最新选修3-1物理：第三章磁场阶段性测试题(含解析)人教版选修3-1.pdf

最新人教版物理精品资料阶段性测试题三第三章磁场(时间：90 分钟满分：100 分)第卷(选择题，共52 分)一、选择题(本大题共13 小题，每小题4 分，共 52 分，每小题至少有一个选项是正确的，全部选对的得 4 分，选对但不全的得2 分，错选或不答的得0 分)1关于磁场的方向，下列叙述中不正确的是()A磁感线上某一点的切线方向B磁场 N极到 S极的方向C小磁针静止时北极所指的方向D小磁针的北极受力方向解析：磁感线上某一点的切线方向即是该点的磁场方向，A 正确在条形磁铁内部磁感线从S 极到 N极，磁场方向也从S极到 N极，B错误磁场方向规定为小磁针北极的受力方向或静止时小磁针北极的指向，C、D正确，故选B答案：B 2如图所示，一根长直导线穿过载有恒定电流的金属环的中心且垂直于环面，导线和金属环中的电流如图所示，那么金属环所受安培力()A沿圆环半径向里B等于零C沿圆环半径向外D水平向左解析：环形电流I1和直线电流I2激发的磁场的磁感线处处平行，所以金属环所受安培力为零，故B正确，A、C、D错误答案：B 3 如图所示，在正交的匀强电场和磁场的区域内(磁场水平向内)，有一粒子恰能沿直线飞过此区域(不计粒子重力)()A若粒子带正电，E方向应向下B若粒子带负电，E方向应向上C若粒子带正电，E方向应向上D不管粒子带何种电，E方向都向下解析：若粒子带正电，所受洛伦兹力向上，电场力与其平衡，应该向下，E方向应向下，当粒子带负电时，电场力、洛伦兹力方向都与带正电荷时相反，也能沿直线做匀速直线运动，A、D对答案：AD 4(2015邯郸联考)长为L的通电直导线放在倾角为的光滑斜面上，并处在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，当B方向竖直向上，电流为I1时导体处于平衡状态，若B方向改为垂直斜面向上，则电流为I2时导体处于平衡状态，电流比值I1I2应为()AcosB1cosCsinD1sin解析：磁场方向竖直向上，安培力水平方向由平衡条件可得，mgtanBI1L，磁场方向垂直于斜面向上，安培力沿斜面向上由平衡条件可得，mgsinBI2L，联立解得，I1I21cos，B选项正确答案：B 5.如图所示的是速度选择器示意图，若要正常工作，则以下论述正确的是()AP1的电势必须高于P2的电势B磁感应强度B、电场强度E和被选择的粒子速率v应满足vBEC从S2出来的只能是正电荷，不能是负电荷D若把磁场和电场的方向都改变为原来的相反方向，速度选择器同样正常工作解析：粒子通过速度选择器的过程中必须满足洛伦兹力与电场力平衡P1的电势必须低于P2的电势，A错误；磁感应强度B、电场强度E和被选择的粒子速率v应满足BqvEq，B错；从S2出来的可以是正电荷，也可以是负电荷，C 错；若把磁场和电场的方向都改变为原来的相反方向，洛伦兹力与电场力仍然平衡，D正确答案：D 6图中的D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里，在开关S 接通后，导线D所受磁场力的方向是()A向上B向下C向左D向右解析：由安培定则知，软铁芯在导线处的磁场方向向左，由左手定则可判定导线D受到的磁场力方向向上，A项正确答案：A 7(2014安庆二模)如图所示，a、b为竖直正对放置的平行金属板构成的偏转电场，其中a板带正电，两板间的电压为U，在金属板下方存在一有界的匀强磁场，磁场的上边界为与两金属板下端重合的水平面PQ，PQ下方的磁场范围足够大，磁场的磁感应强度大小为B，一比荷为qm带正电粒子以速度为v0从两板中间位置与a、b平行方向射入偏转电场，不计粒子重力，粒子通过偏转电场后从PQ边界上的M点进入磁场，运动一段时间后又从PQ边界上的N点射出磁场，设M、N两点距离为x(M、N点图中未画出)则以下说法中正确的是()A只减小磁感应强度B的大小，则x减小B只增大初速度v0的大小，则x减小C只减小偏转电场的电压U的大小，则x不变D只减小带电粒子的比荷qm大小，则x不变解析：带电粒子在复合场中的运动如图所示：设进入磁场中的速度大小为v，方向与水平面PQ夹角为，根据几何关系可得sinv0v，vv0sin；在磁场中洛伦兹力提供向心力，qvBmv2r，解得rmvqB，根据几何关系可知x2rsin2mvsinqB2mv0qB；磁感应强度B减小，x变大，故 A选项错误；增大初速度v0的大小，x变大，故B选项错误；减小偏转电场的电压U的大小，则x不变，故C选项正确；减小为带电粒子的比荷qm大小，则x变大，故D 选项错误答案：C 8(2014青岛一模)如图所示，在边长为L的正方形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，有一带正电的电荷，从D点以v0的速度沿DB方向射入磁场，恰好从A点射出，已知电荷的质量为m，带电量为q，不计电荷的重力，则下列说法正确的是()A匀强磁场的磁感应强度为mv0qLB电荷在磁场中运动的时间为Lv0C若电荷从CD边界射出，随着入射速度的减小，电荷在磁场中运动的时间会减小D若电荷的入射速度变为2v0，则粒子会从AB中点射出解析：分析轨迹，带电粒子的轨道半径rL，根据牛顿第二定律，洛伦兹力提供向心力，qvBmv2r，联立解得Bmv0qL，故 A 选项正确；电荷在磁场中运动了14周期，根据qvBm42T2r，解得T2mqB，代入数据tT4L2v0，故 B选项错误；若电荷从CD边界射出，运动的轨迹为半个圆周，电荷在磁场中运动的时间tT2mqB，与入射速度无关，故C选项错误；若电荷的入射速度变为2v0，得轨道半径R2mv0qB 