2019-2020年高中物理 第3章《磁場》單元測試 粵教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 第3章《磁場》單元測試 粵教版選修3-1 本試卷分第Ⅰ卷（選擇題）和第Ⅱ卷（非選擇題）兩部分。共100分考試用時90分鐘。 第Ⅰ卷（選擇題 共40分） 一、本題共10小題，每小題4分，共40分．在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確．全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分． 1．關于磁場、磁感應強度和磁感線的描述，下列敘述正確的是 （ ） A．磁感線可以形象地描述磁場的強弱和方向，在磁場中是客觀存在的 B．磁極間的相互作用是通過磁場發(fā)生的 C．磁感線總是從磁體的N極指向S極 D．不論通電導體在磁場中如何放置，都能夠檢測磁場的存在 2．根據安培的思想，認為磁場是由于運動電荷產生的，這種思想如果對地磁場也適用，而目前在地球上并沒有發(fā)現相對地球定向移動的電荷，那么由此可斷定地球應該（　　） A．帶負電　 Ｂ．帶正電 C．不帶電　　　 Ｄ．無法確定 3．安培的分子環(huán)形電流假說不可以用來解釋 （ ） A．磁體在高溫時失去磁性； B．磁鐵經過敲擊后磁性會減弱； C．鐵磁類物質放入磁場后具有磁性； D．通電導線周圍存在磁場。 4．磁感應強度，與下列哪個物理量的表達式體現了相同的物理方法 （ ） A．加速度 B．電場強度 C．電容 D．電阻 5．如圖所示為兩根互相平行的通電導線a﹑b的橫截面圖，a﹑b的電流方向已在圖中標出．那么導線a中電流產生的磁場的磁感線環(huán)繞方向及導線b所受的磁場力的方向應分別是 （ ） 左 右 a b A．磁感線順時針方向，磁場力向左 B．磁感線順時針方向，磁場力向右 C．磁感線逆時針方向，磁場力向左 D．磁感線逆時針方向，磁場力向右 6．一只磁電式電流表，其讀數總是比標準電流表偏小，為糾正這一誤差，可行的措施是（ ） A．減小永久磁鐵的磁性 B．減少表頭線圈的匝數 C．增加表頭線圈的匝數 D．減少分流電阻的阻值 7．在地球赤道上空有一小磁針處于水平靜止狀態(tài)，現突然發(fā)現小磁針N極向東偏轉，則以下判斷正確的是 （ ） A．若是用一條形磁鐵對小磁針施加影響，可以讓條形磁鐵的N極從其正東方向靠近小磁針 B．若是用一條形磁鐵對小磁針施加影響，可以讓條形磁鐵的N極從其正西方向靠近小磁針 C．若是用一束電子流對小磁針施加影響，可以讓電子流從小磁針的正上方由南向北通過 D．若是用一束電子流對小磁針施加影響，可以讓電子流從小磁針的正下方由南向北通過 8．如圖所示，在豎直放置的金屬板M上放一個放射源C，可向紙面內各個方向射出速率均為v的粒子，P是與金屬板M 平行的足夠大的熒光屏，到M的距離為d．現在 P與金屬板M間加上垂直紙面的勻強磁場，調整磁感應強度的大小，恰使沿M板向上射出的粒子剛好垂直打在熒光屏上。若粒子的質量為m，電荷量為+2e。則 （ ） A．磁場方向垂直紙面向里，磁感應強度B的大小為 B．磁場方向垂直紙面向外，磁感應強度B的大小為 C．在熒光屏上能觀察到的亮斑區(qū)的長度為2d D．在熒光屏上能觀察到的亮斑區(qū)的長度為4d 9．如圖所示，邊長為a的等邊三角形ABC區(qū)域中存在垂直紙面向里的勻強磁場，AC邊右側存在豎直方向的勻強電場，場強為E，一帶正電、電量為q的小球以速度v0沿AB邊射入勻強磁場中恰能做勻速圓周運動，欲使帶電小球能從AC邊射出，勻強磁場的磁感應強度B的取值應為 （ ） A． B． C．B= D． 10．如圖所示，勻強電場E方向豎直向下，水平勻強磁場B垂直紙面向里，三個油滴a、b、c帶有等量同種電荷。已知a靜止，b、c在紙面內均做勻速圓周運動（軌跡未畫出）。以下說法正確的是 （ ） a b c E A．a的質量最大，c的質量最小，b、c都沿逆時針方向運動 B．b的質量最大，a的質量最小，b、c都沿順時針方向運動 C．三個油滴質量相等，b沿順時針方向運動，c沿逆時針方 向運動 D．三個油滴質量相等，b、c都沿順時針方向運動 第Ⅱ卷（非選擇題 共60分） 二、本題共2小題，共12分．把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答． 11．（4分）質譜儀是一種測定帶電粒子質量和分析同位素的重要工 具，在科學研究中具有重要應用。