高中物理 第三章 磁場章末綜合檢測(B)新人教版選修3-1_第1頁
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第三章磁場章末檢測(B)新人教版選修3-1(時(shí)間:90分鐘,滿分:100分)一、選擇題(本題共10個(gè)小題,每小題5分,共50分)1.關(guān)于磁場的下列說法正確的是()A.磁場和電場一樣,是同一種物質(zhì)B.磁場最基本的性質(zhì)是對處于磁場里的磁體或電流有磁場力的作用C.磁體與通電導(dǎo)體之間的相互作用不遵循牛頓第三定律D.電流與電流之間的相互作用是通過磁場進(jìn)行的2.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列說法正確的是()A.一小段通電導(dǎo)體放在磁場A處,受到的磁場力比B處的大,說明A處的磁感應(yīng)強(qiáng)度比B處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大B.由B=eq\f(F,IL)可知,某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與放入該處的通電導(dǎo)線所受磁場力F成正比,與導(dǎo)線的IL成反比C.一小段通電導(dǎo)體在磁場中某處不受磁場力作用,則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零D.小磁針N極所受磁場力的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向3.如圖1所示,一帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是()圖1A.N極豎直向上B.N極豎直向下C.N極沿軸線向左D.N極沿軸線向右4.下列說法中正確的是()A.磁場中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以這樣測定:把一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)受到的磁場力F與該導(dǎo)線的長度L、通過的電流I乘積的比值.即B=eq\f(F,IL)B.通電導(dǎo)線放在磁場中的某點(diǎn),該點(diǎn)就有磁感應(yīng)強(qiáng)度,如果將通電導(dǎo)線拿走,該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就為零C.磁感應(yīng)強(qiáng)度B=eq\f(F,IL)只是定義式,它的大小取決于場源以及磁場中的位置,與F、I、L以及通電導(dǎo)線在磁場中的方向無關(guān)D.通電導(dǎo)線所受磁場力的方向就是磁場的方向5.下面所述的幾種相互作用中,通過磁場發(fā)生的有()A.兩個(gè)靜止電荷之間的相互作用B.兩根通電導(dǎo)線之間的相互作用C.兩個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷之間的相互作用D.磁體與運(yùn)動(dòng)電荷之間的相互作用圖26.兩長直通電導(dǎo)線互相平行,電流方向相同,其截面處于一個(gè)等邊三角形的A、B處,如圖2所示,兩通電導(dǎo)線在C處的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B,則C處總磁感應(yīng)強(qiáng)度為()A.2BB.BC.0D.eq\r(3)B7.如圖3所示,在真空中,水平導(dǎo)線中有恒定電流I通過,導(dǎo)線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同,則質(zhì)子可能的運(yùn)動(dòng)情況是()圖3A.沿路徑a運(yùn)動(dòng)B.沿路徑b運(yùn)動(dòng)C.沿路徑c運(yùn)動(dòng)D.沿路徑d運(yùn)動(dòng)8.如圖4所示,M、N為一對水平放置的平行金屬板,一帶電粒子以平行于金屬板方向的速度v穿過平行金屬板.若在兩板間存在互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,可使帶電粒子的運(yùn)動(dòng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn).若不計(jì)粒子所受的重力,則以下敘述正確的是()圖4A.若改變帶電粒子的電性,即使它以同樣速度v射入該區(qū)域,其運(yùn)動(dòng)方向也一定會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.帶電粒子無論帶上何種電荷,只要以同樣的速度v入射,都不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.若帶電粒子的入射速度v′>v,它將做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D.若帶電粒子的入射速度v′<v,它將一定向下偏轉(zhuǎn)9.如圖5所示,環(huán)型對撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置.正、負(fù)離子由靜止經(jīng)過電壓為U的直線加速器加速后,沿圓環(huán)切線方向注入對撞機(jī)的真空環(huán)狀空腔內(nèi),空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi),沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運(yùn)動(dòng),從而在碰撞區(qū)迎面相撞.為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是()圖5A.對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷eq\f(q,m)越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大B.對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷eq\f(q,m)越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小C.