2020秋高中物理3-1達(dá)標(biāo)檢測：第三章 章末質(zhì)量評(píng)估（三）含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020秋高中物理人教版選修3-1達(dá)標(biāo)檢測：第三章章末質(zhì)量評(píng)估（三）含解析章末質(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(shí)驗(yàn)中觀察到的鐵屑的分布就是磁感線答案：A2.關(guān)于磁通量，正確的說法有（）A。磁通量不僅有大小而且有方向,是矢量B.在勻強(qiáng)磁場中,a線圈面積比b線圈面積大，則穿過a線圈的磁通量一定比穿過b線圈的大C。磁通量大，磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定大D。把某線圈放在磁場中的M、N兩點(diǎn),若放在M處的磁通量比在N處的大,則M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定比N處大答案：C3。如圖所示,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(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,Ff≠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，因此磁鐵沒有水平運(yùn)動(dòng)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(qiáng)磁場，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，由于帶電粒子使周圍空氣電離粒子能量不斷變小(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射入答案：B5.如圖所示,一根有質(zhì)量的金屬棒MN,兩端用細(xì)軟導(dǎo)線連接后懸于a、b兩點(diǎn)，棒的中部處于方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，棒中通有電流，方向從M流向N，此時(shí)懸線上有拉力.為了使拉力等于零，可以（）A.適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度 B.使磁場反向C.適當(dāng)增大電流 D。使電流反向答案：C6.長為L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 B。eq\f(1,cosθ）C.sinθ D.eq\f（1，sinθ)解析：磁場方向豎直向上，安培力水平向右.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，B選項(xiàng)正確。答案：B7。如圖所示，一束粒子（不計(jì)重力，初速度可忽略)緩慢通過小孔O1進(jìn)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(qiáng)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(dòng)能的粒子答案：C8.如圖所示，在邊長為2a的正三角形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為－q的帶電粒子（重力不計(jì)）從AB邊的中點(diǎn)O以速度v進(jìn)入磁場,粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度方向垂直于磁場且與AB邊的夾角為60°。若要使粒子能從AC邊穿出磁場，則勻強(qiáng)磁場的大小B需滿足（）A.B＞eq\f(\r（3)mv，3aq) B。B＜eq\f(\r（3）mv，3aq）C.B＞eq\f（\r(3)mv，aq) D。B＜eq\f(\r（3)mv，aq)解析：粒子剛好達(dá)到C點(diǎn)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)軌跡與AC相切,則粒子運(yùn)動(dòng)的半徑為r0＝eq\r(3）a。由r＝eq\f(mv,qB）得，粒子要能從AC邊射出,粒子運(yùn)動(dòng)的半徑r＞r0,解得B＝eq\f（\r(3）mv，3aq),選項(xiàng)B正確.答案:B9。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，則下列說法正確的是（）A。a粒子帶正電，b粒子帶負(fù)電B。a粒子在磁場中所受的洛倫茲力較大C.b粒子的動(dòng)能較大D.b粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較長解析: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粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間較短，D錯(cuò)誤.答案：C10.如圖所示,一個(gè)靜止的質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子（不計(jì)重力），經(jīng)電壓U加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,粒子打至P點(diǎn)，設(shè)OP＝x，能夠正確反映x與U之間的函數(shù)關(guān)系的是（）解析：帶電粒子在電場中做加速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理有qU＝eq\f（1,2）mv2,帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)有eq\f(x，2)＝eq\f(mv，qB)，整理得x2＝eq\f（8m，qB2)U,故B正確。