2017-2018学年高中物理第三章磁场章末质量评估新人教版选修3-1

1、 章末质量评估（三） （时间：90 分钟 分值：100 分） 一、单项选择题（每题 3 分，本题共 10 小题，共 30 分每小题中只有一个选项是正确 的，选对得 3 分，错误、不选或多选均不得分 ） 1. 下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是 （ ） A. 磁感线可以形象地描述各点磁场的方向 B. 磁感线是磁场中客观存在的线 C. 磁感线总是从磁铁的 N 极出发，到 S 极终止 D. 实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线 解析：磁感线是为了形象描述磁场而引入的假想线，它可以描述磁场的强弱和方向， A 对，B 错.磁铁的外部，磁感线从 N 极到 S 极，内部从 S 极到 N 极，内外部磁感线为闭

2、合曲 线，C 错.实验中观察到的铁屑的分布只是模拟磁感线的形状，不是磁感线，磁感线是看不 到的，D 错. 答案：A 2. 如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的 M N两点，且与直面垂直，导线中通有 大小相等、方向相反的电流. a Ob在M N的连线上，0为MN的中点，c、d位于MN的 中垂线上，且a、b、c、d到0点的距离均相等.关于以上几点处的磁场，下列说法正确的 是（） c a $ 宀 - :, - 仆d A. 0点处的磁感应强度为零 B. a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 C. c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 D. a、c两点处磁感应强度的方向不同 解析：由安培定

3、则可知，两导线在0点产生的磁场均竖直向下， 选项 A 错；由安培定则， 两导线在a、b两处产生磁场方向均竖直向下，由于对称性，电流 M在a处产生磁场的磁感 应强度等于电流 N在b处产生磁场的磁感应强度， 同时电流M在b处产生磁场的磁感应强度 等于电流N在a处产生磁场的磁感应强度，所以 a、b两处磁感应强度大小相等方向相同， 选项 B 错；根据安培定则，两导线在 c、d处产生磁场垂直c、d两点与导线连线方向向下， 且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知， c、d两点处的磁感应强度大小 2 相同，方向相同，选项 C 正确.a、c两处磁感应强度的方向均竖直向下，选项 D 错.3 答案：C

4、 3. 如图，条形磁铁放在水平桌面上， 在其正中央的上方固定一根长直导线， 导线与磁铁 垂直给导线通以垂直纸面向里的电流，用 FN表示磁铁对桌面的压力，用 F表示桌面对磁 铁的摩擦力，则导致通电后与通电前相比较 （ ） I S A. FN 减小，Ff = 0 B. FN 减小，Ff 丰 0 C. FN增大，Ff = 0 D. FN增大，Ff 丰 0 解析：由于磁铁在导线 所在处的磁感应强度方向水平向左，由左手定则知，磁铁对通 电导线的作用力竖直向上， 由牛顿第三定律可知， 通电导线对磁铁的作用力竖直向下， 使磁 铁与桌面间的压力变大； 由于通电导线对磁铁的作用力竖直向下， 因此磁铁没有水平运动

5、趋 势，故 C 正确. 答案：C 4. 一带电粒子，沿垂直于磁场方向射入匀强磁场， 粒子运动的一段径迹如图所示， 径迹 X , X X x X7x X Li ) X X 虽丿X 上每一小段都看成圆由于带电粒子使周围空气电离粒子能量不断变小 （带电量不变），则 A.粒子带负电，从 B射入 B .粒子带负电，从A射入 C.粒子带正电，从 B射入 D .粒子带正电，从 A射入 解析：由于带电粒子使沿途的空气电离， 粒子的能量逐渐减小，速度逐渐减小，根据粒 子在磁场中运动的半径公式 mv r= qB可知，粒子的半径逐渐的减小，所以粒子的运动方向是从 A到 B,再根据左手定则可知，粒子带负电，所以 B

