(精編資料推薦)第三章磁場(chǎng)章末測(cè)試.doc

1、章末測(cè)試(時(shí)間： 60 分鐘滿分： 100 分)一、選擇題 (本題共 10 小題，每小題 5 分，共 50 分。1 6題為單項(xiàng)選擇題， 710 題為多項(xiàng)選擇題。 )1.指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明之一。關(guān)于指南針，下列說法正確的是()A.指南針可以僅具有一個(gè)磁極B.指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場(chǎng)C.指南針的指向不會(huì)受到附近鐵塊的干擾D.在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導(dǎo)線，導(dǎo)線通電時(shí)指南針不偏轉(zhuǎn)答案B2.如圖 1 所示，圓環(huán)上帶有大量的負(fù)電荷，當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c三枚小磁針都要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以下說法正確的是()圖 1A.a、b、c 的 N 極都向紙里轉(zhuǎn)B.b 的 N 極向紙外

2、轉(zhuǎn)，而a、 c 的 N 極向紙里轉(zhuǎn)C.b、c 的 N 極都向紙里轉(zhuǎn)，而a 的 N 極向紙外轉(zhuǎn)D.b 的 N 極向紙里轉(zhuǎn)，而a、 c 的 N 極向紙外轉(zhuǎn)解析由于圓環(huán)帶負(fù)電荷，故當(dāng)圓環(huán)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，等效電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，由安培定則可判斷環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，環(huán)外磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)方向即是放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)N 極的指向，所以 b 的N 極向紙外轉(zhuǎn)， a、c 的 N 極向紙里轉(zhuǎn)。選項(xiàng)B 正確。答案B3.(2017 四川成都石室中學(xué)二診)如圖 2 所示，一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng) 的正方形金屬框豎直1放置，各邊電阻相同，金屬框放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于金屬框向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)

3、中，若 A、B 兩端與導(dǎo)線相連，由 A 到 B 通以如圖所示方向的電流 (由 A 點(diǎn)流入，從 B 點(diǎn)流出 )，流過 AB 邊的電流為 I ，則金屬框受到的安培力大小和方向分別為 ()圖 24A.2BIL ，豎直向下B.3BIL ，豎直向上3C.BIL ，豎直向上D.4BIL ，豎直向下I解析設(shè)流過 DC 邊的電流為 I ，根據(jù)并聯(lián)電路知識(shí)有I 3RIR，得 I 3，AD、BC 邊所受的安培力的合力為零，DC 邊中的電流方向向右，根據(jù)左手定則可知，I1DC 邊所受安培力方向向上， 大小為 FDCBL BIL ，AB 邊所受的安培力方向 3 34向上，大小為 FABBIL ，所以金屬框受到的安培力

4、為FFDCFAB 3BIL ，方向豎直向上，故選項(xiàng)B 正確。答案B4.如圖 3 所示，兩根垂直紙面平行放置的直導(dǎo)線 a 和 b，通有等值電流。 在紙面上距 a、 b 等遠(yuǎn)處有一處 P。若 P 點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的方向水平向左，則導(dǎo)線 a、b中的電流方向是 ()圖 3A.a 中向紙里， b 中向紙外B.a 中向紙外， b 中向紙里2C.a、b 中均向紙外D.a、b 中均向紙里解析因?yàn)橥娭睂?dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感線是多組以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心垂直于導(dǎo)線的同心圓，所以直導(dǎo)線a 中電流在 P 處激發(fā)的磁場(chǎng)方向垂直于a、P 連線；直導(dǎo)線 b 中電流在 P 處激發(fā)的磁場(chǎng)方向垂直于b、P 連線。又因?yàn)镻 點(diǎn)合磁感

