高中物理3-1第三章磁场检测试题精编附答案啊

第三章检测试题 (时间:60分钟 满分:100分)

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一、选择题(共9小题, 每小题5分, 共45分)

1.(2014江苏省扬州中学高二上学期期中考试) 如图所示, 通电导线均置于匀强磁场中, 其中导线受安培力作用的是( ABD )

解析:由于A 、B 、D 各项中电流方向与磁场方向不平行, 而C 项中平行, 由此得选项A 、B 、D 正确.

2.(2014广州调研) 一带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动, 要想确定该带电粒子的比荷, 则只需要知道( B ) A. 运动速度v 和磁感应强度B B. 磁感应强度B 和运动周期T C. 轨迹半径R 和运动速度v

D. 轨迹半径R 和磁感应强度B

解析:带电粒子在磁场中做匀速圆周运动, 利用半径公式和周期公式可判断出选项B 正确.

3.(2013江苏省扬大附中高二考试) 如图所示, 在倾角为α的光滑斜面上, 垂直斜面放置一根长为L 、质量为m 的直导线, 当通以电流I 时, 欲使导线静止在斜面上, 外加匀强磁场B 的大小和方向可能是( BD

)

A.B=B.B=C.B=

, 方向垂直斜面向上 , 方向垂直斜面向下 , 方向竖直向上

D.B=, 方向水平向左

解析:导线在重力、支持力和安培力三力作用下平衡, 当磁场方向垂直斜面向上时, 安培力沿斜面向下, 三力不可能平衡, 选项A 错; 当磁场方向垂直斜面向下时安培力沿斜面向上, 则有mgsin α=BIL,故B=

, 选项B 正确; 当磁场方向竖直向上时, 安

培力水平向右, 三力不可能平衡, 选项C 错; 若磁场方向水平向左时, 安培力竖直向上, 有mg=BIL,故B=, 选项D 正确. 4.

(2014福州期末) 如图, 甲、乙两根长直导线垂直纸面放置,A 点为纸面上与甲、乙等距的点. 图中虚线为在纸面内过A 点分别与甲、乙两导线垂直的线, 且这两条虚线互

相垂直. 当甲、乙两根导线中通有图示方向的电流时, 两电流在A 点处所产生的磁场方向一定( C

)

A. 指向区域① B. 指向区域② C. 指向区域③ D. 指向区域④

解析:乙电流在A 点产生的磁感应强度方向沿甲与A 连线向外, 甲电流在A 点产生的磁感应强度方向沿乙与A 的连线向外, 由磁场叠加可知A 点磁感应强度方向指向区域③, 选项C 正确,A 、B 、D 错误.

5. 三个质子1、2和3分别以大小相等的初速度v 1、v 2和v 3经平板MN 上的小孔O 射入匀强磁场, 各初速度的方向如图所示, 磁场方向垂直纸面向里, 整个装置处在真空中, 且不计质子重力. 最终这三个质子打到平板MN 上的位置到小孔的距离分别为s 1、s 2和s 3, 则( D

)

A.s 1s3>s1 C.s 1=s3>s2 D.s 1=s3

解析:质子在磁场中做匀速圆周运动的半径r 相同, 根据左手定则可以画出三个质子的轨迹, 如图所示,v 2与平板垂直,s 2最大,v 1和v 3与平板的夹角相同,s 1=s3, 故选项D 正确

.

6.(2014安庆高二检测) 初速度为v 0的电子, 沿平行于通电长直导线的方向射出, 直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示, 则( A

)

A. 电子将向右偏转, 速率不变 B. 电子将向左偏转, 速率改变 C. 电子将向左偏转, 速率不变 D. 电子将向右偏转, 速率改变

解析:由安培定则可知, 通电导线右方磁场方向垂直纸面向里, 则电子受洛伦兹力方向由左手定则可判知向右, 所以电子向右偏; 由于洛伦兹力不做功, 所以电子速率不变.

7. 如图所示, 一圆形区域内存在匀强磁场,AC 为直径,O 为圆心, 一带电粒子从A 沿AO 方向垂直射入磁场, 初速度为v 1, 从D 点射出磁场时的速率为v 2, 则下列说法中正确的是(粒子重力不计)( B

)

A.v 2>v1,v 2的方向必过圆心 B.v 2=v1,v 2的方向必过圆心 C.v 2>v1,v 2的方向可能不过圆心 D.v 2=v1,v 2的方向可能不过圆心

解析:带电粒子所受的洛伦兹力不对它做功, 动能不变,v 2=v1, 带电粒子从A 点进入匀强磁场, 从D 点射出, 轨迹如图所示,O 1为轨迹的圆心, 由对称性可知v 2的方向必过圆心, 正确的答案为

B.

8.

(2014济南历城期末)1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖. 若速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示, 则下列相关说法中正确的是( BD

)

A. 速度选择器的P 1极板带负电,P 2极板带正电 B. 粒子在B 2磁场中运动半径不同, 运动时间也不相同

C. 粒子在B 2磁场中运动半径不同, 说明离开速度选择器时速度大小不同 D. 在B 2磁场中运动半径越大的粒子, 荷质比q/m越小

解析:粒子在速度选择器中所受洛伦兹力方向向上, 所受静电力向下, 因而P 1极板带正电,P 2极板带负电, 选项A 错误; 由qvB 2=

, 得r=, 粒子进入磁场时的速度相同,r

不同, 不同, 在磁场中运动时间t=

=, 运动时间不相同, 选项B 正确,C 错误; 由r=可知,r 越大, 越小, 选项D 正确.

