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1、高中物理《第三章 磁場》章末檢測 新人教版選修3-1 一、選擇題(本大題共10小題，每小題4分，共40分) 1. 如圖所示，一長直導線穿過載有恒定電流的金屬圓環(huán)的中心且垂直于環(huán)所在的平面，導線和環(huán)中的電流方向如圖所示， 則圓環(huán)受到的磁場力為(　　) A. 沿環(huán)半徑向外 B. 沿環(huán)半徑向里 C. 水平向左 D. 等于零 答案：D 解析：I2產生的磁場方向與I1的環(huán)繞方向平行，故圓環(huán)受到的磁場力為零，故D對． 2. [xx·長春高二檢測]一個帶電粒子沿垂直于磁場的方向射入一勻強磁場．粒子的一段徑跡如圖所示．徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧．由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的

2、能量逐漸減小(帶電量不變)．從圖中情況可以確定 ( 　　) A．粒子從a到b，帶正電 B．粒子從a到b，帶負電 C．粒子從b到a，帶正電 D．粒子從b到a，帶負電 答案：C 解析：因R＝，能量減少，則v減小，半徑減小，則由b到a，由左手定則可知是正電，C正確． 3. [xx·昌黎高二檢測]有關洛倫茲力和安培力的描述，正確的是 ( 　　) A．通電直導線在勻強磁場中一定受到安培力的作用 B．安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) C．帶電粒子在勻強磁場中運動受到的洛倫茲力做正功 D．通電直導線在磁場中受到的安培力方向與磁場方向平行 答案：B

3、 解析：通電導線在磁場中不平行就會受到安培力，且與B、I方向垂直，則A、D錯誤．F安是F洛的宏觀體現(xiàn)，則B正確．F洛與v始終垂直，不做功，C錯． 4. 如圖所示，電磁炮是由電源、金屬軌道、炮彈和電磁鐵組成的．當電源接通后，磁場對流過炮彈的電流產生力的作用，使炮彈獲得極大的發(fā)射速度．下列各俯視圖中正確表示磁場B方向的是 ( 　　) 答案：B 解析：要使炮彈加速，安培力方向必須向右，由左手定則判知B中磁場方向符合要求，故B對，A、C、D錯． 5. [xx·湛江高二檢測](多選)目前世界上正研究的一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機，如圖表示它的發(fā)電原理：將一束等離子體(即高溫下電

4、離的氣體，含有大量帶正電和帶負電的微粒，而從整體來說呈中性)沿如圖所示方向射入磁場，磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就聚集了電荷．在磁極配置如圖中所示的情況下，下列說法正確的是 ( 　　) A．A板帶正電 B．有電流從b經用電器流向a C．金屬板A、B間的電場方向向下 D．等離子體發(fā)生偏轉的原因是離子所受洛倫茲力大于所受靜電力 答案：BD 解析：等離子體射入磁場后，由左手定則知帶正電的微粒受到向下的洛倫茲力向B板偏轉，帶負電的微粒向A板偏轉，故B板帶正電，B板電勢高，電流方向從b經用電器流向a，電場的方向由B板指向A板，A、C錯誤，B正確；當Bvq>Eq時離子

5、發(fā)生偏轉，故D正確． 6. [xx·安徽高考]如圖所示，圓形區(qū)域內有垂直于紙面向里的勻強磁場，一個帶電粒子以速度v從A點沿直徑AOB方向射入磁場，經過Δt時間從C點射出磁場，OC與OB成60°角．現(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)?，仍從A點沿原方向射入磁場，不計重力，則粒子在磁場中的運動時間變?yōu)?　　) A.Δt　　　B．2Δt　　　C.Δt　　　D．3Δt 答案：B 解析：設磁場區(qū)域的半徑為R，粒子的軌跡半徑為r，粒子以速度v在磁場中運動的軌跡如圖所示， 則由幾何關系知，r＝R，又T＝，所以Δt＝T＝，當粒子的速度為v/3時，軌跡半徑為r′＝＝＝＝R，所以偏轉角θ′＝120°，Δt′＝

6、T＝＝2Δt，故選項B正確． 7. (多選)在光滑絕緣水平面上，一輕繩拉著一個帶電小球繞豎直方向的軸O在勻強磁場中做逆時針方向的水平勻速圓周運動，磁場的方向豎直向下，其俯視圖如圖所示，若小球運動到A點時，繩子突然斷開，關于小球在繩斷開后可能的運動情況，以下說法正確的是 ( 　　) A．小球仍做逆時針勻速圓周運動，半徑不變 B．小球仍做逆時針勻速圓周運動，半徑減小 C．小球做順時針勻速圓周運動，半徑不變 D．小球做順時針勻速圓周運動，半徑減小 答案：ACD 解析：題中并未給出帶電小球的電性，故需要考慮兩種情況． (1)如果小球帶正電，則小球所受的洛倫茲力方向指向圓

