高中物理章末過關(guān)檢測六含解析魯科版選修3-

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(dāng)電流方向相同時，導(dǎo)線相互靠近D．丁圖中，當(dāng)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．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(dāng)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C．N1＝N2D．N1<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＝eq\f(mv,qB)得eq\f(r甲,r乙)＝eq\f(m甲,m乙)·eq\f(q乙,q甲)＝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3.0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160μV，磁感應(yīng)強度的大小為0.040T．則血流速度的近似值和電極a、b的正負為()A．1.3m/s，a正、b負B．2.7m/s，a正、b負C．1.3m/s，a負、b正D．2.7m/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qeq\f(U,d)＝qvB，所以v＝eq\f(U,Bd)＝eq\f(160×10－6,×3×10－3)m/s＝1.3m/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t＝d/vB．電子在磁場中運動的時間t＝h/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＝eq\f(弧長,v)≠eq\f(d,v)≠eq\f(h,v)，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、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(dāng)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eq\f(\r(2)mg,2IL)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BIL＝mg，解得B＝eq\f(mg,IL)，B錯誤；重力和水平向右的磁場力的合力與支持力平衡，當(dāng)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(dāng)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(dāng)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P1P2＝P2P3C．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＝eq\f(mv,qB)和Uq＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)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＝eq\f(qBR,m)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＝eq\f(2πm,qB)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U＝eq\f(1,2)ERC．直徑PQ＝eq\f(2,B)eq\r(qmER)D．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＝eq\f(mv2,R)，又有電場力使粒子加速運動，則有qU＝eq\f(1,2)mv2，從而解得：U＝eq\f(ER,2)，故B正確；根據(jù)洛倫茲力提供向心力，則有：qvB＝eq\f(mv2,r)，結(jié)合上式可知，PQ＝eq\f(2,B)eq\r(\f(ERm,q))，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q＝＋2×10－9C、質(zhì)量為m＝1.8×10－16kg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t＝1.5×10－6s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?。?3)若OPm，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θ＝60°，粒子由O沿大圓弧運動到P所對應(yīng)圓心角為300°，則有eq\f(t,T)＝eq\f(300°,360°)＝eq\f(5,6)解得T＝eq\f(6,5)t＝eq\f(1,5)×6×1.5×10－6s＝1.8×10－6s.(2)由粒子做圓周運動所需向心力來自洛倫茲力，有qvB＝meq\f(v2,r)，v＝eq\f(2πr,T)得B＝eq\f(2πm,qT)＝eq\f(2×3.14×1.8×10－16,2×10－9××10－6)T＝0.314T.(3)軌道半徑r＝OP＝0.1m粒子的速度v＝eq\f(2πr,T)≈×105m/s.答案：(1)1.8×10－6s(2)0.314T(3)3.49×105m/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：qU＝eq\f(1,2)mv2①粒子進入磁場后做勻速圓周運動，設(shè)其半徑為r，則：qvB＝meq\f(v2,r)②由幾何關(guān)系得：r2＝(r－L)2＋d2③聯(lián)立①②③式得：磁感應(yīng)強度B＝eq\f(2L,(L2＋d2))eq\r(\f(2mU,q)).答案：(1)見解析圖(2)eq\f(2L,(L2＋d2))eq\r(\f(2mU,q))13.(14分)如圖所示，一個內(nèi)壁光滑絕緣的eq\f(1,3)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＝eq\f(mg,q)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：mg·R(1＋cos60°)＝eq\f(1,2)mv2到達A點時的速度：v＝eq\r(2gR(1＋cos60°))＝eq\r(3gR)在A點，重力和支持力的合力提供向心力，有：N－mg＝meq\f(v2,R)根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)壍赖膲毫Γ篎N＝N＝mg＋meq\f(v2,R)＝4mg.(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F＝qE＝mg；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：Rsin60°＝vt得飛行時間：t＝eq\f(1