在磁場中運動的時間較長解析：由左手定則可知，a粒子帶負電，b粒子帶正電，A錯誤；由qvB＝meq\f(v2,r)得r＝eq\f(mv,qB)，故運動的軌跡半徑越大，對應的速率越大，所以b粒子的速率較大，在磁場中所受洛倫茲力較大，B錯誤；由Ek＝eq\f(1,2)mv2可得b粒子的動能較大，C正確；由T＝eq\f(2πm,qB)知兩者的周期相同，b粒子運動的軌跡對應的圓心角小于a粒子運動的軌跡對應的圓心角，所以b粒子在磁場中運動的時間較短，D錯誤．答案：C10.如圖所示，套在足夠長的絕緣粗糙直棒上的帶正電小球，其質(zhì)量為m，所帶的電荷量為q，小球可在棒上滑動，現(xiàn)將此棒豎直放入沿水平方向且相互垂直的勻強磁場和勻強電場中，電場方向水平向右，磁場方向垂直紙面向外，設小球的電荷量不變，小球由靜止下滑的過程中()A．小球加速度一直增加B．小球速度一直增加C．棒對小球的彈力一直減小D．小球所受洛倫茲力一直增大，直到最后不變解析：小球由靜止開始下滑，受到向左的洛倫茲力不斷增加．在開始階段，洛倫茲力小于向右的靜電力，棒對小球有向左的彈力，隨著洛倫茲力的增加，棒對小球的彈力減小，小球受到的摩擦力減小，所以在豎直方向上小球受到重力和摩擦力作用做加速運動，其加速度逐漸增加．當洛倫茲力等于靜電力時，棒對小球沒有彈力，摩擦力隨之消失，小球在豎直方向上受到的合力最大，加速度最大．隨著小球速度繼續(xù)增加，洛倫茲力大于靜電力，棒對小球又產(chǎn)生向右的彈力，隨著速度增加，洛倫茲力增加，棒對小球的彈力增加，小球受到的摩擦力增加，于是小球在豎直方向受到的合力減小，加速度減小，小球做加速度減小的加速運動，當加速度減小為零時，小球的速度不再增加，以此時的速度做勻速運動．綜上所述，選項D正確．答案：D三、計算題(共54分)11．如圖所示，在正交的勻強電場和磁場的區(qū)域內(nèi)(磁場水平向內(nèi))，有一粒子恰能沿直線飛過此區(qū)域(不計粒子重力)，則()A．若粒子帶正電，E方向應向下B．若粒子帶負電，E方向應向上C．若粒子帶正電，E方向應向上D．不管粒子帶何種電，E方向都向下解析：若粒子帶正電，所受洛倫茲力向上，電場力與其平衡，應該向下，E方向應向下，當粒子帶負電時，電場力、洛倫茲力方向都與帶正電荷時相反，也能沿直線做勻速直線運動，A、D對．答案：AD12．2023年，上海成功舉辦盛大的世界博覽會．回眸一下歷屆世博會，很多科技成果從世博會上走向世界．例如：1873年奧地利維也納世博會上，線路意外搭錯造就“偶然發(fā)明”，導致發(fā)電機變成了電動機．如圖所示，是著名的電磁旋轉(zhuǎn)實驗，這一裝置實際上就是最早的電動機．圖中A是可動磁鐵，B是固定導線，C是可動導線，D是固定磁鐵．圖中黑色部分表示汞(磁鐵和導線的下半部分都浸沒在汞中)，下部接在電源上．請你判斷這時自上向下看，A和C轉(zhuǎn)動方向為()A．可動磁鐵A轉(zhuǎn)動方向為逆時針B．A和C轉(zhuǎn)動方向均為逆時針C．可動導線C轉(zhuǎn)動方向為順時針D．A和C轉(zhuǎn)動方向均為順時針解析：根據(jù)電流的方向判定可以知道B中的電流方向是向上的，那么在B導線附近的磁場方向為逆時針方向，即為A磁鐵N極的受力方向；由于D磁鐵產(chǎn)生的磁場呈現(xiàn)出由N極向外發(fā)散，C中的電流方向是向下的，由左手定則可知C受到的安培力方向為順時針．故選項A、C正確．答案：AC13．2023年“3·15”到來之際，平板電視終于納入“三包”當中，顯示屏等關鍵零部件包修3年．如圖所示，電視機的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術實現(xiàn)的．電子束經(jīng)過加速電場后，進入一圓形勻強磁場區(qū)，磁場方向垂直于圓面．不加磁場時，電子束將通過磁場中心O點而打到屏幕上的中心M，加磁場后電子束偏轉(zhuǎn)到P點外側(cè)．現(xiàn)要使電子束偏轉(zhuǎn)回到P點，A．增大加速電壓B．增加偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應強度C．將圓形磁場區(qū)域向屏幕靠近些D．