【優(yōu)化方案】2020高中物理 第3章章末綜合檢測 教科版選修3-1

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1、 (時間：90分鐘，滿分：100分) 一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，至少有一個選項(xiàng)正確．全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分) 1．(2020年廣州高二檢測)下列關(guān)于磁場和磁感線的描述中正確的是(　　) A．磁感線可以形象地描述各點(diǎn)磁場的方向 B．磁感線是磁場中客觀存在的線 C．磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā)，到S極終止 D．實(shí)驗(yàn)中觀察到的鐵屑的分布就是磁感線 解析：選A.磁感線是為了形象描述磁場而引入的假想線，它可以描述磁場的強(qiáng)弱和方向，A對，B錯．磁鐵的外部，磁感線從N極出發(fā)到S極，內(nèi)部從S極到N極，內(nèi)外部磁

2、感線為閉合曲線，C錯．實(shí)驗(yàn)中觀察到的鐵屑的分布只是模擬磁感線的形狀，不是磁感線，磁感線是看不到的，D錯． 2.如圖3－8所示，帶負(fù)電的金屬環(huán)繞其軸OO′勻速轉(zhuǎn)動時，放在環(huán)頂部的小磁針最后將(　　) 圖3－8 A．N極豎直向上 B．N極豎直向下 C．N極水平向左 D．小磁針在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動 解析：選C.帶電金屬環(huán)形成逆時針電流(從右向左看)，據(jù)安培定則可以確定，通過金屬環(huán)軸OO′處的磁場方向水平向右，小磁針處的磁場方向水平向左，故小磁針N極最后水平指向左方，C項(xiàng)正確． 3.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，水平放置一根通電長直導(dǎo)線，電流的方向垂直于紙面向里．如圖

3、3－9所示，a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn)，在這四點(diǎn)中(　　) 圖3－9 A．c、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 C．c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最小 D．b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大 解析：選C.通電直導(dǎo)線在c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與B0的方向相反，b、d兩點(diǎn)的電流磁場與B0垂直，a點(diǎn)電流磁場與B0同向，由磁場的疊加知c點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度最?。? 4．長直導(dǎo)線AB附近，有一帶正電的小球，用絕緣絲線懸掛在M點(diǎn)，當(dāng)導(dǎo)線AB通以如圖3－10所示的恒定電流時，下列說法正確的是(　　) 圖3－10 A．小球受磁場力作用，方向與導(dǎo)線AB垂直且指

4、向紙里 B．小球受磁場力的作用，方向與導(dǎo)線AB垂直且指向紙外 C．小球受磁場力作用，方向與導(dǎo)線AB垂直向左 D．小球不受磁場力作用 解析：選D.電場對其中的靜止電荷、運(yùn)動電荷都有力的作用，而磁場只對其中的運(yùn)動電荷才有力的作用，且運(yùn)動方向不能與磁場方向平行，所以只有D選項(xiàng)正確． 5. (2020年杭州高二檢測)每時每刻都有大量宇宙射線向地球射來，地磁場可以改變射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動方向，使他們不能到達(dá)地面，這對地球上的生命有十分重要的意義．假設(shè)有一個帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來，在地磁場的作用下，它將(　　) 圖3－11 A．向東偏轉(zhuǎn)　　　　　　　 B．向

5、南偏轉(zhuǎn) C．向西偏轉(zhuǎn) D．向北偏轉(zhuǎn) 解析：選A.赤道附近的地磁場方向水平向北，一個帶正電的射線粒子豎直向下運(yùn)動時，據(jù)左手定則可以確定，它受到水平向東的洛倫茲力，故它向東偏轉(zhuǎn)，A正確． 6．關(guān)于磁通量，下列說法中正確的是(　　) A．磁通量不僅有大小而且有方向，所以是矢量 B．磁通量越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大 C．通過某一平面的磁通量為零，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零 D．磁通量就是磁感應(yīng)強(qiáng)度 解析：選C.磁通量是標(biāo)量，沒有方向，故A不對；，由Φ＝BS知Φ是由B和S兩個因素決定，Φ 較大，有可能是由于S較大造成的，所以認(rèn)為磁通量越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大是錯誤的，故B不對；由Φ＝BS⊥知，當(dāng)

6、線圈平面與磁場平行時，S⊥＝0，Φ＝0，但磁感應(yīng)強(qiáng)度B不為零，故C對；磁通量和磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩個不同的物理量，故D不對．故正確答案為C. 7. (2020年福建師大附中高二檢測)如圖3－12所示，一個帶正電的物體，從固定的粗糙斜面頂端沿斜面滑到底端時的速度為v，若加上一個垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，則物體沿斜面滑到底端時的速度(　　) 圖3－12 A．變小 B．變大 C．不變 D．不能確定 解析：選B.加上勻強(qiáng)磁場后，物體向下運(yùn)動時受到一個垂直斜面向上的洛倫茲力，物體對斜面的壓力變小，所受摩擦力變小，克服摩擦力做功減少，由動能定理知，加上磁場后，物體到達(dá)斜面底端時的動能變大

