人教版高中物理选修3-1第三章测试

1、高中物理学习材料金戈铁骑整理制作第三章测试（时间：90分钟满分：100分）第I卷（选择题，共40分）一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分.有的小题 只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确的选项前的符 号填在括号内）1 .在赤道上空，有一条沿东西方向水平架设的导线，当导线中 的自由电子自东向西沿导线做定向移动时， 导线受到地磁场的作用力 的方向为（）A.向北B.向南C.向上D.向下解析 赤道上空的地磁场的方向是平行地面由南向北的，由安培定则，可知C选项正确.答案 C2 .在倾角为的光滑绝缘斜面上，放一根通电的直导线，如图所 示，当加上如下所述的磁场后，有可能使导线静止在斜面

2、上的是 ()A.加竖直向下的匀强磁场B.加垂直斜面向下的匀强磁场C.加水平向左的匀强磁场D.加沿斜面向下的匀强磁场解析 对通电导线进行受力分析，有可能合力为零的情况下，磁 场的方向可能的情况，A、B、C选项正确.答案 ABC3.带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场如图所示，运动中经过b点，Oa= Ob.若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，带电粒子仍以速度v0从a点进入电场，仍能通过b点，则电场强度E和磁感应强度B的比值为()A. v0C. 2v0解析设1B.一v 0v 0DwOa= Ob= d,因带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,所以圆周运动的半径正好等于d即d=mB,得B=mv 0qd

3、.如果换成匀强电场，带电粒子做类平抛运动，那么有d=2qE(Vd)2得E =”竽，所以*=2v0.选项C正确. qd B答案 C4.如图所示，真空中狭长区域内的匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里，区域宽度为 d,边界为CD和EF,速度为v的电 子从边界CD外侧沿垂直于磁场方向射入磁场，入射方向跟CD的夹 角为0,已知电子的质量为 m、带电荷量为e,为使电子能从另一边 界EF射出，电子的速率应满足的条件是()Bed_ BedA. v>-B. v<-m(1 + cos。)m(1 + cos0)八 Bed_ BedC. v>,r-D. v<-tt"-r-7m

4、(1 + sin 0)m(1 + sin 0)解析E由题意可知电子从EF射出的临界条件为到达边界 EF时，速度 与EF平行，轨迹与EF相切，如右图.由几何知识得R+ RcosO= d,R=mvoeBBed v0 m 1 + cos0v>v0,即能从EF射出.答案 A5.如图所示，带负电的金属环绕其轴OO'匀速转动时，放在环顶部的小磁针最后将（）S<> NA. N极竖直向上B. N极竖直向下C. N极水平向左D.小磁针在水平面内转动解析带电金属环匀速转动，形成逆时针的等效电流（从右向左 看），根据安培定则可以确定通过金属环轴 OO'的磁场方向水平向 右，小磁针处

5、的磁场方向水平向左，故小磁针 N极最后水平指向左 方，故C选项正确.答案 C6.质量和电荷量都相等的带电粒子 M和N,以不同的速率经小 孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示.下列表 述正确的是（）X X X XB o又 N X （竺X/ 、 / 、X x义 x "I "A. M带负电，N带正电B. M的速率小于N的速率C.洛伦兹力对M、N做正功D. M的运行时间大于N的运行时间解析 由左手定则，可判断带电粒子M带负电，N粒子带正电，选项A正确；根据qvB=mv2,得r = mv,由于为<?，可知vn<vm,rqB故选项B错误；洛伦兹力对带电粒子不做

6、功，选项C错误；由T = 结 qB可知，M、N两粒子运行周期相同.所以 M、N两粒子在磁场中运行 时间相同，选项D错误.答案 A7.有一质量为m、电荷量为q的带正电的小球停在绝缘平面上， 并 处在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示， 为了使小球飘离平面，应该（）A.使磁感应强度B的数值增大b.使磁场以v=mg向上运动qBc.使磁场以v=mg向右运动D.使磁场以v = mg向左运动qB解析 当带电粒子在磁场中垂直磁场运动时，受到洛伦兹力作 用，当带电粒子静止，而磁场运动时，带电粒子同样会受到洛伦兹力 作用，欲使带电小球飘起来，受洛伦兹力向上且等于小球重力，即 qvB=mg,彳