2L，如图所示：E是轨迹与AB边的交点，根据几何关系可知，EOF30，OFRcos303L，CF()31L，可得E点不是AB的中点，故D选项错误答案：A 9三个质子1、2 和 3 分别以大小相等的初速度v1、v2和v3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s1、s2和s3，则()As1s2s3Bs2s3s1Cs1s3s2Ds1s3s2解析：质子在磁场中做匀速圆周运动的半径r相同，由左手定则可以画出三个质子的轨迹，如图所示，v2与平板垂直，s2最大，v1和v3与平板的夹角相同，s1s3，故 D项正确答案：D 10(2015唐山一中模拟)2007 年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”效应的物理学家某探究小组查到某磁敏电阻在室温下的电阻随磁感应强度变化曲线如图甲所示，其中R、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值为研究其磁敏特性设计了图乙所示电路关于这个探究实验，下列说法中正确的是()A闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，伏特表的示数增大B闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，安培表的示数增大C闭合开关S，图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，伏特表的示数减小D闭合开关S，图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，安培表的示数减小解析：闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，由图甲可知，磁敏电阻阻值变大，根据闭合电路欧姆定律可知，伏特表的示数增大，安培表示数变小，A 选项正确，B 选项错误；图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，磁敏电阻阻值不变，伏特表和安培表示数不变，C、D选项错误答案：A 11如图所示，水平放置的平行金属板a、b带有等量异种电荷，a板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，若一个带正电的液滴在两板间做直线运动，其运动的方向是()A沿竖直方向向下B沿竖直方向向上C沿水平方向向左D沿水平方向向右解析：正电荷受到的电场力竖直向下，重力也竖直向下，做直线运动时必须是洛伦兹力与这两个力方向相反，且大小与这两个力的合力相等，液滴必做匀速直线运动，否则洛伦兹力会发生变化失去平衡而做曲线运动故答案D正确答案：D 121922 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，则下列说法中正确的是()A该束带电粒子带负电B速度选择器的P1极板带正电C在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷qm越小解析：根据左手定则可确定粒子带正电，A 错误；由速度选择器中电场力和洛伦兹力方向相反知，P1板带正电，B正确；根据qvBmv2r，rmvqB，故可以确定C错误，D正确答案：BD 13质量为m、带电荷量为q的小物块，从倾角为的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法中正确的是()A小物块一定带正电荷B小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动C小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动D小物块在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速率为mgcosBq解析：小物块沿斜面下滑对斜面作用力为零时受力分析如图所示，小物块受到重力G和垂直于斜面向上的洛伦兹力F，故小物块带负电荷，A 选项错误；小物块在斜面上运动时合力等于mgsin保持不变，做匀加速直线运动，B 选项正确，C选项错误；小物块在斜面上下滑过程中，当小物块对斜面压力为零时有qvBmgcos，则有vmgcosBq，D选项正确答案：BD 第卷(非选择题，共48 分)二、计算题(本大题共4 小题，共48 分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的题要注明单位)14(2015邯郸联考)如图所示，两平行金属导轨间的距离L0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角37，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B 0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场金属导轨的一端接有电动势E4.5 V、内阻r0.50 的直流电源现把一个质量m0.04 kg 的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R2.5，金属导轨的其他电阻不计，g取 10 m/s2.