2020秋高中物理3-1达标检测：第三章 章末质量评估（三）含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020秋高中物理人教版选修3-1达标检测：第三章章末质量评估（三）含解析章末质量评估（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答案：A2.关于磁通量，正确的说法有（）A。磁通量不仅有大小而且有方向,是矢量B.在匀强磁场中,a线圈面积比b线圈面积大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大C。磁通量大，磁感应强度不一定大D。把某线圈放在磁场中的M、N两点,若放在M处的磁通量比在N处的大,则M处的磁感应强度一定比N处大答案：C3。如图所示,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Ff表示桌面对磁铁的摩擦力,则导致通电后与通电前相比较（）A.FN减小，Ff＝0 B。FN减小，Ff≠0C.FN增大，Ff＝0 D.FN增大,Ff≠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趋势，故C正确.答案：C4.一带电粒子，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,径迹上每一小段都看成圆弧，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射入答案：B5.如图所示,一根有质量的金属棒MN,两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力.为了使拉力等于零，可以（）A.适当减小磁感应强度 B.使磁场反向C.适当增大电流 D。使电流反向答案：C6.长为L的通电直导线放在倾角为θ的光滑斜面上,并处在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，当B方向竖直向上，电流为I1时导体处于平衡状态，若B方向改为垂直斜面向上，则电流为I2时导体处于平衡状态，电流比值eq\f(I1，I2)应为（）A.cosθ B。eq\f(1,cosθ）C.sinθ D.eq\f（1，sinθ)解析：磁场方向竖直向上，安培力水平向右.由平衡条件可得，mgtanθ＝BI1L；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mgsinθ＝BI2L，联立解得I1∶I2＝1∶cosθ，B选项正确。答案：B7。如图所示，一束粒子（不计重力，初速度可忽略)缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加速电场区域Ⅰ，再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域Ⅱ，其中磁场的方向如图所示，收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上。则（）A。该装置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答案：C8.如图所示，在边长为2a的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,一个质量为m、电荷量为－q的带电粒子（重力不计）从AB边的中点O以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB边的夹角为60°。若要使粒子能从AC边穿出磁场，则匀强磁场的大小B需满足（）A.B＞eq\f(\r（3)mv，3aq) B。B＜eq\f(\r（3）mv，3aq）C.B＞eq\f（\r(3)mv，aq) D。B＜eq\f(\r（3)mv，aq)解析：粒子刚好达到C点时，其运动轨迹与AC相切,则粒子运动的半径为r0＝eq\r(3）a。由r＝eq\f(mv,qB）得，粒子要能从AC边射出,粒子运动的半径r＞r0,解得B＝eq\f（\r(3）mv，3aq),选项B正确.答案:B9。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方向射入圆形匀强磁场区域,其运动轨迹如图所示。若不计粒子的重力，则下列说法正确的是（）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解析:由左手定则可知,a粒子带负电，b粒子带正电，A错误;由qvB＝meq\f(v2，r）得r＝eq\f(mv，qB)，故运动的轨迹半径越大，对应的速率越大，所以b粒子的速率较大，在磁场中所受洛伦兹力较大，B错误；由Ek＝eq\f(1，2)mv2可得b粒子的动能较大，C正确；由T＝eq\f（2πm，qB)知两者的周期相同，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粒子在磁场中运动的时间较短，D错误.答案：C10.如图所示,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的匀强磁场中,粒子打至P点，设OP＝x，能够正确反映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＝eq\f（1,2）mv2,带电粒子在磁场中做匀速圆周运动有eq\f(x，2)＝eq\f(mv，qB)，整理得x2＝eq\f（8m，qB2)U,故B正确。答案：B二、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)11。如图所示，两根平行长直导线相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定电流:a、b、c是导线所在平面内的三点,左侧导线与它们的距离分别为eq\f（l,2）、l和3l。关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是（）A.a处的磁感应强度大小比c处的大B.b、c两处的磁感应强度大小相等C。a、c两处的磁感应强度方向相同D。b处的磁感应强度为零答案:AD12.如图所示,在xOy平面内,OP与x轴正方向的夹角为30°.直线OP与y轴正方向之间及第四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,一带正电的粒子从原点O处沿y轴负方向以速度v射出,粒子的质量为m,电荷量为q，不计粒子的重力，则下列判断正确的是（）A。