答案：B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)11。如圖所示，兩根平行長直導(dǎo)線相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定電流:a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn),左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為eq\f（l,2）、l和3l。關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列判斷正確的是（）A.a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大B.b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等C。a、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同D。b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零答案:AD12.如圖所示,在xOy平面內(nèi),OP與x軸正方向的夾角為30°.直線OP與y軸正方向之間及第四象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,一帶正電的粒子從原點(diǎn)O處沿y軸負(fù)方向以速度v射出,粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q，不計(jì)粒子的重力，則下列判斷正確的是（）A。粒子第一次到達(dá)OP時(shí)的位置坐標(biāo)為eq\b\lc\（\rc\）(\a\vs4\al\co1(\f(2mv，qB)，\f(2\r（3)mv,3qB）))B.粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與y軸相切C。粒子第三次經(jīng)過x軸時(shí)，速度方向恰好與OP平行D.粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為eq\f（2πm,qB)解析：粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，A與D橫坐標(biāo)相同,xD＝2R＝eq\f(2mv,qB)，yD＝xDtan30°＝eq\f（2\r(3）mv，3qB），A正確；圖中圓弧DEC的半徑與半圓弧OA的半徑相同，與y軸相切于E點(diǎn)，且E點(diǎn)與圓心O2在同一高度，B正確；圖中θ2＝60°，根據(jù)有界磁場的特點(diǎn)可得θ3＝30°，再次經(jīng)過A點(diǎn)后,速度與x軸正方向間的夾角θ4＝30°，速度方向恰好與OP平行,不再進(jìn)入磁場,C正確;粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t＝eq\f（T，2)＋eq\f（240°,360°)T＋eq\f（60°,360°)T＝eq\f（8πm，3qB),D錯(cuò)誤.答案：ABC13。如圖所示，回旋加速器D形盒的半徑為R，所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,用來加速質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子，質(zhì)子從下半盒的質(zhì)子源由靜止出發(fā),加速到最大能量E后由A孔射出，則下列說法正確的是(）A?；匦铀倨鞑荒軣o限加速粒子B.增大交變電壓U，則質(zhì)子在加速器中運(yùn)行時(shí)間將變短C.回旋加速器所加交變電壓的頻率為eq\f（qB，2πm）D.下半盒內(nèi)部質(zhì)子的軌道半徑之比(由內(nèi)到外)為1∶eq\r(3)∶eq\r(5)∶…答案:ABC14。如圖所示,光滑絕緣軌道ABP豎直放置，其軌道末端切線水平，在其右側(cè)有一正交的勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場區(qū)域，電場豎直向上,磁場垂直紙面向里。一帶電小球從軌道上的A點(diǎn)由靜止滑下，經(jīng)P點(diǎn)進(jìn)入場區(qū)后，恰好沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)。則可判定（）A.小球帶負(fù)電B.小球帶正電C。若小球從B點(diǎn)由靜止滑下，進(jìn)入場區(qū)后將立即向上偏D。若小球從B點(diǎn)由靜止滑下，進(jìn)入場區(qū)后將立即向下偏解析:若小球帶正電,小球在復(fù)合場中受到向上的電場力、向上的洛倫茲力和向下的重力，只要三力平衡，小球就能做勻速直線運(yùn)動(dòng)；若小球帶負(fù)電，小球在復(fù)合場中受到向下的電場力、向下的洛倫茲力和向下的重力，不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以A錯(cuò)誤，B正確；若小球從B點(diǎn)由靜止滑下，進(jìn)入場區(qū)后,所受洛倫茲力小于從A點(diǎn)滑下進(jìn)入場區(qū)受到的洛倫茲力，小球所受合力向下，所以小球向下偏，C錯(cuò)誤,D正確.答案:BD三、計(jì)算題（共54分）15.(12分）如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌M、N,電阻不計(jì)，相距0。2m，上邊沿導(dǎo)軌垂直方向放一個(gè)質(zhì)量為m＝5×10－2kg的金屬棒ab，ab的電阻為0.5Ω.