安徽省定远中学2019-2020学年上学期单元素质测试卷人教版选修3-1　第三章磁场Word版含答案

定远中学2019-2020学年上学期单元素质测试卷
高二物理3-1第三章

一、单选题(共9小题,每小题3分,共27分)
1.地球是一个大磁体：①在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的．以上关于地磁场的描述正确的是(　　)
A． ①②④ B． ②③④ C． ①⑤ D． ②③
2.如图甲所示，一个条形磁铁P固定在水平桌面上，以P的右端点为原点，中轴线为x轴建立一维坐标系．一个灵敏的小磁针Q放置在x轴上不同位置，设Q与x轴之间的夹角为θ.实验测得sinθ与x之间的关系如图乙所示．已知该处地磁场方向水平，磁感应强度大小为B0.下列说法正确的是(　　)
A．P的右端为S极
B．P的中轴线与地磁场方向平行
C．P在x0处产生的磁感应强度大小为B0
D．x0处合磁场的磁感应强度大小为2B0
3.两个绝缘导体环AA′、BB′大小相同，环面垂直，环中通有相同大小的恒定电流，如图所示，则圆心O处磁感应强度的方向为（AA′面水平，BB′面垂直纸面）（　　）
A． 指向左上方 B． 指向右下方
C． 竖直向上 D． 水平向右
4.如图，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行．用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是(　　)

A．　　　　 B． C．　　　　 D．
5.长直导线中电流在周围空间产生的磁感应强度大小为：B＝k，k为常数，r为到导线的距离，如图所示，两个半径相同，材料不同的半圆环并联地接在电路中，电路中的总电流为I，流过ABD半圆环的电流为I，流过ACD半圆环的电流为I，在圆环圆心处电流产生的磁场的磁感应强度为B，若将ABD半圆环绕直径AD转过90°，这时在O点的磁感应强度大小为(　　)

A． B B． 3B C．B D． B
6.如图所示，条形磁铁竖直放置，一水平圆环从磁铁上方位置M向下运动，到达磁铁上端位置N，套在磁铁上到达中部P，再到达磁铁下端位置Q，后来到达下方L.圆环在M→N→P→Q→L过程中，穿过圆环的磁通量变化情况是(　　)
A． 变大，变小，变大，变小 B． 变大，变大，变小，变小
C． 变大，不变，不变，变小 D． 变小，变小，变大，变大
7.如图所示，倾斜导轨宽为L，与水平面成α角，处在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，金属杆ab水平放在导轨上．当回路电流强度为I时，金属杆ab所受安培力F(　　)
A． 方向垂直ab杆沿斜面向上
B． 方向垂直ab杆水平向右
C．F＝BILcosα
D．F＝BILsinα
8.电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为m＝2.0 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到4 km/s，若这种装置的轨道宽为d＝2 m，长L＝100 m，电流I＝10 A，轨道摩擦不计且金属杆EF与轨道始终接触良好，则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率结果正确的是(　　)

A．B＝18 T，Pm＝1.08×108W B．B＝8 T，Pm＝6.4×105W
C．B＝18 T，Pm＝2.16×106W D．B＝0.6 T，Pm＝3.6×106W
9.如图所示，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是竖直平面内三个相同的半圆形光滑轨道，K为轨道最低点，Ⅰ处于匀强磁场中，Ⅱ和Ⅲ处于匀强电场中，三个完全相同的带正电小球a、b、c从轨道最高点自由下滑至第一次到达最低点K的过程中，下列说法正确的是（ ）

A．在K处球a速度最大 B．在K处球b对轨道压力最大
C．球b需要的时间最长 D．球c机械能损失最多
二、多选题(共5小题,每小题4分,共20分)
10.(多选)如图是倾角θ＝30°的光滑绝缘斜面在纸面内的截面图．一长为L，质量为m的导体棒垂直纸面放在斜面上，现给导体棒通入电流强度为I，并在垂直于导体棒的平面内加匀强磁场，要使导体棒静止在斜面上，已知当地重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)

