第三章 磁場(chǎng)章末檢測(cè)卷(三)(時(shí)間：90分鐘分?jǐn)?shù)：100分)一、選擇題(共13小題，每小題4分，共52分。每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。)1下列關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的描述中正確的是()A磁感線可以形象地描述各點(diǎn)磁場(chǎng)的方向 B磁感線是磁場(chǎng)中客觀存在的線C磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā)，到S極終止D實(shí)驗(yàn)中觀察到的鐵屑的分布就是磁感線解析磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而假想出來(lái)有方向的曲線，故B錯(cuò)誤；在磁鐵內(nèi)部，磁感線由S極指向N極，故C錯(cuò)誤；磁感線是不存在的，是假想的，故D錯(cuò)誤。答案A2關(guān)于帶電粒子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的表述，以下正確的是()A帶電粒子在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同B正電荷只在電場(chǎng)力作用下，一定從高電勢(shì)處向低電勢(shì)處運(yùn)動(dòng)C帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的洛倫茲力方向與粒子的速度方向垂直D帶電粒子在磁場(chǎng)中某點(diǎn)受到的洛倫茲力方向與該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同解析當(dāng)帶電粒子帶負(fù)電時(shí)，在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反，當(dāng)帶電粒子帶正電時(shí)，受到的電場(chǎng)力方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，故A錯(cuò)誤；由UAB知，若電場(chǎng)力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，電場(chǎng)力做負(fù)功，則正電荷將從低電勢(shì)處向高電勢(shì)處運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則，帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的洛倫茲力方向一定與速度的方向垂直，故C正確，D錯(cuò)誤；所以選C。答案C3長(zhǎng)10 cm的通電直導(dǎo)線，通過1 A的電流，在磁場(chǎng)強(qiáng)弱、方向都一樣的空間(勻強(qiáng)磁場(chǎng))中某處受到的磁場(chǎng)力為0.4 N，則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度()A等于4 TB大于或等于4 TC小于或等于4 TD方向與其所受到的磁場(chǎng)力方向一致解析題目中沒有說明導(dǎo)線如何放置，若導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直，則由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式得B4 T。若導(dǎo)線沒有與磁場(chǎng)垂直放置，此時(shí)所受安培力為0.4 N，若把此導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直放置時(shí)，受到的安培力將大于0.4 N，根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B可知，此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度將大于4 T，故B正確，A、C錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與磁場(chǎng)的方向一致，與導(dǎo)線的受力方向無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤。答案B4如圖1所示，兩個(gè)完全相同的線圈套在一水平光滑絕緣圓柱上，但能自由移動(dòng)，若兩線圈內(nèi)通以大小不等的同向電流，則它們的運(yùn)動(dòng)情況是()圖1A都繞圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)B以不等的加速度相向運(yùn)動(dòng)C以相等的加速度相向運(yùn)動(dòng)D以相等的加速度相背運(yùn)動(dòng)解析同向環(huán)形電流間相互吸引，雖然兩電流大小不等，但根據(jù)牛頓第三定律知兩線圈間相互作用力必大小相等，故選項(xiàng)C正確。答案C5速率相同的電子垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入四個(gè)不同的磁場(chǎng)，其軌跡如圖所示，則磁場(chǎng)最強(qiáng)的是()解析由qvBm得r，速率相同時(shí)，半徑越小，磁場(chǎng)越強(qiáng)，選項(xiàng)D正確。答案D6如圖2所示四種情況中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，載流導(dǎo)體長(zhǎng)度相同。通過的電流也相同，那么，導(dǎo)體受到的安培力最大，且方向沿著紙面的是()圖2A甲、乙 B甲、丙 C乙、丁 D乙、丙解析題圖甲所示情況中，B與I不垂直，且安培力垂直紙面向里。題圖乙所示情況中，B與I垂直，安培力在紙面內(nèi)豎直向下。題圖丙所示情況中，B與I平行，安培力為0。題圖丁所示情況中，B與I垂直，安培力在紙面內(nèi)垂直I斜向左上。綜合以上分析可知，符合要求的為乙、丁兩種情況。故C正確。答案C7如圖3所示，當(dāng)開關(guān)S閉合的時(shí)候，導(dǎo)線ab受力的方向應(yīng)為()圖3A向右 B向左 C向紙外 D向紙里答案D8.如圖4是比荷相同的a、b兩粒子從O點(diǎn)垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)進(jìn)入正方形區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡，則()圖4Aa的質(zhì)量比b的質(zhì)量大Ba帶正電荷、b帶負(fù)電荷Ca在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)速率比b的大Da在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間比b的長(zhǎng)解析比荷相同，但不知電荷量，故不能比較a、b的質(zhì)量，A錯(cuò)誤；由左手定則可知，a、b都帶負(fù)電荷，B錯(cuò)誤；帶電粒子在磁場(chǎng)中由洛侖茲力提供向心力，有qvB，得v，比荷相同，a運(yùn)動(dòng)的半徑比b運(yùn)動(dòng)的半徑大，所以a在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)速率比b運(yùn)動(dòng)的速率大，C正確；由T，得運(yùn)動(dòng)時(shí)間tT，可知b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比a的長(zhǎng)，D錯(cuò)誤。