6、正确，A C、D 错误. 答案：B 5. 每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来，如图所示，地磁场可以改变射线中大多数 带电粒子的运动方向，使它们不能到 4 直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将 （ ） A. 向东偏转达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义. 假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂 5 B. 向南偏转 C. 向西偏转 D. 向北偏转 解析：赤道附近的地磁场方向水平向北， 一个带正电的射线粒子竖直向下运动时， 据左 手定则可以确定，它受到水平向东的洛伦兹力，故它向东偏转， A 正确. 答案：A 6. 长为L的通电直导线放在倾角为 B的光滑斜面上，并处在磁感应强度为 B的匀强磁 场

7、中，如图所示，当 B方向竖直向上，电流为 11时导体处于平衡状态，若 B方向改为垂直 I i 斜面向上，则电流为 丨2时导体处于平衡状态，电流比值 -应为（ ） I 2 1 D. sin 解析：磁场方向竖直向上，安培力水平方向.由平衡条件可得， mgan 0 = BliL;磁场 方向垂直于斜面向上，安培力沿斜面向上.由平衡条件可得， m n 0 = BI2L，联立解得， 11 : 12= 1 : cos 0 , B 选项正确. 答案：B 7. 如图所示，一束粒子（不计重力，初速度可忽略）缓慢通过小孔 的水平加速电场区域I,再通过小孔 Q射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域n,其中 A. 该装置

8、可筛选出具有特定质量的粒子 B. 该装置可筛选出具有特定电量的粒子 C. 该装置可筛选出具有特定速度的粒子 D. 该装置可筛选出具有特定动能的粒子 解析：粒子要想无偏转的通过区域n,进入收集室的小孔 Q,需要满足qE= qvB,即粒 子的速度v= B，C 正确. 答案：CA. cos 0 C. sin 0 0进入极板间电压为 磁场的方向如图所示，收集室的小孔 Q与0、Q在同一条水平线上.则（ Bo； 6 、多项选择题（本题共 4 小题，每题 4 分，共 16 分，每小题有多个选项是正确的，全 选对得 4 分，少选得 2 分，选错、多选或不选得 0 分） &如图所示，一段导线abed位于

9、磁感应强度大小为 B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂 直于纸面向里）垂直.线段ab、be和ed的长度均为L,且/ abe=Z bed= 135 .流经导线 的电流为I，方向如图中箭头所示.导线 abed所受到的磁场的作用力的合力 （ ） XXX A. 方向竖直向上，大小为 （2 + 1）BIL B. 方向竖直向上，大小为 （2 1）BIL C. 方向竖直向下，大小为 （2 + 1） BI L D. 方向竖直向下，大小为 （2 1）BIL 解析：导线abed的有效长度为线段 ad,由几何知识知Lad= （寸 2 +1） L,故线段abed所 受磁场力的合力大小 F= BILad = （ 2+ 1）

10、BIL，导线有效长度的电流方向为 a d,据左手定 则可以确定导线所受合力方向竖直向上，故 A 项正确. 答案：A 9. 两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子 a、b,以不同的速率沿着 AO方向射入 A. a粒子带正电，b粒子带负电 B. a 粒子在磁场中所受的洛伦兹力较大 C. b 粒子的动能较大 D. b 粒子在磁场中运动的时间较长 力较大，B 错误；由& =如&可得b粒子的动能较大，C 正确；由T= 2 ”知两者的周期相 2 qB 同，b粒子运动的轨迹对应的圆心角小于 a粒子运动的轨迹对应的圆心角，所以 b粒子在磁 解析：由左手定则可知, a粒子带负电, b粒子带正电,

