2017年高中物理階段驗(yàn)收評(píng)估(三)磁場(chǎng)教科版選修3-1

1、 階段驗(yàn)收評(píng)估（三） （時(shí)間：50 分鐘滿分：100 分） 、選擇題（本題共 8 小題，每小題 6 分，共 48 分，第 15 小題中只有一個(gè)選項(xiàng)符合 題意，第 68 小題中有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，全選對(duì)的得 6 分，選對(duì)但不全的得 3 分，有選 錯(cuò)的得 關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的安培力，下列說法正確的是 A. 安培力B. 安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)的方向 C. 安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角無關(guān) D 將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话?解析：選 B 根據(jù)左手定則可知： 安培力的方向垂直于電流 I和磁場(chǎng)B確 定的平面，即安培力的方向既垂直于 B又垂直于I ,A

2、錯(cuò)誤，B 正確；當(dāng)電流I 的方向平行于磁場(chǎng) B的方向時(shí)，直導(dǎo)線受到的安培力為零, 直于磁場(chǎng)B的方向時(shí)，直導(dǎo)線受到的安培力最大， 可見, 當(dāng)電流I的方向垂 安培力的大小與通電 直導(dǎo)線和磁場(chǎng)I和磁場(chǎng)B垂直，直導(dǎo)線受到的安 培力F= BIL,將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，分段研究導(dǎo)線受到的安培力，電流 I和磁場(chǎng)B垂 直，根據(jù)平行四邊形定則可得，導(dǎo)線受到的安培力的合力為 F=BIL, D 錯(cuò)2. F 列說法正確的是（ 運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，一定受到洛倫茲力的作用 洛倫茲力既不能改變帶電粒子的速度，也不能改變帶電粒子的動(dòng)能 安培力的方向一定垂直于直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向所確定的平面；洛倫茲力的方向一定平

3、I A. B. C. 行于電荷相對(duì)于磁場(chǎng)的速度方向與磁場(chǎng)方向所確定的平面 D.安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的合力 解析：選 D 運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零的地方，不一定受到洛倫茲力的作用，例如 當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)平行時(shí)受洛倫茲力為零，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；洛倫茲力可以改變 粒子運(yùn) 1. X X x X X XXX XX X X X X X XXX 動(dòng)的速度方向，但不能改變帶電粒子的速度大小，故不能改變帶電粒子的動(dòng)能，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤; 安培力的方向一定垂直于直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向所確定的平面; 洛倫茲力的方向一定垂直于電荷 相對(duì)于磁場(chǎng)的速度方向與磁場(chǎng)方向所確定的平面， 選項(xiàng) C錯(cuò)誤；洛倫茲力的宏觀表

4、現(xiàn)，故選項(xiàng) D 正確。 3. 每時(shí)每刻都有大量宇宙射線向地球射來， 地磁場(chǎng)可以改變射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn) 動(dòng)方向，使它們不能到達(dá)地面，這對(duì)地球上的生命有十分重要的意義, 是（） F 列有關(guān)說法正確的 3 A. 在北極豎直向下射向地球的帶電粒子不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) B. 在赤道豎直向下射向地球的帶正電的粒子會(huì)向南偏轉(zhuǎn) C. 在赤道豎直向下射向地球的帶負(fù)電的粒子會(huì)向東偏轉(zhuǎn) D. 在南極豎直向下射向地球的帶電粒子會(huì)向北發(fā)生偏轉(zhuǎn) 解析：選 A 在北極豎直向下射向地球的帶電粒子由于運(yùn)動(dòng)方向沿磁場(chǎng)方向，故不受洛 倫茲力，故粒子不會(huì)偏轉(zhuǎn)，故 A 正確；赤道上地球的磁場(chǎng)由南向北，由左手定則可知，在赤 道豎直向下射向

5、地球的帶正電的粒子會(huì)向東偏轉(zhuǎn)， 故 B 錯(cuò)誤；由左手定則可知， 在赤道豎直 向下射向地球的帶負(fù)電的粒子會(huì)向西偏轉(zhuǎn)， 故 C 錯(cuò)誤；在南極豎直向下射向地球的帶電粒子 的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行，故粒子不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故 D 錯(cuò)誤。 4. 如圖 2所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以速度 v從A 點(diǎn)沿直徑AOBT向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過 t時(shí)間從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)，0C與OB成 60角?，F(xiàn)將帶電 v 粒子的速度變?yōu)?：仍從A點(diǎn)沿原方向射入磁場(chǎng)，不計(jì)重力，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變 3 為（） 1 A.2A t B. 2A t 1 C A t D . 3A t 3 解析：選 B 設(shè)帶電粒子以速度

