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2019-2020年高中物理第三章磁场章末过关检测卷新人教版选修3-1测试时间50分钟 评价分值100分
一、选择题本大题共7个小题,每小题6分,共42分1.关于磁场、磁感应强度和磁感线的描述,下列叙述正确的是BA.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向,在磁场中是客观存在的B.磁极间的相互作用是通过磁场发生的C.磁感线总是从磁体的N极指向S极D.不论通电导体在磁场中如何放置,都能够检测磁场的存在解析磁感线是形象地描述磁场而引入的曲线,是假想的曲线,A项错;磁场的基本特性是对处于磁场中的磁极或电流有力的作用,B项正确.磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线,C项错误.通电导体平行磁场放置时,不受磁场力作用,此时就不能检测磁场的存在,故D项错误.2.根据安培的思想,认为磁场是由于运动电荷产生的,这种思想如果对地磁场也适用,而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷,那么由此可断定地球应该AA.带负电 B.带正电 C.不带电 D.无法确定解析根据安培定则即可判断A正确.3.带电粒子不计重力,在匀强磁场中的运动状态不可能的是CA.静止 B.匀速运动C.匀加速运动 D.匀速圆周运动解析带电粒子静止时,不受洛伦兹力,故A可能.带电粒子运动方向与磁场方向平行时,不受洛伦兹力,故B可能.带电粒子运动方向与磁场方向成一夹角时,做螺旋线运动.带电粒子运动方向与磁场方向垂直时,做匀速圆周运动,故D可能.4.如图所示为两根互相平行的通电导线a﹑b的横截面图,a﹑b的电流方向已在图中标出.那么导线a中电流产生的磁场的磁感线环绕方向及导线b所受的磁场力的方向应分别是BA.磁感线顺时针方向,磁场力向左B.磁感线顺时针方向,磁场力向右C.磁感线逆时针方向,磁场力向左D.磁感线逆时针方向,磁场力向右解析由安培定则和左手定则可知,选项B正确.5.多选如图,两根平行长直导线相距2l,通有大小相等、方向相同的恒定电流,a、b、c是导线所在平面内的三点,左侧导线与它们的距离分别为l和3l.关于这三点处的磁感应强度,下列判断正确的是ADA.a处的磁感应强度大小比c处的大B.b、c两处的磁感应强度大小相等C.a、c两处的磁感应强度方向相同D.b处的磁感应强度为零解析根据安培定则判断两根直导线在三个点产生的磁场方向,由磁场的叠加原理分析即可.根据安培定则判断知左侧导线在a点产生的磁场方向向里,在c点产生的磁场方向向外,右侧导线在a点产生的磁场方向向里,在b点产生的磁场方向向外,根据磁感线的疏密表示磁场的强弱,可知离直导线越远,磁场越弱,可知a处磁感线比c处密,则a处的磁感应强度大小比c处的大.由磁场的叠加可知a、c两处的磁感应强度方向相反.故A正确,BC错误;D.由于左右侧导线在b处产生的磁感应强度方向相反,大小相等,所以b处的磁感应强度为零,故D正确.6.多选带正电的甲、乙、丙三个粒子不计重力分别以v甲、v乙、v丙速度垂直射入电场和磁场相互垂直的复合场中,其轨迹如图所示,则下列说法正确的是ACDA.v甲v乙v丙B.v甲v乙v丙C.甲的速度一定变小D.丙的速度一定变大解析由左手定则可判断正电荷所受洛伦兹力向上,而它们所受的电场力向下,由运动轨迹可判断qv甲BqE,即v甲,同理可得v乙=,v丙,所以v甲v乙v丙,故A正确,B错误;对甲,电场力做负功,速度减小;对丙,电场力做正功,速度增大.故D正确.7.多选带电粒子进入云室会使云室中的气体电离,从而显示其运动轨迹,如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹,a和b是轨迹上的两点,匀强磁场B垂直纸面向里.该粒子在运动时,其质量和电荷量不变,而动能逐渐减少.下列说法正确的是ACA.粒子先经过a点,再经过b点B.粒子先经过b点,再经过a点C.粒子带负电D.粒子带正电解析粒子在云室中运动时,速度逐渐减小,根据r=可知其运动轨迹的半径逐渐减小,故粒子运动方向为由a到b,故A正确,B错误;运动方向由a到b,磁场垂直纸面向里,所受洛伦兹力方向指向运动轨迹内侧,故由左手定则可知该电荷带负电,故C正确,D错误.