5、應(yīng)強(qiáng)度B 的方向水平向左，所以由矢量合成法則可知，a 中電流在 P 處激發(fā)的磁場(chǎng)方向垂直 aP 向下， b 中電流在 P 處激發(fā)的磁場(chǎng)方向垂直bP 向上，再根據(jù)安培定則很容易判斷 a、 b 中的電流方向， a 中向紙里， b 中向紙外， A 正確。答案A5.帶電粒子以初速度 v0 從 a 點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)如圖 4 所示，運(yùn)動(dòng)中經(jīng)過 b 點(diǎn)，OaOb。若撤去磁場(chǎng)加一個(gè)與 y 軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)， 帶電粒子仍以速度 v0 從 a 點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，仍能通過b 點(diǎn)，則電場(chǎng)強(qiáng)度 E 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的比值為 ()圖 4A.v010v0B.v0C.2vD. 2解析設(shè) OaObd，因帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周

6、運(yùn)動(dòng)，所以圓周運(yùn)動(dòng)mv0mv0的半徑正好等于d，即 d qB ，得 B qd 。如果換成勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，那么有1 qEd 2d 2 mv02E2mv0得 E qd ，所以 B2v0，選項(xiàng) C 正確。答案C6.電磁軌道炮工作原理如圖5 所示。待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動(dòng)，并與軌道保持良好接觸。電流I 從一條軌道流入，通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道3流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(chǎng)(可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng) )，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與I 成正比。通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出?，F(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2 倍，理論上可采用的辦法是()圖 5A.只將軌道長(zhǎng)度L

7、 變?yōu)樵瓉淼?2 倍B.只將電流 I 減為原來的一半C.只將彈體質(zhì)量減至原來的一半D.將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長(zhǎng)度L 變?yōu)樵瓉淼?2 倍，其他量不變解析由題意可知磁感應(yīng)強(qiáng)度 B kI，安培力 FBIdkI2，由動(dòng)能定理可得FLd122kdL2mv ，解得 vIm ，由此式可判斷只有選項(xiàng) D 正確。答案D7.如圖 6 所示，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界上，有兩個(gè)質(zhì)量和電量均相同的正、負(fù)離子 (不計(jì)重力 )，從點(diǎn) O 以相同的速度先后射入磁場(chǎng)中，入射方向與邊界成 角，則正、負(fù)離子在磁場(chǎng)中()圖 6A.運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同B.運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑相同C.重新回到邊界時(shí)速度的大小和方向相同D.重新回到邊界的

8、位置與O 點(diǎn)距離不相等2m解析粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期T qB ，則知兩個(gè)離子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等。根據(jù)左手定則分析可知，正離子逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，重新回到邊界時(shí)正離422子的速度偏轉(zhuǎn)角為 (2 2)，軌跡的圓心角為 (2 2)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t2 T。同2理，負(fù)離子運(yùn)動(dòng)時(shí)間t 2T，顯然時(shí)間不等， A 錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律得qvBv2mvm r ，得 r qB，由題意可知 m、q、v、B 大小均相同，則 r 相同， B 正確；正、負(fù)離子在磁場(chǎng)中均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度沿軌跡的切線方向，根據(jù)圓的對(duì)稱性可知，重新回到邊界時(shí)速度大小與方向相同，C 正確；根據(jù)幾何知識(shí)可知重新回到邊界的位置與 O

9、 點(diǎn)距離 s 2rsin ， r、相同，則 s 相同， D 錯(cuò)誤。答案BC8.如圖 7 所示，正方形容器處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中， 一束電子從孔 a 垂直于磁場(chǎng)沿 ab 方向射入容器中，其中一部分從 c 孔射出，一部分從 d 孔射出，容器處在真空中，下列說法中正確的是 ()圖 7A.從兩孔射出的電子速率之比vc vd21B.從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間之比tctd12C.從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小之比acad21D.從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小之比acad 21解析 從 c 孔射出的粒子與從d 孔射出的粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比RcRd22vcc22m1，根據(jù) qvB

