2020-2021学年高二物理人教版选修3-1章末检测：第三章-磁-场-Word版含解析.docx

章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)1下面关于磁场的说法正确的是()A某点一小段通电直导线受到的磁场力方向与该点磁场的方向全都B某点小磁针北极的受力方向与该点磁场方向全都C某点小磁针的南极指向，即为该点的磁场方向D在通电螺线管外部小磁针北极受力方向与磁场方向全都，在内部小磁针北极受力方向与磁场方向相反答案B2关于带电粒子在电场或磁场中运动的表述，以下正确的是()A带电粒子在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同B正电荷只在电场力作用下，肯定从高电势处向低电势处运动C带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力方向与粒子的速度方向垂直D带电粒子在磁场中某点受到的洛伦兹力方向与该点的磁场方向相同答案C解析当带电粒子带负电时，在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相反，当带电粒子带负电时，受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同，故A错误；由UAB知，若电场力的方向与运动方向相反，电场力做负功，则正电荷将从低电势处向高电势处运动，故B错误；依据左手定则，带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力方向肯定与速度的方向垂直故C正确，D错误所以选C.3在雷雨天气时，空中有很多阴雨云都带有大量电荷，在一楼顶有一避雷针，其四周摆放一圈小磁针，当避雷针正上方的一块阴雨云对避雷针放电时，发觉避雷针四周的小磁针的S极呈顺时针排列(俯视)，则该块阴雨云可能带()A正电荷 B负电荷C正负电荷共存 D无法推断答案B解析小磁针的S极顺时针排列，说明磁场方向为逆时针，由安培定则可知，电流方向为竖直向上，即该阴雨云带负电荷，故选项B正确图14如图1所示，当开关S闭合的时候，导线ab受力的方向应为()A向右 B向左C向纸外 D向纸里答案D5如图2所示，空间存在水平向里、磁感应强度的大小为B的匀强磁场，磁场内有一绝缘的足够长的直杆，它与水平面的倾角为，一带电荷量为q、质量为m的带负电小球套在直杆上，从A点由静止沿杆下滑，小球与杆之间的动摩擦因数为tan .则小球运动过程中的速度时间图象可能是()答案C解析带电小球套静止时受到竖直向下的重力G、垂直斜面对上的支持力N和沿斜面对上的摩擦力f，小球下滑后，再受到一个垂直斜面对上的洛伦兹力F，沿斜面方向有：mgsin (mgcos F)ma，在垂直于斜面方向有：NFmgcos ，由于小球加速，据FqvB，F增大而支持力N减小，据fFN，摩擦力减小，导致加速度a增加；当速度v1增加到某个值时，消灭mgcos F0，有mgsin ma，此时加速度最大；此后，Fmgcos ，支持力N反向，且速度越增加支持力N越大，摩擦力f也随着增加，最终消灭mgsin f，之后小球做匀速下滑；所以只有C选项正确图36带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场如图3所示，运动中经过b点，OaOb.若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，带电粒子仍以速度v0从a点进入电场，仍能通过b点，则电场强度E和磁感应强度B的比值为()Av0 B. C2v0 D.答案C解析设OaObd，因带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，所以圆周运动的半径正好等于d即d，得B.假如换成匀强电场，带电粒子做类平抛运动，那么有d2得E，所以2v0.选项C正确二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)7如图直导线通入垂直纸面对里的电流，在下列匀强磁场中，能静止在光滑斜面上的是() 答案AC解析要使导线能够静止在光滑的斜面上，则导线在磁场中受到的安培力必需与重力或重力沿斜面对下的分力平衡，通过左手定则推断得出， A、C是正确的图48我国第21次南极科考队在南极观看到了秀丽的极光极光是由来自太阳的高能带电粒子流高速冲进高空淡薄大气层时，被地球磁场俘获，从而转变原有运动方向，向两极做螺旋运动，如图4所示这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子猛烈碰撞或摩擦从而激发大气分子或原子，使其发出有肯定特征的各种颜色的光地磁场的存在，使多数宇宙粒子不能达到地面而向人烟稀有的两极偏移，为地球生命的诞生和维持供应了自然的屏障科学家发觉并证明，向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的，这主要与下列哪些因素有关()A洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小B空气阻力做负功，使其动能减小C靠近南北两极磁感应强度增加D以上说法都不对答案BC解析洛伦兹力不做功，空气阻力做负功r，速率减小，B增大，所以半径减小9如图5所示，带电平行板中匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平向里，一带电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由滑下，经过轨道端点P进入板间恰好沿水平方向做直线运动现使球从轨道上较低的b点开头滑下，经P点进入板间，在之后运动的一小段时间内() 