對于給定的帶電粒子,加速電壓U越大,粒子運(yùn)動(dòng)的周期越大D.對于給定的帶電粒子,不管加速電壓U多大,粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變10.如圖6所示,在平面直角坐標(biāo)系中有一個(gè)垂直紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場,其邊界過原點(diǎn)O和y軸上的點(diǎn)a(0,L).一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從a點(diǎn)以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場,并從x軸上的b點(diǎn)射出磁場.此時(shí)速度方向與x軸正方向的夾角為60°.下列說法中正確的是()圖6A.電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為eq\f(πL,v0)B.電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為eq\f(2πL,3v0)C.磁場區(qū)域的圓心坐標(biāo)為(eq\f(\r(3)L,2),eq\f(L,2))D.電子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心坐標(biāo)為(0,-2L)題號12345678910答案姓名:________班級:________學(xué)號:________得分:________二、填空題(本題共2個(gè)小題,滿分12分)11.(6分)如圖7所示,陰極射線管(A為其陰極)放在蹄形磁鐵的N、S兩極間,射線管的A、B兩極分別接在直流高壓電源的________極和______極.此時(shí),熒光屏上的電子束運(yùn)動(dòng)軌跡________偏轉(zhuǎn)(選填“向上”“向下”或“不”).圖712.(6分)地球是個(gè)大磁體,在赤道上,地磁場可以看成是沿南北方向的勻強(qiáng)磁場.如果赤道某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5×10-4T,在赤道上有一根東西方向的直導(dǎo)線,長為20m,載有從東往西的電流30A.則地磁場對這根導(dǎo)線的作用力大小為________,方向?yàn)開_______.三、計(jì)算題(本題共4個(gè)小題,滿分38分)13.(9分)在磁場中放入一通電導(dǎo)線,導(dǎo)線與磁場垂直,導(dǎo)線長為1cm,電流為0.5A,所受的磁場力為5×10-4N.求:(1)該位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大?(2)若將該電流撤去,該位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度又是多大?(3)若將通電導(dǎo)線跟磁場平行放置,該導(dǎo)體所受到的磁場力多大?14.(9分)如圖8所示,導(dǎo)體桿ab的質(zhì)量為m,電阻為R,放置在與水平面夾角為θ的傾斜金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌間距為d,電阻不計(jì),系統(tǒng)處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電源內(nèi)阻不計(jì),問:若導(dǎo)軌光滑,電源電動(dòng)勢E為多大時(shí)才能使導(dǎo)體桿靜止在導(dǎo)軌上?圖815.(10分)如圖9所示,abcd是一個(gè)邊長為L的正方形,它是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場橫截面的邊界線.一帶電粒子從ad邊的中點(diǎn)O與ad邊成θ=30°角且垂直于磁場方向射入.若該帶電粒子所帶電荷量為q、質(zhì)量為m(重力不計(jì)),則該帶電粒子在磁場中飛行時(shí)間最長是多少?若要帶電粒子飛行時(shí)間最長,帶電粒子的速度必須符合什么條件?圖916.(10分)如圖10所示,一質(zhì)量為m、電荷量為q帶正電荷的小球靜止在傾角為30°足夠長的絕緣光滑斜面頂端時(shí),對斜面的壓力恰為零,若迅速把電場方向改為豎直向下,則小球能在斜面上滑行多遠(yuǎn)?圖10第三章磁場(B)答案1.BD[電場是存在于電荷周圍的一種特殊物質(zhì),磁場是存在于磁體和電流周圍的一種特殊物質(zhì),二者雖然都是客觀存在的,但有本質(zhì)的區(qū)別,A項(xiàng)錯(cuò);磁體與磁體、磁體與電流,電流與電流間的相互作用的磁場力與其它性質(zhì)的力一樣,都遵循牛頓第三定律,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)磁場的性質(zhì)判斷B、D項(xiàng)正確.]2.D[磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場強(qiáng)弱和方向的物理量,是磁場本身性質(zhì)的反映,其大小由磁場以及磁場中的位置決定,與F、I、L都沒有關(guān)系,B=eq\f(F,IL)只是磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式.同一通電導(dǎo)體受到的磁場力的大小由所在處B和放置的方式共同決定,所以A、B、C都是錯(cuò)誤的;磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該處小磁針N極所受磁場力的方向,不是通電導(dǎo)線的受力方向,所以D正確.]3.C[從左向右看圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),環(huán)形電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,由安培定則可知,環(huán)的左側(cè)相當(dāng)于磁鐵的N極,故小磁針最后平衡時(shí)N極沿軸線向左.]4.C[磁感應(yīng)強(qiáng)度B=eq\f(F,IL)是反應(yīng)磁場力的性質(zhì)的物理量,是采用比值的方法來定義的,該公式是定義式而不是決定式,磁場中各處的B值是唯一確定的,與放入該點(diǎn)的檢驗(yàn)電流的大小、方向無關(guān).]5.BCD[在磁鐵的周圍和通電導(dǎo)線周圍都存在著磁場,磁體間、電流間、磁體與電流間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的,而靜止電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的.]6.D[根據(jù)安培定則(右手螺旋定則)可以判斷A導(dǎo)線在C處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為BA,大小為B,方向在紙面內(nèi)垂直于連線AC,B導(dǎo)線在C處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為BB,大小為B,方向在紙面內(nèi)垂直于連線BC.