粒子第一次到达OP时的位置坐标为eq\b\lc\（\rc\）(\a\vs4\al\co1(\f(2mv，qB)，\f(2\r（3)mv,3qB）))B.粒子运动轨迹与y轴相切C。粒子第三次经过x轴时，速度方向恰好与OP平行D.粒子在磁场中的运动时间为eq\f（2πm,qB)解析：粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示，A与D横坐标相同,xD＝2R＝eq\f(2mv,qB)，yD＝xDtan30°＝eq\f（2\r(3）mv，3qB），A正确；图中圆弧DEC的半径与半圆弧OA的半径相同，与y轴相切于E点，且E点与圆心O2在同一高度，B正确；图中θ2＝60°，根据有界磁场的特点可得θ3＝30°，再次经过A点后,速度与x轴正方向间的夹角θ4＝30°，速度方向恰好与OP平行,不再进入磁场,C正确;粒子在磁场中的运动时间为t＝eq\f（T，2)＋eq\f（240°,360°)T＋eq\f（60°,360°)T＝eq\f（8πm，3qB),D错误.答案：ABC13。如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，所加磁场的磁感应强度为B,用来加速质量为m、电荷量为q的质子，质子从下半盒的质子源由静止出发,加速到最大能量E后由A孔射出，则下列说法正确的是(）A。回旋加速器不能无限加速粒子B.增大交变电压U，则质子在加速器中运行时间将变短C.回旋加速器所加交变电压的频率为eq\f（qB，2πm）D.下半盒内部质子的轨道半径之比(由内到外)为1∶eq\r(3)∶eq\r(5)∶…答案:ABC14。如图所示,光滑绝缘轨道ABP竖直放置，其轨道末端切线水平，在其右侧有一正交的匀强电场、匀强磁场区域，电场竖直向上,磁场垂直纸面向里。一带电小球从轨道上的A点由静止滑下，经P点进入场区后，恰好沿水平方向做直线运动。则可判定（）A.小球带负电B.小球带正电C。若小球从B点由静止滑下，进入场区后将立即向上偏D。若小球从B点由静止滑下，进入场区后将立即向下偏解析:若小球带正电,小球在复合场中受到向上的电场力、向上的洛伦兹力和向下的重力，只要三力平衡，小球就能做匀速直线运动；若小球带负电，小球在复合场中受到向下的电场力、向下的洛伦兹力和向下的重力，不可能做匀速直线运动,所以A错误，B正确；若小球从B点由静止滑下，进入场区后,所受洛伦兹力小于从A点滑下进入场区受到的洛伦兹力，小球所受合力向下，所以小球向下偏，C错误,D正确.答案:BD三、计算题（共54分）15.(12分）如图所示，两根平行金属导轨M、N,电阻不计，相距0。2m，上边沿导轨垂直方向放一个质量为m＝5×10－2kg的金属棒ab，ab的电阻为0.5Ω.两金属导轨一端通过电阻R和电源相连，电阻R＝2Ω,电源电动势E＝6V,电源内阻r＝0。5Ω。如果在装置所在的区域加一个匀强磁场,使ab对导轨的压力恰好是零,并使ab处于静止状态（导轨光滑,g取10m/s2），求所加磁场磁感应强度的大小和方向。解析：因ab对导轨压力恰好是零且处于静止状态，根据左手定则可知，ab所受安培力方向一定竖直向上且大小等于重力,由左手定则可以判定B的方向应为水平向右.ab中的电流I＝eq\f（E，R＋r＋rab）＝eq\f(6,2＋0。5＋0。5）A＝2A，F＝ILB＝mg，B＝eq\f(mg,IL)＝eq\f（5×10－2×10，2×0。2）T＝1。25T。16.（12分）如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，质量为m、带电荷量为q的小球在倾角为α的光滑斜面上由静止开始下滑.设斜面无限长，若带电小球下滑后某个时刻对斜面的压力恰好为零，问：（1)小球的带电性质如何？（2)此时小球下滑的速度和位移分别为多大？解析：（1）小球沿斜面下滑，其对斜面的压力为零，说明其受到的洛伦兹力应垂直斜面向上，根据左手定则可判断小球带正电.（2）当小球对斜面压力为零时，有mgcosα＝qvB得小球此时的速度为v＝eq\f(mgcosα，qB）.由于小球沿斜面方向做匀加速运动，加速度为a＝gsinα,由匀加速运动的位移公式v2＝2ax，得x＝eq\f（m2gcos2α，2q2B2sinα）。17。(18分）如图所示，在第一象限内，存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场Ⅰ，第二象限内存在水平向右的匀强电场，第三、四象限内存在垂直于xOy平面向外、磁感应强度大小为B0的匀强磁场Ⅱ.一质量为m，电荷量为＋q的粒子，从x轴上M点以某一初速度垂直于x轴进入第四象限，在xOy平面内，以原点O为圆心做半径为R0的圆周运动;随后进入电场运动至y轴上的N点，沿与y轴正方向成45°角离开电场;在磁场Ⅰ中运动一段时间后，再次垂直于x轴进入第四象限。不计粒子重力。求:（1）带电粒子从M点进入第四象限时初速度的大小v0；(2）电场强度的大小E；（3）磁场Ⅰ的磁感应强度的大小B1。解析：（1）粒子从x轴上M点进入第四象限，在xOy平面内，以原点O为圆心做半径为R0的圆周运动，由洛伦兹力提供向心力：qv0B0＝meq\f（veq\o\al（2，0），R0），解得:v0＝eq\f（qB0R0，m）。(2)粒子在第二象限内做类平抛运动，沿着x轴方向：eq\b\lc\{（\a\vs4\al\co1(qE＝ma,,veq\o\al（2，y）－0＝2aR0,））沿着y轴正方向成45°角离开电场，所以：vy＝v0,解得电场强度:E＝eq\f(qBeq\o\al（2，0)R0，2m)。（3）粒子的轨迹如图所示：第二象限，沿着x轴方向:R0＝eq\f(vy＋0,2）t,沿着y轴方向：ON＝v0t，所以：ON＝2R0，由几何关系知，三角形OO′N为底角45°的等腰直角三角形.在磁场Ⅰ中运动的半径：R＝eq\r(2)ON＝2eq\r（2)R0,由洛伦兹力提供向心力：qvB1＝meq\f(v2，R），粒子在N点速度沿与y轴正方向成45°角离开电场,所以离开的速度：v＝eq\r(2)v0,所以磁场Ⅰ的磁感应强度的大小B1：B1＝eq\f（1，2）B0.18.（12分）如图所示，在平面直角坐标系xOy中，x轴上方有沿y轴负方向的匀强电场，x轴下方有垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的带电粒子从x轴上距离坐标原点L处的A点以速度v射入匀强磁场，速度方向与x轴负方向的夹角为θ,经磁场偏转后从x轴上距离坐标原点L处的B点进入匀强电场，恰好又能回到A点，不计粒子重力，求:（1）磁感应强度的大小；(2)电场