2018年高中物理 第六章 磁場對電流和運動電荷的作用章末過關(guān)檢測 魯科版選修3-1.doc

第六章 磁場對電流和運動電荷的作用章末過關(guān)檢測(六)(時間：60分鐘，滿分：100分)一、單項選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分在每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確)1下列四個實驗現(xiàn)象中，不能表明電流能產(chǎn)生磁場的是()A甲圖中，導(dǎo)線通電后磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)B乙圖中，通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用C丙圖中，當電流方向相同時，導(dǎo)線相互靠近D丁圖中，當電流方向相反時，導(dǎo)線相互遠離解析：選B.甲、丙、丁中小磁針或?qū)Ь€所受磁場力都是導(dǎo)線中電流產(chǎn)生的磁場給的力，但乙中的磁場是磁鐵產(chǎn)生的2(2018 河北冀州中學(xué)高二上月考)下列四幅圖關(guān)于各物理量方向間的關(guān)系中，正確的是()解析：選B.對A，由左手定則可知，安培力的方向總是與磁感應(yīng)強度的方向垂直，A錯誤；對B，磁場的方向向下，電流的方向向里，由左手定則可知安培力的方向向左，B正確；對C，由左手定則可知，洛倫茲力的方向總是與磁感應(yīng)強度的方向垂直，C錯誤；對D，通電螺線管產(chǎn)生的磁場的方向沿螺線管的軸線的方向，由圖可知電荷運動的方向與磁感線的方向平行，不受洛倫茲力，D錯誤3.如圖所示，臺秤上放一光滑平板，其左邊固定一擋板，一輕質(zhì)彈簧將擋板和一條形磁鐵連接起來，此時臺秤讀數(shù)為N1，現(xiàn)在磁鐵上方中心偏左位置固定一導(dǎo)體棒，當導(dǎo)體棒中通以方向如圖所示的電流后，臺秤讀數(shù)為N2，則以下說法正確的是()A彈簧長度將變長B彈簧長度將變短CN1N2DN1<N2解析：選B.導(dǎo)體棒受到的安培力方向斜向右下方，由牛頓第三定律可知磁鐵受到的磁場力斜向左上方，磁場力的豎直分量使條形磁鐵對臺秤壓力減小，故知：N1>N2，電流磁場對磁鐵的磁場力的水平分量使磁鐵左移，彈簧長度將變短，B正確4粒子甲的質(zhì)量與電荷量分別是粒子乙的4倍與2倍，兩粒子均帶正電，讓它們在勻強磁場中同一點以大小相等、方向相反的速度開始運動已知磁場方向垂直紙面向里如圖的四個圖中，能正確表示兩粒子運動軌跡的是()解析：選A.由半徑公式r得2，故粒子甲的軌跡為大圓，粒子乙的軌跡為小圓，再由左手定則判知A正確，B、C、D都錯5醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度電磁血流計由一對電極a和b以及一對磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的使用時，兩電極a、b 均與血管壁接觸，兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示由于血液中的正、負離子隨血流一起在磁場中運動，電極a、b之間會有微小電勢差在達到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看作是勻強電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零在某次監(jiān)測中，兩觸點間的距離為3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160 V，磁感應(yīng)強度的大小為0.040 T則血流速度的近似值和電極a、b的正負為()A1.3 m/s，a正、b負B2.7 m/s，a正、b負C1.3 m/s，a負、b正D2.7 m/s，a負、b正解析：選A.血液中正、負離子流動時，根據(jù)左手定則，正離子受到向上的洛倫茲力，負離子受到向下的洛倫茲力，所以正離子向上偏，負離子向下偏，則a帶正電，b帶負電最終血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零，有qqvB，所以v m/s1.3 m/s，故A正確，B、C、D錯誤6如圖所示，一電子以與磁場方向垂直的速度v從P處沿PQ方向進入長為d、寬為h的勻強磁場區(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)強度為B，則()A電子在磁場中運動的時間td/vB電子在磁場中運動的時間th/vC洛倫茲力對電子做的功為BevhD電子在N處的速度大小也是v解析：選D.