將圓形磁場的半徑增大些解析：若電子束的初速度不為零，則qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，v＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋\f(2qU,m))，軌道半徑R＝eq\f(mv,qB)，增大偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應強度，軌道半徑減小，增大磁場半徑電子束均偏轉(zhuǎn)到P點外側(cè)；增大加速電壓，軌道半徑增大，電子束偏轉(zhuǎn)回到P點；將圓形磁場區(qū)域向屏幕靠近些，電子束偏轉(zhuǎn)回到P點．正確答案選A、C.答案：AC14．如圖所示，相距為d的兩帶電平行板間同時存在磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球由下板邊緣沿水平方向射入該區(qū)域，帶電小球恰能在兩板間做勻速圓周運動，則()A．小球一定帶負電B．小球一定帶正電C．兩板間電壓為eq\f(mgd,q)D．小球在兩板間的運動時間為eq\f(2πm,qB)解析：要使小球在復合場中做勻速圓周運動，必須滿足重力與電場力平衡，即mg＝Eq，方向相反，所以電場方向向上，故小球一定帶正電，A錯誤，B正確；根據(jù)E＝eq\f(U,d)可得mg＝eq\f(U,d)q，所以U＝eq\f(mgd,q)，C正確；小球在兩板間的運動時間為整個圓周運動周期的一半，即t＝eq\f(πm,Bq)，D錯誤．答案：BC三、計算題(共54分)15.(12分)中國電磁炮研制方面與歐美西方國家在同一起跑線上，限于技術和人才原因，中國電磁炮研制稍比西方國家慢幾年，但在某些技術上將會比美國電磁炮更精進．電磁炮是利用磁場對電流的作用力把電能轉(zhuǎn)化為機械能，使炮彈發(fā)射出去的．如圖所示，把兩根長為s，互相平行的銅制軌道放在磁場中，軌道之間放有質(zhì)量為m的炮彈，炮彈架在長為L、質(zhì)量為M的金屬架上，已知金屬架與炮彈在運動過程中所受的總阻力與速度平方成正比，當有恒定的大電流I1通過軌道和炮彈時，炮彈與金屬架在磁場力的作用下，獲得速度v1時加速度為a，當有恒定的大電流I2通過軌道和炮彈時，炮彈最終以最大速度v2脫離金屬架并離開軌道，則垂直于軌道平面的磁感強度B是多少？解析：由題意知，當通以電流I1時，安培力為F1＝BI1L由牛頓第二定律有：F1－f1＝(M＋m)a.又f1＝kveq\o\al(2,1)，三式解得：k＝eq\f(BI1L－（M＋m）a,veq\o\al(2,1)).當電流為I2時，安培力為F2＝BI2Lf2＝kveq\o\al(2,2).由題知：F2＝f2.解得：B＝eq\f(（M＋m）aveq\o\al(2,2),I1Lveq\o\al(2,2)－I2Lveq\o\al(2,1)).16．(12分)如圖所示，通電金屬桿ab質(zhì)量m＝12g，電阻R＝Ω，水平地放置在傾角θ＝30°的光滑金屬導軌上．導軌寬度d＝10eq\r(3)cm，導軌電阻、導軌與金屬桿的接觸電阻忽略不計，電源內(nèi)阻r＝Ω.勻強磁場的方向豎直向上，磁感應強度B＝T，g＝10m/s2，若金屬桿ab恰能保持靜止，(1)金屬桿ab受到的安培力大??；(2)電源的電動勢大小E.解析：(1)對金屬桿受力分析如圖，由平衡條件可知：F＝mgtan30°，解得：F＝mgtan30°＝12×10－3×10×eq\f(\r(3),3)N＝4eq\r(3)×10－2N.(2)導線受到的安培力為：F＝BId，又：E＝I(R＋r)，聯(lián)立解得電動勢：E＝eq\f(F,Bd)·(R＋r)＝eq\f(4\r(3)×10－2,×10\r(3)×10－2)×＋V＝V.17．(12分)電視機的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術實現(xiàn)的．電子束經(jīng)過電壓為U的加速電場后，進入一圓形勻強磁場區(qū)，如圖所示，磁場方向垂直于圓面．磁場區(qū)的中心為O，半徑為r.當不加磁場時，電子束將通過O點而打到屏幕的中心M點．為了讓電子束射到屏幕邊緣P，需要加磁場，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度θ，此時磁場的磁感應強度B應為多少？解析：電子在磁場中沿圓弧ab運動，圓心為C，半徑為R.以v表示電子進入磁場時的速度，m、e分別表示電子的質(zhì)量和電荷量，則eU＝eq\f(1,2)mv2，evB＝eq\f(mv2,R)，又有taneq\f(θ,2)＝eq\f(r,R)，由以上各式解得B＝eq\f(1,r)eq\r(\f(2mU,e))t