兩金屬導(dǎo)軌一端通過電阻R和電源相連，電阻R＝2Ω,電源電動(dòng)勢E＝6V,電源內(nèi)阻r＝0。5Ω。如果在裝置所在的區(qū)域加一個(gè)勻強(qiáng)磁場,使ab對(duì)導(dǎo)軌的壓力恰好是零,并使ab處于靜止?fàn)顟B(tài)（導(dǎo)軌光滑,g取10m/s2），求所加磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。解析：因ab對(duì)導(dǎo)軌壓力恰好是零且處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)左手定則可知，ab所受安培力方向一定豎直向上且大小等于重力,由左手定則可以判定B的方向應(yīng)為水平向右.ab中的電流I＝eq\f（E，R＋r＋rab）＝eq\f(6,2＋0。5＋0。5）A＝2A，F(xiàn)＝ILB＝mg，B＝eq\f(mg,IL)＝eq\f（5×10－2×10，2×0。2）T＝1。25T。16.（12分）如圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向外，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球在傾角為α的光滑斜面上由靜止開始下滑.設(shè)斜面無限長，若帶電小球下滑后某個(gè)時(shí)刻對(duì)斜面的壓力恰好為零，問：（1)小球的帶電性質(zhì)如何？（2)此時(shí)小球下滑的速度和位移分別為多大？解析：（1）小球沿斜面下滑，其對(duì)斜面的壓力為零，說明其受到的洛倫茲力應(yīng)垂直斜面向上，根據(jù)左手定則可判斷小球帶正電.（2）當(dāng)小球?qū)π泵鎵毫榱銜r(shí)，有mgcosα＝qvB得小球此時(shí)的速度為v＝eq\f(mgcosα，qB）.由于小球沿斜面方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為a＝gsinα,由勻加速運(yùn)動(dòng)的位移公式v2＝2ax，得x＝eq\f（m2gcos2α，2q2B2sinα）。17。(18分）如圖所示，在第一象限內(nèi)，存在垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場Ⅰ，第二象限內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)電場，第三、四象限內(nèi)存在垂直于xOy平面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場Ⅱ.一質(zhì)量為m，電荷量為＋q的粒子，從x軸上M點(diǎn)以某一初速度垂直于x軸進(jìn)入第四象限，在xOy平面內(nèi)，以原點(diǎn)O為圓心做半徑為R0的圓周運(yùn)動(dòng);隨后進(jìn)入電場運(yùn)動(dòng)至y軸上的N點(diǎn)，沿與y軸正方向成45°角離開電場;在磁場Ⅰ中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，再次垂直于x軸進(jìn)入第四象限。不計(jì)粒子重力。求:（1）帶電粒子從M點(diǎn)進(jìn)入第四象限時(shí)初速度的大小v0；(2）電場強(qiáng)度的大小E；（3）磁場Ⅰ的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B1。解析：（1）粒子從x軸上M點(diǎn)進(jìn)入第四象限，在xOy平面內(nèi)，以原點(diǎn)O為圓心做半徑為R0的圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力：qv0B0＝meq\f（veq\o\al（2，0），R0），解得:v0＝eq\f（qB0R0，m）。(2)粒子在第二象限內(nèi)做類平拋運(yùn)動(dòng)，沿著x軸方向：eq\b\lc\{（\a\vs4\al\co1(qE＝ma,,veq\o\al（2，y）－0＝2aR0,））沿著y軸正方向成45°角離開電場，所以：vy＝v0,解得電場強(qiáng)度:E＝eq\f(qBeq\o\al（2，0)R0，2m)。（3）粒子的軌跡如圖所示：第二象限，沿著x軸方向:R0＝eq\f(vy＋0,2）t,沿著y軸方向：ON＝v0t，所以：ON＝2R0，由幾何關(guān)系知，三角形OO′N為底角45°的等腰直角三角形.在磁場Ⅰ中運(yùn)動(dòng)的半徑：R＝eq\r(2)ON＝2eq\r（2)R0,由洛倫茲力提供向心力：qvB1＝meq\f(v2，R），粒子在N點(diǎn)速度沿與y軸正方向成45°角離開電場,所以離開的速度：v＝eq\r(2)v0,所以磁場Ⅰ的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B1：B1＝eq\f（1，2）B0.18.（12分）如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系xOy中，x軸上方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，x軸下方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子從x軸上距離坐標(biāo)原點(diǎn)L處的A點(diǎn)以速度v射入勻強(qiáng)磁場，速度方向與x軸負(fù)方向的夾角為θ,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后從x軸上距離坐標(biāo)原點(diǎn)L處的B點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場，恰好又能回到A點(diǎn)，不計(jì)粒子重力，求:（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；(2)電場