图5A小球的重力势能可能会减小B小球的机械能可能不变C小球的电势能肯定会削减D小球动能可能减小答案AC图610为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图6所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧固定有金属板作为电极，污水布满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是()A若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B前表面的电势肯定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关C污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D污水流量Q与U成正比，与a、b无关答案BD解析由左手定则可知，正离子受洛伦兹力向后表面偏，负离子向前表面偏，前表面的电势肯定低于后表面的电势，流量Qvbc，其中v为离子定向移动的速度，当前后表面电压肯定时，离子不再偏转，受洛伦兹力和电场力达到平衡，即qvBq，得v则流量Qbcc，故Q与U成正比，与a、b无关三、填空题(每空3分，共12分)图711如图7所示为圆柱形区域的横截面，在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场带电粒子(不计重力)第一次以速度v1沿截面直径入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转60角；该带电粒子其次次以速度v2从同一点沿同一方向入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转90角则带电粒子第一次和其次次在磁场中运动的半径之比为_，速度之比为_，时间之比为_答案1123解析设磁场半径为R，当第一次以速度v1沿截面直径入射时，依据几何学问可得：cos 30，即r1R.当其次次以速度v2沿截面直径入射时，依据几何学问可得：r2R，所以，两次状况下都是同一个带电粒子在相等的磁感应强度下运动的，所以依据公式r，可得，由于周期T，与速度无关，所以运动时间比为.图812质量为m，电量为q带正电荷的小物块从半径为R的光滑圆槽顶点由静止下滑，整个装置处于电场强度为E，磁感应强度为B的区域内如图8所示，则小物块滑到底端时对轨道的压力为_答案3mg2qEqB解析小物块由静止滑到最低点由动能定理得：mgRqERmv2，在最低点由牛顿其次定律得：FNmgqvBm，联立以上两式得：FN3mg2qEqB.由牛顿第三定律，物块对轨道的压力FNFN.四、计算题(本题共4小题，共48分)图913(8分)如图9所示，将长50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的弹簧悬挂成水平状态，位于垂直纸面对里的匀强磁场中，当金属棒中通以0.4 A电流时，弹簧恰好不伸长，求：(1)匀强磁场中磁感应强度是多大？(2)当金属棒通以0.2 A由a到b的电流时，弹簧伸长1 cm，假如电流方向由b到a，而电流大小不变，弹簧伸长又是多少？答案(1)0.49 T(2)3 cm解析(1)当ab棒受到向上的安培力BIl和向下的重力mg大小相等时，弹簧不伸长，由BIlmg可得出磁感应强度：B T0.49 T.(2)当0.2 A的电流由a流向b时，ab棒受到两根弹簧向上的拉力2kx1及向上的安培力BI1l和向下的重力mg作用，处于平衡状态依据平衡条件有：2kx1mgBI1l当电流反向后，ab棒在两个弹簧向上的拉力2kx2及向下的安培力BI2l和重力mg作用下平衡，有：2kx2mgBI2l两式相除并整理，得弹簧伸长x2为：x2x11 cm3 cm.14(12分)电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏技术来实现的电子束经过电场加速后，以速度v进入一圆形匀强磁场区，如图10所示磁场方向垂直于圆面磁场区的中心为O，半径为r.当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度，此时磁场的磁感应强度B应为多少？图10答案tan 解析如图所示，作入射速度方向的垂线和出射速度方向的垂线，这两条垂线的交点就是电子束在圆形磁场内做匀速圆周运动的圆心，其半径为R，用m、e分别表示电子的质量和电荷量，依据牛顿其次定律得evBm依据几何关系得tan 解以上两式得Btan 图1115(14分)在平面直角坐标系xOy中，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第象限存在垂直于坐标平面对外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成60角射入磁场，最终从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图11所示不计粒子重力，求(1)M、N两点间的电势差UMN；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从M点运动到P点的总时间t. 答案(1)(2)(3)解析(1)设粒子过N点时的速度为v，有cos 故v2v0粒子从M点运动到N点的过程，有动能定理，得qUMNmv2mvUMN(2)过点N做v的垂线，与y轴交点为O，如图所示，粒子在磁场中以O为圆心做匀速圆周运动，半径为ON，有qvBr(3)由几何关系得ONrsin 设粒子在电场中运动的时间为t1，有ONv0t1t1粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T设粒子在磁场中运动的时间为t2，有t2Tt2tt1t2t图1216(14分)如图12所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面对里，电场线平行于y轴一质量为m、电荷量为q的带正电荷的小球，从y轴上的A点水平向右抛出经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴正方向夹角为.不计空气阻力，重力加速度为g，求：(1)电场强度E的大小和方向；(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小；(3)A点到x轴的高度h.答案 (1)E竖直向上(2)cot (3)解析(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，其所受电场力必需与重力平衡，有qEmgE重力的方向是竖直向下，电场力的方向则应为竖直向上，由于小球带正电，所以电场强度方向竖直向上(2)小球做匀速圆周运动，O为圆心，MN为弦长，MOP，如图所示设半径为r，由几何关系知 sin 小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力供应，设小球做圆周运动的速率为v，有qvB由速度的合成与分解知cos 由式得v0cot (3)设小球到M点时的竖直分速度为vy，它与水平分速度的关系为vyv0tan 由匀变速直线运动规律v2gh由式得h