人教版高中物理選修3-1第三章 《磁場》單元測試題(解析版)

1、第三章磁場單元檢測題學(xué)校：_姓名：_班級：_考號：_題號一二三四總分得分一、單選題(每小題只有一個正確答案) 1.與磁場中某點的磁感應(yīng)強度的方向相同的是()A 放在該點的通電直導(dǎo)線所受的磁場力的方向B 放在該點的正檢驗電荷所受的磁場力的方向C 放在該點的小磁針靜止時N極所指的方向D 放在該點的小磁針靜止時S極所指的方向2.回旋加速器工作原理如圖甲所示，D1、D2為D形金屬盒，A粒子源位于回旋加速器正中間，其釋放出的帶電粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，所加勻速磁場的磁感應(yīng)強度為B，兩金屬盒之間加的交變電壓變化規(guī)律如圖乙所示，其周期為T，不計帶電粒子在電場中的加速時間，不考慮由相對論效應(yīng)帶來的影響，則下

2、列說法中正確的是()At1時刻進入回旋加速器的粒子記為a，t2時刻進入回旋加速器的粒子記為b，a，b在回旋加速器中各被加速一次，a，b粒子增加的動能相同Bt2，t3，t4時刻進入回旋加速器的粒子會以相同的動能射出回旋加速器Ct3，t4時刻進入回旋加速器的粒子在回旋加速器中的繞行方向相反Dt2時刻進入回旋加速器的粒子在回旋加速器中被加速的次數(shù)最多3.一根容易形變的彈性導(dǎo)線，兩端固定導(dǎo)線中通有電流，方向如圖中箭頭所示當(dāng)沒有磁場時，導(dǎo)線呈直線狀態(tài)；當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強磁場時，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個圖示中正確的是()AB CD4.如圖所示，相同的帶正電粒子A和B，同時以v

3、A和vB的速度從寬度為d的有界勻強磁場的邊界上的O點分別以60°和30°(與邊界的夾角)方向射入磁場，又恰好不從另一邊界飛出，則下列說法中正確的是()AA、B兩粒子的速度之比BA、B兩粒子在磁場中的位移之比11CA、B兩粒子在磁場中的路程之比12DA、B兩粒子在磁場中的時間之比215.在高能粒子研究中，往往要把一束含有大量質(zhì)子和粒子的混合粒子分離開，如圖所示，初速度可忽略的質(zhì)子和粒子經(jīng)電壓為U的電場加速后，進入分離區(qū)如果在分離區(qū)使用勻強電場或勻強磁場把粒子進行分離，所加磁場方向垂直紙面向里，所加電場方向豎直向下，則下列可行的方法是()A 只能用電場 B 只能用磁場C 電場和

4、磁場都可以 D 電場和磁場都不可以6.如圖所示，兩根長直導(dǎo)線m、n豎直插在光滑絕緣水平桌面上的小孔P、Q中，O為P、Q連線的中點，連線上a、b兩點關(guān)于O點對稱，導(dǎo)線中通有大小、方向均相同的電流I.下列說法正確的是()AO點的磁感應(yīng)強度為零Ba、b兩點磁感應(yīng)強度的大小Ba>BbCa、b兩點的磁感應(yīng)強度相同Dn中電流所受安培力方向由P指向Q7.在同一平面有四根彼此絕緣的通電直導(dǎo)線，如圖所示四根導(dǎo)線中電流I4I3>I2>I1，要使O點磁場增強，則應(yīng)切斷哪一根導(dǎo)線中的電流()AI1 BI2 CI3 DI48.實驗室常用到磁電式電流表其結(jié)構(gòu)可簡化為如圖所示的模型，最基本的組成部分是磁鐵

5、和放在磁鐵兩極之間的線圈，OO為線圈的轉(zhuǎn)軸忽略線圈轉(zhuǎn)動中的摩擦當(dāng)靜止的線圈中突然通有如圖所示方向的電流時，順著OO向看，()A 線圈保持靜止?fàn)顟B(tài)B 線圈開始沿順時針方向轉(zhuǎn)動C 線圈開始沿逆時針方向轉(zhuǎn)動D 線圈既可能順時針方向轉(zhuǎn)動，也可能逆時針方向轉(zhuǎn)動9.在如圖所示磁場中，ab是閉合電路的一段導(dǎo)體，ab中的電流方向為ab，則ab受到的安培力的方向為 ( )A 向上 B 向下 C 向里 D 向外10.長為L的直導(dǎo)線，通過電流I，放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，受到的磁場力為F，則()AF一定和L、B都垂直，L和B也一定垂直BL一定和F、B都垂直，F(xiàn)和B夾角可以是0°和以內(nèi)的任意角CL一定

