2022-2022学年高中物理第3章磁场章末综合测试含解析新人教版选修3-1.doc

第三章章末综合测试一、单项选择题(10个小题，每个题4分，共40分)1关于磁场和磁感线以下说法正确的选项是()A磁场的根本性质是对处于其中的磁极和电流有力的作用B磁场是看不见摸不着，实际不存在而是人们假想出来的一种物质C磁感线是客观存在的一种特殊的物质D磁场的存在与否决定于人的思想，想其有那么有，想其无那么无解析磁场是客观存在的特殊物质，是真实存在磁感线是描述磁场的手段，是主观引入，不是真实存在磁场的根本性质是对放入场中的磁体、电流有力的作用所以选A.答案A设置目的磁场的根本认识考查2关于磁通量，正确的说法有()A磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量B在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈面积大，那么穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大C磁通量大，磁感应强度不一定大D把某线圈放在磁场中的M、N两点，假设放在M处的磁通量比在N处的大，那么M处的磁感应强度一定比N处大解析磁通量是标量，大小与B、S及放置角度均有关，只有C项说法完全正确答案C设置目的磁通量概念考查3如下图，一个不计重力的带电粒子以v0沿各图的虚线射入场中A中I是两条垂直纸平面的长直导线中等大反向的电流，虚线是两条导线垂线的中垂线；B中Q是两个位置固定的等量同种点电荷的电荷量，虚线是两位置连线的中垂线；C中I是圆环线圈中的电流，虚线过圆心且垂直圆环平面；D中是正交的匀强电场和匀强磁场，虚线垂直于电场和磁场方向，磁场方向垂直纸面向外其中，带电粒子不可能做匀速直线运动的是()解析根据安培定那么判断知A图虚线上合磁场的方向沿虚线方向向右，与带电粒子的速度方向平行，所以带电粒子不受洛伦兹力，因而带电粒子做匀速直线运动，故A项错误；根据等量同种电荷的电场线分布可知B图中电场线与虚线重合，带电粒子所受的电场力与其速度平行，粒子做变速直线运动，故B项正确；由安培定那么知C图中圆环线圈产生的磁场与虚线重合，与带电粒子的速度方向平行，所以带电粒子不受洛伦兹力，带电粒子能做匀速直线运动，故C项错误；D图中假设粒子带正电，粒子所受的电场力向上，由左手定那么判断知洛伦兹力方向向下，能与电场力平衡，那么带电粒子能做匀速直线运动，故D项错误；此题选不可能做匀速直线运动的，应选B项答案B设置目的安培力和洛伦兹力以及运动分析4.如下图，两相邻且范围足够大的匀强磁场区域和的磁感应强度方向平行、大小分别为B和2B.一带正电粒子(不计重力)以速度v从磁场分界线MN上某处射入磁场区域，其速度方向与磁场方向垂直且与分界线MN成60角，经过t1时间后粒子进入到磁场区域，又经过t2时间后回到区域，设粒子在区域、中的角速度分别为1、2，那么()A1211B1221Ct1t211 Dt1t221解析粒子在区域、中运动的周期分别为T1、T2，结合得1212，A、B两项错误；t1T1，t2T2,得t1t221,D项正确,C项错误答案D设置目的带电粒子在匀强磁场中的圆周运动问题考查5.如下图，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，那么()A放在a处的小磁针的N极向左B放在b处的小磁针的N极向左C放在c处的小磁针的S极向右D放在a处的小磁针的N极向右解析由安培定那么，通电螺线管的磁场如下图，右端为N极，左端为S极，在a点磁场方向向右，那么小磁针在a点时，N极向右，那么A项错误，D项正确；在b点磁场方向向右，那么磁针在b点时，N极向右，那么B项错误；在c点，磁场方向向右，那么磁针在c点时，N极向右，S极向左，那么C项错误答案D设置目的考查安培定那么6如下图的三维空间内，匀强磁场方向沿x方向，在平面xOz内有一通电直导线，假设它所受的安培力方向沿y方向，那么()A该通电导线可能沿Ox方向放置B该通电导线一定平行Oz方向放置C无论通电导线怎样放置，它总受到y方向的安培力D沿x方向观察导线中的电流方向，应该为向右方向解析当通电导线与匀强磁场平行时，它不受安培力作用，而题意说导线受到安培力作用，说明导线一定不会沿平行Ox方向放置，因此A项错误；根据左手定那么确定的关系可知：安培力一定垂直于磁场方向和电流方向决定的平面，但电流方向不一定与磁场方向垂直，因此B项错误；根据左手定那么判知：通电导线如果任意放置在xOz平面内，它受到的安培力，方向有沿y方向和y方向两种可能，沿Ox方向观察，当电流向右时，安培力沿y方向；当电流向左时，安培力沿y方向因此C项错误，D项正确答案D设置目的安培力大小和方向考查7.