高中物理人教版选修3-1章末检测：：第三章　磁场

高中物理人教版选修3-1章末检测：：第三章　磁场

第三章　章末检测 一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．其中1～5小题为单选题，6～8小题为多选题)‎ ‎1．在如图所示的四幅图中，正确标明了带正电的粒子在磁感应强度为B的磁场中以速度v运动时所受洛伦兹力F的方向的是(　　)‎ 解析：磁感线穿过手心，四指指向正粒子运动的方向，拇指所指的方向就是正粒子所受洛伦兹力的方向，即为左手定则．在A中，粒子所受洛伦兹力的方向应竖直向下；B中，粒子所受洛伦兹力的方向竖直向上；C中，粒子所受洛伦兹力的方向应垂直纸面向里；D中，粒子所受洛伦兹力的方向应垂直纸面向外，故选B.‎ 答案：B ‎2．如图所示，弹簧测力计下挂一铁球，将弹簧测力计自左向右逐渐移动时，弹簧测力计的示数(　　)‎ A．不变　　　　　　　B．逐渐减小 C．先减小后增大 D．先增大后减小 解析：磁体上磁极的磁性最强，对铁球的吸引力最大，所以铁球自左向右逐渐移动时，所受磁体的引力先减小后增大，弹簧测力计的示数也随之先减小后增大．‎ 答案：C ‎3．在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线(　　)‎ A．受到竖直向上的安培力 B．受到竖直向下的安培力 C．受到由南向北的安培力 D．受到由西向东的安培力 解析：‎ 赤道上空的地磁场方向是由南向北的，电流方向由西向东，画出此处磁场和电流的方向图如图所示，由左手定则可判断出导线受到的安培力的方向是竖直向上的，选项A正确．‎ 答案：A ‎4.‎ 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与水平方向的夹角为30°，图中实线位置有一面积为S的矩形线圈处于磁场中，并绕着它的一条边从水平位置转到竖直位置(图中虚线位置)．则在此过程中磁通量的变化量的大小为(　　)‎ A.BS　　　　　　　B．BS C.BS D．2BS 解析：取线圈在水平位置时穿过线圈的磁通量为正，则Φ1＝BSsin30°＝BS 线圈处于竖直位置，磁感线从线圈另一面穿过，磁通量Φ2＝－BScos30°＝－BS 故磁通量的变化为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BS 即变化量的大小为|ΔΦ|＝BS.‎ 答案：C ‎5．(2017·北京市昌平区高二联考)如图所示，质量为m、长度为L的金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂在O、O′点，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B；棒中通以某一方向的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，重力加速度为g.则(　　)‎ A．金属棒中的电流方向由N指向M B．金属棒MN所受安培力的方向垂直于OMNO′平面向上 C．金属棒中的电流大小为tanθ D．每条悬线所受拉力大小为mgcosθ 解析：平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，故导线受到安培力，根据左手定则，可判断金属棒中的电流方向由M指向N，故A错误；金属棒MN所受安培力的方向垂直于MN和磁场方向向右，故B错误；由受力分析可知，Tcosθ＝mg，Tsinθ＝BIL，得I＝tanθ，故C正确；由受力分析可知，Tcosθ＝mg，T＝，故D错误．‎ 答案：C ‎6．(多选)(2017·汕头测试)‎ 如图是自动跳阐的闸刀开关，闸刀处于垂直纸面向里匀强磁场中，当CO间的闸刀刀片通过的直流电流超过额定值时，闸刀A端会向左弹开断开电路．以下说法正确的是(　　)‎ A．闸刀刀片中的电流方向为C至O B．闸刀刀片中的电流方向为O至C C．跳闸时闸刀所受安培力没有做功 D．增大匀强磁场的磁感应强度，可使自动跳闸的电流额定值减小 解析：当MN通电后，闸刀开关会自动跳开，可知安培力应该向左，由左手定则判断，电流方向O→C，故A错误、B正确．跳闸时闸刀受到安培力而运动断开，故跳闸时闸刀所受安培力做正功，故C错误．跳闸的作用力是一定的，依据安培力F＝BIL可知，增大匀强磁场的磁感应强度，电流I变小，故D正确．故选BD.‎ 答案：BD ‎7．(多选)用回旋加速器加速质子时，所加交变电压的频率为f，为了使质子获得的最大动能增加为原来的4倍，下列方法不可取的是(　　)‎ A．将其磁感应强度增大为原来的2倍 B．将D形金属盒的半径增大为原来的2倍 C．将两D形金属盒间的加速电压增大为原来的4倍 D．将交变电压的频率增大为原来的4倍 答案：ACD ‎8.‎ ‎(多选)目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的原理：将一束等离子体(包含正、负离子)喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，于是金属板上就会聚集电荷，产生电压．