6、和F、B都垂直，F(xiàn)和L夾角可以是0°和以內(nèi)的任意角DF一定和L、B都垂直，L和B夾角可以是0°和以內(nèi)的任意角11.如圖所示，勻強磁場方向豎直向下，有一條與磁場方向垂直的通電直導(dǎo)線，電流方向是水平向右，則導(dǎo)線受到的安培力方向為（）A 豎直向上 B 豎直向下C 垂直紙面向外 D 垂直紙面向里12.如圖所示，甲帶正電，乙是不帶電的絕緣物塊，甲、乙疊放在一起，置于粗糙的固定斜面上，地面上方空間有垂直紙面向里的勻強磁場，現(xiàn)用平行于斜面的力F拉乙物塊，使甲、乙一起無相對滑動沿斜面向上作勻加速運動的階段中()A 甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷增大B 甲、乙兩物塊間的摩擦力保持不變C 甲、乙兩

7、物塊間的摩擦力不斷減小D 乙物塊與斜面之間的摩擦力不斷增大二、多選題(每小題只有一個正確答案) 13.(多選)下列關(guān)于磁感應(yīng)強度的方向的說法中，正確的是()A 某處磁感應(yīng)強度的方向就是一小段通電導(dǎo)體放在該處時所受磁場力的方向B 小磁針N極受磁場力的方向就是該處磁感應(yīng)強度的方向C 垂直于磁場放置的通電導(dǎo)線的受力方向就是磁感應(yīng)強度的方向D 磁場中某點的磁感應(yīng)強度的方向就是該點的磁場方向14.(多選)如圖所示，一個帶正電的小球穿在一根絕緣的粗糙直桿AC上，桿與水平方向成角，整個空間存在著豎直向上的勻強電場和垂直于桿方向斜向上的勻強磁場小球沿桿向下運動，在A點時的動能為100 J，在C點時動能減為零，

8、D為AC的中點，在運動過程中，則()A 小球在D點時的動能為50 JB 到達C點后小球可能沿桿向上運動C 小球電勢能的增加量一定等于重力勢能的減少量D 小球在AD段克服摩擦力做的功與小球在DC段克服摩擦力做的功不相等15.(多選)在直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)有一磁場邊界圓，半徑為R，圓心在坐標(biāo)原點O，圓內(nèi)充滿垂直該平面的勻強磁場，緊靠圓的右側(cè)固定放置與y軸平行的彈性擋板，如圖所示一個不計重力的帶電粒子以速度v0從A點沿負(fù)y方向進入圓內(nèi)，剛好能垂直打在擋板B點上，若該粒子在A點速度v0向右偏離y軸60°角進入圓內(nèi)，粒子與檔板相碰時間極短且無動能損失，則該粒子()A 在B點上方與擋板第二次相

9、碰B 經(jīng)過時間第二次射出邊界圓C 第二次與擋板相碰時速度方向與擋板成60°角D 經(jīng)過時間第二次與擋板相碰16.(多選)如圖所示是用陰極射線管演示電子在磁場中受洛倫茲力的實驗裝置，圖中虛線是電子的運動軌跡，那么下列關(guān)于此裝置的說法正確的有()AA端接的是高壓直流電源的負(fù)極BA端接的是高壓直流電源的正極CC端是蹄形磁鐵的S極DC端是蹄形磁鐵的N極17.(多選)如圖，兩個初速度大小相同的同種粒子a和b，從O點沿垂直磁場方向進人勻強磁場，其中粒子b的速度方向與磁場邊界垂直，粒子a的速度方向與b成夾角，兩粒子最后打到O點左側(cè)的屏P上不計重力，下列說法正確的有()Aa、b均帶正電Ba和b在P上的