7、# v = mg,小球带正电，由左手定则可知小球应向右运 动，故小球静止，磁场应水平向左运动，故 D选项正确.答案 D8. * B如图所示，一个带负电的油滴以水平向右的速度v进入一个方向垂直纸面向外的匀强磁场 B后，保持原速度做匀速直线运动，若使匀强磁场发生变化，则下列判断正确的是 （）A.磁场B减小，油滴动能增加B.磁场B增大，油滴机械能不变C.使磁场方向反向，油滴动能减小D.使磁场反向后再减小，油滴重力势能减小解析 油滴带负电，在磁场中受洛伦兹力和重力，二力平衡做匀 速直线运动，若磁场 B减小，则洛伦兹力减小，油滴将向下运动， 重力做正功，动能增加，故 A选项正确；油滴在磁场中运动，只有

8、重力做功，洛伦兹力不做功，故机械能守恒，B选项正确；当磁场反向后，洛伦兹力和重力都向下，油滴将向下运动，重力做正功，动能 增加，重力势能减小，故 D选项正确.答案 ABD9.刖衣回为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端 安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别 为a、b、c,左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为 B的匀强磁场，在前后两个内侧固定有金属板作为电极， 污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法中正确的是（）A.若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B

9、.前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关C.污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D.污水流量Q与U成正比，与a、b无关解析 由左手定则可知，正离子受洛伦兹力向后表面偏，负离子 向前表面偏，前表面的电势一定低于后表面的电势，流量Q=:=vbct =vbc,其中v为离子定向移动的速度，当前后表面电压一定时，离 子不再偏转，受洛伦兹力和电场力达到平衡，即qvB = %q,得v = bB，则流量Q=M bc= Uc,故Q与U成正比，与a、b无关. Bb B答案 BD 10.XXXXXXXXXXXXXXX如图所示，一束电子从孔a射入正方形容器的匀强磁场中，其中部分从c孔射出，一部分从d孔

10、射出，则（）A.从两孔射出的电子在容器中运动的时间比为 1: 2B.从两孔射出的电子速率的比为 1: 2C.从两孔射出的电子动能的比为 2: 1D.从两孔射出的电子在容器中加速度的比为 1: 2解析由T=2qm，可知从d射出的电子和从c点射出的电子在磁场中运动的周期相同，从d点射出的电子运动轨迹为半个圆周， 从 1 一c点射出的电子运动轨迹为4圆周，故在磁场中的运动时间之比2: 1, 故A选项正确.答案 A第II卷（非选择题，共60分）二、填空题（共20分）11.L370（5分）如右图所示，铜棒ab长0.1 m,质量为6X 10 2 kg,两端 与长为1 m的轻铜线相连，静止于竖直平面内.整个

11、装置处在竖直 向下的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5 T,现接通电源，使铜棒中保持有恒定电流通过，铜棒发生摆动，平衡时的偏转角为37°,则在此过程中铜棒的重力势能增加了 J;通电电流的大小为4（不计空气阻力，sin37=0.6, cos37 = 0.8, g=10 m/s2）解析AEp = mgLj（1 cos37）=6X10 2x 10X 1X（1 0.8） J = 0.12 J以导体棒为研究对象，受力如图.受重力mg,悬线拉力T及安培力F,处于平衡状态,则 mgtan 0= F , F = BIL 2,答案12.mgtan 8BL20.12=9 A.（7分）如右图所示，有一半径为