7、，速度變大，B正確． 8．“月球勘探者號”空間探測器運(yùn)用高科技手段對月球近距離勘探，在月球重力分布、磁場分布及元素測定方面取得了新成果．月球上的磁場極其微弱，通過探測器拍攝電子在月球磁場中的運(yùn)動軌跡，可分析月球磁場的強(qiáng)弱分布情況，圖3－13 是探測器通過月球表面a、b、c、d四個位置時，拍攝到的電子運(yùn)動軌跡照片．設(shè)電子速率相同，且與磁場方向垂直，則可知四個位置的磁場從強(qiáng)到弱的排列正確的是(　　) 圖3－13 A．Bb→Ba→Bd→Bc B．Bd→Bc→Bb→Ba C．Bc→Bd→Ba→Bb D．Ba→Bb→Bc→Bd 解析：選D.電子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由題圖可知在a

8、、b、c、d四圖中電子運(yùn)動軌跡的半徑大小關(guān)系為Rd＞Rc＞Rb＞Ra，由半徑公式R＝可知，半徑越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度越小，所以Ba＞Bb＞Bc＞Bd，D正確． 9.如圖3－14所示，有一混合正離子束先后通過正交電場磁場區(qū)域Ⅰ和勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅱ，如果這束正離子束在區(qū)域Ⅰ中不偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ后偏轉(zhuǎn)半徑又相同，則說明這些正離子具有相同的(　　) 圖3－14 A．速度 B．質(zhì)量 C．電荷 D．荷質(zhì)比 解析：選AD.設(shè)電場的場強(qiáng)為E，由于粒子在區(qū)域Ⅰ里不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則Eq＝B1qv，得v＝；當(dāng)粒子進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ時；偏轉(zhuǎn)半徑又相同，所以R＝＝＝，故選項(xiàng)A、D正確． 10．如圖3－15所示，兩

9、個半徑相同的半圓形軌道分別豎直放在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中．軌道兩端在同一高度上，軌道是光滑的．兩個相同的帶正電小球同時從兩軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放．M、N為軌道的最低點(diǎn)，下面的說法正確的是(　　) 圖3－15 A．兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度vM＜vN B．兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)時對軌道的壓力FM＜FN C．小球第一次到達(dá)M點(diǎn)的時間大于小球第一次到達(dá)N點(diǎn)的時間 D．在磁場中小球能到達(dá)軌道的另一端，在電場中小球不能到達(dá)軌道的另一端 解析：選D.在磁場中運(yùn)動時，只有重力做正功，在電場中運(yùn)動時，重力做正功、電場力做負(fù)功，由動能定理可知： mv＝mgH mv＝mgH－qE·d 故vM＞

10、vN，A不正確． 最低點(diǎn)M時，支持力與重力和洛倫茲力的合力提供向心力，最低點(diǎn)N時，支持力與重力的合力提供向心力． 因vM＞vN，故壓力FM＞FN，B不正確． 在電場中因有電場力做負(fù)功，有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢能，故小球不能到達(dá)軌道的另一端．D正確. 二、填空題(本題共2小題，每小題6分，共12分．把答案填在題中的橫線上) 11．如圖3－16所示的天平可用來測定磁感應(yīng)強(qiáng)度，天平的右臂下面掛有一個矩形線圈，寬為l，共N匝，線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面．當(dāng)線圈中通有電流I(方向順時針，如圖)時，在天平左、右兩邊加上質(zhì)量各為m1、m2的砝碼，天平平衡．當(dāng)電流反向(大小不變)時，右

11、邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后，天平重新平衡，由此可知：磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)開_______，大小為________． 圖3－16 解析：由分析知當(dāng)磁場方向向里時，導(dǎo)線受力方向向下，當(dāng)磁場方向向外時，導(dǎo)線受力方向向上，因?yàn)殡娏鞣聪驎r再在右邊加砝碼，說明導(dǎo)線框所受力減小了，由此可得磁場方向向里． 由題意知，第一次通電時，線圈的安培力向下，第二次通電時線圈受到的安培力向上，因此右邊又加質(zhì)量為m的砝碼，所以mg＝2NIlB，得B＝. 答案：垂直紙面向里　 12. (2020年江蘇啟東中學(xué)高二檢測)磁流體發(fā)電機(jī)是一項(xiàng)新興的技術(shù)，它可以將內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能．如圖3－17為其示意圖．平行金屬板A、B