A． 所加磁场方向与x轴正方向的夹角α的范围应为90°≤α＜240°
B． 所加磁场方向与x轴正方向的夹角α的范围应为0°≤α＜150°
C． 所加磁场的磁感应强度的最小值为
D． 所加磁场的磁感应强度的最小值为
11.医生在做手术时，需从血库里取血，为避免感染，都是利用电磁泵从血库里向外抽．如图为一个电磁泵的结构图，长方形导管的左右表面绝缘，上下表面为导体，管长为a，内壁高为b，宽为L，且内壁光滑．将导管放在垂直左右表面向右的匀强磁场中，由于充满导管的血浆中带有正负离子，将上下表面和电源接通，电路中会形成大小为I的电流，导管的前后两侧便会产生压强差p，从而将血浆抽出．其中v为血液流动方向．若血浆的电阻率为ρ，所加电源的电动势为E，内阻为r，匀强磁场的磁感应强度为B，则(　　)
A． 此装置中血浆的等效电阻为R＝ρ
B． 此装置中血浆受到的安培力大小为F＝BIL
C． 此装置中血浆受到的安培力大小为F＝BIb
D． 前后两侧的压强差为
12.如图所示，在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带正电的小球，管道半径略大于球体半径，整个管道处于方向与管道垂直的水平匀强磁场中；现给球施以一个水平初速度，以后小球的速度随时间变化的图像可能正确的是（ ）


A． B． C． D．
13.图甲是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，并分别与高频电源相连．带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列说法中正确的是（　　）

A． 在Ek﹣t图中应有t4﹣t3=t3﹣t2=t2﹣t1
B． 高频电源的变化周期应该等于tn﹣tn﹣2
C． 要使粒子获得的最大动能增大，可以增大电源电压
D． 在磁感应强度B、“D”形盒半径、粒子的质量m及其电荷量q不变的情况下，粒子的加速次数越多，粒子的最大动能一定越大
14.如图所示，质量为m、带电荷量为+q的P环套在固定不光滑的水平长直绝缘杆上，整个装置处在垂直于杆的水平匀强磁场中，磁感应强度大小为B．现给环一向右的初速度（＞），则（ ）

A． 环将向右减速，最后匀速
B． 环将向右减速，最后停止运动
C． 从环开始运动到最后达到稳定状态，损失的机械能是
D． 从环开始运动到最后达到稳定状态，损失的机械能是-m（）2
三、计算题(共4小题,共53分)
15.如图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B＝0.60 T，磁场内有一块平面感光板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离l＝16 cm处，有一个点状的α粒子放射源S，它向各个方向发射α粒子，α粒子的速度都是v＝3.0×106m/s，已知α粒子的电荷与质量之比＝5.0×107C/kg，现只考虑在图纸平面中运动的α粒子，求ab上被α粒子打中的区域的长度．

16.如图所示，一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上，两导轨平等且间距为L，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，当导体棒中通一自左向右的电流I时，导体棒静止在与竖直方向成37°角的导轨上，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：

(1)磁场的磁感应强度B；
(2)每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN.
17.在如图所示的坐标系中，x轴水平，y轴垂直，x轴上方空间只存在重力场，第Ⅲ象限存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面向里的匀强磁场，在第Ⅳ象限由沿x轴负方向的匀强电场，场强大小与第Ⅲ象限存在的电场的场强大小相等．一质量为m，带电荷量大小为q的质点a，从y轴上y=h处的P1点以一定的水平速度沿x轴负方向抛出，它经过x=﹣2h处的P2点进入第Ⅲ象限，恰好做匀速圆周运动，又经过y轴上的y=﹣2h的P3点进入第Ⅳ象限，试求：

（1）质点a到达P2点时速度的大小和方向；
（2）第Ⅲ象限中匀强电场的电场强度和匀强磁场的磁感应强度的大小；
（3）说明质点a从P3进入第Ⅳ象限后的运动情况（不需要说明理由）
18.如图所示，带电平行金属板PQ和MN之间的距离为d；两金属板之间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B．如图建立坐标系，x轴平行于金属板，与金属板中心线重合，y轴垂直于金属板．区域I的左边界在y轴，右边界与区域II的左边界重合，且与y轴平行；区域II的左、右边界平行．在区域I和区域II内分别存在匀强磁场，磁感应强度大小均为B，区域I内的磁场垂直于xOy平面向外，区域II内的磁场垂直于xOy平面向里．一电子沿着x轴正向以速度射入平行板之间，在平行板间恰好沿着x轴正向做直线运动，并先后通过区域I和II．已知电子电量为e，质量为m，区域I和区域II沿x轴方向宽度均为．不计电子重力．