答案C9在半導(dǎo)體離子注入工藝中，初速度可忽略的磷離子P和P3，經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如圖5所示，已知離子P在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過30后從磁場(chǎng)右邊界射出。在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，離子P和P3()圖5A在電場(chǎng)中的加速度之比為11B在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為31C在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過的角度之比為13D離開電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的動(dòng)能之比為13解析磷離子P與P3電荷量之比q1q213，質(zhì)量相等，在電場(chǎng)中加速度a，由此可知，a1a213，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；離子進(jìn)入磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r，又qUmv2，故有r，即r1r21，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；設(shè)離子P3在磁場(chǎng)中偏角為，則sin ，sin (d為磁場(chǎng)寬度)，故有sin sin 1，已知30，故60，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；全過程中只有電場(chǎng)力做功，WqU，故離開電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的動(dòng)能之比即為電場(chǎng)力做功之比，所以Ek1Ek2W1W213，選項(xiàng)D正確。答案D10通電直導(dǎo)線A與圓形通電導(dǎo)線環(huán)B固定放在同一水平面上，通有如圖6所示的電流，則()圖6A直導(dǎo)線A受到的安培力大小為零B直導(dǎo)線A受到的安培力大小不為零，方向水平向左C導(dǎo)線環(huán)B受到的安培力的合力大小不為零D導(dǎo)線環(huán)B受到的安培力的合力大小不為零，其方向水平向右解析通電導(dǎo)線之間的作用力，同向電流之間為引力，異向電流之間為斥力，可知圓形通電導(dǎo)線左側(cè)與直導(dǎo)線間為引力，靠近直導(dǎo)線的右側(cè)部分為斥力，由于斥力大于引力，故導(dǎo)線的合力方向水平向右，由牛頓第三定律可知導(dǎo)線環(huán)B受到的安培力的合力水平向左，C正確。答案C11一正電荷q在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，以速度v沿x軸正方向進(jìn)入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖7所示，為了使電荷能做直線運(yùn)動(dòng)，則必須加一個(gè)電場(chǎng)，不計(jì)重力，此電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)該是()圖7A沿y軸正方向，大小為B沿y軸負(fù)方向，大小為BvC沿y軸正方向，大小為D沿y軸負(fù)方向，大小為解析要使電荷能做直線運(yùn)動(dòng)，必須用電場(chǎng)力抵消洛倫茲力，本題正電荷所受洛倫茲力的方向沿y軸正方向，故電場(chǎng)力必須沿y軸負(fù)方向且qEqvB，即EBv。答案B12.某空間存在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫出)，帶電小球沿如圖8所示的直線斜向下由A點(diǎn)沿直線向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，此空間同時(shí)存在由A指向B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則下列說法正確的是()圖8A小球一定帶正電B小球可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)C小球一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D運(yùn)動(dòng)過程中，小球的機(jī)械能減小解析由于小球重力方向豎直向下，空間存在磁場(chǎng)，且小球直線運(yùn)動(dòng)方向斜向下，與磁場(chǎng)方向相同，故不受磁場(chǎng)力的作用，電場(chǎng)力必水平向右，但電場(chǎng)具體方向未知，故不能判斷帶電小球的電性，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；重力和電場(chǎng)力的合力不為零，故不是勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因?yàn)橹亓εc電場(chǎng)力的合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，故小球一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確；運(yùn)動(dòng)過程中由于電場(chǎng)力做正功，故機(jī)械能增加，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C13.如圖9是汽車尾氣磁流體發(fā)電的原理示意圖，金屬板M、N正對(duì)著平行放置，且板面垂直于紙面，在兩板之間接有電阻R。極板間的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，等離子束(分別帶有等量正、負(fù)電荷的離子束)從左向右進(jìn)入板間，下列表述正確的是()圖9AM板的電勢(shì)低于N板，通過電阻R的電流向上BM板的電勢(shì)低于N板，通過電阻R的電流向下CM板的電勢(shì)高于N板，通過電阻R的電流向上DM板的電勢(shì)高于N板，通過電阻R的電流向下解析等離子體進(jìn)入磁場(chǎng)，根據(jù)左手定則，正電荷向上偏轉(zhuǎn)，打在上極板上，負(fù)電荷向下偏轉(zhuǎn)，打在下極板上，所以上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，則M板的電勢(shì)高于N板的電勢(shì)，流過電阻的電流方向向下，選項(xiàng)D正確。