2020-2021學(xué)年高二物理人教版選修3-1章末綜合測評3 Word版含解析

1、章末綜合測評(三)(時間：90分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分。在每小題給出的四個選項中，第16題只有一項符合題目要求，第710題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的2分，有選錯的得0分)1關(guān)于磁感應(yīng)強度b，下列說法中正確的是()a磁場中某點b的大小，跟放在該點的試探電流元的情況有關(guān)b磁場中某點b的方向，跟該點處試探電流元所受磁場力的方向一致c在磁場中某點試探電流元不受磁場力作用時，該點b值大小為零d在磁場中磁感線越密集的地方，b值越大d磁場中某點的磁感應(yīng)強度由磁場本身決定，與試探電流元無關(guān)。而磁感線可以描述磁感應(yīng)強度，疏密程度表示大小。2.如圖所示，a

2、為一水平旋轉(zhuǎn)的橡膠盤，帶有大量均勻分布的負(fù)電荷，在圓盤正上方水平放置一通電直導(dǎo)線，電流方向如圖。當(dāng)圓盤高速繞中心軸oo順時針轉(zhuǎn)動時，通電直導(dǎo)線所受磁場力的方向是()a豎直向上b豎直向下c水平向里 d水平向外c由于帶負(fù)電的圓環(huán)順時針方向旋轉(zhuǎn)，形成的等效電流為逆時針方向，所產(chǎn)生的磁場方向豎直向上。由左手定則可判定通電導(dǎo)線所受安培力的方向水平向里。3如圖所示電路中，三節(jié)干電池相同，當(dāng)開關(guān)s分別置于a、b兩處時，導(dǎo)線mm與nn之間的安培力的大小分別為fa、fb，可判斷這兩段導(dǎo)線()a相互吸引，fafbb相互排斥，fafbc相互吸引，fafbd相互排斥，fa<fbd當(dāng)開關(guān)s置于a處時電源為一節(jié)干電

3、池，電流的方向是mmnn，電流大小為ia，由于導(dǎo)線mm與nn中電流方向相反，故兩段導(dǎo)線相互排斥；當(dāng)開關(guān)s置于b處時電源為兩節(jié)干電池，電流的方向仍是mmnn，電流大小為ib，由于導(dǎo)線mm與nn中電流方向相反，故兩段導(dǎo)線相互排斥。ibia，mm在nn處的磁感應(yīng)強度babb，應(yīng)用安培力公式fbil，可知fafb，選項d正確。4如圖所示的虛線框為一長方形區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)有一垂直于紙面向里的勻強磁場，一束電子以不同的速率從o點垂直于磁場、沿圖中方向射入磁場后，分別從a、b、c、d四點射出磁場，比較它們在磁場中的運動時間ta、tb、tc、td，其大小關(guān)系是()ata<tb<tc<tdbta

4、tbtctdctatb<tc<td dtatb>tc>tdd電子的運動軌跡如圖所示，由圖可知，從a、b、c、d四點飛出的電子對應(yīng)的圓心角ab>c>d，而電子的周期t相同，其在磁場中運動的時間tt，故tatb>tc>td。5.薄鋁板將同一勻強磁場分成、兩個區(qū)域，高速帶電粒子可穿過鋁板一次，在兩個區(qū)域運動的軌跡如圖所示，半徑r1r2。假定穿過鋁板前后粒子電荷量保持不變，則該粒子()a帶正電b在、區(qū)域的運動時間相同c在、區(qū)域的運動加速度相同d從區(qū)域穿過鋁板運動到區(qū)域b設(shè)粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑為r，線速度大小為v，根據(jù)洛倫茲力提供向心力有bvq

