2019高中物理 第三單元 磁場單元測試（二）新人教版選修3-1.doc

第三單元 磁場注意事項：1答題前，先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在試題卷和答題卡上，并將準(zhǔn)考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。2選擇題的作答：每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑，寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。3非選擇題的作答：用簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。4考試結(jié)束后，請將本試題卷和答題卡一并上交。一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題4分，共40分。每小題給出的四個選項中只有一個選項正確)1. 下列說法錯誤的是()A. 奧斯特首先發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)B. 安培發(fā)明了電流產(chǎn)生的磁場的方向的判定方法C. 安培首先提出了磁場對運動電荷有力的作用D. 安培首先提出了分子電流假說2. 關(guān)于磁場，以下說法正確的是()A. 電流在磁場中某點不受磁場力作用，則該點的磁感應(yīng)強度一定為零B. 磁場中某點的磁感應(yīng)強度，根據(jù)公式，它跟F、I、L都有關(guān)C. 磁場中某點的磁感應(yīng)強度的方向垂直于該點的磁場方向D. 磁場中任一點的磁感應(yīng)強度等于磁通密度，即垂直于磁感應(yīng)強度方向的單位面積的磁通量3如圖所示，通電螺線管ab外部的小磁針N極指向右方，若在螺線管內(nèi)部的c點也放進(jìn)一個小磁針，則以下判斷正確的是()Aa端接電源負(fù)極，c點處小磁針N極指向左方Ba端接電源負(fù)極，c點處小磁針N極指向右方Ca端接電源正極，c點處小磁針N極指向右方D a端接電源正極，c點處小磁針N極指向左方4圖中a、b、c為三根與紙面重直的固定長直導(dǎo)線，其截面位于等邊三角形的三個項點上，bc沿水平方向，導(dǎo)線中均通有大小相等的電流，方向如圖所示，O點為三角形的中心（O到三個頂點的距離相等），則()AO點的磁感應(yīng)強度為零BO點的磁場方向垂直O(jiān)c向下C導(dǎo)線a受到的安培力方向豎直向上D導(dǎo)線b受到的安培力方向沿bc連線方向指向c5如圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，有一矩形線圈abcd，且ab = L1，ad = L2，通有逆時針方向的電流I，讓它繞cd邊轉(zhuǎn)過某一角度時，使線圈平面與磁場夾角為，則()A穿過線圈的磁通量為 = BL1L2sin B穿過線圈的磁通量為 = BL1L2cos Ccd邊受到的安培力為F = BIL1sin Dab邊受到的安培力為F = BIL1cos 6. 如圖所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒。當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可將導(dǎo)體棒置于勻強磁場中，當(dāng)外加勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的方向在紙面內(nèi)由豎直向上逆時針轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，保持導(dǎo)體棒靜止，關(guān)于B的大小的變化，正確的說法是()A. 逐漸增大 B. 逐漸減小C. 先減小后增大 D. 先增大后減小7. 一帶正電荷的小球沿光滑、水平、絕緣的桌面向右運動，如圖所示，速度方向垂直于勻強磁場。小球飛離桌面后，最終落在水平地面上。設(shè)飛行時間為t1，水平射程為s1，著地速率為v1。現(xiàn)撤去磁場，其他條件不變，小球飛行時間為t2，水平射程為s2，著地速率為v2，則有()A .v1>v2 B. v1=v2C. s1=s2 D. t1<t28. 如圖所示，將一束正離子(不計重力)垂直射入正交的勻強磁場和勻強電場區(qū)域里，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有些離子保持原來的運動方向，未發(fā)生任何偏轉(zhuǎn)；如果讓這些不偏轉(zhuǎn)的離子進(jìn)入另一勻強磁場中，發(fā)現(xiàn)這些離子又分裂成幾束。對這些進(jìn)入后一磁場中的離子，可得出的結(jié)論是()A. 它們的電荷量與質(zhì)量之比一定各不相同B. 它們的電荷量一定各不相同C. 它們的質(zhì)量一定各不相同D. 它們的動能一定各不相同9. 如圖所示，直角坐標(biāo)系中y軸右側(cè)存在一垂直紙面向里、寬為a的有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，右邊界PQ平行y軸，一粒子(重力不計)從原點O以與x軸正方向成角的速率v垂直射入磁場，當(dāng)斜向上射入時，粒子恰好垂直PQ射出磁場，當(dāng)斜向下射入時，粒子恰好不從右邊界射出。