物理新导学同步选修3-1(人教版)精选练习：章末质量评估(三)+Word版含解析

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
解析：磁感线是为了形象描述磁场而引入的假想线，它可以描述磁场的强弱和方向，A对，B错．磁铁的外部，磁感线从N极到S 极，内部从S极到N极，内外部磁感线为闭合曲线，C错．实验中观察到的铁屑的分布只是模拟磁感线的形状，不是磁感线，磁感线是看不到的，D错．
答案：A
2．如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与直面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流．a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是()
A．O点处的磁感应强度为零
B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反
C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同
D．a、c两点处磁感应强度的方向不同
解析：由安培定则可知，两导线在O点产生的磁场均竖直向下，选项A错；由安培定则，两导线在a、b两处产生磁场方向均竖直向下，由于对称性，电流M在a处产生磁场的磁感应强度等于电流N 在b处产生磁场的磁感应强度，同时电流M在b处产生磁场的磁感应强度等于电流N在a处产生磁场的磁感应强度，所以a、b两处磁感应强度大小相等方向相同，选项B错；根据安培定则，两导线在c、d处产生磁场垂直c、d两点与导线连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知，c、d两点处的磁感应强度大小相同，方向相同，选项C正确．a、c两处磁感应强度的方向均竖直向下，选项D错．
答案：C
3.如图，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F N表示磁铁对桌面的压力，用F f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．F N减小，F f＝0B．F N减小，F f≠0
C．F N增大，F f＝0 D．F N增大，F f≠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：C
4.一带电粒子，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
解析：由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小，
可知，粒子速度逐渐减小，根据粒子在磁场中运动的半径公式r＝m v
qB
的半径逐渐的减小，所以粒子的运动方向是从A到B，再根据左手定则可知，粒子带负电，所以B正确，A、C、D错误．
答案：B
5．每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来，如图所示，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到
达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义．假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将( )
A ．向东偏转
B ．向南偏转
C ．向西偏转
D ．向北偏转
解析：赤道附近的地磁场方向水平向北，一个带正电的射线粒子竖直向下运动时，据左手定则可以确定，它受到水平向东的洛伦兹力，故它向东偏转，A 正确．
答案：A
6．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I 1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
I 2时导体处于平衡状态，电流比值I 1I 2
应为( )
A ．cos θ
B.1cos θ C ．sin θ D.1sin θ
解析：磁场方向竖直向上，安培力水平方向．由平衡条件可得，mg tan θ＝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，mg sin θ＝BI2L，联立解得，I1∶I2＝1∶cos θ，B选项正确．
答案：B
7.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
解析：粒子要想无偏转的通过区域Ⅱ，进入收集室的小孔O3，
，C正确．
需要满足qE＝q v B，即粒子的速度v＝E
B
答案：C
8．如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线abcd所受到的磁场的作用力的合力()
A ．方向竖直向上，大小为(2＋1)BIL
B ．方向竖直向上，大小为(2－1)BIL
C ．方向竖直向下，大小为(2＋1)BIL
D ．方向竖直向下，大小为(2－1)BIL
解析：导线abcd 的有效长度为线段ad ，由几何知识知L ad ＝(2＋1)L ，故线段abcd 所受磁场力的合力大小F ＝BIL ad ＝(2＋1)BIL ，导线有效长度的电流方向为a →d ，据左手定则可以确定导线所受合力方向竖直向上，故A 项正确．
答案：A
9．两个质量相同、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q v B ＝m v 2r 得r ＝m v 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
E k ＝12
m v 2可得b 粒子的动能较大，C 正确；由T ＝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：C
10.如图是质谱仪工作原理的示意图．带电粒子a 、b 经电压U 加速(在A 点初速度为零)后，进入磁感应强度为B 的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S 上的x 1、x 2处．图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a 、b 所通过的路径，则( )