如圖所示是質譜儀工作原理 簡圖，電容器兩極板相距為d，兩端電壓為U，板間勻強磁場 磁感應強度為B1，一束帶電量均為q的正電荷粒子從圖示方向 射入，沿直線穿過電容器后進入另一勻強磁場B2，結果分別打 在a、b兩點，測得兩點間的距離為，由此可知，打在兩點的粒子質量差為=____________。（粒子重力不計） 12．（8分）某研究性小組的同學們在探究安培力的大小和方向與哪些因素有關時，設計了以下兩個實驗。 實驗一：利用如圖所示的安培力演示器先探究影響安培力大小 的因素。第一步，當通電導線長度和磁場一定，調節(jié)滑動變 阻器的滑片改變電流，觀察：指針發(fā)生偏轉，且偏轉角度隨電流 增大而增大。第二步，當通電電流和磁場一定，改變導線的 長度，分別觀察：指針發(fā)生偏轉的角度隨導線長度的增大而增大。 第三步，當通電電流和導線長度一定，更換磁鐵，再次分別 觀察：指針發(fā)生偏轉的角度不同。 實驗二：利用安培力演示器對安培力的方向進行對比探究。先后 按照下表實驗序號1、2、3的圖例做實驗，觀察到的相關現象已分別記錄在對應的圖例下面的表格里。 實驗序號 2 3 圖 例 B F I F B I I F B 磁場方向 豎直向下 豎直向下 豎直向上 電流方向 水平向里 水平向外 水平向外 受力方向 水平向左 水平向右 水平向左 （1）通過實驗一的對比探究，可以得到影響安培力大小的因素有：________________；且安培力大小與這些因素的定性關系是：___________________________________。 （2）通過實驗二的對比探究，可以得到安培力的方向與______方向、______方向有關；且三者方向的關系是：當I⊥B時，_________________________。 （3）通過實驗一的對比探究，能否得出安培力大小的計算公式？___________（填“能”或“不能”）通過實驗二的對比探究，能否得出安培力方向的規(guī)律――左手定則？___________（填“能”或“不能”） 三、本題共4小題，滿分48分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位。 13．（10分）用兩個一樣的彈簧吊著一根銅棒，銅棒所在虛線范圍內有垂直于紙面的勻強磁場，棒中通以自左向右的電流（如圖所示），當棒靜止時，兩彈簧秤的讀數為F1；若將棒中的電流方向反向（大小保持不變），當棒靜止時，兩彈簧秤的示數為F2，且F2＞F1，根據這兩個數據，試求： （1）磁場的方向； （2）安培力的大小； （3）銅棒的重力。 14．（10分）如圖，水平放置的光滑的金屬導軌M、N，平行地置于勻強磁場中，間距為d，金屬棒ab的質量為m，電阻為r，放在導軌上且與導軌垂直。磁場的磁感應強度大小為B，方向與導軌平面成夾角α 且與金屬棒ab垂直，定值電阻為R，導軌電阻不計。當電鍵閉合的瞬間，測得棒ab的加速度大小為a，則電源電動勢為多大？ A P L B 15．（14分）如圖所示，一束極細的可見光照射到金屬板上的A點，可以從A點向各個方向發(fā)射出速率不同的電子，這些電子被稱為光電子。金屬板左側有一個方向垂直紙面向里、磁感應強度為B，且面積足夠大的勻強磁場，涂有熒光材料的金屬小球P（半徑忽略不計）置于金屬板上的A點的正上方， A、P同在紙面內，兩點相距L。從A點發(fā)出的光電子，在磁場中偏轉后，有的能夠打在小球上并使小球發(fā)出熒光?，F已測定，有一個垂直磁場方向、與金屬板成θ=30角射出的光電子擊中了小球。求這一光電子從金屬板發(fā)出時的速率v和它在磁場中運動的可能時間t。已知光電子的比荷為e/m 。 16．（14分）如圖所示的坐標系，在y軸左側有垂直紙面、磁感應強度為B的勻強磁場。在x=L處，有一個與x軸垂直放置的屏，y軸與屏之間有與y軸平行的勻強電場。在坐標原點O處同時釋放兩個均帶正電荷的粒子A和B，粒子A的速度方向沿著x軸負方向，粒子B的速度方向沿著x軸正方向。已知粒子A的質量為m，帶電量為q，粒子B的質量是n1m，帶電量為n2q，釋放瞬間兩個粒子的速率滿足關系式。若已測得粒子A在磁場中運動的半徑為r，粒子B擊中屏的位置到x軸的距離也等于r。粒子A和粒子B的重力均不計。 （1）試在圖中畫出粒子A和粒子B的運動軌跡的示意圖。 （2）求：粒子A和粒子B打在屏上的位置之間的距離。 參考答案及解析 1．B解析：磁感線是形象地描述磁場而引入的曲線，是假想的曲線，A項錯；磁場的基本特性是對處于磁場中的磁極或電流有力的作用，B項正確。磁場中的任何一條磁感線都是閉合曲線，C項錯誤。