2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 磁場(chǎng)章末綜合檢測(cè) 新人教版選修3-1.doc

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第三章 磁場(chǎng) 章末綜合檢測(cè)　 一、單項(xiàng)選擇題(本題共6小題，每小題5分，共30分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)) 1．關(guān)于磁通量，正確的說(shuō)法有(　　) A．磁通量不僅有大小而且有方向，是矢量 B．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，a線圈面積比b線圈面積大，則穿過a線圈的磁通量一定比穿過b線圈的大 C．磁通量大，磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定大 D．把某線圈放在磁場(chǎng)中的M、N兩點(diǎn)，若放在M處的磁通量比在N處的大，則M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定比N處大 解析：磁通量是標(biāo)量，大小與B、S及放置角度均有關(guān)，只有C項(xiàng)說(shuō)法完全正確． 答案：C 2．如圖所示，一水平放置的矩形閉合線圈abcd在條形磁體N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，由圖中的位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近位置Ⅱ.在這個(gè)過程中，線圈中的磁通量(　　) A．是增加的 B．是減少的 C．先增加，后減少 D．先減少，后增加 解析：要知道線圈在下落過程中磁通量的變化情況，就必須知道條形磁體的磁極附近磁感線的分布情況．線圈位于位置Ⅱ時(shí)，磁通量為零，故線圈中磁通量是先減少，后增加的． 答案：D 3.如圖所示，一根有質(zhì)量的金屬棒MN，兩端用細(xì)軟導(dǎo)線連接后懸于a、b兩點(diǎn)，棒的中部處于方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通有電流，方向從M流向N，此時(shí)懸線上有拉力．為了使拉力等于零，可以(　　) A．適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度 B．使磁場(chǎng)反向 C．適當(dāng)增大電流 D．使電流反向 解析：首先對(duì)MN進(jìn)行受力分析，受豎直向下的重力G，受兩根軟導(dǎo)線的豎直向上的拉力和豎直向上的安培力．處于平衡時(shí)有2F＋BIL＝mg，重力mg恒定不變，欲使拉力F減小到0，應(yīng)增大安培力BIL，所以可增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B或增加通過金屬棒中的電流I，或二者同時(shí)增大． 答案：C 4．如圖所示，空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互垂直．在電磁場(chǎng)區(qū)域中，有一個(gè)豎直放置的光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一個(gè)帶正電的小球．O點(diǎn)為圓環(huán)的圓心，a、b、c為圓環(huán)上的三個(gè)點(diǎn)，a點(diǎn)為最高點(diǎn)，c點(diǎn)為最低點(diǎn)，Ob沿水平方向．已知小球所受電場(chǎng)力與重力大小相等．現(xiàn)將小球從環(huán)的頂端a點(diǎn)由靜止釋放．下列判斷正確的是(　　) A．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)為圓周長(zhǎng)的時(shí)，洛倫茲力最大 B．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)為圓周長(zhǎng)的時(shí)，洛倫茲力最大 C．小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，重力勢(shì)能減小，電勢(shì)能增大 D．小球從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，電勢(shì)能增大，動(dòng)能先增大后減小 解析：將電場(chǎng)力與重力合成，合力方向斜向左下方與豎直方向成45角，把電場(chǎng)與重力場(chǎng)看成一個(gè)等效場(chǎng)，其等效最低點(diǎn)在點(diǎn)b、c之間，小球從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，動(dòng)能先增大后減小，且在等效最低點(diǎn)的速度和洛倫茲力最大，則A、B兩項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)正確；小球從a點(diǎn)到b點(diǎn)，電勢(shì)能減小，則C項(xiàng)錯(cuò)． 答案：D 5．如圖所示，在邊長(zhǎng)為2a的正三角形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為－q的帶電粒子(重力不計(jì))從AB邊的中點(diǎn)O以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向垂直于磁場(chǎng)且與AB邊的夾角為60.若要使粒子能從AC邊穿出磁場(chǎng)，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的大小B需滿足(　　) A．B＞ B．B＜ C．B＞ D．B＜ 解析：粒子剛好達(dá)到C點(diǎn)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)軌跡與AC相切，則粒子運(yùn)動(dòng)的半徑為r0＝a.由r＝得，粒子要能從AC邊射出，粒子運(yùn)動(dòng)的半徑r＞r0，解得B＜，選項(xiàng)B正確． 答案：B 6.如圖所示，一個(gè)靜止的質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)，經(jīng)電壓U加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，粒子打至P點(diǎn)，設(shè)OP＝x，能夠正確反應(yīng)x與U之間的函數(shù)關(guān)系的是(　　) 解析：帶電粒子在電場(chǎng)中做加速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理有qU＝mv2，帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)有＝，整理得x2＝U，故B正確． 答案：B 二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分，每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)) 7．(2017高考全國(guó)卷Ⅰ)如圖，三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距，均通有電流I，L1中電流方向與L2中的相同，與L3中的相反．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面垂直 B．L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L1、L2所在平面垂直 C．L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1∶1∶ D．L1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為∶∶1 解析：同向電流相互吸引，反向電流相互排斥．對(duì)L1受力分析，如圖所示，可知L1所受磁場(chǎng)力的方向與L2、L3所在的平面平行，故A錯(cuò)誤；對(duì)L3受力分析，如圖所示，可知L3所受磁場(chǎng)力的方向與L1、L2所在的平面垂直，故B正確；設(shè)三根導(dǎo)線間兩兩之間的相互作用力為F，則L1、L2受到的磁場(chǎng)力的合力等于F，L3受的磁場(chǎng)力的合力為F，即L1、L2、L3單位長(zhǎng)度受到的磁場(chǎng)力之比為1∶1∶，故C正確，D錯(cuò)誤． 答案：BC 8．一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向向右射入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，穿出電場(chǎng)后接著又進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域．