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2019年高中物理 第3章 打開電磁學(xué)的大門綜合檢測 魯科版選修1-1 一、選擇題(本題共8個小題，每小題6分，共48分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，有的小題只有一個選項(xiàng)正確，有的小題有多個選項(xiàng)正確．全部選對的得6分，選不全的得3分，有選錯或不答的得0分．) 1．發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的發(fā)明使人類步入電氣化時代．其中電動機(jī)依據(jù)的物理原理是(　　) A．磁場對電流的作用　　　　 B．磁鐵間的相互作用 C．慣性定律 D．萬有引力定律 【解析】　電動機(jī)依據(jù)的物理原理是磁場對電流的作用． 【答案】　A 2．關(guān)于洛倫茲力的特點(diǎn)下列說法正確的是(　　) A．洛倫茲力既垂直磁場方向又垂直電荷運(yùn)動方向 B．洛倫茲力是運(yùn)動電荷在磁場中受到的力，靜止的電荷不會受到洛倫茲力 C．當(dāng)電荷運(yùn)動方向和磁場方向相同或相反的時候，電荷不受洛倫茲力 D．只要電荷放在磁場中，就一定受到洛倫茲力 【解析】　靜止的電荷在磁場中不受洛倫茲力，當(dāng)電荷運(yùn)動方向與磁場方向平行時，也不受洛倫茲力，故只有D錯誤． 【答案】　ABC 3．來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時，將(　　) A．豎直向下沿直線射向地面 B．相對于預(yù)定地點(diǎn)，稍向東偏轉(zhuǎn) C．相對于預(yù)定地點(diǎn)，稍向西偏轉(zhuǎn) D．相對于預(yù)定地點(diǎn)，稍向北偏轉(zhuǎn) 【解析】　地球表面地磁場方向由南向北，質(zhì)子是氫原子核，帶正電．根據(jù)左手定則可判定，質(zhì)子自赤道上空豎直下落過程中受洛倫茲力方向向東． 【答案】　B 4．如圖1所示，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，有a、b兩個電子從同一處沿垂直磁感線方向開始運(yùn)動，a的初速度為v，b的初速度為2v，則(　　) 圖1 A．a(chǎn)先回到出發(fā)點(diǎn) B．b先回到出發(fā)點(diǎn) C．a(chǎn)、b同時回到出發(fā)點(diǎn) D．不能確定 【解析】　由T＝可知電子運(yùn)動周期與速度無關(guān)，故C正確． 【答案】　C 5．關(guān)于回旋加速器，下列說法正確的是(　　) A．回旋加速器是利用磁場對運(yùn)動電荷的作用使帶電粒子的速度增大的 B．回旋加速器使粒子獲得的最大動能與加速電壓成正比 C．回旋加速器是通過多次電場加速使帶電粒子獲得高能量的 D．帶電粒子在回旋加速器中不斷被加速，因而它做圓周運(yùn)動一周所用的時間越來越短 【解析】　回旋加速器是利用電場加速，磁場偏轉(zhuǎn)的，粒子在磁場中運(yùn)動的時間與運(yùn)動速度的大小無關(guān)，由R＝得vm＝所以 Ekm＝mv＝，即粒子獲得的最大動能與加速電壓無關(guān)，故只有C正確． 【答案】　C 6．如圖2所示，水平桌面上放一根條形磁鐵，磁鐵正中央上方吊著跟磁鐵垂直的導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通入指向紙內(nèi)的電流時(　　) 圖2 A．懸線上的拉力將變大 B．懸線上的拉力將不變 C．磁鐵對水平桌面的壓力將變大 D．磁鐵對水平桌面的壓力將不變 【解析】　如圖所示，畫出一條通過導(dǎo)線所在處的磁感線，磁場方向水平向左，由左手定則知，導(dǎo)線受安培力方向豎直向上，所以懸線的拉力將變小，A、B均錯；根據(jù)牛頓第三定律可知，通電導(dǎo)線對磁鐵的作用力方向豎直向下，所以磁鐵對桌面壓力增大，C對D錯． 【答案】　C 7．如圖3所示，一根有質(zhì)量的金屬棒MN，兩端用細(xì)軟導(dǎo)線連接后懸掛于a、b兩點(diǎn)．