7、心，此種情況下，如果洛倫茲力剛好提供向心力，這時繩子對小球沒有作用力，繩子斷開時，對小球的運動沒有影響，小球仍做逆時針的勻速圓周運動，半徑不變，A選項正確．如果洛倫茲力和拉力共同提供向心力，繩子斷開時，向心力減小，而小球的速率不變，則小球做逆時針的圓周運動，但半徑增大． (2)如果小球帶負電，則小球所受的洛倫茲力方向背離圓心，由FT－qvB＝m可知，當洛倫茲力的大小等于小球所受拉力的一半時，繩子斷后，小球做順時針的勻速圓周運動，半徑不變，C選項正確，當洛倫茲力的大小大于小球所受拉力的一半時，繩子斷后，向心力增大，小球做順時針的勻速圓周運動，半徑減小，D選項正確，綜合以上，A、C、D正確，B錯

8、誤． 8. (多選)如圖所示，虛線間空間存在由勻強電場E和勻強磁場B組成的正交或平行的電場和磁場，有一個帶正電小球(電量為＋q，質量為m)從正交或平行的電磁混合場上方的某一高度自由落下，帶電小球通過下列電磁混合場時，可能沿直線運動的是 ( 　　) 答案：CD 解析：帶電小球進入混合場后若受力平衡，則能沿直線運動．A選項中電場力向左，洛倫茲力開始時向右，重力豎直向下，三力不可能平衡．B選項中電場力向上，重力向下，而洛倫茲力向外，三力也不能平衡．C、D選項的小球受三力可能平衡．所以選項C、D正確． 9. (多選)在傾角為α的光滑絕緣斜面上，放一根通電的直導線，如圖所示，當加

9、上如下所述的磁場后，有可能使導線靜止在斜面上的是 ( 　　) A．加豎直向下的勻強磁場 B．加垂直斜面向下的勻強磁場 C．加水平向左的勻強磁場 D．加沿斜面向下的勻強磁場 答案：ABC 解析：對通電導線進行受力分析：A選項中導線受重力向下，水平向左的安培力、垂直斜面向上的支持力、導線可能靜止，A對．B選項中導線受重力向下，沿斜面向上的安培力，垂直斜面向上的支持力、導線可能靜止，B對．C選項中導線受重力向下，安培力豎直向上，如此兩力相等，導線可能靜止，C對．D選項中，導線重力向下，垂直于斜面向下的安培力，垂直于斜面向上的支持力，此三力不可能平衡，D錯，選A、B、C.

10、 10. [xx·海南高考]如圖，在兩水平極板間存在勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向下，磁場方向垂直于紙面向里．一帶電粒子以某一速度沿水平直線通過兩極板．若不計重力，下列四個物理量中哪一個改變時，粒子運動軌跡不會改變(　　) A．粒子速度的大小　　　 B．粒子所帶的電荷量 C．電場強度 D．磁感應強度 答案：B 解析：粒子受到電場力和洛倫茲力作用而平衡，即qE＝qvB，所以只要當粒子速度v＝時，粒子運動軌跡就是一條直線，與粒子所帶的電荷量q無關，選項B正確；當粒子速度的大小、電場強度、磁感應強度三個量任何一個改變時，運動軌跡都會改變，選項A、C、D不符合題意． 二、填空題(

11、本大題共2小題，共16分) 11. (6分)質量為m，電量為q帶正電荷的小物塊，從半徑為R的光滑圓槽頂點由靜止下滑，整個裝置處于電場強度為E，磁感應強度為B的區(qū)域內如圖所示，則小物塊滑到底端時對軌道的壓力為________． 答案：3mg－2qE＋qB 解析：小物塊由靜止滑到最低點由動能定理得：mgR－qER＝mv2，在最低點由牛頓第二定律得：FN－mg－qvB＝m，聯(lián)立以上兩式得：FN＝3mg－2qE＋qB.由牛頓第三定律，物塊對軌道的壓力FN′＝FN. 12. (10分)一回旋加速器，在外加磁場一定時，可把質子(H)加速到v，使它獲得動能為Ek，則 (1)能把α粒子(He)加

12、速到的速度為________． (2)能使α粒子獲得的動能為________． (3)加速α粒子的交變電壓頻率與加速質子的交變電壓頻率之比為________． 答案：(1)　(2)Ek　(3)1∶2 解析：回旋加速器的最大半徑是一定的，由R＝，質子H的質量和電荷量的比值即＝， 而α粒子質量和電量的比值為， RH＝，Rα＝. RH＝Rα，得vα＝， mv2＝. 所以α粒子動能與質子相同，帶電粒子進入磁場做勻速圓周運動的周期T＝. 所以α粒子的周期是質子運動周期的2倍，即所加交變電場的周期的比為2∶1的關系，則頻率之比為1∶2. 三、計算題(本大題共4小題，共44分，要有必要

