高中物理 第三章 磁场检测卷 粤教版选修31

高中物理第三章磁场检测卷粤教版选修31
第三章磁场
(测试时间：50分钟评价分值：100分)
一、单项选择题(每小题4分，满分16分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)
1．如图所示的四个实验现象中，不能表明在电流周围能产生磁场的是( )
A．图甲中，导线通电后磁针发生偏转
B．图乙中，通电导线在磁场中受到力的作用
C．图丙中，当电流方向相同时，导线相互靠近
D．图丁中，当电流方向相反时，导线相互远离
答案：B
2．如图所示，在水平直导线正下方，放一个可以自由转动的小磁针．现给直导线通以向右的恒定电流，不计其他磁场的影响，则下列说法正确的是( )
A．小磁针保持不动
B．小磁针的N极将向下转动
C．小磁针的N极将垂直于纸面向里转动
D．小磁针的N极将垂直于纸面向外转动
解析：当通入如图所示的电流时，根据右手螺旋定则可得小磁针的位置的磁场方向是垂
直纸面向里，由于小磁针静止时N 极的指向为磁场的方向，所以小磁针的N 极将垂直于纸面向里转动．
答案：C
3．关于磁场，下列说法正确的是( ) A ．磁场对放入其中的磁体一定有力的作用 B ．磁场对放入其中的电流一定有力的作用 C ．磁场对放入其中的运动电荷一定有力的作用 D ．磁感线实际上是不存在的，所以不可能模拟出磁感线
解析：A.磁场对放入其中的磁体一定有磁场力作用，故A 正确；B.磁场对放入其中的电流不一定有磁场力的作用，当平行于磁场放时，一定没有磁场力；当垂直放入磁场中，磁场力最大．故B 错误；C.磁场对放入其中的运动电荷不一定有力的作用，当运动方向与磁场方向平行时，就没有磁场力．故C 错误；D.磁感线实际上是不存在的，所以可以用细铁屑来体现出磁感线的疏密．故D 错误．
答案：A
4．如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L ，质量为m 的直导体棒．在导体棒中的电流I 垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B 的大小和方向正确的是( )
A ．
B ＝mg
IL
αsin ，方向垂直斜面向上
B ．B ＝mg
IL
α
sin ，方向垂直斜面向下
C ．B ＝mg
IL
αcos ，方向垂直斜面向下
D ．B ＝mg
IL
cos ，方向垂直斜面向上
解析：A.外加匀强磁场的磁感应强度B 的方向垂直斜面向上，则沿斜面向上的安培力、支持力与重力，处于平衡状态．
答案：A
二、双项选择题(每小题6分，满分30分．在每小题给出的四个选项中，有两个选项符合题目要求，全部选对得6分，选不全得3分，有选错或不选的得0分)
5．关于地磁场，下列说法正确的是( )
A ．地球是一个巨大的磁体，地磁N 极在地理南极附近，S 极在地理北极附近
B ．地磁场在地表附近某处，有两个分量，水平分量指向地理北极附近，竖直分量一定竖直向下
C ．若能将指南针放在地心，则它的N 极指向地球北极
D ．若能将指南针放在地心，则它的N 极指向地球南极
解析：A.地理北极附近是地磁南极，地理南极附近是地磁北极．故A 符合题意．B.地磁场的磁感线可分解成两个分量，水平分量指向地理北极附近，若在北半球，则竖直分量竖直向下；若是南半球，则是竖直向上．故B 不符合题意．C.磁感线是闭合曲线，地球内部的磁感线是从S 极到N 极，因此若能将指南针放在地心，则它的N 极指向地球的南极．故C 不符合题意，D 符合题意．
答案：AD
6．磁场中某点的磁感应强度B 的方向，是指( ) A ．放在该点的小磁针N 极的受力方向 B ．放在该点的小磁针静止后S 极的指向 C ．磁感线在该点的切线方向
D ．与放在磁场中该点的通电导线所受安培力的方向一致
解析：A 、B.我们规定：磁场中某点的磁感应强度B 的方向与放在该点的小磁针N 极的受力方向一致；与放在该点的小磁针静止后N 极的指向一致；故A 正确，B 不正确；C.为了使用磁感线形象地描述磁场的强弱和方向，规定磁场的方向沿磁感线在该点的切线的方向，故C 正确；D.磁感应强度B 的方向与放在磁场中该点的通电导线所受安培力的方向垂直，故D 错误．
答案：AC
7．如图所示是用电子射线管演示带电粒子在磁场中受洛伦兹力的实验装置，图中虚线是带电粒子的运动轨迹，那么下列关于此装置的说法正确的有( )
A．A端接的是高压直流电源的正极
B．A端接的是高压直流电源的负极
C．C端是蹄形磁铁的N极
D．C端是蹄形磁铁的S极
解析：A.由图可知，电子是从A端射出，则A端是高压直流电源的负极，故A错误；B.由图可知，电子是从A端射出，则A端是高压直流电源的负极．故B正确；C.电子是从A 向B运动，且洛伦兹力向下，则由左手定则可得磁场方向由C向D，故C正确；D.电子是从A向B运动，且洛伦兹力向下，则由左手定则可得磁场方向由C向D.故D错误．答案：BC
8．如图所示，竖直向下的匀强磁场穿过光滑的绝缘水平面，平面上一个钉子O固定一根细线，细线的另一端系一带电小球，小球在光滑水平面内绕O做匀速圆周运动．在某时刻细线断开，小球仍然在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法错误的是( )
A．速率变小，半径变小，周期不变
B．速率不变，半径不变，周期不变
