高中物理人教版1第三章磁場(chǎng)單元測(cè)試【區(qū)一等獎(jiǎng)】

章末質(zhì)量評(píng)估(三)(時(shí)間：90分鐘分值：100分)一、單項(xiàng)選擇題(每題3分，本題共10小題，共30分．每小題中只有一個(gè)選項(xiàng)是正確的，選對(duì)得3分，錯(cuò)誤、不選或多選均不得分)1．下列關(guān)于磁場(chǎng)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(diǎn)磁場(chǎng)的方向B．磁感線是磁場(chǎng)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(shí)驗(yàn)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(chǎng)而引入的假想線，它可以描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，A對(duì)，B錯(cuò)．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(cuò)．實(shí)驗(yàn)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(cuò)．答案：A2．如圖，兩根互相平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過(guò)紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與直面垂直，導(dǎo)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(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等．關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是()A．O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C．c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同D．a(chǎn)、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同解析：由安培定則可知，兩導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)均豎直向下，選項(xiàng)A錯(cuò)；由安培定則，兩導(dǎo)線在a、b兩處產(chǎn)生磁場(chǎng)方向均豎直向下，由于對(duì)稱(chēng)性，電流M在a處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于電流N在b處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)電流M在b處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于電流N在a處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，所以a、b兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等方向相同，選項(xiàng)B錯(cuò)；根據(jù)安培定則，兩導(dǎo)線在c、d處產(chǎn)生磁場(chǎng)垂直c、d兩點(diǎn)與導(dǎo)線連線方向向下，且產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，由平行四邊形定則可知，c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，方向相同，選項(xiàng)C正確．a(chǎn)、c兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向均豎直向下，選項(xiàng)D錯(cuò)．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(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直．給導(dǎo)線通以垂直紙面向里的電流，用FN表示磁鐵對(duì)桌面的壓力，用Ff表示桌面對(duì)磁鐵的摩擦力，則導(dǎo)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(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平向左，由左手定則知，磁鐵對(duì)通電導(dǎo)線的作用力豎直向上，由牛頓第三定律可知，通電導(dǎo)線對(duì)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(dǎo)線對(duì)磁鐵的作用力豎直向下，因此磁鐵沒(méi)有水平運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故C正確．答案：C4.一帶電粒子，沿垂直于磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子運(yùn)動(dòng)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?chē)諝怆婋x粒子能量不斷變小(帶電量不變)，則()A．粒子帶負(fù)電，從B射入B．粒子帶負(fù)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方向是從A到B，再根據(jù)左手定則可知，粒子帶負(fù)電，所以B正確，A、C、D錯(cuò)誤．答案：B5．每時(shí)每刻都有大量宇宙射線向地球射來(lái)，如圖所示，地磁場(chǎng)可以改變射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使它們不能到達(dá)地面，這對(duì)地球上的生命有十分重要的意義．假設(shè)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(lái)，在地磁場(chǎng)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(chǎng)方向水平向北，一個(gè)帶正電的射線粒子豎直向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(zhǎng)為L(zhǎng)的通電直導(dǎo)線放在傾角為θ的光滑斜面上，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，當(dāng)B方向豎直向上，電流為I1時(shí)導(dǎo)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(shí)導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)，電流比值eq\f(I1,I2)應(yīng)為()A．cosθ \f(1,cosθ)C．sinθ \f(1,sinθ)解析：磁場(chǎng)方向豎直向上，安培力水平方向．