【狀元之路】2014-2015高中物理新課標(biāo)選修3-1：單元測評(三)

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1、狀元w ■ ZHUAMQYUAIN NHI LU ■ 高中?新課標(biāo)?物理?選3-1 . 單元測評（三）磁場 （時間：90分鐘滿分：100分） 第I卷（選擇題，共48分） 一、選擇題（本題有12小題，每小題4分，共48分.請將正確答案填 在答題欄內(nèi)） 1.（多選題）下列說法正確的是（ ） A.磁體上磁性最強(qiáng)的部分叫磁極，任何磁體都有兩個磁極 B.磁體與磁體之間的相互作用是通過磁場而發(fā)生的 C.地球的周圍存在著磁場，但地磁的兩極與地理的兩極并不重合， 其 間有一個夾角，這就是磁偏角，磁偏角的數(shù)值在地球上不同地點是相同的 D.在地球表面各點磁場強(qiáng)弱相同 解析：地磁場類似于

2、條形磁鐵的磁場，所以在地球表面赤道上的磁場 最弱，選項D不正確；在地球上不同位置，磁偏角的數(shù)值是不同的，因此 C不正確. 答案：AB 2.（多選題）如上圖所示，直導(dǎo)線處于足夠大的磁場中，與磁感線成 0 = 30°角，導(dǎo)線中通過的電流為I,為了增大導(dǎo)線所受的安培力，可采取的 辦法是（ ） 1 高中?新課標(biāo)?物理?選3-1 * 狀元之里 ■ ZHU AN Q VMAIN NHI LU ■ A.增大電流I B.增加直導(dǎo)線的長度 C.使導(dǎo)線在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn) 30°角 D.使導(dǎo)線在紙面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn) 60。角 解析：由安培力F = BIL可知

3、，選項A、B正確.又因為在電流垂直磁 場時，磁場力最大，故 D項對，C項錯. 答案：ABD 3.（多選題）關(guān)于電場和磁場，下列說法正確的是（ ） A.我們雖然不能用手觸摸到電場的存在， 卻可以用試探電荷去探測它 的存在和強(qiáng)弱 B.電場線和磁感線是可以形象描述電、 磁場強(qiáng)弱和方向的客觀存在的 曲線 C.磁感線和電場線一樣都是閉合的曲線 D.磁體之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的， 磁場和電場一樣，都是客 觀存在的物質(zhì) 解析：電場和磁場都是客觀存在的物質(zhì)，電場線和磁感線都是假想的 由線，實際并不存在.電場線和磁感線的最大區(qū)別在于：磁感線是閉合的, 而電場線不是閉合的.故正確答案為 A、

4、D. 答案：AD 4.如圖所示，ab是水平面上一個圓的直徑，在過 ab的豎直平面內(nèi)有 7 一根通電導(dǎo)線ef.已知ef平行于ab,當(dāng)ef豎直向上平移時，電流磁場穿過 圓面積的磁通量將（ ） A.逐漸增大 B.逐漸減小 C.始終為零 D.不為零，但保持不變 解析：穿過圓的直徑ab內(nèi)側(cè)的磁通量和穿過外側(cè)的磁通量方向相反， 由對稱性可知兩部分的磁通量大小相等，故整個圓中合磁通量為 。.當(dāng)ef豎 直向上平移時，兩部分的磁通量依然大小相等，一正一負(fù)，合磁通量始終 為零. 答案：C 5 .下列四圖為電流產(chǎn)生磁場的分布圖，正確的分布圖是 （ ） ③ ④

5、 犬元之轡 ■ ZHU AN Q WAIN NHI LU ■ B.②③ D.②④ A.①③ C.①④ 解析：由安培定則可以判斷出直線電流產(chǎn)生的磁場方向，①正確②錯 誤.③和④為環(huán)形電流.注意讓彎曲的四指指向電流的方向，可判斷出④ 正確③錯誤，故正確選項為C. 6 .彈簧測力計下掛一條形磁鐵，其中條形磁鐵的N極一端位于未通電 的螺線管正上端，如右圖所示，下列說法正確的是 （ ） A.若將a接電源正極，b接電源負(fù)極，彈簧測力計示數(shù)將不變 B.若將a接電源正極, b接電源負(fù)極，彈簧測力計示數(shù)將增大 C.若將b接電源正極，a接電源負(fù)極，彈簧測力計示數(shù)將減小