洛倫茲力不做功，所以電子在N處速度大小也為v，D正確、C錯，電子在磁場中的運動時間t，A、B均錯二、多項選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分在每小題給出的四個選項中，有多個選項符合題目要求，全選對的得6分，選對但不全的得3分，有錯選或不答的得0分)7一個帶電粒子以初速度v0垂直于電場方向向右射入勻強電場區(qū)域，穿出電場后接著又進入勻強磁場區(qū)域設(shè)電場和磁場區(qū)域有明確的分界線，且分界線與電場強度方向平行，如圖中的虛線所示在圖中所示的幾種情況中，可能出現(xiàn)的是()解析：選AD.A、C選項中粒子在電場中向下偏轉(zhuǎn)，所以粒子帶正電，再進入磁場后，A圖中粒子應(yīng)逆時針轉(zhuǎn)，A正確；C圖中粒子應(yīng)順時針轉(zhuǎn)，C錯誤同理可以判斷B錯誤、D正確8如圖所示，有兩根長為L，質(zhì)量為m的細導(dǎo)體棒a、b；a被水平放置在傾角為45的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x，當兩細棒中均通以電流強度為I的同向電流時，a恰能在斜面上保持靜止，則下列關(guān)于b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度的說法正確的是()A方向向上B大小為C要使a仍保持靜止，而減小b在a處的磁感應(yīng)強度，可使b上移D若使b下移，a將不能保持靜止解析：選ACD.根據(jù)右手定則，可知b在a處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向為豎直向上，A正確；根據(jù)左手定則，可知a受到水平向右的安培力，還受豎直向下的重力，斜面給的支持力，合力為零，根據(jù)共點力平衡條件可得BILmg，解得B，B錯誤；重力和水平向右的磁場力的合力與支持力平衡，當減小b在a處的磁感應(yīng)強度，則磁場力減小，要使a仍平衡，根據(jù)受力平衡條件，則可使b上移，即b對a的磁場力斜向上，C正確；當b豎直向下移動，導(dǎo)體棒間的安培力減小，根據(jù)受力平衡條件，當a受到的安培力方向順時針轉(zhuǎn)動時，只有大小變大才能保持平衡，而安培力在減小，因此不能保持靜止，故D正確9美國物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場中做圓周運動的特點，能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得較高能量帶電粒子方面前進了一大步如圖為一種改進后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強恒定，且被限制在A、C板間帶電粒子從P0處以速度v0沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進入D形盒中的勻強磁場做勻速圓周運動對于這種改進后的回旋加速器，下列說法正確的是()A帶電粒子每運動一周被加速一次B帶電粒子每運動一周P1P2P2P3C加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān)D加速電場方向需要做周期性的變化解析：選AC.由題圖可以看出，帶電粒子每運動一周被加速一次，A正確由R和Uqmv2mv可知，帶電粒子每運動一周，電場力做功都相同，動能增量都相同，但速度的增量不相同，故粒子圓周運動的半徑增加量不相同，B錯誤由v可知，加速粒子的最大速度與D形盒的半徑R有關(guān)，C正確由T可知，粒子運動的周期不隨v而變，故D錯誤10如圖所示為一種質(zhì)譜儀示意圖，由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成若靜電分析器通道中心線的半徑為R，通道內(nèi)均勻輻射電場在中心線處的電場強度大小為E，磁分析器有范圍足夠大的有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向外一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從靜止開始經(jīng)加速電場加速后沿中心線通過靜電分析器，由P點垂直邊界進入磁分析器，最終打到膠片上的Q點不計粒子重力下列說法正確的是()A粒子一定帶正電B加速電場的電壓UERC直徑PQD若一群離子從靜止開始經(jīng)過上述過程都落在膠片上同一點，則該群離子具有相同的比荷解析：選ABD.