答案D二、非選擇題(共5小題，共48分。)14(5分)邊長(zhǎng)為10 cm的正方形線圈，固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與線圈平面夾角30，如圖10所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律為：B23t(T)，則在第1 s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化量是多少？圖10解析t0時(shí)，B02 T，t1 s時(shí)，B1(231) T5 T，由BS得：BSsin 30(B1B0)L2sin 30(52)0.12 Wb1.5102 Wb。答案1.5102 Wb15(6分)如圖11所示為圓柱形區(qū)域的橫截面，在該區(qū)域加沿圓柱軸線方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。帶電粒子(不計(jì)重力)第一次以速度v1沿截面直徑入射，粒子飛入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，速度方向偏轉(zhuǎn)60角；該帶電粒子第二次以速度v2從同一點(diǎn)沿同一方向入射，粒子飛出磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，速度方向偏轉(zhuǎn)90角。則：圖11(1)帶電粒子第一次和第二次在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比；(2)速度之比；(3)時(shí)間之比。解析(1)設(shè)磁場(chǎng)半徑為R，當(dāng)?shù)谝淮我运俣葀1沿截面直徑入射時(shí)，根據(jù)幾何知識(shí)可得：cos 30，即r1R。當(dāng)?shù)诙我运俣葀2沿截面直徑入射時(shí)，根據(jù)幾何知識(shí)可得：r2R，所以。(2)兩次情況下都是同一個(gè)帶電粒子在相等的磁感應(yīng)強(qiáng)度下運(yùn)動(dòng)的，所以根據(jù)公式r，可得。(3)因?yàn)橹芷赥，與速度無(wú)關(guān)，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間比為。答案(1)1(2)1(3)2316(10分)如圖12所示，將長(zhǎng)50 cm、質(zhì)量為10 g的均勻金屬棒ab的兩端用兩只相同的輕質(zhì)彈簧懸掛成水平狀態(tài)，位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)金屬棒中通以0.4 A電流時(shí)，彈簧恰好不伸長(zhǎng)，求：圖12(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？(2)當(dāng)金屬棒通以0.2 A由a到b的電流時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)1 cm，如果電流方向由b到a，而電流大小不變，彈簧伸長(zhǎng)又是多少？解析(1)當(dāng)ab棒受到向上的安培力BIl和向下的重力mg大小相等時(shí)，彈簧不伸長(zhǎng)，由BIlmg可得出磁感應(yīng)強(qiáng)度：BT0.49 T。(2)當(dāng)0.2 A的電流由a流向b時(shí)，ab棒受到兩根彈簧向上的拉力2kx1及向上的安培力BI1l和向下的重力mg作用，處于平衡狀態(tài)。根據(jù)平衡條件有：2kx1mgBI1l當(dāng)電流反向后，ab棒在兩個(gè)彈簧向上的拉力2kx2及向下的安培力BI2l和重力mg作用下平衡，有：2kx2mgBI2l兩式相除并整理，得彈簧伸長(zhǎng)x2為：x2x11 cm3 cm。答案(1)0.49 T(2)3 cm17(10分)如圖13所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向右，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的微粒以速度v與磁場(chǎng)方向垂直，與電場(chǎng)成45角射入復(fù)合場(chǎng)中，恰能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。 圖13解析假設(shè)粒子帶負(fù)電，則所受電場(chǎng)力方向水平向左，洛倫茲力方向斜向右下方與v垂直，可以從力的平衡條件判斷出這樣的粒子不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以粒子應(yīng)帶正電荷，受力情況如圖所示，根據(jù)合外力為零可得mgqvBsin 45，qEqvBcos 45，由兩式可得B，E。答案見解析18(17分)粒子從小孔P以1107 m/s的速度進(jìn)入正交的電磁場(chǎng)區(qū)域，且恰好可沿中心線勻速通過，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.1 T。之后經(jīng)過A孔進(jìn)入電場(chǎng)加速區(qū)域，加速電壓U3106 V。從區(qū)域射出的粒子隨后又進(jìn)入半徑為r m的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度B00.4 T、方向垂直紙面向里。圓形磁場(chǎng)右邊有一豎直熒光屏與之相切，熒光屏的中心點(diǎn)M和圓形磁場(chǎng)的圓心O、電磁場(chǎng)區(qū)域的中線在同一條直線上，粒子的比荷為5107 C/kg。圖14(1)求電磁場(chǎng)區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度大?。?2)粒子在圓形磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間多長(zhǎng)？(3)求出粒子打在熒光屏上的位置。解析(1)粒子勻速通過電磁場(chǎng)區(qū)域：qEqv0B聯(lián)立可得：E1106 V/m(2)粒子在區(qū)域被電場(chǎng)加速：qUmv2mv所以v2107 m/s粒子在區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)：qvB所以R1mT由幾何關(guān)系可知：粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)角60所以粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間tT聯(lián)立可得：t107s(3)粒子的入射速度過圓心，由幾何關(guān)系可知，出射速度方向也必然過圓心O幾何關(guān)系如圖：tan 60，所以x1 m粒子打在熒光屏上的M點(diǎn)上方1 m處答案(1)1106 V/m(2)107s(3)見解析