6、 D.若將b接電源正極，a接電源負(fù)極，彈簧測力計示數(shù)將增大 a接正，b接負(fù) 螺線管 安培定則 內(nèi)部磁感線 自下而上 等效上端N極, ,下端S極  答案：D 等效〉上端呢，磁極間」 一' 下端N極 相五作畝 7 .如圖所示，一電子以與磁場方向垂直的速度 v從P處沿PQ方向進(jìn) 入長為d、寬為h的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，從 N處離開磁場，若電子質(zhì)量為 m, 帶電荷量為e,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則（ ） A.電子在磁場中運(yùn)動的時間 t=d/v 8 .電子在磁場中運(yùn)動的時間 t=h/v C.洛倫茲力對電子做的功為 Bevh D.電子在N處的速度大小也是v 解析：洛倫茲力不做

7、功，所以電子在 N處速度大小也為v, D項正確、 ,，、一 弧長 d h . …… C項錯，電子在磁場中的運(yùn)動時間t=丁不，A B項均錯. 答案：D 狀元w ■ ZHU AN Q VMAIN NHI LU ■ 8 .如上圖所示，一半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁 場，一質(zhì)量為m、電荷量為q的正電荷（重力忽略不計）以速度v沿正對著圓 心。的方向射入磁場，從磁場中射出時速度方向改變了 。角.磁場的磁感 應(yīng)強(qiáng)度大小為（ ） mv B. mv 0 qRcot2 qRtan] C. D. mv qRcos2 解析：本題考查帶電粒子在

8、磁場中的運(yùn)動.根據(jù)畫軌跡、找圓心、定 半徑思路分析.注意兩點，一是我圓心的兩種方法 （1）根據(jù)初末速度方向垂 線的交點.（2）根據(jù)已知速度方向的垂線和弦的垂直平分線交點.二是根據(jù) 洛倫茲力提供向心力和三角形邊角關(guān)系， 確定半徑.分析可得B選項正確. 答案：B 狀元W ■ ZHU AN Q VMAIN NHI LU ■ X E X X x < X力X X X x x X £ x 9 .如上圖所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為—q的微粒A以速度v與水平 方向成45 °角進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場， 磁場方向垂直紙面向里.如果微粒 做勻速直線運(yùn)動，則下列

9、說法正確的是（ ） A.微粒受電場力、洛倫茲力、重力三個力作用 B.微粒受電場力、洛倫茲力兩個力作用 C.勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E = 2mg 因為微粒做勻速直線運(yùn)動，所以微粒所受合力為零，受力分析如圖所 示，微粒在重力、電場力和洛倫茲力作用下處于平衡狀態(tài)， 可知，qE= mg, qvB=V2mg,得電場強(qiáng)度E = mg,,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=^2mg,因此A項正確. q qv 高中?新課標(biāo)?物理?選畛i O 答案：A 8 10 .如圖所示，在邊長為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，一個質(zhì)量為 m、電荷量為一q的帶電粒子（重力不計）從AB

10、邊的中點O以速度v進(jìn)入磁場，粒子進(jìn)入磁場時的速度方向垂直于磁場且 與AB邊的夾角為60°,若要使粒子能從AC邊穿出磁場，則勻強(qiáng)磁場的大 3mv B. B<^ 3aq 3mv D. B<- aq 小B需滿足（ ） 3mv A. B>t 3aq 3mv C. B>- aq 解析：粒子剛好達(dá)到C點時，其運(yùn)動軌跡與 AC相切，則粒子運(yùn)動的 r>「o,解得B<*mv，選項B正確. 半徑為r0=acot30 .由r= mB得,粒子要能從A^射出，粒子運(yùn)動的半徑 答案：B 高中?新課標(biāo)?物理?選3-1 *