9.(2014日照期末) 如图所示, 两个光滑的半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强磁场和匀强电场中, 轨道两端在同一高度上. 两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放,M 、N 为轨道的最低点, 则( BD

)

A. 两小球到达轨道最低点的速度v M =vN B. 两小球到达轨道最低点的速度v M >vN

C. 小球第一次到达M 点的时间大于小球第一次到达N 点的时间

D. 在磁场中小球能到达轨道的另一端, 在电场中小球不能到达轨道的另一端 解析:两种情况由动能定理得mgR=

m

,mgR-qER=m

, 所以v M >vN , 选项A 错误,B 正

确; 小球在磁场中运动的平均速率大于在电场中运动的平均速率, 运动的弧长相同, 因而小球第一次到达M 点的时间小于小球第一次到达N 点的时间, 选项C 错误; 小球在磁场中洛伦兹力不做功, 机械能守恒, 能到达轨道另一端, 而在电场中, 静电力做负功, 因而小球不能到达轨道的另一端, 选项D 正确. 二、填空题(共12分)

10.(6分) 如图所示, 若闭合电路abcd 和ABCD 所在平面均与匀强磁场B 垂直, 面积分别为S 1和S 2, 且S 1>S2, 磁场限制在ABCD 区域, 则闭合电路abcd 的磁通量为

.

解析:因为Φ=BS中的S 应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积, 穿过S 1和S 2的磁通量是相同的, Φ=BS2.

答案:BS2

11.(6分) 如图为“电流天平”, 可用于测定磁感应强度. 在天平的右端挂有一矩形线圈, 设其匝数n=5,底边cd 长L=20 cm, 放在垂直于纸面向里的待测匀强磁场中, 且线圈平面与磁场垂直. 当线圈中通入如图所示方向的电流I=100 mA时, 调节砝码使天平平衡. 若保持电流大小不变, 使电流方向反向, 则要在天平右盘加质量m=8.2 g的砝码, 才能使天平再次平衡. 则cd 边所受的安培力大小为 N, 磁感应强度B 的大小为 T(g=10 m/s2

).

解析:电流方向反向, 则安培力大小不变, 由竖直向下变为竖直向上, 则ΔF=2nBIL=mg,所以cd 边所受安培力大小F 安=mg=4.1×10-2 N,磁感应强度B=

=

T=0.41 T.

答案:4.1×10-2 0.41 三、计算题(共43分)

12.(12分) 如图所示, 在y

q/m.

解析:由图可知:=Rsin θ① 又R=

②

由①②得:=答案:

.

13.(2014台州期末)(14分) 如图所示, 水平放置的两平行金属导轨间距L=0.5 m,所接电源的电动势E=1.5 V,内阻r=0.2 Ω,R 1=2.6 Ω, 金属棒的电阻R 2=0.2 Ω, 与平行导轨垂直, 其余电阻不计, 金属棒处于磁感应强度B=2.0 T、方向与水平方向成60°角的匀强磁场中. 在接通电路后金属棒保持静止, 则

(1)金属棒受到的安培力的大小和方向如何?

(2)若棒的质量m=5×10-2 kg,此时导轨对它的支持力是多少(g=10 m/s2)? 解析:(1)由闭合电路欧姆定律有: I=

=

A=0.5 A,

安培力F=BIL=2.0×0.5×0.5 N=0.5 N,

由左手定则可知其方向与导轨平面成30°角斜向左上方. (2)设金属棒所受支持力为F N , 金属棒受力如图所示.

由竖直方向受力平衡知:FN +Fsin 30°-mg=0 解得:FN =0.25 N.

答案:(1)0.5 N,方向与导轨平面成30°角斜向左上方 (2)0.25 N 14.

(2014周口调研)(17分) 如图所示, 空间分布着方向平行于纸面且与场区边界垂直的有界匀强电场, 电场强度为E 、场区宽度为L. 在紧靠电场右侧的圆形区域内, 分布着垂直于纸面向外的匀强磁场. 磁感应强度B 未知, 圆形磁场区域半径为r. 一质量为m 、电荷量为q 的带正电的粒子从A 点由静止释放后, 在M 点离开电场, 并沿半径方向射入磁场区域, 然后从N 点射出,O 为圆心, ∠MON=120°, 粒子重力可忽略不计. 求

:

(1)粒子经电场加速后, 进入磁场时速度的大小; (2)匀强磁场的磁感应强度B 的大小;

(3)若粒子在离开磁场前某时刻, 磁感应强度方向不变, 大小突然变为B 1, 此后粒子恰好被束缚在该磁场中, 则B 1的最小值为多少?

解析:(1)设粒子经电场加速后的速度为v, 根据动能定理有qEL=mv 2, 解得v=

.

(2)粒子在磁场中完成了如图所示的部分圆运动, 设其半径为R, 因洛伦兹力提供向心力, 所以有qvB=所以B=

.

, 由几何关系得=tan 30°,

(3)如图所示, 当粒子运动到轨迹与OO' 连线交点处改变磁场大小时, 粒子运动的半径最大, 即B 1对应最小值

由几何关系得此时最大半径有 R m = 所以B 1=(+1)答案:(1)

.

(3)(+1)

(2)