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1、2022年高中物理 第三章 磁場(chǎng)章末過(guò)關(guān)檢測(cè)卷 粵教版選修3-1
一、單項(xiàng)選擇題(每小題4分,滿分16分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)
1.有電子、質(zhì)子、氘核、氚核,以同樣速度垂直射入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,它們都做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則軌道半徑最大的粒子是(B)
A.氘核 B.氚核 C.電子 D.質(zhì)子
解析:根據(jù)公式Bqv=m可得R=,電子、質(zhì)子、氘核、氚核四種粒子的帶電量多少是相同的,但是質(zhì)量是不相同的,m電子<m質(zhì)子<m氘核<m氚核,它們以相同的速度進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng),軌道半徑是與質(zhì)量成正比
2、的,所以氚核的軌道半徑是最大的.選項(xiàng)ACD錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確.
2.兩個(gè)電子以大小不同的初速度沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.設(shè)r1、r2為這兩個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)軌道半徑,T1、T2是它們的運(yùn)動(dòng)周期,則(D)
A.r1=r2,T1≠T2 B.r1≠r2,T1≠T2
C.r1=r2,T1=T2 D.r1≠r2,T1=T2
解析:根據(jù)半徑公式r=可得r1=,r2=,因?yàn)樗俣炔煌?,所以r1≠r2,根據(jù)周期公式T=可得,T1=,T2=,故T1=T2,所以D正確.
3.如圖所示,直角三角形通電閉合線圈ABC處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)垂直紙面向里,則線圈所受磁場(chǎng)力的合力(A)
A.大小為零 B.
3、方向豎直向上
C.方向豎直向下 D.方向垂直紙面向里
解析:對(duì)三個(gè)邊進(jìn)行受力分析,由F=BIL和三個(gè)力的夾角關(guān)系可以得出三個(gè)力的合力為零.故選A.
4.兩個(gè)相同的圓形線圈,通以方向相同但大小不同的電流I1和I2,如圖所示.先將兩個(gè)線圈固定在光滑絕緣桿上,問(wèn)釋放后它們的運(yùn)動(dòng)情況是(B)
A.相互吸引,電流大的加速度大 B.相互吸引,加速度大小相等
C.相互排斥,電流大的加速度大 D.相互排斥,加速度大小相等
解析:兩個(gè)圓形線圈,電流同向,根據(jù)同向電流相互吸引,異向電流相互排斥,知兩線圈相互吸引.因?yàn)榫€圈1對(duì)線圈2的力和線圈2對(duì)線圈1的力大小相等,方向相反,根據(jù)牛頓第二定律知
4、,加速度大小相等.故B正確,A、C、D錯(cuò)誤.故選B.
二、不定項(xiàng)選擇題(每小題6分,滿分30分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有一個(gè)或多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)得6分,選不全得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分)
5.電子以初速度v0垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則 (ABCD)
A.磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力大小始終不變 B.磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不做功
C.電子的動(dòng)量大小始終不變 D.電子的動(dòng)能始終不變
解析:電子在磁場(chǎng)中只受洛倫茲力作用,而洛倫茲力只改變電子的速度方向,不改變速度大小,所以B、D正確.
6.一束幾種不同的正離子,垂直射入有正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域里,離子束保持
5、原運(yùn)動(dòng)方向未發(fā)生偏轉(zhuǎn),接著進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng),發(fā)現(xiàn)這些離子分成幾束,如圖所示.對(duì)這些正離子,可得出結(jié)論(AD)
A.它們的速度一定相同 B.它們的電量一定各不相同
C.它們的質(zhì)量一定各不相同 D.它們的比荷一定各不相同
解析:在電磁場(chǎng)中,正離子受到的洛倫茲力F洛與電場(chǎng)力F電相等,從而做直線運(yùn)動(dòng),有Eq=qvB1,v=,即所有正離子速度都相同,當(dāng)正離子進(jìn)入磁場(chǎng)B2中時(shí),r=,正離子分成幾束,則r不同,比荷一定各不相同,A、D正確.
