2014-2015学年高二物理每课一练：第三章《磁场》本章综合检测2（人教版选修3-1）

第三章 磁场 本章综合检测 2 人教版选 修 3 1 一 选择题 本题共 10 小题 在每小题给出的四个选项中 至少有一个选 项符合题目要求 全选对的得 8 分 选对但不全的得 4 分 有选错的得 0 分 1 如图 1 所示 弹性线圈 AB 当它通电时下面判断 正确的是 A 当电流从 A B 时 线圈长度增加 当电流反向线 圈长度减小 B 当电流从 B A 时 线圈长度增加 当电流反向后线圈减小 C 不管电流方向如何 线圈长度都增加 D 不管电流方向如何 线圈长度都减小 解析 根据同向电流相互吸引 D 正确 答案 D 2 两个电子以大小不同的初速度沿垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场中 设 r1 r2为这两个电子的运动轨道半径 T1 T2是它们的运动周期 则 A r1 r2 T1 T2 B r1 r2 T1 T2 C r1 r2 T1 T2 D r1 r2 T1 T2 解析 电子垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动 R T 可知 mv qB 2 m qB r1 r2 T1 T2 选 C 答案 C 3 在等边三角形的三个顶点 a b c 处 各有一条长直导线垂直穿过纸面 导线中通有大小相等的恒定电流 方向如图 2 则过 c 点的导线所受安培力的方 向为 图 1 图 2 A 与 ab 边平行 竖直向上 B 与 ab 边平行 竖直向上 C 与 ab 边垂直 指向左边 D 与 ab 边垂直 指向右边 答案 C 4 如图 3 所示 在真空中 水平导线中有恒定电流 I 通过 导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相 同 则质子可能的运动情况是 A 沿路径 a 运动 B 沿路径 b 运动 C 沿路径 c 运动 D 沿路径 d 运动 解析 由安培定则 电流在下方产生的磁场方向指向纸外 由左手定则 质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上 则质子的轨迹必定向上弯曲 因此 C D 必错 由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直 故其运动轨迹必定 是曲线 则 B 正确 A 错误 答案 B 5 如图 4 所示 把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在 磁铁 N 极附近 磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线 圈平面 当线圈内通入如图方向的电流后 则线圈 A 向左运动 B 向右运动 C 静止不动 D 无法确定 解析 等效法 把通电线圈等效成小磁针 由安培定则 线圈等效成小磁 针后 左端是 S 极 右端是 N 极 异名磁极相吸引 线圈向左运动 答案 A 图 3 图 4 6 来自宇宙的带有正 负电荷的粒子流 沿与地球表面垂直的方向射向赤 道上空的某一点 则这些粒子在进入地球周围的空间时 下列说法正确的为 A 正离子将相对于预定地点向东偏转 B 负离子将相对于预定地点向东偏转 C 正离子将相对于预定地点向西偏转 D 负离子将相对于预定地点向西偏转 解析 离子射向地球的情况如下图所示 根据左手定则正离子将向东偏转 负离子将向西偏转 故选 A D 答案 AD 7 如图 5 所示 一个静止的质量为 m 带电荷量为 q 的粒子 不计重力 经电压 U 加速后垂直进入磁感应强度为 B 的匀强磁感中 粒子打至 P 点 设 OP x 能够正确反 应 x 与 U 之间的函数关系的是 解析 带电粒子在电场中做加速运动 由动能定理有 qU mv2 带电粒 1 2 子在磁场中做匀速圆周运动有 整理得 x2 U 故 B 正确 x 