由平衡條件可得，mgtanθ＝BI1L；磁場(chǎng)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(jì)重力，初速度可忽略)緩慢通過(guò)小孔O1進(jìn)入極板間電壓為U的水平加速電場(chǎng)區(qū)域Ⅰ，再通過(guò)小孔O2射入相互正交的恒定勻強(qiáng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ，其中磁場(chǎng)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(dòng)能的粒子解析：粒子要想無(wú)偏轉(zhuǎn)的通過(guò)區(qū)域Ⅱ，進(jìn)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(xiàng)選擇題(本題共4小題，每題4分，共16分，每小題有多個(gè)選項(xiàng)是正確的，全選對(duì)得4分，少選得2分，選錯(cuò)、多選或不選得0分)8．如圖所示，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向(垂直于紙面向里)垂直．線段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，且∠abc＝∠bcd＝135°.流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示．導(dǎo)線abcd所受到的磁場(chǎng)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(dǎo)線abcd的有效長(zhǎng)度為線段ad，由幾何知識(shí)知Lad＝(eq\r(2)＋1)L，故線段abcd所受磁場(chǎng)力的合力大小F＝BILad＝(eq\r(2)＋1)BIL，導(dǎo)線有效長(zhǎng)度的電流方向?yàn)閍→d，據(jù)左手定則可以確定導(dǎo)線所受合力方向豎直向上，故A項(xiàng)正確．答案：A9．兩個(gè)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(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示．若不計(jì)粒子的重力，則下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)粒子帶正電，b粒子帶負(fù)電B．a(chǎn)粒子在磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力較大C．b粒子的動(dòng)能較大D．b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長(zhǎng)解析：由左手定則可知，a粒子帶負(fù)電，b粒子帶正電，A錯(cuò)誤；由qvB＝meq\f(v2,r)得r＝eq\f(mv,qB)，故運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑越大，對(duì)應(yīng)的速率越大，所以b粒子的速率較大，在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力較大，B錯(cuò)誤；由Ek＝eq\f(1,2)mv2可得b粒子的動(dòng)能較大，C正確；由T＝eq\f(2πm,qB)知兩者的周期相同，b粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角小于a粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角，所以b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較短，D錯(cuò)誤．答案：C10.如圖所示，套在足夠長(zhǎng)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(dòng)，現(xiàn)將此棒豎直放入沿水平方向且相互垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，設(shè)小球的電荷量不變，小球由靜止下滑的過(guò)程中()A．小球加速度一直增加B．小球速度一直增加C．棒對(duì)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(kāi)始下滑，受到向左的洛倫茲力不斷增加．在開(kāi)始階段，洛倫茲力小于向右的靜電力，棒對(duì)小球有向左的彈力，隨著洛倫茲力的增加，棒對(duì)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(yùn)動(dòng)，其加速度逐漸增加．當(dāng)洛倫茲力等于靜電力時(shí)，棒對(duì)小球沒(méi)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(duì)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(duì)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(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度減小為零時(shí)，小球的速度不再增加，以此時(shí)的速度做勻速運(yùn)動(dòng)．綜上所述，選項(xiàng)D正確．答案：D三、計(jì)算題(共54分)11．如圖所示，在正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的區(qū)域內(nèi)(磁場(chǎng)水平向內(nèi))，有一粒子恰能沿直線飛過(guò)此區(qū)域(不計(jì)粒子重力)，則()A．若粒子帶正電，E方向應(yīng)向下B．若粒子帶負(fù)電，E方向應(yīng)向上C．若粒子帶正電，E方向應(yīng)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(chǎng)力與其平衡，應(yīng)該向下，E方向應(yīng)向下，當(dāng)粒子帶負(fù)電時(shí)，電場(chǎng)力、洛倫茲力方向都與帶正電荷時(shí)相反，也能沿直線做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A、D對(duì)．答案：AD12．2023年，上海成功舉辦盛大的世界博覽會(huì)．回眸一下歷屆世博會(huì)，很多科技成果從世博會(huì)上走向世界．例如：1873年奧地利維也納世博會(huì)上，線路意外搭錯(cuò)造就“偶然發(fā)明”，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)變成了電動(dòng)機(jī)．如圖所示，是著名的電磁旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，這一裝置實(shí)際上就是最早的電動(dòng)機(jī)．圖中A是可動(dòng)磁鐵，B是固定導(dǎo)線，C是可動(dòng)導(dǎo)線，D是固定磁鐵．圖中黑色部分表示汞(磁鐵和導(dǎo)線的下半部分都浸沒(méi)在汞中)，下部接在電源上．請(qǐng)你判斷這時(shí)自上向下看，A和C轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)?)A．可動(dòng)磁鐵A轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針B．