11、MW ■ ZHUANQVMAIN NHI LU ■ ■ b ? ? ■ ■ 11.（多選題）如圖所示，兩個初速度大小相同的同種離子 a和b,從。 點沿垂直磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，最后打到屏 P上.不計重力.下列說法 正確的有（ ） A. a、b均帶正電 B. a在磁場中飛行的時間比b的短 C. a在磁場中飛行的路程比b的短 D. a在P上的落點與。點的距離比b的近 解析：離子要打在屏P上，離子只能沿順時針方向偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定 則判斷，離子都帶正電，A項正確；a和b是同種離子，因此它們的質(zhì)量、 12 狀元w ■ ZHU AN Ok YUAIN NHI

12、LU ■ 2 電量相同，又因初速度大小也相同，故由qvB=my可知它們做圓周運(yùn)動的 半徑相同，作出運(yùn)動軌跡，比較得 a在磁場中運(yùn)動的路程比b的長，C項 … s … 錯誤；由t= V可知，a在磁場中運(yùn)動的時間比b的長，B項錯誤；從圖上可 以看出，D項正確. 答案：AD X X? X X X y ,x / * il z / J- —/ J / X X X jX x j/J X Cl J L J -** X X X X X X X X X J X X X X X o 12.（多選題）如圖所示，a、b是一對平行金屬板，分別接到直流電源 兩極上，右邊有一擋板，正中間

13、開有一小孔d,在較大空間范圍內(nèi)存在著勻 強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B,方向垂直紙面向里，在a、b兩板間還存在 著勻強(qiáng)電場E.從兩板左側(cè)中點c處射入一束正離子（不計重力），這些正離 子都沿直線運(yùn)動到右側(cè)，從d孔射出后分成3束,則下列判斷正確的是（ ） A.這三束正離子的速度一定不相同 B.這三束正離子的比荷一定不相同 C. a、b兩板間的勻強(qiáng)電場方向一定由 a指向b D.若這三束粒子改為帶負(fù)電而其他條件不變則仍能從 d孔射出 解析：帶電粒子在兩板間中運(yùn)動時，受電場力和洛倫茲力平衡，受洛 倫茲力方向向上，故受電場力方向向下，因此電場強(qiáng)度方向向下， C項正 狀元w ■ ZHU AN

14、 Qi YUAIN NHI LU ■ 確；由qvB=qE,知三束離子的速度一定相同， A項錯誤；帶電粒子在磁 場中運(yùn)動時，由「一蔽三束離子的半徑不同，說明比荷一定不相同,B 項正確；三束粒子變?yōu)樨?fù)電，帶電粒子受的電場力和洛倫茲力方向都與原 來相反，故合力仍為零，故仍能從 d孔射出，D項正確. 答案：BCD 第II卷（非選擇題，共52分） 二、計算題（本題有4小題，共52分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、 方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題， 答案中必須明確寫出數(shù)值和單位） 13. （12分）勻強(qiáng)磁場（各點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、方向均不變的磁場）中長 2 cm的

15、通電導(dǎo)線垂直磁場方向，當(dāng)通過導(dǎo)線的電流為 2 A時，它受到的磁 場力大小為4X10 3 N,問： （1）該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多大？ （2）若電流不變，導(dǎo)線長度減小到1 cm,則它受磁場力F和該處的磁感 應(yīng)強(qiáng)度B各是多少？ （3）若導(dǎo)線長不變，電流增大為 5 A,則它受磁場力F和該處的磁感應(yīng) 強(qiáng)度B各是多少？ F 4X10 3 解析：（1）根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義 B = —= ； T = 0.1 T. （4分） IL 2X 2X10 2 （2）勻強(qiáng)磁場中該點的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場本身來決定，不因?qū)Ь€長度的 改變而改變，因此，B=0.1 T. （2分） 根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義 B=F可