5、，可得vr，可見，軌道半徑越大，表示粒子的線速度越大，考慮到軌道半徑r1r2，可知粒子從區(qū)域穿過鋁板進(jìn)入?yún)^(qū)域，選項d錯誤；知道粒子的運動方向、磁場方向和磁場力的方向，結(jié)合左手定則可以判斷出粒子帶負(fù)電，選項a錯誤；根據(jù)粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期的計算公式t可知，粒子在、區(qū)域的運動周期相同，運動時間也相同，選項b正確；根據(jù)mabvq可得a，粒子在、區(qū)域的運動速率不同，加速度也不同，選項c錯誤。6.如圖所示，在以o點為圓心、r為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)，有磁感應(yīng)強度為b、方向垂直紙面向里的勻強磁場，a、b、c為圓形磁場區(qū)域邊界上的三點，其中aobboc60°。一束質(zhì)量為m、電荷量為e而速

6、率不同的電子從a點沿ao方向射入磁場區(qū)域，從b、c兩點間的弧形邊界穿出磁場區(qū)域的電子速率v的取值范圍是()a<v< b<v<c<v< d<v<c根據(jù)evbm得v，根據(jù)幾何關(guān)系可知，從c點射出時的軌道半徑為r1r，從b點射出時的軌道半徑為r2r，故從b、c兩點間的弧形邊界穿出磁場區(qū)域的電子，其速率取值范圍是<v<。7質(zhì)譜儀是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。圖為質(zhì)譜儀的原理示意圖，現(xiàn)利用這種質(zhì)譜儀對氫元素進(jìn)行測量。氫元素的各種同位素從容器a下方的小孔s由靜止飄入電勢差為u的加速電場，經(jīng)加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場中。氫

7、的三種同位素最后打在照相底片d上，形成a、b、c三條“質(zhì)譜線”。關(guān)于三種同位素進(jìn)入磁場時速度大小的排列順序和a、b、c三條“質(zhì)譜線”的排列順序，下列判斷正確的是()a進(jìn)入磁場時速度從大到小排列的順序是氚、氘、氕b進(jìn)入磁場時速度從大到小排列的順序是氕、氘、氚ca、b、c三條質(zhì)譜線依次排列的順序是氕、氘、氚da、b、c三條質(zhì)譜線依次排列的順序是氚、氘、氕bd設(shè)粒子離開加速電場時的速度為v，則qumv2，可得v，所以質(zhì)量最小的氕核的速度最大，質(zhì)量最大的氚核的速度最小，選項b正確，選項a錯誤；打到底片上的位置與進(jìn)入磁場時的位置的距離x2r，所以質(zhì)量最大的氚核所形成的“質(zhì)譜線”距離進(jìn)入磁場時的位置最遠(yuǎn)，

8、選項c錯誤，選項d正確。8如圖所示，框架面積為s，框架平面與磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場方向垂直，關(guān)于穿過框架的磁通量，下列說法正確的是()a在如圖所示位置時磁通量等于bsb若使框架繞oo轉(zhuǎn)過60°角，磁通量為bsc若從初始位置繞oo轉(zhuǎn)過90°角，磁通量為零d若從初始位置繞oo轉(zhuǎn)過180°角，磁通量變化為零abc根據(jù)磁通量的定義可知，在題圖所示位置時，磁通量最大，mbs，故a正確；當(dāng)框架繞oo轉(zhuǎn)過60°時，磁通量大小為bs，故b正確；當(dāng)框架繞oo轉(zhuǎn)過90°時，框架平面與磁場平行，磁通量為零，故c正確；當(dāng)框架繞oo轉(zhuǎn)過180°時，磁通量大小

9、為bs，故磁通量變化的大小為2bs，故d錯誤。9.兩個質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子a、b，以不同的速率對準(zhǔn)圓心o沿著ao方向射入圓形勻強磁場區(qū)域，其運動軌跡如圖所示。若不計粒子的重力，則下列說法正確的是()aa粒子帶負(fù)電，b粒子帶正電ba粒子在磁場中所受洛倫茲力較大cb粒子動能較大db粒子在磁場中運動時間較長ac由左手定則可知b粒子帶正電，a粒子帶負(fù)電，a正確；由于a粒子的軌道半徑較小，所以a粒子的速度較小，動能較小，在磁場中所受洛倫茲力較小，b錯誤；同理知c正確；由于b粒子軌跡對應(yīng)的圓心角較小，所以在磁場中運動時間較短，d錯誤。10直角坐標(biāo)系xoy內(nèi)，有一無界勻強磁場垂直紙面，一質(zhì)量為

