高三物理一轮复习讲义阶段性测试选修1磁场

1、2010届高三物理第一轮复习阶段性测试题（7）（命题范围：选修 3-1 磁场）说明：本试卷分第I卷和第n卷两部分，共150分；答题时间120分钟.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.在每题给出的四个选项中，有的小题只 有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得3分，有选错或不答白勺得0分）.磁场中某区域的磁感线，如图所示，则（）A a、b两处的磁感应强度的大小不等，BaBba、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba0.04口2.54 x 10_5. 12 x JO-59.95 x10 50. 060L 63xLt)-33. 28

2、*10-,6. 72 x 10 y0. 0801. 28 x 1032.57x10 55.03x10-4由上述数据可得出磁感应强度B与电流I及距离r的关系式为B=T.在由数据得出关系式时可以采用保持某一物理量不变，采用作图或从数据上得出另外两个物理量之间的关系，这在物理量上被称作 法，是物理学中经常应用的方法之一 .（要求估算出比例系 数，用等式表示）（12分）磁体和电流之间、磁体和运动电荷之间、电流和电流之间都可通过磁场而相互作 用，此现象可通过以下实验证明：（1）如图（a）所示，在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便效果明显，通电 导线应 .A.平行于南北方向，位于小磁针上方B.平行

3、于东西方向，位于小磁针上方C.平行于东南方向，位于小磁针下方D.平行于西南方向，位于小磁针下方此时从上向下看，小磁针的旋转方向是 .(2)如图(b)所示，是一个抽成真空的电子射线管，从阴极发射出来的电子束，在阴极和阳 极间的高压作用下， 轰击到长方形的荧光屏上激发出荧光，可以显示出电子束运动的径迹.实验表明，在没有外磁场时，电子束是沿直线前进的.如果把射线管放在蹄形磁铁的两极间，荧 光屏上显示的电子束运动径迹发生了弯曲，这表明： ,图中a为 极.(3)如图(c)所示，两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互 ,当通 以相反方向的电流时，它们相互 ,这时每个电流都处在另一个电流的磁场里，

4、因 而受到磁场力的作用.也就是说，电流和电流之间，就像磁极和磁极之间一样，也会通过磁场 发生相互作用.三、本题共6小题，共90分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位(14分)用一根长 L=0.8m的绝缘轻绳，吊一质量 m=1.0g的带电小球，放在磁感应强度 B=2.5T、方向如图所示的匀强磁场中.把小球拉到悬点的右侧，轻绳刚好水平拉直，将小球由 静止释放，小球便在垂直于磁场的竖直平面内摆动.当小球第一次摆到最低点时，悬线的拉力恰好为0.5mg (取重力加速度 g=10m/s2).求：XX 1 XXXX XX(1

5、)小球带何种电荷？(2)当小球第二次经过最低点时，悬线对小球的拉力多大?2(14分)如图所不，在真空中半径 r =3.0父10 m的圆形区域内，有磁感应强度B=0. 2T,6方向如图的匀强磁场，一束带正电的粒子以初速度v0 =1.0 10 m/s,从磁场边界上直径 ab的a端沿各个方向射入磁场，且初速方向都垂直于磁场方向，若该束粒子的比荷-=1.0 108mc/kg,不计粒子重力.求:(1)粒子在磁场中运动的最长时间.5(2)若射入磁场的速度改为 v = 3.0父10 m/s,其他条件不变，试用斜线画出该束粒子在磁场中可能出现的区域，要求有简要的文字说明.(sin37 = 0.6, cos37

6、0=0.8)15. (14分)如图所示，半径为 Q的正电荷，另有磁感应强度为 小球贴着圆环内壁做圆周运动， 平弹力FN将如何变化？R的光滑圆环固定在光滑水平面上，圆环中心安放一带电量为B的匀强磁场垂直圆环平面.已知一质量为n带电量为+q的若小球的运动速率从零开始逐渐增大，请探究圆环对小球的水(16分)电子质量为 m电量为e,从坐标原点 O处沿xOy平面射入第一象限，射入时速 度方向不同，速度大小均为 v0,如图所示.现在某一区域加方向向外且垂直于xOy平面的匀强磁场，磁感应强度为 B,若这些电子穿过磁场后都能垂直射到荧光屏MN上，荧光屏与y轴平行，求：(1)荧光屏上光斑的长度；(2)所加磁场范

7、围的最小面积.(16分)如图所示，Oxyz坐标系的y轴竖直向上，坐标系所在的空间存在匀强电场和匀强 磁场，电场方向与x轴平行，从y轴上的M (0、H 0)点无初速释放一个质量为m电荷量为q的带负电的小球，它落在 xOz平面上的N (1、0、b)点(l0 , b0).若撤去磁场则小球落 在xOz平面的P (1、0、0)点.已知重力加速度为 g.(1)已知磁场方向与某个坐标轴平行，请确定其可能的具体方向.求出电场强度的大小.(3)求出小球落至N点时的速率.(16分)一对平行金属板水平放置，板间距离为d,板间有磁感应强度为 B的水平向里的匀强磁场，将金属板连入如图所示的电路，已知电源内阻为r,滑动变