如图，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向()A向上 B向下C向左 D向右解析条形磁铁的磁感线在a点垂直P向外，电子在条形磁铁的磁场中向右运动，由左手定那么可得电子所受洛伦兹力的方向向上，A项正确答案A设置目的左手定那么8.如下图，质量为m，带电荷量为q的微粒以速度v与水平方向成45角进入匀强电场和匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里如果微粒做匀速直线运动，那么以下说法正确的选项是()A微粒受电场力、洛伦兹力、重力三个力作用B微粒受电场力、洛伦兹力两个力作用C匀强电场的电场强度ED匀强磁场的磁感应强度B解析因为微粒做匀速直线运动，所以微粒所受合力为零，受力分析如下图，微粒在重力、电场力和洛伦兹力作用下处于平衡状态，可知，qEmg，qvBmg，得电场强度E，磁感应强度B，因此A项正确答案A设置目的带电粒子的受力分析9.如下图，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一带电的小球整个装置以水平向右的速度匀速运动，垂直于磁场方向进入方向水平的匀强磁场，由于外力作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端开口飞出，小球的电荷量始终保持不变，那么从玻璃管进入磁场到小球运动到上端开口的过程中()A洛伦兹力对小球做正功 B洛伦兹力对小球做负功C小球运动轨迹是抛物线 D小球运动轨迹是直线解析由于洛伦兹力与粒子运动方向始终垂直，所以洛伦兹力对小球不做功，故B项错误，A项错误，由于小球水平向右的速度不变，因此小球所受洛伦兹力在竖直向上的分力不变，所以小球竖直向上做初速度为0的匀加速运动，故小球运动轨迹是抛物线，故C项正确，D项错误答案C设置目的考查洛伦兹力10.如下图，在垂直纸面向里的匀强磁场边界上，有两个质量、电荷量均相等的正、负离子(不计重心)，从O点以相同的速度射入磁场中，射入方向均与边界成角，那么正、负离子在磁场中运动的过程，以下判断错误的选项是()A运动的轨道半径相同B重新回到磁场边界时速度大小和方向都相同C运动的时间相同D重新回到磁场边界的位置与O点距离相等解析由圆周运动知识可得带电粒子运动的轨道半径R，周期T，可得其轨道半径和周期都一样，因此A不符合题意由于粒子带电性质不同导致从O点进入磁场后偏转方向不同，带正电的粒子向左侧偏转，带负电的粒子向右侧偏转，其轨迹分别如图中1和2所示；由对称性可知粒子重新回到磁场边界时速度大小和方向必定相同，而且出磁场边界的位置距离O点的距离也相同，故B、D两项不符合题意；由图可知该正、负粒子做圆周运动偏转角度不同，因此其运动时间不同，此题正确答案为C.答案C设置目的带电粒子在匀强磁场中的圆周运动问题考查二、多项选择(5个小题，每个题4分，共20分，全部选对得4分，局部选对得2分，选错或不选得0分)11.如下图，质谱仪由两局部区域组成，左侧M、N是一对水平放置的平行金属板，分别接到直流电源两极上，板间在较大范围内存在着电场强度为E的匀强电场和磁感应强度大小为B1的匀强磁场，右侧是磁感应强度大小为B2的匀强磁场一束带电粒子(不计重力)由左端射入质谱仪后沿水平直线运动，从S0点垂直进入右侧磁场后分成甲、乙两束，其运动轨迹如下图，两束粒子最后分别打在乳胶片的P1、P2两个位置，S0、P1、P2三点在同一条直线上，且S0P1S0P2.那么以下说法正确的选项是()A两束粒子的速度都是B甲束粒子的比荷小于乙束粒子的比荷C假设甲、乙两束粒子的电荷量相等，那么甲、乙两束粒子的质量比为43D假设甲、乙两束粒子的质量相等，那么甲、乙两束粒子的电荷量比为43解析A项，粒子在平行金属板间沿直线运动，说明洛伦兹力和电场力平衡，那么EqqvB1，得v，故A项正确；B项，由题意R，半径与比荷成反比，因为S0P1S0P2.