A ．a 与b 有相同的质量，打在感光板上时，b 的速度比a 大
B ．a 与b 有相同的质量，但a 的电量比b 的电量小
C ．a 与b 有相同的电量，但a 的质量比b 的质量大
D ．a 与b 有相同的电量，但a 的质量比b 的质量小
解析：根据qU ＝12m v 2，v ＝2qU m .由q v B ＝m v 2r 得，r ＝m v qB
＝2mU qB 2
.因为b 的半径大，若a 与b 质量相同，则b 的电量小，根据v ＝2qU m
，知b 的速度小，故A 、B 错误．若a 与b 有相同的电量，因为b 的半径大，则b 的质量大，故C 错误，D 正确．
答案：D
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.电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I 从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I 成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍．理论上可采用的办法是( )
A ．只将轨道长度L 变为原来的2倍
B ．只将电流I 增加至原来的2倍
C ．只将弹体质量减至原来的一半
D ．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L 变为原来的2倍，其他量不变
解析：由题意可知磁感应强度B ＝kI ，安培力F ＝BId ＝kI 2d ，由
动能定理可得FL ＝12
m v 2，解得v ＝I 2kdL m
，由此式可判断选项B 、D 正确．
答案：BD
12．2010年，上海成功举办盛大的世界博览会．回眸一下历届世博会，很多科技成果从世博会上走向世界．例如：1873年奥地利维也纳世博会上，线路意外搭错造就“偶然发明”，导致发电机变成了电动机．如图所示，是著名的电磁旋转实验，这一装置实际上就是最早的电动机．图中A 是可动磁铁，B 是固定导线，C 是可动导线，D 是固定磁铁．图中黑色部分表示汞(磁铁和导线的下半部分都浸没在汞中)，下部接在电源上．请你判断这时自上向下看，A 和C 转动
方向为()
A．可动磁铁A转动方向为逆时针
B．A和C转动方向均为逆时针
C．可动导线C转动方向为顺时针
D．A和C转动方向均为顺时针
解析：根据电流的方向判定可以知道B中的电流方向是向上的，那么在B导线附近的磁场方向为逆时针方向，即为A磁铁N极的受力方向；由于D磁铁产生的磁场呈现出由N极向外发散，C中的电流方向是向下的，由左手定则可知C受到的安培力方向为顺时针．故选项A、C正确．
答案：AC
13．如图所示，电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的．电子束经过加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面．不加磁场时，电子束将通过磁场中心O点而打到屏幕上的中心M，加磁场后电子束偏转到P点外侧．现要使电子束偏转回到P点，可行的办法是()
A．增大加速电压
B．增加偏转磁场的磁感应强度
C．将圆形磁场区域向屏幕靠近些D．将圆形磁场的半径增大些
解析：若电子束的初速度不为零，则qU＝1
2m v
2－1
2m v
2
，v＝
v20＋2qU m，轨道半径R＝m v qB，增大偏转磁场的磁感应强度，轨道半径减小，增大磁场半径电子束均偏转到P点外侧；增大加速电压，轨道半径增大，电子束偏转回到P点；将圆形磁场区域向屏幕靠近些，电子束偏转回到P点．正确答案选A、C.
答案：AC
14．如图所示，相距为d的两带电平行板间同时存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为m、带电荷量为q 的小球由下板边缘沿水平方向射入该区域，带电小球恰能在两板间做匀速圆周运动，则()
A．小球一定带负电
B．小球一定带正电
C．两板间电压为mgd q
D．小球在两板间的运动时间为2πm qB
解析：要使小球在复合场中做匀速圆周运动，必须满足重力与电场力平衡，即mg＝Eq，方向相反，所以电场方向向上，故小球一定
带正电，A 错误，B 正确；根据E ＝U d 可得mg ＝U d q ，所以U ＝mgd q
，C 正确；小球在两板间的运动时间为整个圆周运动周期的一半，即t ＝πm Bq
，D 错误． 答案：BC
三、计算题(共54分)
15.(12分)中国电磁炮研制方面与欧美西方国家在同一起跑线上，限于技术和人才原因，中国电磁炮研制稍比西方国家慢几年，但在某些技术上将会比美国电磁炮更精进．电磁炮是利用磁场对电流的作用力把电能转化为机械能，使炮弹发射出去的．如图所示，把两根长为s ，互相平行的铜制轨道放在磁场中，轨道之间放有质量为m 的炮弹，炮弹架在长为L 、质量为M 的金属架上，已知金属架与炮弹在运动过程中所受的总阻力与速度平方成正比，当有恒定的大电流I 1通过轨道和炮弹时，炮弹与金属架在磁场力的作用下，获得速度v 1时加速度为a ，当有恒定的大电流I 2通过轨道和炮弹时，炮弹最终以最大速度v 2脱离金属架并离开轨道，则垂直于轨道平面的磁感强度B 是多少？
解析：由题意知，当通以电流I 1时，安培力为
F 1＝BI 1L .
由牛顿第二定律有：
F 1－f 1＝(M ＋m )a .
又f 1＝k v 21，
三式解得：k ＝BI 1L －（M ＋m ）a v 21
. 当电流为I 2时，安培力为F 2＝BI 2L ，
f 2＝k v 22.
由题知：F 2＝f 2.
解得：B ＝（M ＋m ）a v 22I 1L v 22－I 2L v 21
. 16．(12分)如图所示，通电金属杆ab 质量m ＝12 g ，电阻R ＝
1.5 Ω，水平地放置在倾角θ＝30°的光滑金属导轨上．导轨宽度d ＝10 3 cm ，导轨电阻、导轨与金属杆的接触电阻忽略不计，电源内阻r ＝0.5 Ω.匀强磁场的方向竖直向上，磁感应强度B ＝0.2 T ，g ＝10 m/s 2，若金属杆ab 恰能保持静止，求：
(1)金属杆ab 受到的安培力大小；
(2)电源的电动势大小E .
解析：(1)对金属杆受力分析如图，由平衡条件可知：
F ＝mg tan 30°，
解得：F＝mg tan 30°＝12×10－3×10×3
3N＝43×10
－2 N.