則粒子的比荷及粒子恰好不從右邊界射出時在磁場中運動的時間分別為()A. ， B. ，C. ， D. ，10如圖所示為某種電磁泵模型的示意圖，泵體是長為L1，寬與高均為L2的長方體。泵體處在方向垂直向外、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，泵體的上下表面接電壓為U的電源（內(nèi)阻不計），理想電流表示數(shù)為I。若電磁泵和液面高度差為h，液體的電阻率為，在t時間內(nèi)抽取液體的質(zhì)量為m，不計液體在流動中和管壁之間的阻力，取重力加速度為g，則()A泵體下表面應(yīng)接電源正極B電磁泵對液體產(chǎn)生的推力大小為BIL1C電源提供的電功率為D質(zhì)量為m的液體離開泵體時的動能二、多項選擇題(本大題共5小題，每小題，4分，共20分。每小題給出的四個選項中有多個選項正確，全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)11. 安培的分子電流假設(shè)，可用來解釋()A. 兩通電導(dǎo)體間有相互作用的原因 B. 通電線圈產(chǎn)生磁場的原因C. 永久磁鐵產(chǎn)生磁場的原因 D. 鐵質(zhì)類物體被磁化而具有磁性的原因12. 如圖所示，直角三角形ABC中存在一勻強磁場，比荷相同的兩粒子沿AB方向從A點射入磁場，分別從AC邊上的P、Q兩點射出。下列說法正確的是()A. 從Q點射出的粒子速度較大 B. 從Q點射出的粒子在磁場中運動的周期大C. 從Q點射出的粒子，在磁場中運動的時間長D. 兩粒子在磁場中運動的時間一樣長13. 如圖所示，帶電平行板中勻強電場方向豎直向上，勻強磁場方向水平(垂直紙面向里)，某帶電小球從光滑絕緣軌道上的a點自由滑下，經(jīng)過軌道端點P進(jìn)入板間后恰好沿水平方向做直線運動。現(xiàn)使小球從較低的 b點開始滑下，經(jīng)P點進(jìn)入板間，則球在板間運動的過程中，下列說法正確的是()A. 其動能將會增大B. 其電勢能將會增大C. 小球所受的洛倫茲力將會減小D. 小球所受的靜電力將會增大14. 如圖所示，一束帶電粒子以一定的初速度沿直線通過由相互正交的勻強磁場(磁感應(yīng)強度為B)和勻強電場(電場強度為E)組成的速度選擇器，然后粒子通過平板S上的狹縫P進(jìn)入另一勻強磁場(磁感應(yīng)強度為B)，最終打在A1A2上，下列表述正確的是()A. 粒子帶負(fù)電B. 所有打在A1A2上的粒子，在磁感應(yīng)強度為B的磁場中的運動時間都相同C. 能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于D. 粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷越大15. 如圖為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強大小恒定，且被限制在A、C板間，虛線中間不需加電場，如圖所示，帶電粒子從P0處以速度v0沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強磁場做勻速圓周運動，對這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說法正確的是( )A. 加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸無關(guān)B. 帶電粒子每運動一周被加速一次C. 帶電粒子每運動一周P1P2等于P2P3D. 加速電場方向不需要做周期性的變化四、計算題(本大題共4小題，共40分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)16. (6分)如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L0.40 m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角37，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度B0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上的勻強磁場，金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E6.0 V、內(nèi)阻r0.50 的直流電源?，F(xiàn)把一個質(zhì)量m0.05 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點間的電阻R02.5 ，金屬導(dǎo)軌電阻不計。已知sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2。求：(1)通過導(dǎo)體棒的電流I；(2)導(dǎo)體棒受到的安培力F安的大?。?3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力Ff。17(10分)物理學(xué)對電場和磁場的研究促進(jìn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，提高了人們的生活水平?