8、阻器的总电阻为 R,现1将开关S闭合，并调节滑动触头 P至右端长度为总长度的 7处，一质量为 m电荷量为q的带 电质点从两板正中央左端以某一初速度水平飞入场区，恰好做匀速圆周运动(1)求电源的电动势；(2)若将滑动变阻器的滑动触头P调到R的正中央位置，可以使原带电质点以水平直线从两板间穿过，求该质点进入磁场的初速度V0;XXXX X KR(3)若将滑动变阻器的滑动触头P移到R的最左端，原带电质点恰好能从金属板缘飞出,求质点飞出时的动能.参考答案.答案：B根据磁感线的疏密程度可以判断出a、b两处的磁感应强度的大小不等，Bar=30 10-2（2分）因此要使粒子在磁场中运动的时间最长，则粒子在磁场

9、中运动的圆弧所对应的弦长最长，从右 TOC o 1-5 h z 图中可以看出，以直径 ab为弦、R为半径所作的圆，粒子运动的时间最长.（2分）丁 2 mT 二设该弦对应的圆心角为 2J而qB （1分）212: mtmax =厂 T =运动时间2qB （2分） HYPERLINK l bookmark30 o Current Document r 3 sin8又 R 5 ,故 tmax 。5 10 s （2 分） HYPERLINK l bookmark34 o Current Document _ / mv召 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document

10、R 1.5 10m ：: r （2） qB（2 分）粒子在磁场中可能出现的区域：如图中以Oa为直径的半圆及以 a为圆心Oa为半径的圆与磁场 相交的部分.绘图如图.（2分）15.解析：如图所示，带电小球在做圆周运动的过程中受到电场力FE、洛伦兹力FB和弹力FN的作用，其合力即为小球做圆周运动的向心力，由图可知：FN FB - FE = mv2/R /c 八、 TOC o 1-5 h z N B E（3 分）Fn 二-Fr FE mv2/R /c 八、. . N BE（2 分）其中FB=qvB, FE=kQq/R2,代入上式可得,v2kQqFn =m =BqvRR（2 分）上式中nr R、B、q、

11、 b= Bq, c=kQq/R2.k、Q均为常数，所以（2分）FN为v的二次函数.对照 y=ax2+bx+c ,有a=m/R,b BqRv 二一二因a0,故FN有最小值，且当2a 2m时，FN最小（临界条件），最小值为_2 2_FminkQq _ B2q2RR24m . （2 分）可见，随着小球运动速度的增大，圆环对小球的弹力FN先减小、后增大，且临界状态（最小值）出现在 v=BqR/2m时.（3分）16.解析：（1）要求光斑的长度，只要找到两个边界点即可.初速度沿 弧OB运动到P;初速度沿y轴正方向的电子，沿弧 OC运动到Q 设粒子在磁场中运动的半径为 R由牛顿第二定律得，2 vo qvB

12、=m R （4 分）x轴正方向的电子，沿rT,从图中可以看出pq=rT（4分）（2）沿任一方向射入第一象限的电子经磁场偏转后都能垂直打到荧光屏MNk,需加最小面积的磁场的边界是以（0, R）为圆心，半径为 R的圆的一部分，如图中实线所示. （4分）3 22 12mw 2S= R R - .R =（-1）（）所以磁场范围的最小面积442 Be .（4分）17.解析：（1）用左手定则判断出：磁场方向为一x方向或一y方向.（4分）（2）在未加匀强磁场时，带电小球在电场力和重力作用下落到P点，设运动时间为t ,小球自由下落，有 H=gt2/2 （1分）小球沿x轴方向只受电场力作用， Fe=qE （1分

13、） TOC o 1-5 h z 小球沿x轴的位移为l=at2/2（1分）小球沿x轴方向的加速度为 a=Fe/m （1分）联立求解，得 E=mgl/qH.（2分）（3）带电小球在匀强磁场和匀强电场共存的区域运动时，洛伦兹力不做功.电场力做功为：We=qEl, （1 分）重力做功为WG=mgH1分）12mgH qEl = - mv 设落到N点时速度大小为v,根据动能定理得，2（2分）：2g（H2+l2） v - vF电=mgJ分）解得， H （2分）18.解析：（1）因带电质点做匀速圆周运动，故电场力与重力平衡,又F电=qEU电二一两板间电场强度d（1分）U = I艮两板间电压4（1分）由闭合电路欧姆定律得,I 二二R + r（1分）4（R r）dmg E 二由得，Rq （2分）（2）由题意知，电场力竖直向上，故