棒的中部處于方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，棒中通有電流，方向從M流向N，此時是線上有拉力．為了使拉力等于零，可以(　　) 圖3 A．適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度 B．使磁場反向 C．適當(dāng)增大電流強(qiáng)度 D．使電流反向 【解析】　由左手定則可知棒MN所受安培力方向豎直向上，此時線上有拉力說明安培力大小小于棒的重力，要使拉力等于零，必須保持安培力的方向不變，增大安培力的大小，所以只有C可能． 【答案】　C 8．一長方形金屬塊放在勻強(qiáng)磁場中，將金屬塊通以電流，磁場方向和電流方向如圖4所示，則在金屬塊兩表面M、N上 (　　) 圖4 A．M集聚了電子 B．M集聚了正電荷 C．N集聚了電子 D．N集聚了正電荷 【解析】　在金屬中自由電子的定向移動形成電流，所以圖中的電流可以看成是相反方向運(yùn)動的電子流，由左手定則可知電子受洛倫茲力向上，所以M面上聚集了電子． 【答案】　AD 二、非選擇題(本題共4個小題，共52分，解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不得分．有數(shù)值計算的題，答案中應(yīng)明確寫出數(shù)值和單位．) 9．(10分)通電直導(dǎo)線A與圓形通電導(dǎo)線環(huán)B固定放置在同一水平面上，通有如圖5所示的電流時，通電直導(dǎo)線A受到水平向________的安培力作用．當(dāng)A、B中電流大小保持不變，但同時改變方向時，通電直導(dǎo)線A所受到的安培力方向水平向________． 圖5 【解析】　由圖可知，直導(dǎo)線A位于導(dǎo)線環(huán)B產(chǎn)生的垂直向里的磁場中，根據(jù)左手定則，可判斷導(dǎo)線A受到的安培力方向向右．當(dāng)A、B中的電流方向改變時，A導(dǎo)線處于導(dǎo)線B產(chǎn)生的垂直向外的磁場中，同時導(dǎo)線A的電流方向改變，依據(jù)左手定則可以判定，A受安培力仍水平向右． 【答案】　右　右 10．(10分)如圖6所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T，方向垂直紙面向外，在紙面內(nèi)放置長L＝0.5 m的直導(dǎo)線ab，當(dāng)通以I＝2 A的電流(b→a)時，導(dǎo)線受到的安培力大小為__________，方向?yàn)開_______． 圖6 【解析】　由安培力F＝BIL得：F＝0.520.5 N＝0.5 N；再由左手定則可確定方向是垂直導(dǎo)線ab、磁場方向向右． 【答案】　0.5 N　垂直導(dǎo)線和磁場方向向右 11．(16分)一初速度為v的帶電粒子，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，已知帶電粒子的質(zhì)量是m，電量是q，求帶電粒子所受的洛倫茲力和軌道半徑的大小． 【解析】　因?yàn)锽與v垂直，所以帶電粒子所受的洛倫茲力F＝qvB 由洛倫茲力提供向心力，則qvB＝m 所以r＝. 【答案】　見解析 12．(16分)電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理如圖7所示.1982年澳大利亞國立大學(xué)制成了能把2.2 g的彈體(包括金屬桿EF的質(zhì)量)加速到10 km/s的電磁炮(常規(guī)炮彈的速度約為2 km/s)，若軌道寬2 m，長為100 m，通過的電流為10 A，試問軌道間所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？(軌道摩擦不計) 圖7 【解析】　由于彈體做勻加速直線運(yùn)動，由運(yùn)動學(xué)公式v2＝2as 得a＝＝m/s2＝5105 m/s2 由牛頓第二定律得F安＝ma 得F安＝2.210－35105N＝1.1103N 由安培力公式F安＝BIl 得B＝＝T＝55 T. 【答案】　55 T