2 mv qB 8m qB2 答案 B 图 5 8 某专家设计了一种新型电磁船 它不需螺 旋桨推进器 航行时平稳而无声 时速可达 100 英 里 这种船的船体上安装一组强大的超导线圈 在 两侧船舷装上一对电池 导电的海水在磁场力作用 下即会推动船舶前进 如图 6 所示是超导电磁船的简化原理图 AB 和 CD 是与 电池相连的导体 磁场由超导线圈产生 以下说法正确的是 A 船体向左运动 B 船体向右运动 C 无法断定船体向哪个方向运动 D 这种新型电磁船会由于良好的动力性能而 提高船速 解析 本题考查通电导线在磁场中所受的安培力的应用 导电的海水的电 流方向垂直 AB 方向从 CD 板流向 AB 板 海水所受的安培力方向水平向左 故 船体上的超导线圈所受的作用力向右 故推动船体向右运动 B D 正确 本 题难度中 答案 BD 9 电子以垂直于匀强磁场的速度 v 从 a 点进入长 为 d 宽为 L 的磁场区域 偏转后从 b 点离开磁场 如 图 7 所示 若磁场的磁感应强度为 B 那么 A 电子在磁场中的运动时间 t d v B 电子在磁场中的运动时间 t C 洛伦兹力对电子做的功是 W Bev2t D 电子在 b 点的速度值也为 v 解析 由于电子做的是匀速圆周运动 故运动时间 t B 项正确 由洛伦兹力不做功可得 C 错误 D 正确 答案 BD 10 如图 8 所示 两导体板水平放置 两板间电势 差为 U 带电粒子以某一初速度 v0沿平行于两板的方向 从两板正中间射入 穿过两板后又垂直于磁场方向射入 图 7 图 8 图 6 边界线竖直的匀强磁场 则粒子射入磁场和射出磁场的 M N 两点间的距离 d 随着 U 和 v0的变化情况为 A d 随 v0增大而增大 d 与 U 无关 B d 随 v0增大而增大 d 随 U 增大而增大 C d 随 U 增大而增大 d 与 v0无关 D d 随 v0增大而增大 d 随 U 增大而减小 答案 A 二 非选择题 本题共 2 小题 共 20 分 11 10 分 如图 9 所示 在 NOQ 范围内有 垂直于纸面向里的匀强磁场 在 MOQ 范围内 有垂直于纸面向外的匀强磁场 M O N 在 一条直线上 MOQ 60 这两个区域磁场的磁 感应强度大小均为 B 离子源中的离子 带电荷量 为 q 质量为 m 通过小孔 O1进入极板间电压 为 U 的加速电场区域 可认为初速度为零 离子经电场加速后通过小孔 O2射出 从接近 O 点处进入磁场区域 离子进入磁场的速度垂直于磁场边界 MN 也垂 直于磁场 不计离子的重力 1 当加速电场极板电压 U U0 求离子进入磁场中做圆周运动的半径 R 2 在 OQ 上有一点 P P 点到 O 点距离为 L 当加速电场极板电压 U 取哪 些值 才能保证离子通过 P 点 解析 1 电子在电场中加速时 根据动能定理 U0q mv02 0 1 2 电子在磁场中运动时 洛伦兹力提供向心力 qv0B m v02 R 解得 R 1 B 2U0m q 2 离子进入磁场时的运动轨迹如右图所示 由几何关系可知 R OP P P 图 9 要保证离子通过 P 点 L nR 解得 U 其中 n 1 2 3 B2L2q 2mn2 答案 1 R 1 B 2U0m q 2 U 其中 n 1 2 3 B2L2q 2mn2 12 10 分 如图 10 所示 在纸面内建立直角坐标系 xOy 在 x 0 和 x L 范围内分布着匀强磁场和匀强电场 磁场的下边界 MN 与 y 轴负方向成 45 角 其磁感应强度为 B 电场的上边界为 x 轴 其电场强度为 E 现有一束包含着各种速率的同种粒子由 M 点垂直 y 轴射入磁场 带电粒子的比荷为 q m 粒子重力不 计 一部分粒子通过磁场偏转后由边界 MN 射出磁场并进入电 场区域 1 求能够由 MN 边界射出的粒子的最大速率 2 粒子在电场中运动一段时间后由 y 轴射出电场 求射出点与原点的最大 距离 解析 1 粒子在磁场中做圆周运动 速度方向偏转 90 后由边界 MN 垂直 于 x 轴射出 恰由 N