10、mvR可知 TcTd，但二者圓R可知vd ，A 正確；根據(jù) TqBRd1心角 cd1 2，因此 tc c 1，B td d 2v2ac2Rd4 12正確；根據(jù) a，可得vcR2，advdRc1 21C 錯(cuò)誤， D 正確。答案ABD9.1932 年，美國(guó)的物理學(xué)家勞倫斯設(shè)計(jì)出了回旋加速器?；匦铀倨鞯墓ぷ髟?如圖 8 所示，置于高真空中的兩D 形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直。A 處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)量為m、電荷量為 q 的粒子在加速器中被加速，其加速電壓恒為U。帶電粒子在加速過程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力的作用，則()圖 8A

11、.帶電粒子在加速器中第 1 次和第 2次做曲線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t1 和 t2 ，則 t1t212B.帶電粒子第 1 次和第 2 次經(jīng)過兩 D 形盒間狹縫后軌道半徑之比r 1r 2 2 22mC.兩 D 形盒狹縫間的交變電場(chǎng)的周期T qBB2q2R2D.帶電粒子離開回旋加速器時(shí)獲得的動(dòng)能為2mv2解析 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期與電場(chǎng)變化的周期相等，根據(jù) qvB m r ，得qBr2r 2mv m ，周期 T v qB ，與粒子的速度無關(guān)， t1 t2 1 1，交變電場(chǎng)的周期2m1 2也為 qB ，A 錯(cuò)誤， C 正確；根據(jù) 2mvnnqU 得，帶電粒子第1次和第 2次經(jīng)過加速后的速度比為22，

12、根據(jù) r mv知，帶電粒子第 1 次和第 2 次經(jīng)過兩 D 形qBv2qBR盒間狹縫后軌道半徑之比 r1 r 2 22，B 正確；根據(jù) qvB mR，知 v m ，1B2q2R2則帶電粒子離開回旋加速器時(shí)獲得動(dòng)能Ek 2mv2 2m ，D 正確。答案 BCD10.已知一質(zhì)量為 m 的帶電液滴，經(jīng)電壓U 加速后，水平進(jìn)入互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng) E 和勻強(qiáng)磁場(chǎng) B 中，液滴在此空間的豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖 9 所示，則 ()6圖 9A.液滴在空間可能受4 個(gè)力作用B.液滴一定帶負(fù)電1 2UEC.液滴做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 rBgD.液滴在場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)總能量不變解析液滴受到重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用，

13、所以選項(xiàng)A 錯(cuò)誤；由于液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以電場(chǎng)力與重力為平衡力，電場(chǎng)力方向向上，可以判定液滴帶12mv12UE負(fù)電， B 正確；根據(jù) qU 2mv ，r qB，qEmg，解得 r Bg ，選項(xiàng) C 正確；液滴在場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程能量守恒，選項(xiàng)D 正確。答案BCD二、非選擇題 (共 4 小題，共 50 分。 )11.(10 分)如圖 10 所示，將長(zhǎng)為 50 cm、質(zhì)量為 10 g 的均勻金屬棒 ab 的兩端用兩只相同的彈簧懸掛成水平狀態(tài)，位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)金屬棒中通以 0.4 A 的電流時(shí)，彈簧恰好不伸長(zhǎng)，求： (取 g 9.8 m/s2)圖 10(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度是

14、多大？(2)當(dāng)金屬棒通以 0.2 A 由 a 到 b 的電流時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)1 cm，如果電流方向由b 到a，而電流大小不變，彈簧伸長(zhǎng)又是多少？解析(1)當(dāng) ab 棒受到向上的安培力 BIL 和向下的重力 mg 大小相等時(shí)，彈簧不伸mg 1010 39.8長(zhǎng)，由 BIL mg 可得出磁感應(yīng)強(qiáng)度BIL0.4 0.5T0.49 T。7(2)當(dāng) 0.2 A 的電流由 a 流向 b 時(shí)，ab 棒受到兩根彈簧向上的拉力2kx1 及向上的安培力 BI1L 和向下的重力 mg 作用，處于平衡狀態(tài)。根據(jù)平衡條件有： 2kx1mgBI1L當(dāng)電流反向后， ab 棒受到兩個(gè)彈簧向上的拉力2kx2 及向下的安培力BI2L