13、的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位) 13. (10分)如圖，金屬桿ab的質量為m，長為L，通過的電流為I，處在磁感應強度為B的勻強磁場中，結果金屬桿ab靜止且緊壓在水平導軌上．若磁場方向與導軌平面成θ角，求： (1)金屬桿ab受到的摩擦力大??； (2)金屬桿ab對導軌的壓力大?。? 答案：(1)BILsinθ　(2)mg－BILcosθ 解析：對金屬桿ab受力分析，如圖所示，安培力大小F＝BIL，與磁場方向垂直斜向上，與豎直方向成θ角，金屬桿還受豎直向下的重力mg、水平導軌的支持力FN和靜摩擦力Ff的作用．金屬桿ab靜止，合外力為零，則水平方向上：Ff＝BILsin

14、θ， 豎直方向上：FN＋BILcosθ＝mg， 所以金屬桿ab對導軌的壓力FN′＝FN＝mg－BILcosθ. 14. (10分)如圖所示，在虛線所示寬度范圍內，用場強為E的勻強電場可使初速度是v0的某種正離子偏轉θ角．在同樣寬度范圍內，若改用方向垂直紙面向外的勻強磁場，使該離子穿過該區(qū)域，并使偏轉角也為θ，(不計離子的重力)求： (1)勻強磁場的磁感應強度是多大？ (2)離子穿過電場和磁場的時間之比是多大？ 答案：(1)　(2)sinθ∶θ 解析：(1)離子在電場中做類平拋運動有 vy＝v0tanθ① vy＝t② 且t＝③ 其中d為場的寬度． 當改用勻強磁場時，離

15、子做勻速圓周運動． 軌道半徑r＝＝④ 聯(lián)立①②③④得：B＝ (2)離子在電場中運動的時間t1＝⑤ 離子在磁場中運動的時間t2＝＝⑥ 由⑤⑥得：t1∶t2＝sinθ∶θ. 15. (12分)如圖所示，在xOy平面的第一象限有一勻強電場，電場的方向平行于y軸向下；在x軸和第四象限的射線OC之間有一勻強磁場，磁感應強度的大小為B，方向垂直于紙面向外．有一質量為m，帶有電荷量＋q的質點由電場左側平行于x軸射入電場．質點到達x軸上A點時，速度方向與x軸的夾角為φ，A點與原點O的距離為d.接著，質點進入磁場，并垂直于OC飛離磁場．不計重力影響，若OC與x軸的夾角為φ，求： (1)粒子在磁

16、場中運動速度的大小； (2)勻強電場的場強大小． 答案：(1)sinφ (2)sin3φcosφ 解析：(1)如圖所示，質點在磁場中的軌跡為一圓?。捎谫|點飛離磁場時，速度垂直于OC，故圓弧的圓心在OC上．依題意，質點軌跡與x軸的交點為A，過A點作與A點的速度方向垂直的直線，與OC交于O′.由幾何關系知，AO′垂直于OO′，O′是圓弧的圓心．設圓弧的半徑為R，則有 R＝dsinφ① 由洛倫茲力公式和牛頓第二定律得 qvB＝m② 將①式代入②式得v＝sinφ③ (2)質點在電場中的運動為類平拋運動．設質點射入電場的速度為v0，在電場中的加速度為a，運動時間為t，則有 v0

17、＝vcosφ，④ vsinφ＝at，⑤ d＝v0t.⑥ 聯(lián)立④⑤⑥得a＝.⑦ 設電場強度的大小為E，由牛頓第二定律得 qE＝ma⑧ 聯(lián)立③⑦⑧得E＝sin3φcosφ. 16. (12分)如圖所示，一質量為m，電量為＋q的帶電粒子從A孔以初速度v0垂直于AD進入磁感應強度為B的勻強磁場中，并恰好從C孔垂直于OC射入勻強電場中，電場方向跟OC平行，OC⊥AD，最后打在D點，且＝2.若已知m，q，v0，B，不計重力，試求： (1)粒子運動到D點所需時間； (2)粒子抵達D點時的動能． 答案：(1)(＋2)　(2)mv 解析：帶電粒子垂直進入磁場，在磁場中將做勻速圓周運動，

18、運動時間t1＝. 帶電粒子在電場中做類平拋運動，在電場中運動時間 t2＝. 帶電粒子在磁場中運動，由于洛倫茲力不做功，只有粒子在電場中運動時電場力對粒子做正功．由動能定理可求粒子抵達D點時的動能． (1)帶電粒子在磁場中運動時間t1為 t1＝＝. 帶電粒子在電場中做類平拋運動，運動時間t2為 t2＝＝＝＝. 所以粒子運動到D點的時間為 t＝t1＋t2＝＋＝(＋2)． (2)電場力對帶電粒子做正功，由動能定理求粒子到達D點時動能Ek， W＝Ek－mv，W＝F電r＝mar.① 粒子在電場中做類平拋運動，有 ?r＝② 把②式代入①式得W＝ma·＝mv 所以得Ek＝mv＋W＝mv＋mv＝mv.