11、 2 A 错误；由qvB= nr得 mv 故运动b粒子的速率较大，在磁场中所受洛伦兹 X X 圆形匀强磁场区域, 则下列说法正确的是（ 7 场中运动的时间较短，D 错误. 答案：C io.如图所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为 m所带的电荷 量为q,小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放入沿水平方向且相互垂直的匀强磁场和匀强电 场中，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向外，设小球的电荷量不变， 小球由静止下滑 的过程中（ ） A. 小球加速度一直增加 B. 小球速度一直增加 C. 棒对小球的弹力一直减小 D. 小球所受洛伦兹力一直增大，直到最后不变 解析：小球由静 止开始下滑，受

12、到向左的洛伦兹力不断增加.在开始阶段，洛伦兹力 小于向右的静电力，棒对小球有向左的弹力，随着洛伦兹力的增加，棒对小球的弹力减小， 小球受到的摩擦力减小， 所以在竖直方向上小球受到重力和摩擦力作用做加速运动， 其加速 度逐渐增加. 当洛伦兹力等于静电力时，棒对小球没有弹力， 摩擦力随之消失，小球在竖直方向上 受到的合力最大，加速度最大. 随着小球速度继续增加， 洛伦兹力大于静电力， 棒对小球又产生向右的弹力， 随着速度 增加，洛伦兹力增加，棒对小球的弹力增加， 小球受到的摩擦力增加， 于是小球在竖直方向 受到的合力减小，加速度减小， 小球做加速度减小的加速运动，当加速度减小为零时， 小球 的速度

13、不再增加，以此时的速度做匀速运动综上所述，选项 D 正确. 答案：D 三、计算题（共 54 分） 11. 如图所示，在正交的匀强电场和磁场的区域内 （磁场水平向内），有一粒子恰能沿直 线飞过此区域（不计粒子重力），则（ ） X X X X xfi 0 X X X X X A. 若粒子带正电，E方向应向下 B. 若粒子带负电，E 方向应向上 C. 若粒子带正电，E 方向应向上 8 D. 不管粒子带何种电， E 方向都向下 解析：若粒子带正电，所受洛伦兹力向上， 电场力与其平衡，应该向下，E方向应向下, 当粒子带负电时，电场力、洛伦兹力方向都与带正电荷时相反， 也能沿直线做匀速直线运动， A D

14、对. 答案：AD 12. 2010 年，上海成功举办盛大的世界博览会回眸一下历届世博会，很多科技成果 从世博会上走向世界例如： 1873 年奥地利维也纳世博会上，线路意外搭错造就“偶然发 明”，导致发电机变成了电动机如图所示， 是著名的电磁旋转实验， 这一装置实际上就是 最早的电动机图中 A是可动磁铁，B是固定导线，C是可动导线，D是固定磁铁图中黑 色部分表示汞（磁铁和导线的下半部分都浸没在汞中 ），下部接在电源上.请你判断这时自上 向下看，A和C转动方向为（ ） A. 可动磁铁 A 转动方向为逆时针 B. A和C转动方向均为逆时针 C. 可动导线 C 转动方向为顺时针 D. A和C转动方向均

15、为顺时针 解析：根据电流的方向判定可以知道 B中的电流方向是向上的， 那么在B导线附近的磁 场方向为逆时针方向， 即为A磁铁 N 极的受力方向；由于D磁铁产生的磁场呈现出由 N 极向 外发散，C中的电流方向是向下的，由左手定则可知 C受到的安培力方向为顺时针故选项 A C 正确. 答案：AC 13. 2011 年“315”到来之际，平板电视终于纳入“三包”当中，显示屏等关键零部 件包修 3 年.如图所示，电视机的显像管中， 电子束的偏转是用磁偏转技术实现的.电子 束经过加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面.不加磁场时， 电子束将 通过磁场中心 0点而打到屏幕上的中心 M加磁场后

