高中物理选修3-1第九章 磁场章末质量检测(九)

章末质量检测(九)

(时间:40分钟)

一、选择题(本题共8小题,1～5题为单项选择题,6～8题为多项选择题)

1.如图1所示,长直导线ab附近有一带正电荷的小球用绝缘丝线悬挂在M点。当ab中通以由b→a的恒定电流时,下列说法正确的是()

图1

A.小球受磁场力作用,方向与导线垂直且垂直纸面向里

B.小球受磁场力作用,方向与导线垂直且垂直纸面向外

C.小球受磁场力作用,方向与导线垂直并指向左方

D.小球不受磁场力作用

【试题参考答案】: D

2.法拉第电动机原理如图2所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心,N极向上。一根金属杆斜插在水银中,杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆上端相连。与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看,金属杆()

图2

A.向左摆动

B.向右摆动

C.顺时针转动

D.逆时针转动

【试题解析】: 从上往下看,根据左手定则可判断出,金属杆所受的安培力将会使其逆时针转动,D正确。

【试题参考答案】: D

3.如图3所示,两平行直导线cd和ef竖直放置,通以方向相反、大小相等的电流,a、

b两点位于两导线所在的平面内,则()

图3

A.b点的磁感应强度为零

B.ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里

C.cd导线受到的安培力方向向右

D.同时改变两导线中的电流方向,cd导线受到的安培力方向不变

【试题解析】: 根据右手螺旋定则可知两导线在b处产生的磁场方向均为垂直纸面向外,选项A错误；ef在a处产生的磁场方向垂直纸面向外,选项B错误；根据左手定则可判断,电流方向相反的两平行直导线互相排斥,选项C错误；只要两直导线中的电流方向相反,就互相排斥,选项D正确。

【试题参考答案】: D

4.(2020·成都七中模拟)如图4所示,光滑绝缘的斜面与水平面的夹角为θ,导体棒ab静止在斜面上,ab与斜面底边平行,通有图示的恒定电流I,空间充满竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。现缓慢增大θ(0＜θ＜90°),若电流I不变,且ab始终静止在斜面上(不考虑磁场变化产生的影响),下列说法正确的是()

图4

A.B应缓慢减小

B.B应缓慢增大

C.B应先增大后减小

D.B应先减小后增大

【试题解析】: 金属棒受重力、支持力及向右的安培力的作用,增大角度θ,则支持力的方向将向左旋转,要使棒仍然平衡,则支持力与安培力的合力大小一直等于重力大小,安培力必须增大,故磁感应强度应增大,B项正确。

【试题参考答案】: B

5.如图5甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D

形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,两盒分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能E k 随时间t 的变化规律如图乙所示。忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断中正确的是( )

图5

A.在E k －t 图像中应有t 4－t 3＜t 3－t 2＜t 2－t 1

B.加速电压越大,粒子最后获得的动能就越大

C.粒子加速次数越多,粒子最大动能一定越大

D.要想粒子获得的最大动能增大,可增加D 形盒的面积

【试题解析】: 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关,因此,在E k －t 图中应有t 4－t 3＝t 3－t 2＝t 2－t 1,A 错误；粒子获得的最大动能与加

速电压无关,加速电压越小,粒子加速次数越多,由q v B ＝m v 2r 得r ＝m v qB ＝2mE k qB ,则

E k ＝q 2B 2r 2

2m ,即粒子获得的最大动能取决于D 形盒的半径,当轨道半径r 与D 形盒半径R 相等时就不能继续加速了,故B 、C 错误,D 正确。

【试题参考答案】: D

6.如图6所示,半径为R 的圆形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,现有比荷大小相等的甲、乙两粒子,甲以速度v 1从A 点沿直径AOB 方向射入磁场,经过t 1时间射出磁场,射出磁场时的速度方向与初速度方向间的夹角为60°；乙以速度

v 2从距离直径AOB 为R 2的C 点平行于直径AOB 方向射入磁场,经过t 2时间射出磁

场,其轨迹恰好通过磁场的圆心。不计粒子受到的重力,则( )

图6

A.两个粒子带异种电荷

B.t1＝t2

C.v1∶v2＝3∶1

D.两粒子在磁场中轨迹长度之比l1∶l2＝3∶1

【试题解析】: 根据左手定则判断可得,甲粒子带正电,乙粒子带负电,选项A正确；分别对甲、乙粒子作图,找出其做匀速圆周运动的圆心和半径以及圆心角,则有r

甲

＝3R,r

乙＝R,θ

甲

＝

π

3,θ乙＝

2π

3,根据q v B＝m

v2

r可得v＝

qBr

m,所以

v1

v2＝

r甲

r乙

＝

3

1,选项C

正确；根据t＝θ

2πT可得

t1

t2＝

θ甲

θ乙＝

1

2,选项B错误；粒子在磁场中的轨迹长度为l＝

v t,所以l1

l2＝

v1t1

v2t2＝

3

2,选项D错误。

【试题参考答案】: AC

7.质谱仪最初是由汤姆逊的学生阿斯顿设计的,他用质谱仪证实了同位素的存在。如图7所示,容器A中有质量分别为m1、m2,电荷量相同的两种粒子(不考虑粒子重力及粒子间的相互作用),它们从容器A下方的小孔S1不断飘入电压为U的加速电场(粒子的初速度可视为零),沿直线S1S2(S2为小孔)与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中,最后打在水平放置的照相底片上。由于实际加速电压的大小在U±ΔU范围内微小变化,这两种粒子在底片上可能发生重叠。对此,下列说法正确的有()

图7

A.两种粒子均带正电

B.打在M处的粒子质量较小

C.若U一定,ΔU越大越容易发生重叠

D.若ΔU一定,U越大越容易发生重叠

【试题解析】: 根据左手定则判断出两种粒子均带正电,选项A正确；设粒子质