...选修31 第五章 磁场与回旋加速器 54
物理沪科版选修3-1第5章磁场与回旋加速器单元测试含解析
本章测评(分值：100分时间：90分钟)一、选择题（共12小题，每题4分,共48分）1下列四个实验现象中,不能表明电流能产生磁场的是（）A．甲图中，导线通电后磁针发生偏转B．乙图中，通电导线在磁场中受到力的作用C．丙图中，当电流方向相同时，导线相互靠近D．丁图中，当电流方向相反时,导线相互远离2关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是（) A．磁感线从永久磁铁的N极发出指向S极，并在S极终止B．任何磁场的磁感线都不会相交C．磁感线可以用来表示磁场的强弱和方向D．磁感线就是磁场中碎铁屑排列成的曲线3关于磁感应强度的概念，下列说法中正确的是( ）A．由磁感应强度的定义式B＝F/(IL）可知,磁感应强度与磁场力成正比,与电流和导线长度的乘积成反比B．一小段通电导线在空间某处不受磁场力的作用，那么该处的磁感应强度一定为零C．一小段通电导线放在磁感应强度为零的位置上，它受到的磁场力一定等于零D．磁场中某处的磁感应强度的方向，跟电流在该处所受磁场力的方向相同4从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子，这些高能粒子流到达地球会对地球上的生命带来危害,但是由于地球周围存在磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向,对地球上的生命起到保护作用，如图所示。
那么（)A．地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处相同B．地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最强，赤道附近最弱C．地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱，赤道附近最强D．地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转5软铁棒放在永磁体的旁边能被磁化,这是由于( ）A．在永磁体磁场作用下，软铁棒中形成了分子电流B．在永磁体磁场作用下，软铁棒中的分子电流消失了C．在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得大致相同D．在永磁体磁场作用下,软铁棒中分子电流的取向变得更加杂乱无章6如图所示,一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里,结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转。
鲁科版高中物理选修3-1第5章第1节磁场
（1）多媒体展示我国有关磁应用的记录：a 、东汉王充《论衡·是应篇》片段；b 、郑和下西洋过洋牵星图（2）司南：古代人们就发现了天然磁石吸引铁器的现象。
东汉学者王充在《论衡》中写道：“司南之杓，投之于地，其柢指南”。
“司南”，被公认为最早的磁性指南工具。
指南针是我国古代四大发明之一。
（3）天然磁体：最初发现的磁体是被称为“天然磁石”的矿物，其中含有主要成分为Fe3O4，能吸引其他铁质物体，很像磁铁。
【演示实验】将条形磁铁与强磁铁慢慢靠近钥匙串【提出问题】老师手中的磁铁（条形）有什么特点？引导学生观察并分析出磁铁的特点，得出磁体、磁性以及磁极的定义。
【板书】磁性、磁体、磁极：能吸引铁质物体的性质叫磁性；具有磁性的物体叫磁体；磁体中磁性最强的区域叫磁极。
指南针：中国古代四大发明之一 是利用同名磁极相斥，异名磁极相吸的原理我国古代的磁应用，会古人的智慧磁铁和强磁铁都能将钥匙串吸引起来，强磁铁吸引力特别强；并回答：吸引铁质物体，两极【提出问题】我们初中学习过磁体是通过磁场相互作用的，那只有磁铁才能产生磁场吗？投影介绍人类认识电现象和磁现象的过程以及奥斯特的生平。
【演示实验】奥斯特实验演示实验时可以分以下几种情形：（1）水平电流在小磁针的正上方时，让电流分别由南向北流和由北向南流；（2）水平电流在小磁针的正下方时，让电流分别由南向北和由北向南流；（3）水平电流在小磁针的周围时，让电流分别由南向北和由北向南流。
【提出问题】该实验说明了什么，成功的关键是什么？引导学生得出电流也能产生磁场并得出电与磁的联系；实验成功的两个关键：a 、通电导线要南北放置；b 、小磁针要平行放置于导线的下方或者上方【提出问题】1、类比于库仑力和电场，可知磁场对电流的作用是通过什么实现的？我们可以通过磁场对磁体或电流的作用认识磁场。
2、猜想一下，磁场的基本性质是什么呢？与电场的基本性质是否相似？【板书】磁场的定义以及其基本性质：磁场是存在于磁极(或电流)局围的一种特殊物质；磁场的基本性质是对放入其中的磁体和电流有力的作用。
高中物理 第5章 磁场与回旋加速器 4 探究安培力课件 沪科选修31沪科高中选修31物理课件
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学案导引
安培力大小的计算
1.安培力的大小和哪些因素有关？ 2.利用公式 F＝BIL 计算安培力大小时，应注意什么？
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1.安培力的决定因素有两个：一个是放入磁场中的一段导体 的 IL 乘积，另一个是磁场本身，即磁场的磁感应强度 B 的大 小和方向.因而安培力的改变可以通过： (1)改变磁感应强度 B 的大小来改变. (2)改变通电导线的长短 L 来改变. (3)改变通电导线电流 I 的大小来改变. (4)改变通电导线与磁感应强度的夹角 θ 来改变.