10、m、電荷量為q的正電荷從原點沿著y軸正方向以初速度v0出發(fā)，不計重力。要使該電荷通過第四象限的p點，p點坐標(biāo)為(a，b)，則()a磁場方向垂直紙面向外b磁場方向垂直紙面向內(nèi)cbdbac粒子向右偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則，磁場方向垂直紙面向外，故a正確，b錯誤。根據(jù)洛倫茲力提供向心力：qv0bm，根據(jù)幾何關(guān)系：r2b2，聯(lián)立解得：b，故c正確，d錯誤。二、非選擇題(本題共4小題，共60分，按題目要求作答)11.(14分)如圖所示，導(dǎo)軌間的距離l0.5 m，b2 t，ab棒的質(zhì)量m1 kg，物塊重力g3 n，動摩擦因數(shù)0.2，電源的電動勢e10 v，內(nèi)阻r0.1 ，導(dǎo)軌的電阻不計，ab棒電阻也不計，問r的

11、取值范圍怎樣時棒處于靜止?fàn)顟B(tài)？解析依據(jù)物體平衡條件可得棒恰不右滑時：gmgbli10棒恰不左滑時：gmgbli20依據(jù)閉合電路歐姆定律可得ei1(r1r)ei2(r2r)聯(lián)立得r1r9.9 聯(lián)立得r2r1.9 所以r的取值范圍為：1.9 r9.9 。答案1.9 r9.9 12.(14分)如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，以初速度v沿垂直磁場方向射入磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場，在磁場中做勻速圓周運動。不計帶電粒子所受重力。(1)求粒子做勻速圓周運動的半徑r和周期t；(2)為使該粒子做勻速直線運動，還需要同時存在一個與磁場方向垂直的勻強電場，求電場強度e的大小。解析(1)洛倫茲力提供向心力，

12、有fqvbm帶電粒子做勻速圓周運動的半徑r勻速圓周運動的周期t。(2)粒子受電場力fqe，洛倫茲力fqvb。粒子做勻速直線運動，則有qeqvb電場強度的大小evb。答案(1)(2)vb13.(14分)如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q帶正電荷的小球靜止在傾角為30°、足夠長的絕緣光滑斜面頂端時，對斜面的壓力恰為零，若迅速把電場方向改為豎直向下，則小球能在斜面上滑行多遠(yuǎn)？解析由分析知：當(dāng)小球靜止在斜面頂端時，小球受重力mg、電場力eq，且mgeq，可得e當(dāng)電場反向時，小球由于受到重力和電場力作用而沿斜面下滑，產(chǎn)生速度，同時受到洛倫茲力的作用，fqvb，方向垂直斜面向上。速度v是在不斷增大

13、的，直到mg和eq的合力在垂直斜面方向上的分力等于洛倫茲力，小球就要離開斜面了，此時qvb(mgeq)cos 30°，v又因為小球在下滑過程中只有重力和電場力做功，所以由動能定理可得：(mgeq)hmv2，所以h所以小球在斜面上下滑的距離為x2h。答案14(18分)如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。其中速度選擇器內(nèi)的磁場與電場相互垂直，磁場的磁感應(yīng)強度為b1，方向垂直紙面向里。兩極板間的距離為d，通過調(diào)節(jié)兩極板間的電勢差，可使不同速度的帶電粒子沿直線通過速度選擇器。帶電粒子通過速度選擇器之后，從o點垂直于磁場方向射入磁感應(yīng)強度為b2的勻強磁場，經(jīng)歷半個圓周打在照相底片上。一束電荷量均為q的帶電粒子射入速度選擇器，當(dāng)兩極板間的電勢差為u時，一部分粒子打到照相底片的a點；當(dāng)兩極板間的電勢差為3u時，另一部分粒子打到照相