16、得，導(dǎo)線長度減小到1 cm,則它受磁 場力 F = BIL=0.1X2X 10 2 N = 2X10 3 N. （2 分） (3)勻強(qiáng)磁場中該點的磁感應(yīng)強(qiáng)度也不因電流的改變而改變，因此， B = 0.1 T. (2 分) 根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義 B=IL可得，電流增大為5 A,則它受磁場力F = BIL = 0.1X5X2X 10 2 N=10 2 N. （2 分） 答案：（1）0.1 T （2）2X10 3 N 0.1 T 2 ⑶10 N 0.1 T 14. (12分)如圖所示，光滑導(dǎo)軌與水平面成 0角，導(dǎo)軌寬L.勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.金屬桿長也為L,質(zhì)量為m,水平放

17、在導(dǎo)軌上.當(dāng)回路總 電流為I1時，金屬桿正好能靜止.求： (1)當(dāng)B的方向垂直于導(dǎo)軌平面向上時 B的大??； (2)若保持B的大小不變而將B的方向改為豎直向上，應(yīng)把回路總電流 I 2調(diào)到多大才能使金屬桿保持靜止？ 高中?新課標(biāo)?物理?選3-1 * 解析: 甲 (1)桿受力如圖甲所示 由平衡條件可得F = mgsin 0(3分) 即 BI1L= mgsin 0 B=mg普12 分） 11L 乙 BI 2L = mgtan (2)磁場豎直向上，桿受力如圖乙所示，由平衡條件可得 e(3 分) I2 = m^（2 分） 工、 mgsin 9 再由B=/］，

18、 * *麻 ■ ZHU AN Q YUIAIN NHM LU ■ 得 I2=ch（2分） 答案：（1）m能 11L ()cos0 14 15. （14分）如圖所示，套在很長的絕緣直棒上的帶正電的小球，其質(zhì) 量為m、帶電荷量為+ q,小球可在棒上滑動，現(xiàn)將此棒豎直放在互相垂直 的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，電場強(qiáng)度為 E,磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B,小球與棒的 動摩擦因數(shù)為由求小球由靜止沿棒下滑的最大加速度和最大速度（設(shè)小球 電荷量不變）. 解析：小球下滑的開始階段受力情況如圖甲所示，根據(jù)牛頓第二定律 甲 乙

19、 狀元之鷺 ■ ZHU AN Q VUAIN NHI LU ■ 高中?新課標(biāo)?物理?選3-1 . 且 FN = F電一F 洛=4£—qvB, （2 分） 當(dāng)v增大到使F洛=F電，即vi = E時，摩擦力F = 0,則am = g.（2分） 口 當(dāng)v>v 1時，小球受力情況如圖乙所示，由牛頓第二定律有： mg- w氏 =ma, （2 分） 且Fn = F洛一qE, F洛=酬B, （2分） 當(dāng)v大到使摩擦力F = mg時，a= 0,此時v達(dá)到最大值，即：mg=MqvmB —qE）, （2 分） 所以v m=yE（2分） ^q^B 答案：g mg+

20、 p qE qB X X B X X X 17 X X X X !< 16. （14分）如圖所示，有界勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=2X10 3 T；磁 場右邊是寬度 L=0.2 m、場強(qiáng)E = 40 V/m、方向向左的勻強(qiáng)電場.一帶電 粒子電荷量 q= — 3.2X10 19 C,質(zhì)量 m = 6.4X 10 27 kg,以 v=4X 104 m/s 的速度沿OO'垂直射入磁場，在磁場中偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入右側(cè)的電場， 最后從電 場右邊界射出.（不計重力）求： (1)大致畫出帶電粒子的運(yùn)動軌跡； (2)帶電粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑; 解析: (3)帶電粒子飛出電場時的動能 Ek. (1)軌跡如上圖(4分) 16 (2)帶電粒子在磁場中運(yùn)動時，由牛頓運(yùn)動定律，有 2 qv B = mR(3 分) m= 0.4 m(3 分) mv 6.4X 1027x 4X104 qB 3.2X10 19X2X10 3 1 1 一一一 (3)Ek = EqL + 2 mv1 2 = 40X3.2X 10 19X0.2 J + 2 X6.4X 10 27X(4X 104)2 J=7.68X10 18 J. (4分) 答案：(1)軌跡見解析圖 (2)0.4 m (3)7.68X10 18 J