，F(xiàn)代技術(shù)設(shè)備中常常利用電場或磁場來改變或控制帶電粒子的運動。現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子由靜止經(jīng)電壓為U的加速電場加速后射出（忽略電子所受重力）。 (1)如圖甲所示，若電子從加速電場射出后沿平行極板的方向射入偏轉(zhuǎn)電場，偏轉(zhuǎn)電場可看作勻強電場，板間電壓為U，極板長度為L，板間距為d，求電子射入偏轉(zhuǎn)電場時速度的大小v以及射出偏轉(zhuǎn)電場時速度偏轉(zhuǎn)角的正切值；(2)如圖乙所示，若電子從加速電場射出后沿直徑方向進(jìn)入半徑為r的圓形磁場區(qū)域，該磁場的磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里。設(shè)電子射出磁場時的速度方向與射入時相比偏轉(zhuǎn)了角，請推導(dǎo)說明增大偏轉(zhuǎn)角的方法（至少說出兩種）。18(12分)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系xOy的第一象限有沿y軸負(fù)方向、場強為E200 N/C的勻強電場，第二象限有垂直于xOy平面向外的勻強磁場?，F(xiàn)有一質(zhì)量m2.01011 kg，電量q1.0105 C帶正電的粒子，從負(fù)x軸上的A點以v1.0104 m/s的速度垂直x軸進(jìn)入磁場，恰好垂直通過y軸上的P點并進(jìn)入電場，經(jīng)過電場后通過x軸上的Q點。已知OP的長度h2 m，不計粒子重力，求：(1)磁感應(yīng)強度B的大??；(2)OQ的長度L；(3)粒子從A點運動到Q點的總時間t總。19. (12分)如圖甲所示，ABCD是一長方形有界勻強磁場邊界，磁感應(yīng)強度按圖乙規(guī)律變化，取垂直紙面向外為磁場的正方向，圖中ABAD L，一質(zhì)量為m、所帶電荷量為q的帶正電粒子以速度v0在t0時從A點沿AB方向垂直磁場射入，粒子重力不計。(1)若粒子經(jīng)時間恰好垂直打在CD上，求磁場的磁感應(yīng)強度B0和粒子運動中的加速度a的大?。?2)若要使粒子恰能沿DC方向通過C點，求磁場的磁感應(yīng)強度B0的大小及磁場變化的周期T0。2018-2019學(xué)年高二上學(xué)期第三單元訓(xùn)練卷物 理（一）答 案一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題4分，共40分。每小題給出的四個選項中只有一個選項正確)1.【答案】C2.【答案】D3【答案】A4【答案】B【解析】根據(jù)右手螺旋定則，電流a在O產(chǎn)生的磁場平行于bc向左，b電流在O產(chǎn)生的磁場平行ac指向右下方，電流c在O產(chǎn)生的磁場平行ab指向左下方；由于三導(dǎo)線電流相同，到O點的距離相同，根據(jù)平行四邊形定則，則O點合場強的方向垂直O(jiān)c向下，故A錯誤，B正確；根據(jù)左手定則，結(jié)合矢量合成法則，導(dǎo)線a受到的安培力方向水平向左，而導(dǎo)線b受到的安培力方向平行于ac斜向左上方，故C、D錯誤。5【答案】A【解析】在圖示位置，穿過線圈的磁通量為零，當(dāng)轉(zhuǎn)過時，此時穿過線圈的磁通量為 = BL1L2sin ，故A正確，B錯誤；由于cd邊始終和磁場垂直，故受到的安培力F = BIL1，故C錯誤；由于ab邊始終和磁場垂直，所以受到的安培力F=BIL1，故D錯誤。6.【答案】C【解析】通電導(dǎo)線在斜面上受到重力、支持力和安培力。當(dāng)磁場方向豎直向上時，導(dǎo)線受到的安培力方向水平向右；當(dāng)磁場方向水平向左時，安培力的方向豎直向上。把重力、支持力和安培力放在一個三角形中進(jìn)行研究，可知安培力先減小后增大，所以磁感應(yīng)強度亦先減小后增大。7.【答案】B【解析】洛倫茲力不做功，A錯，B對；根據(jù)左手定則，洛倫茲力會有向上的分力，延緩小球下落時間，s1>s2，t1>t2，C、D錯。8.【答案】A【解析】從第一磁場進(jìn)入后一磁場的帶電粒子一定滿足Eq = Bqv，即，這些粒子速度相同。而在后一磁場中，由于v、B相同，而R不同，所以比荷不同，故選項A正確。9.【答案】C【解析】如圖所示，當(dāng)斜向上射入時，粒子恰好垂直PQ射出磁場，根據(jù)幾何關(guān)系可知，當(dāng)斜向下射入時，粒子恰好不從右邊界射出，即與邊界相切，根據(jù)幾何關(guān)系可得，解兩式可得R =2a，帶電粒子在磁場中做圓周運動，根據(jù)，可得。當(dāng)斜向下射入時，粒子恰好不從右邊界射出，即與邊界相切，根據(jù)幾何關(guān)系可知此時對應(yīng)的圓心角為120，所以用時間為，故C對。10【答案】D【解析】當(dāng)泵體上表面接電源的負(fù)極時，電流從下向上流過泵體，這時受到的磁場力水平向右，不會拉動液體，故A錯誤；根據(jù)安培力公式F =BIL2 ，故B錯誤；根據(jù)電阻定律，泵體內(nèi)液體的電阻，因為電路為非純電阻電路，所以流過泵體的電流，電源提供的功率，故C錯誤；若t時間內(nèi)抽取液體的質(zhì)量為m，根據(jù)能量守恒定律，則這部分液體離開泵時的動能為，故D正確。