(2)导线受到的安培力为：F＝BId，
又：E＝I(R＋r)，
联立解得电动势：E＝F
Bd ·(R＋r)＝
43×10－2
0.2×103×10－2
×(1.5＋
0.5)V＝4.0 V.
17．(12分)如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴．一质量为m、电荷量为q 的带正电荷的小球，从y轴上的A点水平向右抛出．经x轴上的M 点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴正方向夹角为θ.不计空气阻力，重力加速度为g，求：
(1)电场强度E的大小和方向；
(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小；
(3)A点到x轴的高度h.
解析：(1)小球在电场和磁场中恰能做匀速圆周运动，其所受电场力必须与重力平衡，有qE＝mg，①
E＝mg
q，②
重力的方向是竖直向下，电场力的方向则应为竖直向上，由于小
球带正电，所以电场强度方向竖直向上．
(2)小球做匀速圆周运动，O ′为圆心，MN 为弦长，∠MO ′P ＝θ，如图所示．设半径为r ，由几何关系知
L 2r
＝sin θ，③ 小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，设小球做圆周运动的速率为v ，
有q v B ＝m v 2r
，④ 由速度的合成与分解知v 0v ＝cos θ，⑤
由③④⑤式得v 0＝qBL 2m
cot θ.⑥ (3)设小球到M 点时的竖直分速度为v y ，
它与水平分速度的关系为v y ＝v 0tan θ，⑦
由匀变速直线运动规律得v 2y ＝2gh ，⑧
由⑥⑦⑧式得h ＝q 2B 2L 2
8m 2g
. 答案：(1)mg q 方向竖直向上 (2)qBL 2m cot θ (3)q 2B 2L 28m 2g
18．(18分)一足够长的矩形区域abcd 内充满磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场，矩形区域的左边界ad 宽为L ，现从ad 中点O 垂直于磁场射入一带电粒子，速度大小为v 0，方向与ad 边夹角θ为30°，如图所示．已知粒子的电荷量为q ，质量为m (重力不计)．
(1)若粒子带负电，且恰能从d 点射出磁场，求v 0的大小；
(2)若粒子带正电，使粒子能从ab 边射出磁场，求v 0的取值范围以及该范围内粒子在磁场中运动时间t 的范围．
解析：(1)由图可知：R ＝L 2
，
据洛伦兹力提供向心力，得：q v B ＝m v 20R
， 则v 0＝qBR m ＝qBL 2m
. (2)当v 0最大时：R 1－R 1cos 60°＝L 2
， 得R 1＝L ，
则：v max ＝qBR 1m ＝qBL m
， 当v 0最小值：R 2＋R 2sin 30°＝L 2
， 得：R 2＝L 3
， 则v min ＝qBR 2m ＝qBL 3m
， qBL 3m <v 0≤qBL m
，
带电粒子从ab 边射出磁场，当速度为v max 时，运动时间最短．
t min ＝150°360°
T ＝5πm 6qB ， 速度为v min 时运动时间最长：t max ＝240°360°
T ＝4πm 3qB ， 所以粒子运动时间t 的范围5πm 6qB ≤t <4πm 3qB
.
情感语录
1.爱情合适就好，不要委屈将就，只要随意，彼此之间不要太大压力
2.时间会把最正确的人带到你身边，在此之前，你要做的，是好好的照顾自己
3.女人的眼泪是最无用的液体，但你让女人流泪说明你很无用
4.总有一天，你会遇上那个人，陪你看日出，直到你的人生落幕
5.最美的感动是我以为人去楼空的时候你依然在
6.我莫名其妙的地笑了，原来只因为想到了你
7.会离开的都是废品，能抢走的都是垃圾
8.其实你不知道，如果可以，我愿意把整颗心都刻满你的名字
9.女人谁不愿意青春永驻，但我愿意用来换一个疼我的你
10.我们和好吧，我想和你拌嘴吵架，想闹小脾气，想为了你哭鼻子，我想你了
11.如此情深，却难以启齿。

其实你若真爱一个人，内心酸涩，反而会说不出话来
12.生命中有一些人与我们擦肩了，却来不及遇见；遇见了，却
来不及相识；相识了，却来不及熟悉，却还要是再见
13.对自己好点，因为一辈子不长；对身边的人好点，因为下辈子不一定能遇见
14.世上总有一颗心在期待、呼唤着另一颗心
15.离开之后，我想你不要忘记一件事：不要忘记想念我。

想念我的时候，不要忘记我也在想念你
16.有一种缘分叫钟情，有一种感觉叫曾经拥有，有一种结局叫命中注定，有一种心痛叫绵绵无期
17.冷战也好，委屈也罢，不管什么时候，只要你一句软话，一个微笑或者一个拥抱，我都能笑着原谅
18.不要等到秋天，才说春风曾经吹过;不要等到分别，才说彼此曾经爱过
19.从没想过，自己可以爱的这么卑微，卑微的只因为你的一句话就欣喜不已
20.当我为你掉眼泪时，你有没有心疼过。