12、間有一個很強(qiáng)的磁場，將一束等離子體(高溫下電離的氣體，含有大量的正、負(fù)帶電粒子)噴入磁場，A、B間便產(chǎn)生電壓．如果把A、B和用電器連接，A、B就是直流電源的兩極．圖中的________板是發(fā)電機(jī)的正極；若A、B間的寬度為a，A、B的板寬為b，板間的磁場為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子體為速度v沿垂直于B的方向射入磁場，該發(fā)電機(jī)的電動勢為________． 圖3－17 解析：用左手判斷知正粒子向下偏，所以B板電勢高．當(dāng)兩板間的粒子不再偏轉(zhuǎn)時達(dá)到穩(wěn)定，此時每個粒子都平衡：qvB＝q，電動勢U＝Bav. 答案：B　Bav 三、計(jì)算題(本題共4小題，共48分．解答時應(yīng)寫出必要的文字說

13、明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 13．(10分)如圖3－18所示，勻強(qiáng)磁場中放置一與磁感線平行的薄鉛板，一個帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，以半徑R1＝20 cm做勻速圓周運(yùn)動，第一次垂直穿過鉛板后以半徑R2＝19 cm做勻速圓周運(yùn)動，則帶電粒子能夠穿過鉛板的次數(shù)是多少？ 圖3－18 解析：粒子每穿過鉛板一次損失的動能為： ΔEk＝mv－mv＝(R－R) 粒子穿過鉛板的次數(shù)為： n＝＝＝10.26次 取n＝10次． 答案：10次 14. (12分)水平面上有電阻不計(jì)的U形導(dǎo)軌NMPQ，它們之間的寬度為L，M和P之間

14、接入電動勢為E的電源(不計(jì)內(nèi)阻)．現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌放置一根質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab，并加一個范圍較大的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方，如圖3－19所示，問： 圖3－19 (1)當(dāng)ab棒靜止時，受到的支持力和摩擦力各為多少？ (2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時B的方向如何？ 解析：從b向a看其受力如圖所示． (1)水平方向：f＝FAsinθ① 豎直方向：N＋FAcosθ＝mg② 又FA＝BIL＝BL③ 聯(lián)立①②③得： N＝mg－，f＝. (2)使ab棒受支持力為零，且讓磁場最小，須使

15、所受安培力豎直向上，則有FA＝mg Bmin＝，根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右． 答案：(1)mg－　 (2)，方向水平向右 15. (12分)如圖3－20所示，一帶正電的質(zhì)子從O點(diǎn)垂直NP板射入，兩個板間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，已知兩板之間距離為d，板長為d，O點(diǎn)是板的正中間，為使粒子能射出兩板間，試求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小(質(zhì)子的帶電荷量為e，質(zhì)量為m，速度為v0)． 圖3－20 解析：第一種極端情況從M點(diǎn)射出，此時軌道的圓心為O′點(diǎn)，由平面幾何知識可得R2＝d2＋(R－d)2即R＝d.而帶電粒子在磁場中的軌道半徑R又為R＝，所以B1＝＝. 第二種極端情況是粒子從N

16、點(diǎn)射出，此時粒子正好運(yùn)動了半個圓， 其軌道半徑為R′＝d. 所以d＝，B2＝. 綜合上述兩種情況， 得≤B≤. 答案：≤B≤ 16．(14分)如圖3－21所示，在xOy平面的第一象限有一勻強(qiáng)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(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向垂直于紙面向外．有一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的質(zhì)點(diǎn)由電場左側(cè)平行于x軸射入電場．質(zhì)點(diǎn)到達(dá)x軸上A點(diǎn)時，速度方向與x軸的夾角為φ，A點(diǎn)與原點(diǎn)O的距離為d，接著，質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入磁場，并垂直于OC飛離磁場．不計(jì)重力影響．若OC與x軸的夾角為φ，求： 圖3－21 (1)粒子在磁場中運(yùn)動速度的大?。?/p>

17、 (2)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小. 解析： (1)質(zhì)點(diǎn)在磁場中的軌跡為一圓?。捎谫|(zhì)點(diǎn)飛離磁場時，速度垂直于OC，故圓弧的圓心在OC上．依題意，質(zhì)點(diǎn)軌跡與x軸的交點(diǎn)為A，過A點(diǎn)作與A點(diǎn)的速度方向垂直的直線，與OC交于O′.如圖所示，由幾何關(guān)系知，AO′垂直于O′C，O′是圓弧的圓心． 設(shè)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＝sinφ.③ (2)質(zhì)點(diǎn)在電場中的運(yùn)動為類平拋運(yùn)動．設(shè)質(zhì)點(diǎn)射入電場的速度為v0，在電場中的加速度為a，運(yùn)動時間為t，則有 v0＝vcosφ④ vsinφ＝at⑤ d＝v0t⑥ 聯(lián)立④⑤⑥得a＝⑦ 設(shè)電場強(qiáng)度的大小為E，由牛頓第二定律得 qE＝ma⑧ 聯(lián)立③⑦⑧得E＝sin3φcosφ. 答案：(1)sinφ　(2)sin3φcosφ