6、 v進(jìn)入磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)，圓心為 0,半徑為ri,則根據(jù) qvB=學(xué)，得ri=囂根據(jù)幾何關(guān)系得各 tan號(hào)，且匸 60 1 nr 3 mv 1 R 軌道半徑r2= = 1 ,圓心在O,貝 L qB 3qB 3 2 6 2 一 6 2 R 3R 1 廠，.6 2 =tan 。即 tan 寸 R= 77 =3tan 飛=3。故云=60，6 2= 120 ；帶電粒子1 、 當(dāng)帶電粒子以宅的速度進(jìn)入時(shí), 圖 2 4 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t = 陽T,所以雪=匸=2即 t2= 2A ti= 2A t ,故選項(xiàng) B 正確, 360 A t i （p i 1 選項(xiàng)A C D 錯(cuò)誤。 5. 如圖 3 所示，在x軸

7、上方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B。在xOy 平面內(nèi)，從原點(diǎn)O處沿與X軸正方向成0角（0 V B V n ）以速率V發(fā)射一個(gè)帶正電的粒子（重 力不計(jì)）。則下列說法正確的是（ ） A. 若 v 一定，0越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短 B. 若v 一定，0越大，則粒子離開磁場(chǎng)的位置距 0點(diǎn)越遠(yuǎn) C. 若0 定，v 越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的角速度越大 D. 若0 一定，v 越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短 解析：選 A 若磁場(chǎng)確定，則 B確定，而粒子的速度 v又確定， 則說明粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑能夠確定；當(dāng) 0越大時(shí)，粒 子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心角就越小，而粒子的周期是不

8、變的，所以粒子 的運(yùn)動(dòng)時(shí)間就越短， 選項(xiàng) A 正確；當(dāng)0 = 0 時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)一周又會(huì)回到 的位置距0點(diǎn)的距離為零，當(dāng) 0 = 90時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)的直徑在 x軸上，此時(shí)粒子離開磁場(chǎng) 的位置距0點(diǎn)的距離最大，為直徑，當(dāng) 0 90時(shí)，粒子離開磁場(chǎng)的位置距 0點(diǎn)的距離又 會(huì)變小，所以當(dāng)0越大時(shí)，該距離先變大后變小，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；當(dāng)0 一定，v越大時(shí)，粒 子運(yùn)動(dòng)的周期是不變的， 所以粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的角速度也是不變的， 選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；v越大, 則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑越大，但因?yàn)?0 一定，故粒子在磁場(chǎng)中的圓心角是不變的，所 以粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不變，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。 6. 如圖4 所示，兩根平

9、行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距 21，通有大小相等、方向相同的恒定電流， a、 b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點(diǎn)，左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為 2、|和 3|。關(guān)于這三點(diǎn)處的 磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列判斷正確的是 （ ） A. a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比 c處的大 寓貳 JC jy X X X 圖 3 0點(diǎn)，粒子離開磁場(chǎng) 5 B. b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 C. a、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同 D. b 處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零6 解析：選 AD 根據(jù)通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)，利用右手螺旋定則，可知 b處場(chǎng)強(qiáng)為零，兩導(dǎo) 線分別在a處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大于在 c處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，a、c兩處的場(chǎng)強(qiáng)疊加都是同向疊加，選 項(xiàng)A D 正確。 7. 如圖 5

10、 為某磁譜儀部分構(gòu)件的示意圖。 圖中，永磁鐵提供勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 硅微條徑跡探測(cè) 器可以探測(cè)粒子在其中運(yùn)動(dòng)的軌跡。 宇宙射線中有大量的電子、 從上部垂直進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，下列說法正確的是 （ ） 解析：選 AC 根據(jù)左手定則，電子、正電子進(jìn)入磁場(chǎng)后所受洛倫茲力的方向相反，故 2 mv mv 兩者的偏轉(zhuǎn)方向不同，選項(xiàng) A 正確；根據(jù)qvB= r ,得r =品，若電子與正電子在磁場(chǎng)中的 運(yùn)動(dòng)速度不相等，則軌跡半徑不相同，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；對(duì)于質(zhì)子、正電子，它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng) 時(shí)不能確定 mv的大小，故選項(xiàng) C 正確；粒子的 mv越大，軌道半徑越大，而 mv= . 2mEi,粒 子的動(dòng)能大，其 mv不一定大，選項(xiàng)

11、D 錯(cuò)誤。 8. 如圖 6 所示，在 j!x0、y0 的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于 正電子和質(zhì)子。當(dāng)這些粒子 A. B. C. D. r . 】 1 1 1 ii 1 | =硅微條徑磁 鐵 1 1 i 1 Ii 1 Lqq a. & a d .a nnwn J 鐵 電子與正電子的偏轉(zhuǎn)方向一定不同 電子與正電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑一定相同 僅依據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡無法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子 粒子的動(dòng)能越大，它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑越小 圖 5 圖 6 X X X X X X XX XXXX XX XXXX 7 xOy平面向里，大小為 Bo現(xiàn)有一質(zhì)量為 m電量為q的帶正