12、 R、有明显边界的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为B.今有一电子沿x轴正方向射入磁场，恰好沿y轴负方向射出.如果电子的比荷为则电子射入时的速度为m,电子通过磁场的时间为,此过程中电子的动能增量为解析 如图所示电子运动的圆心为O',由几何知识可知电子做圆周运动的轨迹半径为R.2由 evB=£"，得 v = Mr1 rm由丁=禁，得电子运动时间 e,T jm仁 42eB由于洛伦兹力不做功，故动能不变，动能增量AEk = 0.答案eBR Tm m 2eB13. (8分)一回旋加速器，在外加磁场一定时，可把质子(1H)加速到v,使它获得动能为Ek,则(1)能把口粒子(2He)

13、加速到的速度为 .(2)能使口粒子获得白动能为.(3)加速粒子的交变电压频率与加速质子的交变电压频率之比 为.解析回旋加速器的最大半径是一定的，由R=mB，质子1H的 质量和电荷量的比值即m=1,e 14而%粒子质量和电量的比值为2，my_mRh eB' Rl qB .vRh = r”/导 v a= 2,1mv 2 =弊2 2m所以0c粒子动能与质子相同，带电粒子进入磁场做匀速圆周运动的周期T=2qm.所以口粒子的周期是质子运动周期的2倍，即所加交变电场的周期的比为2 1的关系，则频率之比为1: 2.答案(i)2(2)Ek(3)1： 2三、计算题(本题共3小题，共40分.解答时应写出必

14、要的文字 说明、方程式和重要的演算步骤)14.|l E r K（11分）如图所示，两平行光滑导轨相距为 20 cm,金属棒MN的 质量为10 g,电阻R=8 Q匀强磁场的磁感应强度 B= 0.8 T,方向 竖直向下，电源电动势 E=10 V,内阻r= 1 Q,当电键K闭合时， MN恰好平衡，求变阻器 &的取值为多少？设0= 45°.解析先根据左手定则判定安培力的方向，然后根据平衡条件列方程, 再利用安培力公式以及闭合电路欧姆定律进行求解.解：金属棒平衡时的平面受力图，如图所示.当 MN 平衡时，有 mgsine- BILcosO=。由电路欧姆定律，得I = D E工R+ R1

15、 十 r由式联立并代入数据，得 & = 7 Q.答案 7 Q15. (14分)一个负离子，质量为 m,电荷量大小为q,以速率v 垂直于屏S经小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示， 磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直纸面向里.I XXXXXXXXXXXX(1)求离子进入磁场后到达屏 S上时的位置与。点的距离；(2)如果离子进入磁场后经时间t到达P点，证明直线OP与离子入射方向之间的夹角0跟t的关系是0=署t.2m解析(1)离子的初速度与磁场方向垂直，在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动，设圆半径为r,则根据牛顿第二定律，可得qv B=mv2 .得 r = mv.r qB如

16、图，离子回到屏 S上的位置A与。的距离，AO=2r,所以AO =2mv "qB.XXXX(2)离子到达P时，圆心角=:.因为片2 0,所以0=2"= +舞答案2mvqB(2)证明略16. (15分)如下图所示，一个质量为m,电量为+q的带电粒子从A孔以初速度v0垂直于AD进入磁感应强度为B的匀强磁场中， 并恰好从C孔垂直于OC射入匀强电场中，电场方向跟 OC平行,OCXAD,最后打在D点，且O D =2OC .若已知m, q, v。，B,不 计重力，试求：(1)粒子运动到D点所需时间；(2)粒子抵达D点时的动能./4 QDX X X x.一“1”八 ah、* * *,、- jX父xdBX TJ X XXXX解析 带电粒子垂直进入磁场，在磁场中将做匀速圆周运动，运 动时间ti=4.带电粒子在电场中做类似平抛运动，在电场中运动时间O Dt2=7D点时的带电粒子在磁场中运动，由于洛伦兹力不做功，只有粒子在电场 中运动时电场力对粒子做正功.由动能定理可求粒子抵达 动能.(1)带电粒子在磁场中运动时间ti为T Tm t1=4 = 2Bq .