(2 分)
由胡克定律和力的平衡条件得
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2kΔl1＝mg ①
(2 分)
式中，m 为金属棒的质量，k 是弹簧的劲度系数，g 是重力加
速度的大小.
开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为
F＝IBL ②
(2 分)
式中，I 是回路电流，L 是金属棒的长度.两弹簧各自再伸长
了Δl2＝0.3 cm，由胡克定律和力的平衡条ห้องสมุดไป่ตู้得
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如图所示，两平行金属 导轨间的距离 L＝0.40 m，金属导轨所 在的平面与水平面夹角 θ＝37°，在导 轨所在平面内，分布着磁感应强度 B＝0.50 T，方向垂直于导 轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电 动势 E＝4.5 V、内阻 r＝0.50 Ω 的直流电源.现把一个质量 m ＝0.040 kg 的导体棒 ab 放在金属导轨上，导体棒恰好静止. 导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触 的两点间的电阻 R0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g 取 10 m/s2. 已知 sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求：
2020-2021学年高中物理教科版选修3-1：章末综合测评5磁场与回旋加速器含答案解析
【最新】高中物理教科版选修3-1：章末综合测评5磁场与回旋加速器学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．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，B a＞B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＜B bC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小2．在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm，通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上．现将该通电导线从磁场中撤走，则P 处的磁感应强度为( )A．零B．10 T，方向竖直向上C．0.1 T，方向竖直向下D．10 T，方向肯定不沿竖直向上的方向3．用两根绝缘细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让二者等高平行放置，如图所示．当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时，则有()A．两导线环相互吸引B．两导线环相互排斥C．两导线环间无相互作用力D．两导线环先吸引后排斥4．如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ．如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小5．一个带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，要想确定该带电粒子的比荷，则只需要知道( )A．运动速度v和磁感应强度BB．磁感应强度B和运动周期TC．轨迹半径R和运动速度vD．轨迹半径R和磁感应强度B6．如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里且磁感应强度为B的匀强磁场，在x轴下方存在垂直于纸面向外且磁感应强度为B的匀强磁场．一带负电的粒子从原点O以与2x轴成30°角斜向上射入磁场，且在x轴上方磁场中运动的半径为R.则( )A．粒子经偏转后一定能回到原点OB．粒子在x轴上方和下方磁场中运动的半径之比为2∶1C．粒子完成一次周期性运动的时间为2πm3qBD．粒子第二次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进了3R7．如图所示，在长方形abcd区域内有正交的电磁场，ab＝bc＝L，一带电粒子从ad的2中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc边的中点P射出，若撤去磁场，则粒子从c点射出；若撤去电场，则粒子将(重力不计)( )A．从b点射出B．从b、P间某点射出C．从a点射出D．从a、b间某点射出8．如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度B＝1T的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心、r为半径的圆周上有a、b、c、d四个点．已知a点的磁感应强度为0，则下列叙述正确的是()A．直导线中的电流方向垂直于纸面向外B．b，方向斜向右上方，与B的夹角为45°C．c点的实际磁感应强度为0D．d点的实际磁感应强度与b点相同9．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示．