二、填空题本大题共2个小题,共12分8.8分如图所示,放在蹄形磁铁两极之间的导体棒ab,当通有自b到a的电流时受到向右的安培力作用,则磁铁的上端是___________极.若磁铁上端是S极,导体棒中的电流方向自a到b,则导体棒受到的安培力方向向_________________.解析根据左手定则判断答案N 右9.4分质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,在科学研究中具有重要应用.如图所示是质谱仪工作原理简图,电容器两极板相距为d,两端电压为U,板间匀强磁场磁感应强度为B1,一束带电量均为q的正电荷粒子从图示方向射入,沿直线穿过电容器后进入另一匀强磁场B2,结果分别打在a、b两点,测得两点间的距离为ΔR,由此可知,打在两点的粒子质量差为Δm=________.粒子重力不计答案
三、计算题本大题共3个小题,共46分10.10分用两个一样的弹簧吊着一根铜棒,铜棒所在虚线范围内有垂直于纸面的匀强磁场,棒中通以自左向右的电流如图所示,当棒静止时,两弹簧秤的读数为F1;若将棒中的电流方向反向大小保持不变,当棒静止时,两弹簧秤的示数为F2,且F2>F1,根据这两个数据,试求1磁场的方向;2安培力的大小以及铜棒的重力.解析1由F2>F1,可以确定磁场的方向为垂直纸面向里.2设铜棒的重力为G,安培力的大小为F,则由平衡条件得2F1=G―F,
①2F2=G+F,
②根据这两个方程,解得铜棒的重力G=F1+F2安培力的大小F=F2-F1答案1垂直纸面向里 2F=F2-F1;G=F1+F211.18分一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,矩形区域的左边界ad宽为L,现从ad中点O垂直于磁场射入一带电粒子,速度大小为v0,方向与ad边夹角为α=30°,如图所示.已知粒子的电荷量为q,质量为m重力不计.1若粒子带负电,且恰能从d点射出磁场,求v0的大小;2若粒子带正电,且粒子能从ab边射出磁场,求v0的取值范围.解析1若粒子带负电,则进入磁场后沿顺时针方向偏转,如图所示,O1为轨迹圆心,由对称性可知,速度的偏转角θ1=2α=60°,故轨迹半径r1=Od=根据牛顿第二定律得qv0B=eq\fmvr1,得v0==.2若粒子带正电,则沿逆时针方向偏转,当v0最大时,轨迹与cd相切,轨迹圆心为O2,半径为r2,由几何关系得r2-r2cos60°=,得r2=L即vmax==当v0最小时,轨迹与ab相切,轨迹圆心为O3,半径为r3,由几何关系可得r3+r3sin30°=,得r3=则vmin==,所以<v0≤.答案12<v0≤12.18分如图所示的坐标系,在y轴左侧有垂直纸面、磁感应强度为B的匀强磁场.在x=L处,有一个与x轴垂直放置的屏,y轴与屏之间有与y轴平行的匀强电场.在坐标原点O处同时释放两个均带正电荷的粒子A和B,粒子A的速度方向沿着x轴负方向,粒子B的速度方向沿着x轴正方向.已知粒子A的质量为m,带电量为q,粒子B的质量是n1m,带电量为n2q,释放瞬间两个粒子的速率满足关系式mvA=n1mvB.若已测得粒子A在磁场中运动的半径为r,粒子B击中屏的位置到x轴的距离也等于r.粒子A和粒子B的重力均不计.求1试在图中画出粒子A和粒子B的运动轨迹的示意图.2粒子A和粒子B打在屏上的位置之间的距离.解析1粒子A在磁场中做半个圆周的匀速圆周运动后进入电场做类平抛运动,设打在屏上的位置为Q点,粒子B直接在电场中做类平抛运动,设打在屏上的位置为P点,如图所示.2由题意,两个粒子的速率满足关系式mvA=n1mvB,粒子A在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得,qvAB=eq\fmvr 解得vA=,vB=粒子A和粒子B做类平抛运动过程中,沿电场方向上的侧移分别为yA= r=2由以上两式解得yA=所以,粒子A和粒子B打在屏上的位置之间的距离为Δy=2r+r-y=3r-.答案1见解析 23r-。