10、落點相同Ca在磁場中運動的軌道半徑比b的小Da在磁場中運動的時間比b的長三、實驗題 18.霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一，近期我國科學(xué)家在該領(lǐng)域的實驗研究上取得了突破性進展如圖甲所示，在一矩形半導(dǎo)體薄片的E、F間通入電流I，同時外加與薄片垂直的磁場B，在C、D間出現(xiàn)電壓UCD，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，UCD稱為霍爾電壓，且滿足UCDk，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，某同學(xué)通過實驗來測定該半導(dǎo)體薄片的霍爾系數(shù)(1)若該半導(dǎo)體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導(dǎo)電，電流與磁場方向如圖所示，該同學(xué)用電壓表測量UCD時，應(yīng)將電壓表的“”接線柱與_(填“C”或“D”)端通過導(dǎo)線相連(2)已知薄片厚度d0.40

11、 mm，該同學(xué)保持磁感應(yīng)強度B0.10 T不變，改變電流I的大小，測量相應(yīng)的UCD值，記錄數(shù)據(jù)，描點作圖，畫出UCDI圖線，如圖乙所示，利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為_×103V·m·A1·T1(保留2位有效數(shù)字)19.1879年美國物理學(xué)家霍爾在研究載流導(dǎo)體在磁場中受力情況時，發(fā)現(xiàn)了一種新的電磁效應(yīng)：將導(dǎo)體置于磁場中，并沿垂直磁場方向通入電流，則在導(dǎo)體中垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生一個橫向電勢差，這種現(xiàn)象后來被稱為霍爾效應(yīng)，這個橫向的電勢差稱為霍爾電勢差(1)如圖甲所示，某長方體導(dǎo)體abcdabcd的高度為h、寬度為l，其中的載流子為自由電子，自由電子

12、電荷量為e，導(dǎo)體處在與abba面垂直的勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B0.在導(dǎo)體中通有垂直于bccb面的恒定電流，若測得通過導(dǎo)體的恒定電流為I，橫向霍爾電勢差為UH，此導(dǎo)體中單位體積內(nèi)自由電子的個數(shù)為_(2)對于某種確定的導(dǎo)體材料，其單位體積內(nèi)的載流子數(shù)目n和載流子所帶電荷量q均為定值，人們將H定義為該導(dǎo)體材料的霍爾系數(shù)利用霍爾系數(shù)H已知的材料可以制成測量磁感應(yīng)強度的探頭，有些探頭的體積很小，其正對橫截面(相當(dāng)于圖甲中的abba面)的面積可以在0.1 cm2以下，因此可以用來較精確地測量空間某一位置的磁感應(yīng)強度如圖乙所示為一種利用霍爾效應(yīng)測磁感應(yīng)強度的儀器，其中探頭裝在探桿的前端，且使探頭的正

13、對橫截面與探桿垂直這種儀器既可以控制通過探頭的恒定電流的大小I，又可以監(jiān)測探頭所產(chǎn)生的霍爾電勢差UH，并自動計算出探頭所測位置磁場的磁感應(yīng)強度的大小，且顯示在儀器的顯示窗內(nèi)在利用上述儀器測量磁感應(yīng)強度的過程中，對控桿的放置方位要求為：_.要計算出所測位置磁場的磁感應(yīng)強度，除了要知道H、I、UH外，還需要知道物理量_推導(dǎo)出用上述物理量表示所測位置磁感應(yīng)強度大小的表達式：_.四、計算題 20.如圖所示的狹長區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，區(qū)域的左、右兩邊界均沿豎直方向，磁場磁感應(yīng)強度的大小為B.某種質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子從左邊界上的P點以水平向右的初速度v進入磁場區(qū)域，該粒子的運動軌跡

14、恰好與磁場右邊界相切重力的影響忽略不計(1)求該粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑和周期；(2)求磁場左、右兩邊界之間的距離L.21.回旋加速器的D型金屬盒半徑為R，兩D型盒間電壓為U，電場視為勻強電場，用來加速質(zhì)量為m，電荷量為q的質(zhì)子，使質(zhì)子由靜止加速到能量為E后，由小孔射出(設(shè)質(zhì)子每次經(jīng)過電場加速后增加相同的能量)求：(1)加速器中勻強磁場B的大小(2)加速到上述能量所需的回旋次數(shù)(3)加速到上述能量所需時間(不計經(jīng)過電場的時間)答案解析1.【答案】C【解析】2.【答案】B【解析】由圖乙知，t1時刻與t2時刻兩金屬盒間的電壓不等，根據(jù)動能定理得qUEk，可知a、b在回旋加速器中各被加速一次