16、电子束偏转到 P点外侧.现要使电子束 偏转回到P点，可行的办法是（ ） A.增大加速电压 B. 增加偏转磁场的磁感应强度 9 C. 将圆形磁场区域向屏幕靠近些 D. 将圆形磁场的半径增大些10 解析：若电子束的初速度不为零，则 qU= 2m2-V, v = 、/v0+ 智，轨道半径 R mv =丽,增大偏转磁场的磁感应强度， 轨道半径减小，增大磁场半径电子束均偏转到 P点外侧； 增大加速电压，轨道半径增大，电子束偏转回到 P点；将圆形磁场区域向屏幕靠近些， 电子 束偏转回到P点正确答案选 A C. 答案：AC 14. 如图所示，相距为 d的两带电平行板间同时存在磁感应强度为 B、方向垂直纸面向

17、 里的匀强磁场，一质量为 m带电荷量为q的小球由下板边缘沿水平方向射入该区域，带电 小球恰能在两板间做匀速圆周运动，则 （ ） A. 小球一定带负电 B. 小球一定带正电 解析：要使小球在复合场中做匀速圆周运动，必须满足重力与电场力平衡，即 m= Eq, 、，._ . 一 . U 一 U 方向相反，所以电场方向向上，故小球一定带正电， A 错误，B 正确；根据E=d可得m= d q,所以U= mgd C 正确；小球在两板间的运动时间为整个圆周运动周期的一半， 即t = n m q Bq D 错误. 答案：BC 三、计算题（共 54 分） 15. （12 分）中国电磁炮研制方面与欧美西方国家在同

18、一起跑线上，限于技术 和人才原 因，中国电磁炮研制稍比西方国家慢几年， 但在某些技术上将会比美国电磁炮更精进. 电磁 炮是利用磁场对电流的作用力把电能转化为机械能， 使炮弹发射出去的.如图所示，把两根 长为s,互相平行的铜制轨道放在磁场中， 轨道之间放有质量为 m的炮弹，炮弹架在长为L、 质量为M的金属架上，已知金属架与炮弹在运动过程中所受的总阻力与速度平方成正比， 当 有恒定的大电流Ii通过轨道和炮弹时，炮弹与金属架在磁场力的作用下，获得速度 Vi时加 C.两板间电压为 mgd q D.小球在两板间的运动时间为 2 n m qB 11 速度为a,当有恒定的大电流I2通过轨道和炮弹时，炮弹最终

19、以最大速度 V2脱离金属架并离 开轨道，则垂直于轨道平面的磁感强度 B是多少？2 3 12 解析：由题意知，当通以电流 F= BliL. 由牛顿第二定律有： Fi f 1= (M m) a. 2 又 f 1= kvi, 三式解得： BI1L( M+ m) a k 一 2 . 当电流为12时，安培力为 Fi = BliL, f 2= kv； 由题知：F2= f 2. 2 (M+ m) av2 11 Lv2 12Lv2 16. (12 分)如图所示，通电金属杆 ab质量m= 12 g，电阻R= 1.5 Q ,水平地放置在 倾角0 = 30的光滑金属导轨上导轨宽度 d= 10 3 cm，导轨电阻、导

20、轨与金属杆的接触 电阻忽略不计，电源内阻 r = 0.5 Q .匀强磁场的方向竖直向上，磁感应强度 B= 0.2 T , g =10 m/s 2,若金属杆ab恰能保持静止，求： (1)金属杆ab受到的安培力大小； 电源的电动势大小 E 解析：(1)对金属杆受力分析如图，由平衡条件可知: F= mgan 30 , (2)导线受到的安培力为： F= BId, 又：E= l(R+ r),解得：B= 解得：= =12X 10 3 X 10X N= 4 3X 10 N. 3 13 F 4 Ex 102 联立解得电动势:E=商(R+ r) = 0.2 J叭 3x 10-/ + SV = 0 V 17. （12 分）电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的电子束经过电 压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示，磁场方向垂直于圆面. 磁场区的 中心为O,半径为r.当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心 M点.为了让电子 束射到屏幕边缘 P,需要加磁场，使电子束偏转一已知角度 0，此时磁场的磁感应强度 B 应为多少? 解析：电子在磁场中沿圆弧