由左手定則可知，粒子帶正電，而粒子在MN間被加速，故A正確；根據(jù)電場力提供向心力，則有qE，又有電場力使粒子加速運動，則有qUmv2，從而解得：U，故B正確；根據(jù)洛倫茲力提供向心力，則有：qvB，結(jié)合上式可知，PQ ，若一群離子從靜止開始經(jīng)過上述過程都落在膠片上同一點說明運動的直徑相同，由于磁場，電場與靜電分析器的半徑不變，則該群離子具有相同的比荷，故C錯誤，D正確三、非選擇題(本題共3小題，共40分解答時應(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)11(12分)如圖所示，一帶電量為q2109 C、質(zhì)量為m1.81016 kg的粒子，在直線上一點O處沿與直線成30角的方向垂直進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，經(jīng)歷t1.5106 s后到達直線上另一點P.求：(1)粒子做圓周運動的周期T；(2)磁感應(yīng)強度B的大小；(3)若OP的距離為0.1 m，則粒子的運動速度v多大？解析：粒子進入磁場后，受洛倫茲力的作用，重力很小可忽略粒子做勻速圓周運動的軌跡如圖所示(1)由幾何關(guān)系可知OP弦對應(yīng)的圓心角60，粒子由O沿大圓弧運動到P所對應(yīng)圓心角為300，則有解得Tt61.5106 s1.8106 s.(2)由粒子做圓周運動所需向心力來自洛倫茲力，有qvBm，v得BT0.314 T.(3)軌道半徑rOP0.1 m粒子的速度v3.49105 m/s.答案：(1)1.8106 s(2)0.314 T(3)3.49105 m/s12(14分)質(zhì)量為m，電荷量為q的帶負電粒子自靜止開始，經(jīng)M、N板間的電場加速后，從A點垂直于磁場邊界射入寬度為d的勻強磁場中，該粒子離開磁場時的位置P偏離入射方向的距離為L，如圖所示已知M、N兩板間的電壓為U，粒子的重力不計(1)正確畫出粒子由靜止開始至離開勻強磁場時的軌跡圖(用直尺和圓規(guī)規(guī)范作圖)；(2)求勻強磁場的磁感應(yīng)強度B.解析：(1)作粒子經(jīng)電場和磁場中的軌跡圖，如圖所示(2)設(shè)粒子在M、N兩板間經(jīng)電場加速后獲得的速度為v，由動能定理得：qUmv2粒子進入磁場后做勻速圓周運動，設(shè)其半徑為r，則：qvBm由幾何關(guān)系得：r2(rL)2d2聯(lián)立式得：磁感應(yīng)強度B .答案：(1)見解析圖(2) 13. (14分)如圖所示，一個內(nèi)壁光滑絕緣的環(huán)形細圓筒軌道豎直放置，環(huán)的半徑為R，圓心O與A端在同一豎直線上，在OA連線的右側(cè)有一豎直向上的場強E的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場現(xiàn)有一個質(zhì)量為m、電荷量為q的小球(可視為質(zhì)點)從圓筒的C端由靜止釋放，進入OA連線右邊的區(qū)域后從該區(qū)域的邊界水平射出，然后，剛好從C端射入圓筒，圓筒的內(nèi)徑很小，可以忽略不計(1)小球第一次運動到A端時，對軌道的壓力為多大？(2)勻強磁場的磁感應(yīng)強度為多大？解析：(1)小球由C到A沿圓筒軌道做圓周運動，機械能守恒根據(jù)機械能守恒定律有：mgR(1cos 60)mv2到達A點時的速度：v在A點，重力和支持力的合力提供向心力，有：Nmgm根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)壍赖膲毫Γ篎NNmgm4mg.(2)小球帶正電，進入復(fù)合場后，受豎直向下的重力、豎直向上的電場力和洛倫茲力電場力FqEmg；即電場力和重力等大反向，相互抵消，小球所受合力等于洛倫茲力，故小球?qū)⒃趶?fù)合場中做勻速圓周運動，穿過復(fù)合場后做平拋運動，最后從C點回到圓筒軌道由D到C，小球做平拋運動，水平方向：Rsin 60vt得飛行時間：t豎直方向下落高度：hgt2小球在復(fù)合場中做圓周運動的半徑r(RRcos 60h)R小球在復(fù)合場中做圓周運動，洛倫茲力提供向心力，有qvBm解得：磁感應(yīng)強度B .答案：(1)4mg(2)