二、多項選擇題(本大題共5小題，每小題，4分，共20分。每小題給出的四個選項中有多個選項正確，全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)11.【答案】CD【解析】兩通電導(dǎo)體有相互作用的原因是通過磁體之間的磁場的作用產(chǎn)生的，故A錯誤；通電線圈產(chǎn)生磁場的原因是電流的周圍存在磁場，與分子電流無關(guān)，故B錯誤；安培提出的分子環(huán)形電流假說，解釋了為什么磁體具有磁性，說明了磁現(xiàn)象產(chǎn)生的本質(zhì)，故C正確；安培認(rèn)為，在原子、分子或分子團等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流分子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都形成一個微小的磁體，未被磁化的物體，分子電流的方向非常紊亂，對外不顯磁性；磁化時，分子電流的方向大致相同，于是對外界顯出顯示出磁性，故D正確。12. 【解析】如圖乙所示，O1和O2分別為兩粒子在磁場中做圓周運動時從P、Q兩點射出的粒子的軌跡所在圓的圓心，由圖可以看出兩圓心角相等，由于兩粒子比荷相等，據(jù)知兩粒子在磁場中運動周期相等，所以兩粒子在磁場中運動的時間一樣長。從Q點射出的粒子半徑大，根據(jù)知，其速度也大。【答案】AD13.【解析】帶電小球一定帶正電荷，從a點滑下時，靜電力qE和洛倫茲力qvB的方向均向上，它們的合力與重力mg平衡，因此在板間做勻速直線運動。當(dāng)小球從較低的b點滑下到達(dá)P點時的速度v<v，則qvB<qvB，有mg>qE+qvB，帶電小球的軌跡將向下彎曲，重力做正功，則帶電小球的動能增大，A正確；靜電力做負(fù)功，洛倫茲力不做功，電勢能將增大，B正確；小球所受靜電力大小和方向都不會改變，而由于動能增大，則小球所受洛倫茲力將會增大，C、D錯誤。【答案】AB14.【答案】CD【解析】帶電粒子在磁場中向左偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則，知該粒子帶正電，A錯誤；所有打在A1A2上的粒子，在磁場B中做勻速圓周運動，運動的時間等于，則，與帶電粒子的比荷有關(guān)，B錯誤；粒子經(jīng)過速度選擇器時所受的電場力和洛倫茲力平衡，有：，則，C正確；經(jīng)過速度選擇器進(jìn)入磁場B的粒子速度相等，根據(jù)知，粒子打在A1A2上的位置越靠近P，則半徑越小，粒子的比荷越大，D正確。15.【答案】BD【解析】帶電粒子只有經(jīng)過A、C板間時被加速，即帶電粒子每運動一周被加速一次，電場的方向沒有改變，故B、D正確；根據(jù)知，所以，故C錯誤；當(dāng)粒子從D形盒中出來時，速度最大，根據(jù)知加速粒子的最大速度與D形盒的半徑有關(guān)，所以A錯誤。四、計算題(本大題共4小題，共40分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)16. (6分) 解：(1) A，方向由b指向a。(2) F安BIL0.40 N。(3)導(dǎo)體棒受力如圖所示，有：F1mgsin 370.30 NF1F安，導(dǎo)體棒靜止，根據(jù)平衡條件得：F1Ff F安 解得：Ff 0.10 N方向沿導(dǎo)軌平面向下。17(10分) 【解析】(1)在加速電場中有：可得：在偏轉(zhuǎn)電場中，設(shè)飛行時間為t，加速度為a，豎直分速度為vy，則水平方向有：L = vt豎直方向有：vy = at，聯(lián)立可得：。(2)電子在偏轉(zhuǎn)磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，如圖所示，設(shè)軌跡圓的半徑為R，則有：由幾何關(guān)系得： 聯(lián)立可得：由上式可知增大偏轉(zhuǎn)角的方法有：保持其他條件不變時，或增加磁感應(yīng)強度B，或增加圓形磁場的半徑r，或減小加速電壓U等。18(12分) 【解析】(1)微粒進(jìn)入磁場后做勻速圓周運動，設(shè)軌道半徑為r，由牛頓第二定律有：由幾何關(guān)系知：r = h代入數(shù)據(jù)解得：B = 0.01 T。(2)設(shè)微粒在偏轉(zhuǎn)電場中運動時間為t， 加速度為a，做類平拋運動水平方向：L = vt豎直方向：qE = ma代入數(shù)據(jù)解得：t = 2104 s，L = 2 m。(3)粒子在磁場中運動時間為：粒子從A點運動到Q點的總時間：t總 = t1 + t = 5.14104 s。19. (12分) 【解析】(1)若粒子經(jīng)時間恰好垂直打在CD上，粒子的軌跡必定為3個四分之一圓周，如圖，由幾何關(guān)系得，運動半徑由洛倫茲力提供向心力得：運動中的加速度為：聯(lián)立解得：，。(2)若要使粒子恰能沿DC方向通過C點，粒子運動的時間必定為磁感應(yīng)強度變化的周期的整數(shù)倍，根據(jù)運動的對稱性可得，軌道半徑 (n =0、1、2、3、)由由洛倫茲力提供向心力得：解得：(n =0、1、2、3、)粒子圓周運動周期為：磁感應(yīng)強度變化的周期：T0 = T解得： (n =0、1、2、3、)。