12、電粒子，從在 x軸上的某點(diǎn)P 沿著與A. 粒子在5n m 3Bq B. 粒子在n m 2Bq C. 粒子在n m Bq D. 粒子一定不能通過坐標(biāo)原點(diǎn) 8 速度大 （1） 求此時(shí)線圈所受安培力的大小和方向。 （2） 若此時(shí)線圈水平向右運(yùn)動(dòng)的速度大小為 v,求安培力的功率。 解析： 由安培力表達(dá)式 F= BIL可知，線圈所受的安培力 F= nBIL，由左手定則可判 斷安培力方向水平向右。 （2）由功率公式 P= Fv可知，安培力的功率 P= nBILv。 答案：（1）安培力的大小：nBIL方向：水平向右 （2）安培力的功率：nBILv 10. （18 分）在一半徑為R圓形區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B

13、的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向 夕卜。一束質(zhì)量為 m電量為q帶正電的粒子沿平行于直徑 MN的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子的 解析：選 ACD 由于P點(diǎn)的位置不定，所以粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)圓弧對(duì) 應(yīng)的圓心角也不同， 圓弧與y軸相切時(shí)即最大圓心角為 300,則運(yùn)動(dòng)的時(shí) 所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間為T=專詈故粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間為乜淨(jìng)t 釜m故 A 正確, B 錯(cuò)誤，C 正確；粒子由P點(diǎn)與x軸成 30角入射，則圓心在過 P點(diǎn)與速度方向垂直的方向 上，如圖所示。粒子在磁場(chǎng)中要想到達(dá) O點(diǎn)，轉(zhuǎn)過的圓心角肯定大于 180,而因磁場(chǎng)為有 界，故粒子不可能通過坐標(biāo)原點(diǎn)，故 D 正確。 二、計(jì)算題（本題共 3 小題，共 52 分

14、） 9. （14 分）（2015 重慶高考）音圈電機(jī)是一種應(yīng)用于硬盤、光驅(qū)等系統(tǒng)的特殊電動(dòng)機(jī)。 圖 7 是某音圈電機(jī)的原理示意圖， 它由一對(duì)正對(duì)的磁極和一個(gè)正方形剛性線圈構(gòu)成， 線圈邊 長(zhǎng)為L(zhǎng),匝數(shù)為n,磁極正對(duì)區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于線圈平面豎直向下，大小為 B, 區(qū)域外的磁場(chǎng)忽略不計(jì)。 線圈左邊始終在磁場(chǎng)外， 右邊始終在磁場(chǎng)內(nèi)， 前后兩邊在磁場(chǎng)內(nèi)的 長(zhǎng)度始終相等。某時(shí)刻線圈中電流從 P流向Q,大小為I。 ，求: 9 10 (2)若要使粒子能夠回到 P點(diǎn)，求電場(chǎng)強(qiáng)度的最大值。 解析：(1)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)， 設(shè)運(yùn)動(dòng)半徑為 R運(yùn)動(dòng)周期為T,根據(jù)洛倫茲 力公式及圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有 2

15、 V0 2 n R qv0B= m-R T= 依題意，粒子第一次到達(dá) x軸時(shí)，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過的角度為 5n，所需時(shí)間t1為t1 =大? (1)某粒子經(jīng)過磁場(chǎng)射出時(shí)的速度方向恰好與其入射方向相反，求粒子的入射速度是多 (2)恰好能從M點(diǎn)射出的粒子速度是多大？ 解析：(1)粒子出射方向與入射方向相反，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)了半周，其半徑 2 V1 qBh m，所以 V1= 。 r ri= h, qviB= 粒子從 M 點(diǎn)射出，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，在 MQ1中, r22= （R氏一h2）2+ （h2）2 R RR h 得 r2= h 2 V2 qv2B= m- 所以V2= qBR R-護(hù)。 mh 答案：麗山qBRR卡 m mh 11. (20 分)如圖 9 所示，在x軸上方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B,方向垂直于 紙面向外；在x軸下方存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向與 xOy平面平行，且與x軸成 45夾角。 一質(zhì)量為m電荷量為q(q 0)的粒子以初速度Vo從y軸上的P點(diǎn)沿y軸正方向射出，一段 時(shí)間后進(jìn)入電場(chǎng)，進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度方向與電場(chǎng)方向相反； 又經(jīng)過一段時(shí)間 To,磁場(chǎng)的方向 變?yōu)榇怪庇诩埫嫦蚶铮笮〔蛔?。不?jì)重力。 Vo