15、 和重力mg 作用，處于平衡狀態(tài)，有2kx2 mg BI2L 兩式相除并整理，得彈簧伸長(zhǎng)x2 為mgBI 2Lx2x1mgBI 1L1010 39.8 0.49 0.2 0.51010 39.8 0.49 0.2 0.51 cm3 cm。答案(1)0.49 T(2)3 cm12.(12 分)如圖 11 所示，在足夠長(zhǎng)的絕緣板MN 上方距離為 d 的 O 點(diǎn)處，水平向左發(fā)射一個(gè)速率為v0 ，質(zhì)量為 m、電荷量為 q 的帶正電的粒子 (不考慮粒子重力 )。圖 11mv20(1)若在絕緣板上方加一電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E2qd、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，求帶電粒子打到板上距P 點(diǎn)的水平距離 (已知 OP MN

16、)；mv0(2)若在絕緣板的上方只加一垂直紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度B qd 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求：帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑；若 O 點(diǎn)為粒子發(fā)射源，能夠在紙面內(nèi)向各個(gè)方向發(fā)射帶電粒子 (不考慮粒子間的相互作用 )，求發(fā)射出的粒子打到板上的最短時(shí)間。解析(1)根據(jù)牛頓第二定律有22，qEma，而 Emv0，得出加速度a v02qd2d812粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)： d 2at ，xv0t聯(lián)立得 x2d。(2)加勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由洛倫茲力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力：0v02qv Bm rmv0而 B qd ，聯(lián)立解得 rd。T以 OP 為弦長(zhǎng)時(shí)粒子打到板上的時(shí)間最短，對(duì)應(yīng)的圓心角 60， t6，而 T2r v0d聯(lián)立得最短時(shí)間

17、t 3v0 。d答案(1)2d(2)d3v013.(14 分)如圖 12，空間存在方向垂直于紙面 (xOy 平面 )向里的磁場(chǎng)。在 x 0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 B0； x 0 區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 B0(常數(shù) 1)。一質(zhì)量為 m、電荷量為 q(q0)的帶電粒子以速度 v0 從坐標(biāo)原點(diǎn) O 沿 x 軸正向射入磁場(chǎng)，此時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)粒子的速度方向再次沿 x 軸正向時(shí)，求 (不計(jì)重力 )圖 12(1)粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)粒子與 O 點(diǎn)間的距離。解析(1)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)在x0 區(qū)域，圓周半徑為R1；在 x 0 區(qū)域，圓周半徑為R2。由洛倫茲力公式及牛頓運(yùn)動(dòng)定律得2v0q

18、B0v0mR12v0qB0v0m粒子速度方向轉(zhuǎn)過180 時(shí)，所需時(shí)間 t1 為9R1t1 v0 粒子再轉(zhuǎn)過 180 ，所需時(shí)間時(shí) t2 為R2t2 v0 聯(lián)立 式得，所求時(shí)間為m1t0t1t2(1 )B0q(2)由幾何關(guān)系及 式得，所求距離為d0 1 2)2mv01(1 )2(RRB0q答案 (1)m1(2)2mv01(1 )B0q(1 )B0q14.(14 分)如圖 13 所示，在平面直角坐標(biāo)系xOy 中，第象限存在沿y 軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第象限存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為 m、電荷量為 q 的帶正電的粒子從 y 軸正半軸上的 M 點(diǎn)以一定的初速度垂直于 y 軸射入電場(chǎng)，經(jīng) x 軸上的 N 點(diǎn)與 x 軸正方向成 60角射入磁場(chǎng)，最后從 y 軸負(fù)半軸上的 P 點(diǎn)垂直于 y 軸射出磁場(chǎng)，已知 ONd。不計(jì)粒子重力，求：圖 13(1)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R；(2)粒子在 M 點(diǎn)的初速度 v0 的大?。?3)粒子從 M 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 P 點(diǎn)的總時(shí)間 t。10解析(1)作出帶電粒子的