設(shè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域有明確的分界線，且分界線與電場(chǎng)方向平行，如下列圖中的虛線所示．在選項(xiàng)圖所示的幾種情況下，可能出現(xiàn)的是(　　) 解析：A、C選項(xiàng)中粒子在電場(chǎng)中向下偏轉(zhuǎn)，所以粒子帶正電，在進(jìn)入磁場(chǎng)后，A圖中粒子應(yīng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)，C圖中粒子應(yīng)順時(shí)針轉(zhuǎn)，A正確，C錯(cuò)誤．同理可以判斷，B錯(cuò)誤，D正確． 答案：AD 9．電子以垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的速度v，從a點(diǎn)進(jìn)入長(zhǎng)為d、寬為L(zhǎng)的磁場(chǎng)區(qū)域，偏轉(zhuǎn)后從b點(diǎn)離開磁場(chǎng)，如圖所示，若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，那么(　　) A．電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝ B．電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝ C．洛倫茲力對(duì)電子做的功是W＝Bev2t D．電子在b點(diǎn)的速度值也為v 解析：由于電子做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝，A錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；由洛倫茲力不做功可得C錯(cuò)誤，D正確． 答案：BD 10．為監(jiān)測(cè)某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)．該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口．在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極．污水充滿管口中從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，接在M、N兩端間的電壓表將顯示兩極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．N端的電勢(shì)比M端的高 B．若污水中正負(fù)離子數(shù)相同，則前后表面的電勢(shì)差為零 C．電壓表的示數(shù)U跟a和b都成正比，跟c無(wú)關(guān) D．電壓表的示數(shù)U跟污水的流量Q成正比 解析：由左手定則可知，不管污水帶何種電荷，都有φN＞φM，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．當(dāng)電荷受力平衡時(shí)有qvB＝q，v＝，流量Q＝Sv＝，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確． 答案：AD 三、非選擇題(本題共3小題，共46分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 11.(15分)如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌M、N，電阻不計(jì)，相距0.2 m，上邊沿導(dǎo)軌垂直方向放一個(gè)質(zhì)量為m ＝ 5 10－2kg的金屬棒ab，ab的電阻為0.5 Ω.兩金屬導(dǎo)軌一端通過電阻R和電源相連，電阻R＝2 Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E＝6 V，電源內(nèi)阻r＝0.5 Ω.如果在裝置所在的區(qū)域加一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使ab對(duì)導(dǎo)軌的壓力恰好是零，并使ab處于靜止?fàn)顟B(tài)，(導(dǎo)軌光滑，g取10 m/s2)求所加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向． 解析：因ab對(duì)導(dǎo)軌壓力恰好是零且處于靜止?fàn)顟B(tài)，ab所受安培力方向一定豎直向上且大小等于重力，由左手定則可以判定B的方向應(yīng)為水平向右． ab中的電流I＝＝ A＝2 A， F＝ILB＝mg， B＝＝ T＝1.25 T. 答案：1.25 T　水平向右 12.(15分)(2017高考全國(guó)卷Ⅲ)如圖，空間存在方向垂直于紙面(xOy平面)向里的磁場(chǎng)．在x≥0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0；x＜0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為λB0(常數(shù)λ＞1)．一質(zhì)量為m、電荷量為q(q＞0)的帶電粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正向射入磁場(chǎng)，此時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正向時(shí)，求：(不計(jì)重力) (1)粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間； (2)粒子與O點(diǎn)間的距離． 解析：(1)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供，設(shè)在x≥0區(qū)域，圓周半徑為R1；設(shè)在x＜0區(qū)域，圓周半徑為R2.由洛倫茲力公式及牛頓第二定律得 qv0B0＝① qv0(λB0)＝② 粒子速度方向轉(zhuǎn)過180時(shí)，所用時(shí)間t1為 t1＝③ 粒子再轉(zhuǎn)過180時(shí)，所用時(shí)間t2為 t2＝④ 聯(lián)立①②③④式得，所求時(shí)間 t0＝t1＋t2＝⑤ (2)由幾何關(guān)系及①②式得，所求距離為 d＝2(R1－R2)＝⑥ 答案：(1)　(2) 13．(16分)如圖所示，一帶電微粒質(zhì)量為m＝2.010－11kg、 電荷量為q ＝＋1.010－5C，從靜止開始經(jīng)電壓為U1＝100 V的電場(chǎng)加速后，從兩平行金屬板的中間水平進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，微粒從金屬板邊緣射出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ＝30，并接著進(jìn)入一個(gè)方向垂直紙面向里、寬度為D＝34.6 cm的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域．微粒重力忽略不計(jì)．求： (1)帶電微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速率v1； (2)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中兩金屬板間的電壓U2； (3)為使帶電微粒不會(huì)由磁場(chǎng)右邊射出，該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少多大？ 解析：(1)帶電微粒經(jīng)加速電場(chǎng)加速后速率為v1， 根據(jù)動(dòng)能定理有U1q＝mv， v1＝ ＝1.0104 m/s. (2)帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用， 設(shè)微粒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v′，則 v′＝，解得v′＝v1. 由動(dòng)能定理有m(v′2－v)＝q， 解得U2＝66.7 V. (3)帶電微粒進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，設(shè)微粒恰好不從磁場(chǎng)右邊射出時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R， 由幾何關(guān)系知R＋＝D， 由牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律 qv′B＝， 得B＝0.1 T. 若帶電粒子不射出磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少為0.1 T. 答案：(1)1.0104 m/s　(2)66.7 V　(3)0.1 T