故甲束粒子的比荷小于乙束粒子的比荷，故B项正确；C项，假设甲、乙两束粒子的电荷量相等，故C项正确；D项，假设甲、乙两束粒子的质量相等，故D项错误；应选A、B、C三项答案ABC12.如下图，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心、r为半径的圆周上有A、B、C、D四个点A点的磁感应强度为0，那么以下表达正确的选项是()A直导线中的电流方向垂直纸面向里BB点的实际磁感应强度为 T，方向斜向右上方，与竖直方向的夹角为45CC点的实际磁感应强度也为0DD点的实际磁感应强度与B点相同解析A点的实际磁感应强度为0，即直线电流在A处的磁感应强度与匀强磁场在该处的磁感应强度的矢量和为0，所以直线电流在A处的磁感应强度B1 T，方向向左，由安培定那么可得直导线中的电流方向垂直纸面向里，由于圆周上各点到直导线的距离相同，所以直线电流在圆周上各处的磁感应强度大小均为1 T，但方向不同，在B处向上，在C处向右，在D处向下，那么B、C、D三处的实际磁感应强度分别为： T，方向斜向右上方与竖直方向成45夹角；2 T，方向向右； T，方向斜向右下方与竖直方向成45夹角，A、B两项正确答案AB设置目的磁场叠加13.如下图，倾斜导轨宽为L，与水平面成角，处在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，金属杆ab水平放在导轨上当回路电流强度为I时，金属杆ab所受安培力F，斜面的支持力为FN，那么()A安培力方向垂直ab杆沿斜面向上B安培力方向垂直ab杆水平向右CFNBILcosDFN解析画出倾斜导轨和ab杆的二维视图，由左手定那么判断出安培力方向水平向右，大小为FBIL，由共点力平衡求得FN，B、D两项正确答案BD设置目的安培力考查14.如下图，一带正电小球穿在一根绝缘粗糙直杆上，杆与水平方向成，整个空间存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，先给小球一初速度，使小球沿杆向下运动，在A点时的动能为100 J，在C点时动能减为零，B为AC的中点，那么带电小球在运动过程中()A到达C点后小球可能沿杆向上运动B小球在AB段克服摩擦力做的功与在BC段克服摩擦力做的功不等C小球在B点时的动能可能为50 JD小球电势能的增加量等于重力势能的减少量解析如果电场力大于重力，那么静止后小球可能沿杆向上运动，故A项正确；小球受重力、电场力、洛伦兹力、弹力和滑动摩擦力，由于F洛qvB，故洛伦兹力减小，导致支持力和滑动摩擦力变化，故小球在AB段克服摩擦力做的功与在BC段克服摩擦力做的功不等，故B项正确；由于小球在AB段克服摩擦力做的功与在BC段克服摩擦力做的功不等，故小球在B点时的动能也就不为50 J，故C项错误；电场力与重力不相等，克服电场力做功和重力做功不等，故小球电势能的增加量不等于重力势能的减少量，故D项错误答案AB设置目的带电物体受力和运动分析，能量守恒15.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下图的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a1 m、b0.2 m、c0.2 m，左、右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B1.25 T的匀强磁场，在上下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极污水充满装置以某一速度从左向右匀速流经该装置时，测得两个电极间的电压U1 V，且污水流过该装置时受到阻力作用，阻力fkLv，其中比例系数k15 Ns/m2，L为污水沿流速方向的长度，v为污水的流速，以下说法正确的选项是()A金属板M的电势不一定高于金属板N的电势，因为污水中负离子较多B污水中粒子浓度的上下对电压表的示数也有一定影响C污水的流量(单位时间内流出污水体积)Q0.16 m3/sD为使污水匀速通过该装置，左、右两侧管应施加的压强差为p1 500 Pa解析根据左手定那么，正离子受到向上的洛伦兹力向M偏转，负离子受到向下的洛伦兹力向N偏转，所以M板的电势一定高于N的电势，A项错误；两极板带上电荷后，会在竖直方向上产生一个电场力，最后电场力和洛伦兹力平衡，故有qvBq，解得UvBc，与粒子浓度的大小无关，B项错误；因为UvBc，所以v，污水的流量QvSbcb0.16 m3/s，C项正确；为使污水匀速通过，那么pSfkLv，即pbcka，解得p1 500 Pa，D项正确答案CD设置目的考查带电粒子在复合场中运动三、计算题(每题10分，共40分)16.