已知 sin37 0.60，cos370.80，试求：(1)导体棒受到的安培力大小；(2)导体棒受到的摩擦力的大小解析：(1)根据闭合电路欧姆定律得流过导体棒的电流，IERr1.5 A，根据安培力公式得FBIL0.3 N(2)导体棒受到重力、安培力、导轨的支持力和静摩擦力作用，根据左手定则可知安培力沿导轨向上，设静摩擦力沿导轨向上，列平衡关系式，Ffmgsin，解得f 0.06 N，即导体棒受到的摩擦力大小为0.06 N，方向沿导轨向下答案：(1)0.3 N(2)0.06 N 15如图所示，在y0 的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面并指向纸面外，磁感应强度为B，一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xOy平面内，与x轴正方向的夹角为，若粒子的电荷量和质量分别为q和m，试求粒子射出磁场时的位置坐标及在磁场中运动的时间解析：粒子的运动轨迹如图所示，由圆的对称性可知粒子从A点射出磁场时其速度方向与x轴的夹角仍为.设粒子的轨道半径为R，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律可得qv0Bmv20/R，设OA的距离为L，由几何关系可得L/2 Rsin而A点的坐标为xL 联立解得x 2mv0sin/qB 设粒子在磁场中的运动周期为T，则T2R/v 粒子在场中运动轨迹所对的圆心角为2()粒子在磁场中的运动时间为t，则t2T 由可得：t2mBq.答案：x 2mv0sin/qBt2mBq16一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”，这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为1 个元电荷，即q1.6 10 19 C 霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以自动控制升降电动机的电源的通断等在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄板宽ab1.0 102 m、长bcL4.0 102 m、厚h1103 m，水平放置在竖直向上的磁感应强度B1.5 T 的匀强磁场中，bc方向通有I3.0 A 的电流，如图所示，沿宽度产生1.0 105 V 的横向电压(1)假定载流子是电子，a、b两端哪端电势较高？(2)薄板中形成电流I的载流子定向运动的速度为多大？解析：(1)根据左手定则可确定a端电势高(2)导体内载流子沿电流方向所在的直线定向运动时，受洛伦兹力作用而横向运动，产生横向电场，横向电场的电场力与洛伦兹力平衡时，导体横向电压稳定设载流子沿电流方向所在直线定向移动的速率为v，横向电压为Uab，横向电场强度为E，电场力FEEeUabed，磁场力FBevB，平衡时EeevB，得vUablabB1.0 1051.0 1021.5 m/s 6.7 10 4 m/s.答案：(1)a端(2)6.7 104 m/s 17(2014东城区一模)某学习小组为了研究影响带电粒子在磁场中偏转的因素，制作了一个自动控制装置，如图所示，滑片P可在R2上滑动，在以O为圆心，半径为R103 cm 的圆形区域内，有一个方向垂直纸面向外的水平匀强磁场，磁感应强度大小为B0.10 T竖直平行放置的两金属板A、K相距为d，连接在电路中，电源电动势E91 V，内阻r1.0，定值电阻R110，滑动变阻器R2的最大阻值为80，S1、S2为A、K板上的两个小孔，且S1、S2跟O在竖直极板的同一直线上，OS22R，另有一水平放置的足够长的荧光屏D，O点跟荧光屏D点之间的距离为H.比荷为 2.0 105 C/kg 的离子流由S1进入电场后，通过 S2向磁场中心射去，通过磁场后落到荧光屏D上离子进入电场的初速度、重力、离子之间的作用力均可忽略不计问：(1)判断离子的电性，并分段描述离子自S1到荧光屏D的运动情况？(2)如果离子恰好垂直打在荧光屏上的N点，电压表的示数多大？(3)电压表的最小示数是多少？要使离子打在荧光屏N点的右侧，可以采取哪些方法？解析：(1)带电粒子在平行板A、K间受到水平向右的电场力，做匀加速直线运动；离开电场后做匀速直线运动；进入磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动；离开磁场，打到荧光屏的过程中做匀速直线运动(2)离子在加速电压U的作用下加速，根据动能定理qU12mv2，在磁场中沿半径方向入射，必沿半径方向射出，如图所示：根据几何关系得rR，洛伦兹力提供向心力，qvBmv2r，联立各式，导入数据得UqB2r22m2.0 1050.102()10310222 V30 V.(3)滑片在最左端时电压表示数最小，根据闭合电路欧姆定律可得UminR1R1R2rE，带入数据得Umin10 V；要使离子打到荧光屏N点的右侧，说明离子的轨迹半径变大，根据rmvqB，可知提高速度，减小磁感应强度可行.具体方法：一、向右移动滑动变阻器的滑片，增大A、K极板间的电压；二、换电动势大的电源，增大A、K极板间的电压；三、减小磁场的磁感应强度答案：(1)带电粒子在平行板A、K间做匀加速直线运动；离开电场后做匀速直线运动；进入磁场做匀速圆周运动；离开磁场，打到荧光屏的过程中做匀速直线运动(2)30V(3)10V 使离子打到荧光屏N点的右侧的具体方法：一、向右移动滑动变阻器的滑片，增大A、K极板间的电压；二、换电动势大的电源，增大A、K极板间的电压；三、减小磁场的磁感应强度