（1）求两金属板之间电势差U；
（2）求电子从区域II右边界射出时，射出点的纵坐标y；
（3）撤除区域I中的磁场而在其中加上沿x轴正向的匀强电场，使得该电子刚好不能从区域II的右边界飞出．求电子两次经过y轴的时间间隔t．




答案
1.D 2.C 3.A 4.C 5.A 6.B 7.B 8.B 9.C 10.BD 11.ACD 12.ACD 13.AB 14.AD
15.20 cm【解析】α粒子带正电，故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动，用R表示轨道半径，由qvB＝
代入数值得R＝10 cm
因不同方向发射的α粒子的圆轨迹都过S，且2R>l>R.由此可知，某一圆轨迹在图中N左侧与ab相切，则此切点P1就是α粒子能打中的左侧最远点．为定出P1点的位置，可作平行于ab的直线cd，cd到ab的距离为R，以S为圆心，R为半径，作弧交cd于Q点，过Q作ab的垂线，它与ab的交点即为P1，NP1＝
再考虑N的右侧．任何α粒子在运动中离S的距离不可能超过2R，以2R为半径、S为圆心作圆，交ab于N右侧的P2点，此即右侧能打到的最远点．
由图中几何关系得NP2＝
所求长度为P1P2＝NP1＋NP2
代入数值得P1P2＝20 cm
16.(1)　(2) mg
【解析】(1)从右向左看受力分析如图所示：

由受力平衡得到：
＝tan 37°
解得：B＝
即磁场的磁感应强度B的大小为.
(2)两个导轨对棒的支持力为2FN，满足：
2FNcos 37°＝mg
解得：FN＝mg
即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为mg.
17.（1）2，方向与x轴负方向成45°角
（2）
（3）匀减速直线运动
【解析】（1）质点从P1到P2，由平抛运动规律得：

得：t=
则，得：
===

故粒子到达P2点时速度的大小为： ==2，方向与x轴负方向成45°角．
（2）质点从P2到P3，重力与电场力平衡，洛仑兹力提供向心力，
且有
根据几何知识得：
（2R）2=（2h）2+（2h）2，
解得：E=，B=
（3）由上分析可知质点所受的电场力竖直向上，则质点带正电．
质点a从P3进入第Ⅳ象限后，受到水平向右的电场力和重力作用，它们的合力大小为F=mg，方向与质点刚进入第Ⅳ象限速度方向相反，所以质点做匀减速直线运动．

18.（1）（2）（3）
【解析】(1)电子在平行板间做直线运动，电场力与洛伦兹力平衡，
由平衡条件得：….①
电场强度：…..②
由①②两式联立解得：；
（2）如右图所示，电子进入区域I做匀速圆周运动，向上偏转，洛伦兹力提供向心力，

由牛顿第二定律得：③
设电子在区域I中沿着y轴偏转距离为y0，区域I的宽度为b（b=）
由数学知识得：（R﹣y0）2+b2=R2…④
由③④式联立解得：y0=
根据对称性，电子在两个磁场中有相同的偏转量，故电子从区域II射出点的纵坐标为：
y=2y0=
（3）电子刚好不能从区域Ⅱ的右边界飞出，说明电子在区域Ⅱ中做匀速圆周运动的轨迹恰好与区域Ⅱ的右边界相切，圆半径大小恰好与区域Ⅱ宽度相同.设电子进入区域Ⅱ时的速度为，由牛顿第二定律得：…⑤
由得：
电子通过区域Ⅰ的过程中，向右做匀变速直线运动，此过程中平均速度为：
电子通过区域Ⅰ的时间：
（b为区域Ⅰ的宽度）…⑥
解得：
电子在区域II中运动了半个圆周，设电子做圆周运动的周期为T，
由牛顿第二定律得：⑦
⑧
电子在区域II中运动的时间：t2==⑨
由⑦⑧⑨式解得：t2=
电子反向通过区域I的时间仍为t1，电子两次经过y轴的时间间隔：
t=2t1+t2=（8﹣12+）