A和C轉(zhuǎn)動(dòng)方向均為逆時(shí)針C．可動(dòng)導(dǎo)線C轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針D．A和C轉(zhuǎn)動(dòng)方向均為順時(shí)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(dǎo)線附近的磁場(chǎng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较颍礊锳磁鐵N極的受力方向；由于D磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)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?yàn)轫槙r(shí)針．故選項(xiàng)A、C正確．答案：AC13．2023年“3·15”到來(lái)之際，平板電視終于納入“三包”當(dāng)中，顯示屏等關(guān)鍵零部件包修3年．如圖所示，電視機(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的．電子束經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)方向垂直于圓面．不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束將通過(guò)磁場(chǎng)中心O點(diǎn)而打到屏幕上的中心M，加磁場(chǎng)后電子束偏轉(zhuǎn)到P點(diǎn)外側(cè)．現(xiàn)要使電子束偏轉(zhuǎn)回到P點(diǎn)，A．增大加速電壓B．增加偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C．將圓形磁場(chǎng)區(qū)域向屏幕靠近些D．將圓形磁場(chǎng)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(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，軌道半徑減小，增大磁場(chǎng)半徑電子束均偏轉(zhuǎn)到P點(diǎn)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(diǎn)；將圓形磁場(chǎng)區(qū)域向屏幕靠近些，電子束偏轉(zhuǎn)回到P點(diǎn)．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(shí)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，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(yùn)動(dòng)，則()A．小球一定帶負(fù)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(yùn)動(dòng)時(shí)間為eq\f(2πm,qB)解析：要使小球在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，必須滿足重力與電場(chǎng)力平衡，即mg＝Eq，方向相反，所以電場(chǎng)方向向上，故小球一定帶正電，A錯(cuò)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(yùn)動(dòng)時(shí)間為整個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)周期的一半，即t＝eq\f(πm,Bq)，D錯(cuò)誤．答案：BC三、計(jì)算題(共54分)15.(12分)中國(guó)電磁炮研制方面與歐美西方國(guó)家在同一起跑線上，限于技術(shù)和人才原因，中國(guó)電磁炮研制稍比西方國(guó)家慢幾年，但在某些技術(shù)上將會(huì)比美國(guó)電磁炮更精進(jìn)．電磁炮是利用磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使炮彈發(fā)射出去的．如圖所示，把兩根長(zhǎng)為s，互相平行的銅制軌道放在磁場(chǎng)中，軌道之間放有質(zhì)量為m的炮彈，炮彈架在長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為M的金屬架上，已知金屬架與炮彈在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的總阻力與速度平方成正比，當(dāng)有恒定的大電流I1通過(guò)軌道和炮彈時(shí)，炮彈與金屬架在磁場(chǎng)力的作用下，獲得速度v1時(shí)加速度為a，當(dāng)有恒定的大電流I2通過(guò)軌道和炮彈時(shí)，炮彈最終以最大速度v2脫離金屬架并離開(kāi)軌道，則垂直于軌道平面的磁感強(qiáng)度B是多少？解析：由題意知，當(dāng)通以電流I1時(shí)，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(dāng)電流為I2時(shí)，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(dǎo)軌上．導(dǎo)軌寬度d＝10eq\r(3)cm，導(dǎo)軌電阻、導(dǎo)軌與金屬桿的接觸電阻忽略不計(jì)，電源內(nèi)阻r＝Ω.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)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(dòng)勢(shì)大小E.解析：(1)對(duì)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(dǎo)線受到的安培力為：F＝BId，又：E＝I(R＋r)，聯(lián)立解得電動(dòng)勢(shì)：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(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的．電子束經(jīng)過(guò)電壓為U的加速電場(chǎng)后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，如圖所示，磁場(chǎng)方向垂直于圓面．磁場(chǎng)區(qū)的中心為O，半徑為r.當(dāng)不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束將通過(guò)O點(diǎn)而打到屏幕的中心M點(diǎn)．為了讓電子束射到屏幕邊緣P，需要加磁場(chǎng)，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度θ，此時(shí)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)為多少？解析：電子在磁場(chǎng)中沿圓弧ab運(yùn)動(dòng)，圓心為C，半徑為R.以v表示電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)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