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(shí)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(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確．全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分． 1．關(guān)于磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)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(dǎo)體在磁場中如何放置，都能夠檢測磁場的存在 2．根據(jù)安培的思想，認(rèn)為磁場是由于運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)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(xiàn)相對地球定向移動(dòng)的電荷，那么由此可斷定地球應(yīng)該（　?。? A．帶負(fù)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(shí)失去磁性； B．磁鐵經(jīng)過敲擊后磁性會減弱； C．鐵磁類物質(zhì)放入磁場后具有磁性； D．通電導(dǎo)線周圍存在磁場。 4．磁感應(yīng)強(qiáng)度，與下列哪個(gè)物理量的表達(dá)式體現(xiàn)了相同的物理方法 （ ） A．加速度 B．電場強(qiáng)度 C．電容 D．電阻 5．如圖所示為兩根互相平行的通電導(dǎo)線a﹑b的橫截面圖，a﹑b的電流方向已在圖中標(biāo)出．那么導(dǎo)線a中電流產(chǎn)生的磁場的磁感線環(huán)繞方向及導(dǎo)線b所受的磁場力的方向應(yīng)分別是 （ ） 左 右 a b A．磁感線順時(shí)針方向，磁場力向左 B．磁感線順時(shí)針方向，磁場力向右 C．磁感線逆時(shí)針方向，磁場力向左 D．磁感線逆時(shí)針方向，磁場力向右 6．一只磁電式電流表，其讀數(shù)總是比標(biāo)準(zhǔn)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(shù) C．增加表頭線圈的匝數(shù) 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?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)突然發(fā)現(xiàn)小磁針N極向東偏轉(zhuǎn)，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(gè)放射源C，可向紙面內(nèi)各個(gè)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(xiàn)在 P與金屬板M間加上垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，調(diào)整磁感應(yīng)強(qiáng)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(zhì)量為m，電荷量為+2e。則 （ ） A．磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為 B．磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)磁場，AC邊右側(cè)存在豎直方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為E，一帶正電、電量為q的小球以速度v0沿AB邊射入勻強(qiáng)磁場中恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，欲使帶電小球能從AC邊射出，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值應(yīng)為 （ ） A． B． C．B= D． 10．如圖所示，勻強(qiáng)電場E方向豎直向下，水平勻強(qiáng)磁場B垂直紙面向里，三個(gè)油滴a、b、c帶有等量同種電荷。已知a靜止，b、c在紙面內(nèi)均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)（軌跡未畫出）。以下說法正確的是 （ ） a b c E A．a(chǎn)的質(zhì)量最大，c的質(zhì)量最小，b、c都沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng) B．b的質(zhì)量最大，a的質(zhì)量最小，b、c都沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng) C．三個(gè)油滴質(zhì)量相等，b沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，c沿逆時(shí)針方 向運(yùn)動(dòng) D．三個(gè)油滴質(zhì)量相等，b、c都沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng) 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(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工 具，在科學(xué)研究中具有重要應(yīng)用。如圖所示是質(zhì)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(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)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(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場B2，結(jié)果分別打 在a、b兩點(diǎn)，測得兩點(diǎn)間的距離為，由此可知，打在兩點(diǎn)的粒子質(zhì)量差為=____________。（粒子重力不計(jì)） 12．（8分）某研究性小組的同學(xué)們在探究安培力的大小和方向與哪些因素有關(guān)時(shí)，設(shè)計(jì)了以下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)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(dāng)通電導(dǎo)線長度和磁場一定，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變 阻器的滑片改變電流，觀察：指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)角度隨電流 增大而增大。第二步，當(dāng)通電電流和磁場一定，改變導(dǎo)線的 長度，分別觀察：指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的角度隨導(dǎo)線長度的增大而增大。 第三步，當(dāng)通電電流和導(dǎo)線長度一定，更換磁鐵，再次分別 觀察：指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的角度不同。 實(shí)驗(yàn)二：利用安培力演示器對安培力的方向進(jìn)行對比探究。先后 按照下表實(shí)驗(yàn)序號1、2、3的圖例做實(shí)驗(yàn)，觀察到的相關(guān)現(xiàn)象已分別記錄在對應(yīng)的圖例下面的表格里。 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(guān)系是：___________________________________。 （2）通過實(shí)驗(yàn)二的對比探究，可以得到安培力的方向與______方向、______方向有關(guān)；且三者方向的關(guān)系是：當(dāng)I⊥B時(shí)，_________________________。 （3）通過實(shí)驗(yàn)一的對比探究，能否得出安培力大小的計(jì)算公式？___________（填“能”或“不能”）通過實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。 13．（10分）用兩個(gè)一樣的彈簧吊著一根銅棒，銅棒所在虛線范圍內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，棒中通以自左向右的電流（如圖所示），當(dāng)棒靜止時(shí)，兩彈簧秤的讀數(shù)為F1；若將棒中的電流方向反向（大小保持不變），當(dāng)棒靜止時(shí)，兩彈簧秤的示數(shù)為F2，且F2＞F1，根據(jù)這兩個(gè)數(shù)據(jù)，試求： （1）磁場的方向； （2）安培力的大??