设D形盒半径为R．若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f．则下列说法正确的是（）A．质子被加速后的最大速度不可能超过πfRB．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子二、多选题10．如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向如图所示，在加上电流后的一小段时间内，台秤读数为F2，则以下说法正确的是( )A．F1>F2B．F1<F2C．弹簧长度将变长D．弹簧长度将变短11．利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n,现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b,厚为d,并加有与侧面垂直的匀强磁场B,当通以图示方向电流I时,在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U.已知自由电子的电荷量为e,则下列判断正确的是A．下表面电势高B．上表面电势高C．该导体单位体积内的自由电子数为BI eUbD．该导体单位体积内的自由电子数为I edb12．如图所示，一个绝缘且内壁光滑的环形细圆管，固定于竖直平面内，环的半径为R （比细管的内径大得多），在圆管内的最低点有一个直径略小于细管内径的带正电小球处于静止状态，小球的质量为m，带电荷量为q，重力加速度为g．空间存在一磁感应强度大小未知（不为零），方向垂直于环形细圆管所在平面且向里的匀强磁场．某时刻，v （）给小球一方向水平向右，大小为A．无论磁感应强度大小如何，获得初速度后的瞬间，小球在最低点一定受到管壁的弹力作用B．无论磁感应强度大小如何，小球一定能到达环形细管的最高点，且小球在最高点一定受到管壁的弹力作用C．无论磁感应强度大小如何，小球一定能到达环形细管的最高点，且小球到达最高点时的速度大小都不同D．小球在从环形细圆管的最低点运动到所能到达的最高点的过程中，机械能不守恒三、解答题13．在倾角θ＝30°的光滑导体滑轨A和B的上端接入一个电动势E＝3 V，内阻不计的电源，滑轨间距L＝10 cm，将一个质量m＝30 g，电阻R＝0.5 Ω的金属棒水平放置在滑轨上，若滑轨周围存在着垂直于滑轨平面的匀强磁场，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在滑轨上，如图所示，求滑轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小．14．如图所示，质量为m＝1kg、电荷量为q＝5×10－2C的带正电的小滑块，从半径为R＝0.4m的光滑绝缘1圆弧轨道上由静止自A端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀4强电场与匀强磁场中．已知E＝100V/m，方向水平向右，B＝1T，方向垂直纸面向里，g＝10 m/s2.求：(1)滑块到达C 点时的速度；(2)在C 点时滑块所受洛伦兹力．15．如图所示，在平面直角坐标系xOy 的第四象限有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为85.010m -=⨯kg 、电何量为61.010q -=⨯C 的带电粒子，从静止开始经U =10V 的电压加速后，从P 点沿图示方向进入磁场，已知OP =30cm （粒子重力不计，sin37°=0. 6，cos37°=0. 8）。
高中物理(沪科)选修3-1：章末综合测评5磁场与回旋加速器含答案解析
【最新】高中物理（沪科）选修3-1：章末综合测评5磁场与回旋加速器学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．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，B a＞B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＜B bC．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小2．在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm，通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上．现将该通电导线从磁场中撤走，则P 处的磁感应强度为( )A．零B．10 T，方向竖直向上C．0.1 T，方向竖直向下D．10 T，方向肯定不沿竖直向上的方向3．用两根绝缘细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让二者等高平行放置，如图所示．当两导线环中通入方向相同的电流I1、I2时，则有()A．两导线环相互吸引B．两导线环相互排斥C．两导线环间无相互作用力D．两导线环先吸引后排斥4．如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ．如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小5．