如下图，导轨间的距离L0.5 m，B2 T，ab棒的质量m1 kg，物块重力G3 N，动摩擦因数0.2，电源的电动势E10 V，r0.1 ，导轨的电阻不计，ab棒电阻也不计，问R的取值范围怎样时棒处于静止状态？解析依据物体平衡条件可得棒恰不右滑时：GmgBLI10棒恰不左滑时：GmgBLI20依据闭合电路欧姆定律可得EI1(R1r)EI2(R2r)联立得R1r9.9 联立得R2r1.9 所以R的取值范围为：1.9 R9.9 .答案1.9 R9.9 设置目的安培力作用下物体的平衡17.两块平行金属板MN、PQ水平放置，板长为L，两板间距离为L.在紧靠平行板右侧的正三角形区域内存在着垂直纸面的匀强磁场，三角形底边BC与PQ在同一水平线上，顶点A与MN在同一水平线上，如下图一个质量为m、电荷量为q的粒子沿两板间中心线以初速度v0水平射入，假设在两板间加某一恒定电压，粒子离开电场后恰好垂直AB边进入磁场，并垂直AC边射出不计粒子的重力，整个装置都处于真空中求：(1)两极板间的电压的大小；(2)三角形区域内的磁感应强度的大小；(3)粒子从开始进入电场到从AC边射出经历的时间解析(1)运动的水平位移Lv0t1，分解电场中类平抛的末速度可得tan30，由牛顿第二定律得qma，解得U.(2)粒子运动的轨迹如下图，磁场中，qvBm，即R.由几何关系可确定半径AD长度为RLL，进入磁场的速度v满足v0vcos30，解得B.(3)粒子在电场中的偏转时间t1，粒子飞出电场到刚要进磁场的过程中做匀速直线运动，这个过程位移的水平分量为L，所用时间t2，粒子在磁场中的运动时间t3T.而运动周期T，解得t3，所以总的运动时间为tt1t2t3.答案(1)(2)(3)设置目的带电粒子在磁场中运动规律考查18.如下图，在空间有一直角坐标系xOy，直线OP与x轴正方向的夹角为30，第一象限内有两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域和，直线OP是他们的理想边界，OP上方区域中磁场的磁感应强度为B.一质量为m，电荷量为q的质子(不计重力，不计质子对磁场的影响)以速度v从O点沿与OP成30角的方向垂直磁场进入区域，质子先后通过磁场区域和后，恰好垂直打在x轴上的Q点(图中未画出)，试求：(1)区域中磁场的磁感应强度大小；(2)Q点到O点的距离解析(1)设质子在匀强磁场区域和中做匀速圆周运动的轨道半径分别为r1和r2，区域中磁感应强度为B，由牛顿第二定律得qvBm，qvBm.粒子在两区域运动的轨迹如下图，由几何关系可知，质子从A点出匀强磁场区域时的速度方向与OP的夹角为30，故质子在匀强磁场区域中运动轨迹对应的圆心角为60，那么O1OA为等边三角形，OAr1.r2OAsin30r1，解得区域中磁感应强度为B2B.(2)Q点到O点的距离为xOAcos30r2，x().答案(1)2B(2)()设置目的带电粒子在磁场中运动规律考查19如下图，区域内有与水平方向成45角的匀强电场E1，区域宽度为d1，区域内有正交的有界匀强磁场B和匀强电场E2，区域宽度为d2，磁场方向垂直纸面向里，电场方向竖直向下一质量为m、带电荷量为q的微粒在区域左边界的P点，由静止释放后水平向右做直线运动，进入区域后做匀速圆周运动，从区域右边界上的Q点穿出，其速度方向改变了60，重力加速度为g，求：(1)区域和区域内匀强电场的电场强度E1、E2的大小？(2)区域内匀强磁场的磁感应强度B的大小(3)微粒从P运动到Q的时间有多长？解析(1)微粒在区域内水平向右做直线运动，那么在竖直方向上有qE1sin45mg，解得E1.微粒在区域内做匀速圆周运动，那么在竖直方向上有mgqE2，那么E2.(2)设微粒在区域内水平向右做直线运动时加速度为a，离开区域时速度为v，那么ag，v22ad1.在区域内做匀速圆周运动的轨道半径为R，那么Rsin60d2，qvBm，解得B.(3)微粒在区域内做匀加速直线运动，t1 .在区域内做匀速圆周运动的圆心角为60，T，那么t2，解得tt1t2.答案(1)(2) (3)设置目的带电粒子在磁场中运动规律考查10