通電導體平行磁場放置時，不受磁場力作用，此時就不能檢測磁場的存在，故D項錯誤。 2．A 解析：根據安培定則即可判斷A 正確。 3．D解析：安培的分子環(huán)形電流假說可以解釋磁化、退磁，不能解釋電流為什么能產生磁場 4．BCD解析：磁感應強度的定義式是比值定義，與選項BCD定義方法相同，而A項中的表達式是加速度的決定式。 5．B 解析：由安培定則和左手定則可知，選項B正確。 6．CD 解析：磁電式電流表的工作原理是通電線圈在磁場中受到安培力的作用而繞轉軸偏轉一定的夾角，現發(fā)現其讀數總是比標準電流表偏小，說明應當使其線圈偏轉的多一點，故可以增加表頭線圈的匝數和減少分流電阻的阻值，故CD正確。 7．BC 解析：小磁針的N極受力方向與磁場方向相同，S極受力方向與磁場方向相反，根據地磁場的方向，以及電子流形成的電流周圍的磁場方向，可知BC正確。 a b 8．BC解析：粒子帶正電，由左手定則可知，磁場方向垂直紙面向外，粒子的軌道半徑為d，由得： ，故B正確；亮斑區(qū)的上邊界是沿M板向上射出的粒子，經1/4圓弧到達的a點；亮斑區(qū)的下邊界是垂直M板射出的粒子，經1/4圓弧軌跡與屏相切的b點，如圖所示，所以亮斑區(qū)的長度為2d ，C選項正確。 9．B 解析：小球以速度v0沿AB邊射入勻強磁場中恰能做勻速圓周運動，說明小球所受電場力和重力平衡，即mg=Eq；欲使帶電小球能從AC邊射出，則有：；小球做勻速圓周運動的半徑為。聯立上述三式解得：。 10．D 解析：三個油滴帶等量同種電荷，由a靜止可知帶負電，電場力等于重力，b、c做圓周運動，電場力也等于重力，故三者質量相等；由左手定則可知b、c都沿順時針方向運動。 11．（4分） 12．（8分）（1）磁場、導線長度和通電電流；磁性越強（磁場越強），電流越大或直導線越長，安培力越大。（2分） （2）磁場、電流；F⊥I，F⊥B（4分） （3）不能；能。（2分） 解析 （1）實驗一中，通電直導線在安培力作用下使指針發(fā)生偏轉，且偏轉角度越大，說明導線所受安培力越大。當通電導線長度和磁場一定時，改變電流，偏轉角度相應變化，說明安培力的大小與電流有關，偏轉角度隨電流增大而增大，進一步說明，電流越大，安培力越大；同理，可以得到影響安培力大小的因素還有磁場、導線長度，且磁性越強（磁場越強），直導線越長，安培力越大。 （2）實驗二中：圖例1與圖例2對比，當磁場方向相同，改變電流方向時，安培力方向發(fā)生變化；圖例2與圖例3對比，當電流方向相同，改變磁場方向時，安培力方向發(fā)生變化。說明安培力的方向與磁場方向、電流方向都有關；當導線垂直放入磁場中，安培力不僅垂直電流的方向，也垂直磁場的方向。 （3）實驗一是一個定性探究實驗，不能得出安培力大小的計算公式。實驗二則可以得出安培力方向的判定規(guī)律――左手定則。 13．（10分）解：（1）由F2＞F1，可以確定磁場的方向為垂直紙面向里。（3分） （2）設銅棒的重力為G，安培力的大小為F，則由平衡條件得：2F1=G―F，（2分） 2F2= G + F，（2分） 根據這兩個方程，解得 銅棒的重力G = F1 + F2（2分） 安培力的大小F= F2 － F1（1分） 14．（10分）解析：畫出導體棒ab受力的截面圖，如圖所示 導體棒ab所受安培力：F = BIL （2分） 由牛頓第二定律得： Fsinα=ma （4分） 導體棒ab 中的電流： （2分） 得（2分） A P L B （1） R θ 15．（14分）情況一：若光電子的出射方向是沿斜向左下方的方向，如圖（1）所示： 由牛頓第二定律得： （2分） 由幾何關系得： （2分） A P L B （2） R θ 解得： （2分） 情況二：若光電子的出射方向是沿著斜向左上方的方向， 如圖（2）所示： 由圖可知，軌道半徑， 速率仍為： （2分） 光電子在磁場中的運動周期： （2分） 情況一：光電子在磁場中運動的時間 （2分） 情況二：光電子在磁場中運動的時間 （2分） 16．（14分）解：（1）粒子A在磁場中做半個圓周的勻速圓周運動后進入電場做類平拋運動，設打在屏上的位置為Q點，粒子B直接在電場中做類平拋運動，設打在屏上的位置為P點，如圖所示。（3分） （2）由題意，兩個粒子的速率滿足關系式 粒子A在磁場中做勻速圓周運動，由牛頓第二定律 得， （2分） 解得 ，（2分） 粒子A和粒子B做類平拋運動過程中，沿電場方向上的側移分別為 （2分） （2分） 由以上兩式解得 （2分） 所以，粒子A和粒子B打在屏上的位置之間的距離為 （1分）