以下说法正确的是(　　)‎ A．B板带正电 B．A板带正电 C．其他条件不变，只增大射入速度，UAB增大 D．其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB增大 解析：根据左手定则，正离子进入磁场受到的洛伦兹力向下，A正确、B错误．最后，离子受力平衡有qBv＝q，可得UAB＝Bvd，C、D正确．‎ 答案：ACD 二、非选择题(本题共4小题，共52分)‎ ‎9．(12分)‎ 长L＝‎60 cm、质量m＝6.0×10－‎2 kg、粗细均匀的金属棒，两端用完全相同的弹簧挂起，放在磁感应强度B＝0.4 T、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，若不计弹簧重力(g取‎10 m/s2)，问：‎ ‎(1)要使弹簧不伸长，金属棒中电流的大小和方向如何？‎ ‎(2)若在金属棒中通入自左向右、大小为I＝‎0.2 A的电流，金属棒下降x1＝‎1 cm；若通入金属棒中的电流仍为‎0.2 A，但方向相反，这时金属棒下降了多少？‎ 解析：(1)要使弹簧不伸长，则重力应与安培力平衡，所以安培力应向上，据左手定则可知电流方向应向右，因mg＝BLI，所以I＝＝‎2.5 A.‎ ‎(2)‎ 因在金属棒中通入自左向右、大小为I＝‎0.2 A的电流，金属棒下降x1＝‎1 cm，由平衡条件得mg＝BLI＋2kx1.当电流反向时，由平衡条件得mg＝－BLI＋2kx2.‎ 解得x2＝‎1.17 cm.‎ 答案：(1)‎2.5 A　向右　(2)‎‎1.17 cm ‎10．(12分)‎ 如图所示，在xOy平面内，y≥0的区域有垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m、带电荷量大小为q的粒子从原点O沿与x轴正方向成60°角方向以v0射入，粒子的重力不计，求带电粒子在磁场中运动的时间和带电粒子离开磁场时的位置．‎ 解析：当带电粒子带正电时，轨迹如图中OAC ‎，对粒子，由于洛伦兹力提供向心力，则qv0B＝m，R＝，T＝ 故粒子在磁场中的运动时间t1＝T＝ 粒子在C点离开磁场OC＝2R·sin60°＝ 故离开磁场的位置为 当带电粒子带负电时，轨迹如图中ODE所示，同理求得粒子在磁场中的运动时间t2＝T＝ 离开磁场时的位置为.‎ 答案：(1)　或 ‎11．(12分)(2016·北京高考)‎ 如图所示，质量为m，电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动．不计带电粒子所受重力．‎ ‎(1)求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T.‎ ‎(2)为使该粒子做匀速直线运动，还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度E的大小．‎ 解析：(1)粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有F 洛＝qvB＝m 解得粒子做匀速圆周运动的半径R＝ 粒子做匀速圆周运动的周期 T＝＝ ‎(2)粒子受电场力F＝qE，‎ 洛伦兹力F洛＝qvB，‎ 粒子做匀速直线运动，由二力平衡可知，‎ qE＝qvB.‎ 解得电场强度的大小E＝vB.‎ 答案：(1)　　(2)vB ‎12．(16分)(2017·邯郸高二检测)如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从y轴正半轴上y＝h处的M点，以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上x＝2h处的P点进入磁场，最后以垂直于y轴的方向射出磁场．不计粒子重力．求：‎ ‎(1)电场强度的大小E.‎ ‎(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r.‎ ‎(3)粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间t.‎ 解析：(1)设粒子在电场中运动的时间为t1‎ 则有2h＝v0t1，①‎ h＝at②‎ 根据牛顿第二定律得Eq＝ma③‎ 解得E＝.④‎ ‎(2)设粒子进入磁场时速度为v，‎ 在电场中，由动能定理得 Eqh＝mv2－mv⑤‎ 由④⑤得v＝v0⑥‎ 由几何关系知，粒子射入磁场速度与x轴夹角为45°.‎ 粒子的运动轨迹如图所示 又Bqv＝⑦‎ 联立⑥⑦，解得r＝.⑧‎ ‎(3)粒子在电场中运动的时间t1＝⑨‎ 粒子在磁场中运动的周期T＝⑩‎ 设粒子在磁场中运动的时间为t2，由几何关系可得 t2＝·T＝T，⑪‎ 联立⑨⑩⑪解得 t＝t1＋t2＝＋.‎ 答案：(1)　(2)　(3)＋