如圖所示,由BA、BB按平行四邊形定則作出平行四邊形,則該平行四邊形為菱形,故C處的總磁感應(yīng)強(qiáng)度B′=2×Bcos30°=eq\r(3)B.]7.B[由安培定則,電流在下方產(chǎn)生的磁場方向指向紙外,由左手定則,質(zhì)子剛進(jìn)入磁場時(shí)所受洛倫茲力方向向上.則質(zhì)子的軌跡必定向上彎曲,因此C、D必錯(cuò);由于洛倫茲力方向始終與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直,故其運(yùn)動(dòng)軌跡必定是曲線,則B正確,A錯(cuò)誤.]8.B[本題實(shí)際上是一個(gè)速度選擇器的模型,帶電粒子以速度v平行于金屬板穿出,說明其所受的電場力和洛倫茲力平衡,即qE=qvB,可得v=eq\f(E,B).只要帶電粒子的速度v=eq\f(E,B),方向?yàn)槿珙}圖所示方向,均可以勻速通過速度選擇器,與粒子的種類、帶電的性質(zhì)及電荷量多少無關(guān),因此A錯(cuò)誤,B正確.若v′>v,則有qv′B>qE,洛倫茲力大于電場力,粒子將向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)而做曲線運(yùn)動(dòng),電場力做負(fù)功,粒子的速度將減小,但當(dāng)粒子速度變化,洛倫茲力也隨之發(fā)生變化,所以粒子所受合外力時(shí)刻發(fā)生變化,因此粒子不做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),C錯(cuò).若v′<v,則qv′B<qE,將向電場力方向偏轉(zhuǎn),由于粒子電性不知,故D錯(cuò).]9.BD10.BC11.負(fù)正向下12.3.0×10-2N豎直向下解析地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5×10-4T,方向由南向北;導(dǎo)線垂直于地磁場放置,長度為20m,載有電流30A,則其所受安培力F=BIL=0.5×10-4×30×20N=3.0×10-2N,根據(jù)左手定則可以判斷導(dǎo)線所受安培力的方向豎直向下.13.(1)0.1T(2)0.1T(3)0解析(1)根據(jù)公式B=eq\f(F,IL)得:B=eq\f(5×10-4,0.01×0.5)T=0.1T.(2)該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,B=0.1T.(3)電流元平行磁場放置時(shí),所受磁場力為零,F(xiàn)=0.14.eq\f(mgRtanθ,Bd)解析由閉合電路歐姆定律得:E=IR,導(dǎo)體桿受力情況如圖所示,則由共點(diǎn)力平衡條件可得F安=mgtanθ,F(xiàn)安=BId,由以上各式可得出E=eq\f(mgRtanθ,Bd).15.eq\f(5πm,3qB)v≤eq\f(qBL,3m)解析從題設(shè)的條件中,可知帶電粒子在磁場中只受洛倫茲力作用,它做勻速圓周運(yùn)動(dòng),粒子帶正電,由左手定則可知它將向ab方向偏轉(zhuǎn),帶電粒子可能的軌道如下圖所示(磁場方向沒有畫出),這些軌道的圓心均在與v方向垂直的OM上.帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,有qvB=eq\f(mv2,r),r=eq\f(mv,qB)①運(yùn)動(dòng)的周期為T=eq\f(2πr,v)=eq\f(2πm,qB)②由于帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與半徑和速率均沒有關(guān)系,這說明了它在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間僅與軌跡所對的圓心角大小有關(guān).由圖可以發(fā)現(xiàn)帶電粒子從入射邊進(jìn)入,又從入射邊飛出,其軌跡所對的圓心角最大,那么,帶電粒子從ad邊飛出的軌跡中,與ab相切的軌跡的半徑也就是它所有可能軌跡半徑中的臨界半徑r0:r>r0,在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間是變化的,r≤r0,在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是相同的,也是在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長的.由上圖可知,三角形O2EF和三角形O2OE均為等腰三角形,所以有∠OO2E=eq\f(π,3).軌跡所對的圓心角為a=2π-eq\f(π,3)=eq\f(5π,3)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=eq\f(Ta,2π)=eq\f(5πm,3qB)由圖還可以得到r0+eq\f(r0,2)=eq\f(L,2),r0=eq\f(L,3)≥eq\f(mv,qB)得v≤eq\f(qBL,3m)帶電粒子在磁場中飛行時(shí)間最長是eq\f(5πm,3qB);帶電粒子的速度應(yīng)符合條件v≤eq\f(qBL,3m).16.eq\f(3m2g,2q2B2)解析由分析知:當(dāng)小球靜止在斜面頂端時(shí),小球受重力mg、電場力Eq,且mg=Eq,可得E=eq\f(mg,q)當(dāng)電場反向時(shí),小球由于受

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