7.圖為一質(zhì)子以速度v穿過(guò)互相垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域而沒(méi)有發(fā)生偏轉(zhuǎn),不計(jì)重力.則(BD)
A.若電子以相同速度v射入該區(qū)域,將會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)
6、B.無(wú)論何種帶電粒子,只要以相同速度射入都不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)
C.若質(zhì)子的速度v′<v,它將向下偏轉(zhuǎn)而做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)
D.若質(zhì)子的速度v′>v,它將向上偏轉(zhuǎn),其運(yùn)動(dòng)軌跡既不是圓弧也不是拋物線
解析:AB.質(zhì)子穿過(guò)相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域而沒(méi)有偏轉(zhuǎn),說(shuō)明了它受的電場(chǎng)力和洛倫茲力是一對(duì)平衡力,有:qvB=qE,與帶電性質(zhì)無(wú)關(guān),所以只要以相同的速度射入該區(qū)域都不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn).故A錯(cuò)誤,B正確;
C.若質(zhì)子的入射速度v′<v,質(zhì)子所受的洛倫茲力小于電場(chǎng)力,將向下偏轉(zhuǎn),洛倫茲力對(duì)粒子不做功,電場(chǎng)力做正功,存在洛倫茲力,所以不是類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng).故C錯(cuò)誤;
D.質(zhì)子的入射速度v′>v,它所受到的洛倫茲力大于電場(chǎng)
7、力.由于質(zhì)子所受到的洛倫茲力方向向上,故質(zhì)子就向上偏轉(zhuǎn).由于質(zhì)子所受的電場(chǎng)力是一恒力,而洛倫茲力是一變力,故其軌跡既不是圓弧也不是拋物線,故D正確.
故選:B、D.
8.如圖所示,在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,水平放置著一根長(zhǎng)直流導(dǎo)線,電流方向指向讀者,a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn),在這四點(diǎn)中(BCD)
A.a(chǎn)、b兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同 B.a(chǎn)點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最小
C.c、d兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 D.b點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大
解析:根據(jù)安培定則,直線電流的磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖所示:
根據(jù)平行四邊形定則,a、b、c、d各個(gè)點(diǎn)的磁場(chǎng)情況如圖所示:
顯然,c點(diǎn)與d點(diǎn)合磁感應(yīng)
8、強(qiáng)度相等;a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為兩點(diǎn)之差的絕對(duì)值,最?。籦點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度等于兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的代數(shù)和,最大;故選B、C、D.
9.(xx·佛山模擬)圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),三個(gè)質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子a、b、c,以不同的速率沿著AO方向?qū)?zhǔn)圓心O射入磁場(chǎng),其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示.若帶電粒子只受磁場(chǎng)力的作用,則下列說(shuō)法正確的是(C)
A.a(chǎn)粒子速率最大 B.c粒子速率最小
C.a(chǎn)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng) D.它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期Ta
9、誤;由于T=及t=×T可知,三個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)的周期相同,a在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角最大,對(duì)應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng),選項(xiàng)C正確、選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
三、非選擇題(本大題共2小題,共54分.按題目要求作答.解答題應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程和重要演算步驟,只寫(xiě)出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)
10.(27分)如圖所示, 光滑的U形導(dǎo)電軌道與水平面的夾角為θ, 空間有一范圍足夠大、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一質(zhì)量為m的光滑裸導(dǎo)體棒ab恰能靜止在導(dǎo)軌上,試確定圖中電池的正負(fù)極并求導(dǎo)體中的電流所受磁場(chǎng)力的大小.(當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間)
解析:導(dǎo)體棒的受力如圖所示,根據(jù)左手定則,知電流的方
10、向由a到b,所以只有當(dāng)d為正極,c為負(fù)極時(shí)ab棒才可能靜止,由平衡條件可得F磁=mgtan θ.
答案:電池d為正極,所受的磁場(chǎng)力大小為mgtan θ.
11.(27分)如圖所示,在x軸的上方( y>0的空間內(nèi))存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)不計(jì)重力的帶正電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以速度v進(jìn)入磁場(chǎng),粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向垂直于磁場(chǎng)且與 x軸正方向成45°角,若粒子的質(zhì)量為m,電量為q,求:
(1)該粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;
(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.
解析:(1)粒子垂直進(jìn)入磁場(chǎng),由洛倫茲力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律得:qvB=m,R=.
(2)粒子圓周運(yùn)動(dòng)的周期T==,根據(jù)圓的對(duì)稱(chēng)性可知,粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度與x軸的夾角為45°角,穿出磁場(chǎng)時(shí),與x軸的夾角仍為45°角,根據(jù)左手定則可知,粒子沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),則速度的偏向角為270°角,軌道的圓心角也為270°.故粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=T=T=.
答案:(1) (2)