； （3）銅棒的重力。 14．（10分）如圖，水平放置的光滑的金屬導(dǎo)軌M、N，平行地置于勻強(qiáng)磁場中，間距為d，金屬棒ab的質(zhì)量為m，電阻為r，放在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌垂直。磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面成夾角α 且與金屬棒ab垂直，定值電阻為R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。當(dāng)電鍵閉合的瞬間，測得棒ab的加速度大小為a，則電源電動(dòng)勢為多大？ A P L B 15．（14分）如圖所示，一束極細(xì)的可見光照射到金屬板上的A點(diǎn)，可以從A點(diǎn)向各個(gè)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(cè)有一個(gè)方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，且面積足夠大的勻強(qiáng)磁場，涂有熒光材料的金屬小球P（半徑忽略不計(jì)）置于金屬板上的A點(diǎn)的正上方， A、P同在紙面內(nèi)，兩點(diǎn)相距L。從A點(diǎn)發(fā)出的光電子，在磁場中偏轉(zhuǎn)后，有的能夠打在小球上并使小球發(fā)出熒光?，F(xiàn)已測定，有一個(gè)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(shí)的速率v和它在磁場中運(yùn)動(dòng)的可能時(shí)間t。已知光電子的比荷為e/m 。 16．（14分）如圖所示的坐標(biāo)系，在y軸左側(cè)有垂直紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。在x=L處，有一個(gè)與x軸垂直放置的屏，y軸與屏之間有與y軸平行的勻強(qiáng)電場。在坐標(biāo)原點(diǎn)O處同時(shí)釋放兩個(gè)均帶正電荷的粒子A和B，粒子A的速度方向沿著x軸負(fù)方向，粒子B的速度方向沿著x軸正方向。已知粒子A的質(zhì)量為m，帶電量為q，粒子B的質(zhì)量是n1m，帶電量為n2q，釋放瞬間兩個(gè)粒子的速率滿足關(guān)系式。若已測得粒子A在磁場中運(yùn)動(dòng)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(jì)。 （1）試在圖中畫出粒子A和粒子B的運(yùn)動(dòng)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(xiàng)錯(cuò)；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(xiàng)正確。磁場中的任何一條磁感線都是閉合曲線，C項(xiàng)錯(cuò)誤。通電導(dǎo)體平行磁場放置時(shí)，不受磁場力作用，此時(shí)就不能檢測磁場的存在，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．A 解析：根據(jù)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(chǎn)生磁場 4．BCD解析：磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式是比值定義，與選項(xiàng)BCD定義方法相同，而A項(xiàng)中的表達(dá)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(xiàng)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(zhuǎn)軸偏轉(zhuǎn)一定的夾角，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)其讀數(shù)總是比標(biāo)準(zhǔn)電流表偏小，說明應(yīng)當(dāng)使其線圈偏轉(zhuǎn)的多一點(diǎn)，故可以增加表頭線圈的匝數(shù)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(jù)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(jīng)1/4圓弧到達(dá)的a點(diǎn)；亮斑區(qū)的下邊界是垂直M板射出的粒子，經(jīng)1/4圓弧軌跡與屏相切的b點(diǎn)，如圖所示，所以亮斑區(qū)的長度為2d ，C選項(xiàng)正確。 9．B 解析：小球以速度v0沿AB邊射入勻強(qiáng)磁場中恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)的半徑為。聯(lián)立上述三式解得：。 10．D 解析：三個(gè)油滴帶等量同種電荷，由a靜止可知帶負(fù)電，電場力等于重力，b、c做圓周運(yùn)動(dòng)，電場力也等于重力，故三者質(zhì)量相等；由左手定則可知b、c都沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)。 11．（4分） 12．（8分）（1）磁場、導(dǎo)線長度和通電電流；磁性越強(qiáng)（磁場越強(qiáng)），電流越大或直導(dǎo)線越長，安培力越大。（2分） （2）磁場、電流；F⊥I，F(xiàn)⊥B（4分） （3）不能；能。（2分） 解析 （1）實(shí)驗(yàn)一中，通電直導(dǎo)線在安培力作用下使指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)角度越大，說明導(dǎo)線所受安培力越大。當(dāng)通電導(dǎo)線長度和磁場一定時(shí)，改變電流，偏轉(zhuǎn)角度相應(yīng)變化，說明安培力的大小與電流有關(guān)，偏轉(zhuǎn)角度隨電流增大而增大，進(jìn)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(dǎo)線長度，且磁性越強(qiáng)（磁場越強(qiáng)），直導(dǎo)線越長，安培力越大。 （2）實(shí)驗(yàn)二中：圖例1與圖例2對比，當(dāng)磁場方向相同，改變電流方向時(shí)，安培力方向發(fā)生變化；圖例2與圖例3對比，當(dāng)電流方向相同，改變磁場方向時(shí)，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(guān)；當(dāng)導(dǎo)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(shí)驗(yàn)一是一個(gè)定性探究實(shí)驗(yàn)，不能得出安培力大小的計(jì)算公式。實(shí)驗(yàn)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?yàn)榇怪奔埫嫦蚶铩＃?分） （2）設(shè)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(jù)這兩個(gè)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(dǎo)體棒ab受力的截面圖，如圖所示 導(dǎo)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(dǎo)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(guān)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(yùn)動(dòng)周期： （2分） 情況一：光電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 （2分） 情況二：光電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 （2分） 16．（14分）解：（1）粒子A在磁場中做半個(gè)圓周的勻速圓周運(yùn)動(dòng)后進(jìn)入電場做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)打在屏上的位置為Q點(diǎn)，粒子B直接在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)打在屏上的位置為P點(diǎn)，如圖所示。（3分） （2）由題意，兩個(gè)粒子的速率滿足關(guān)系式 粒子A在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)過程中，沿電場方向上的側(cè)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）