一个带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，要想确定该带电粒子的比荷，则只需要知道( )A．运动速度v和磁感应强度BB．磁感应强度B和运动周期TC．轨迹半径R和运动速度vD．轨迹半径R和磁感应强度B6．如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里且磁感应强度为B的匀强磁场，在x轴下方存在垂直于纸面向外且磁感应强度为B的匀强磁场．一带负电的粒子从原点O以与2x轴成30°角斜向上射入磁场，且在x轴上方磁场中运动的半径为R.则( )A．粒子经偏转后一定能回到原点OB．粒子在x轴上方和下方磁场中运动的半径之比为2∶1C．粒子完成一次周期性运动的时间为2πm3qBD．粒子第二次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进了3R7．如图所示，在长方形abcd区域内有正交的电磁场，ab＝bc＝L，一带电粒子从ad的2中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc边的中点P射出，若撤去磁场，则粒子从c点射出；若撤去电场，则粒子将(重力不计)( )A．从b点射出B．从b、P间某点射出C．从a点射出D．从a、b间某点射出8．如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度B＝1T的匀强磁场中，在以导线截面的中心为圆心、r为半径的圆周上有a、b、c、d四个点．已知a点的磁感应强度为0，则下列叙述正确的是()A．直导线中的电流方向垂直于纸面向外B．b，方向斜向右上方，与B的夹角为45°C．c点的实际磁感应强度为0D．d点的实际磁感应强度与b点相同9．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示．设D形盒半径为R．若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f．则下列说法正确的是（）A．质子被加速后的最大速度不可能超过πfRB．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子二、多选题10．如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向如图所示，在加上电流后的一小段时间内，台秤读数为F2，则以下说法正确的是( )A．F1>F2B．F1<F2C．弹簧长度将变长D．弹簧长度将变短11．利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n,现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b,厚为d,并加有与侧面垂直的匀强磁场B,当通以图示方向电流I时,在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U.已知自由电子的电荷量为e,则下列判断正确的是A．下表面电势高B．上表面电势高C．该导体单位体积内的自由电子数为BI eUbD．该导体单位体积内的自由电子数为I edb12．如图所示，一个绝缘且内壁光滑的环形细圆管，固定于竖直平面内，环的半径为R （比细管的内径大得多），在圆管内的最低点有一个直径略小于细管内径的带正电小球处于静止状态，小球的质量为m，带电荷量为q，重力加速度为g．空间存在一磁感应强度大小未知（不为零），方向垂直于环形细圆管所在平面且向里的匀强磁场．某时刻，v （）给小球一方向水平向右，大小为A．无论磁感应强度大小如何，获得初速度后的瞬间，小球在最低点一定受到管壁的弹力作用B．无论磁感应强度大小如何，小球一定能到达环形细管的最高点，且小球在最高点一定受到管壁的弹力作用C．无论磁感应强度大小如何，小球一定能到达环形细管的最高点，且小球到达最高点时的速度大小都不同D．小球在从环形细圆管的最低点运动到所能到达的最高点的过程中，机械能不守恒三、解答题13．在倾角θ＝30°的光滑导体滑轨A和B的上端接入一个电动势E＝3 V，内阻不计的电源，滑轨间距L＝10 cm，将一个质量m＝30 g，电阻R＝0.5 Ω的金属棒水平放置在滑轨上，若滑轨周围存在着垂直于滑轨平面的匀强磁场，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在滑轨上，如图所示，求滑轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小．14．如图所示，质量为m＝1kg、电荷量为q＝5×10－2C的带正电的小滑块，从半径为R＝0.4m的光滑绝缘1圆弧轨道上由静止自A端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀4强电场与匀强磁场中．已知E＝100V/m，方向水平向右，B＝1T，方向垂直纸面向里，g＝10 m/s2.求：(1)滑块到达C 点时的速度；(2)在C 点时滑块所受洛伦兹力．15．如图所示，在平面直角坐标系xOy 的第四象限有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为85.010m -=⨯kg 、电何量为61.010q -=⨯C 的带电粒子，从静止开始经U =10V 的电压加速后，从P 点沿图示方向进入磁场，已知OP =30cm （粒子重力不计，sin37°=0. 6，cos37°=0. 8）。