C．速率变小，半径变大，周期变大
D ．速率不变，半径变小，周期变小
解析：A.线断后，小球只受洛伦兹力作用，由于洛伦兹力不做功，所以小球的速率一定不变，故AC 错误；B.若线断前，线中无拉力，只有洛伦兹力提供向心力，则线断后无影响，小球的轨迹不变，半径不变，周期也不变，故B 正确；D.若线断前，绳中有拉力F 且F －qvB
＝m v 2r 时，线断后qvB ＝m v 2
r
，小球做圆周运动的绕行方向发生变化，当F －qvB ＝qvB ，即F ＝
2qvB 时，半径、周期都不变；当F －qvB ＞qvB ，即F ＞2qvB 时，半径、周期都变大；当F －
qvB ＜qvB ，即F ＜2qvB 时，半径、周期都变小，故D 正确．
答案：AC
9．带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹，如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹，a 和b 是轨迹上的两点，匀强磁场B 垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电荷量不变，而动能逐渐减少．下列说法正确的是( )
A ．粒子先经过a 点，再经过b 点
B ．粒子先经过b 点，再经过a 点
C ．粒子带负电
D ．粒子带正电
解析：粒子在云室中运动时，速度逐渐减小，根据r ＝
mv
qB
可知其运动轨迹的半径逐渐减小，故粒子运动方向为由a 到b ，故A 正确，B 错误；运动方向由a 到b ，磁场垂直纸面向里，所受洛伦兹力方向指向运动轨迹内侧，故由左手定则可知该电荷带负电，故C 正确，D 错误．
答案：AC
三、非选择题(本大题共3小题，共54分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明
确写出数值和单位)
10．电子(e ，m )以速度
v 0与x 轴成30°角垂直射入磁感强度为B 的匀强磁场中，经一
段时间后，打在x 轴上的P 点，如图所示，则P 点到O 点的距离为________，电子由O 点运动到P 点所用的时间为________．
解析：电子在磁场中受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，轨迹如图所示，由图可知：弦切
角为30°，所以圆心角为60°，P 点到O 点的距离等于半径，根据Bev 0＝m v 20
R 得R ＝mv 0eB
所以P 点到O 点的距离等于mv 0
eB
圆周运动的周期：T ＝2πm
eB
圆心角为60°，所以电子由O 点运动到P 点所用的时间：t ＝60°360°·2πm eB ＝πm
3eB .
答案：mv 0eB πm 3eB
11．最近研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示．炮弹(可视为长方
形导体)置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹静止在轨道的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离
d ＝0.10 m ，导轨长L ＝5.0 m ，炮弹质量m ＝0.30 kg.导轨上的电流I 的方向如图中箭头所
示．可认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B ＝2.0 T ，方向垂
直于纸面向里．若炮弹出口速度为v ＝2.0×3
10 m/s ，忽略摩擦力与重力的影响以及发射
过程中电流产生的焦耳热，试求：
(1)通过导轨的电流I ；
(2)发射过程中电源的最大输出功率P .
解析：(1)炮弹的加速度为：a ＝
IdB m
炮弹做匀加速运动，有：v 2
＝2aL 代入题给数据得I ＝6.0×105
A (2)电源的最大输出功率：P ＝Id
B ·v 解得：P ＝2.4×108
W
答案：(1)6.0×105
A (2)2.4×108
W
12．质谱仪原理如图所示，a 为粒子加速器，电压为U 1；b 为速度选择器，磁场与电
场正交，磁感应强度为
B 1，板间距离为d ；c 为偏转分离器，磁感应强度为B 2.今有一
质量为m 、电荷量为＋q 的正电子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做半径为R 的匀速圆周运动．求：
(1)粒子射出加速器时的速度v 为多少？ (2)速度选择器的电压U 2为多少？ (3)粒子在B 2磁场中做匀速圆周运动的半径R 为多大？
解析：(1)粒子经加速电场U 1加速，获得速度v ，由动能定理得：qU 1＝12mv 2
解得v ＝
2qU 1
m
故粒子的速度为：
2qU 1
m
(2)在速度选择器中作匀速直线运动，电场力与洛伦兹力平衡得 Eq ＝qvB 1即U 2d
q ＝qvB 1
U 2＝B 1dv ＝B 1d
2qU 1
m
故速度选择器的电压U 2为：B 1d
2qU 1
m
(3)在B 2中作圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有：qvB 2＝m v 2R ，R ＝mv qB 2＝
m
qB 2
2qU 1
m
答案：见解析。