15、增加的動能不同，故A錯誤當(dāng)粒子的軌跡半徑等于D形盒的半徑時，獲得的動能最大，將射出回旋加速器，設(shè)D形盒的半徑為R，則由R知v，粒子獲得的最大動能為：Ekmmv2，可知粒子射出加速器時的動能，即最大動能與加速電壓無關(guān)，不同時刻進入回旋加速器的粒子會以相同的動能射出回旋加速器故B正確t3、t4時刻進入回旋加速器的粒子獲得的速度方向相反，進入磁場后，由左手定則可知，在回旋加速器中的繞行方向相同，故C錯誤設(shè)加速次數(shù)為n，則nqUEkm，n，可知t2時刻進入回旋加速器的粒子加速電壓最大，加速次數(shù)最少，故D錯誤3.【答案】D【解析】A圖中I與B平行，彈性導(dǎo)線不受安培力，故A錯誤，由左手定則知B、C錯誤，D

16、正確4.【答案】A【解析】設(shè)粒子速度方向和磁場邊界的夾角為，粒子做圓周運動的半徑為r，如圖所示，有rrcosd得r又由軌跡半徑公式r所以，故A正確；粒子在磁場中的位移x2rsin，所以，故B錯誤；粒子在磁場中的路程sr×(22)所以，故C錯誤；軌跡的圓心角為時，粒子在磁場中的運動時間為tT，而周期T，兩個粒子的周期是相同的所以，故D錯誤5.【答案】B【解析】在加速電場中，由動能定理得：qUmv若分離區(qū)加豎直向下的電場：設(shè)偏轉(zhuǎn)電場的寬度為L，則在電場中偏轉(zhuǎn)時有：沿電場方向yat2··()2聯(lián)立得粒子在分離區(qū)偏轉(zhuǎn)距離為y，加速電壓U相同，偏轉(zhuǎn)電場的E和L相同，則y相同

17、，所以不能將質(zhì)子和粒子進行分離；若分離區(qū)加垂直紙面向里的磁場：粒子進入偏轉(zhuǎn)磁場時，軌跡半徑為r，由于質(zhì)子和粒子的比荷不同，運動的半徑r也不同，所以能將兩種粒子分離，故A、C、D錯誤，B正確6.【答案】A【解析】根據(jù)安培定則，m在O點產(chǎn)生的磁場方向垂直ab連線向里，n在O點產(chǎn)生的磁場方向垂直ab連線向外，根據(jù)對稱性，磁感應(yīng)強度大小相等，磁場矢量和等于0，選項A對根據(jù)對稱性，m、n在a、b兩點產(chǎn)生的合磁場大小相等，但是方向不同，選項B、C錯同向電流相吸引，n中電流所受安培力方向由Q指向P，選項D錯7.【答案】D【解析】由安培定則判知，只有電流I4在O點的磁場方向與其余三段相反，依據(jù)磁場的矢量疊加，

18、知選D.8.【答案】B【解析】由左手定則知線圈的左邊受力向上，右邊受力向下，故線圈開始沿順時針方向轉(zhuǎn)動，A、C、D錯誤，B正確9.【答案】C【解析】根據(jù)左手定則：伸開左手，拇指與手掌垂直且共面，磁感線向下穿過手心，則手心朝上，四指指向電流方向，則指向紙外，拇指指向右側(cè)，故導(dǎo)線受到的安培力向里，C正確10.【答案】D【解析】根據(jù)左手定則，可知：磁感線穿過掌心，安培力與磁感線垂直，且安培力與電流方向垂直，所以安培力垂直于磁感線與電流構(gòu)成的平面但磁感線不一定垂直于電流，故只有D正確，A、B、C均錯誤11.【答案】D【解析】根據(jù)左手定則，讓磁感線穿過手心，即手心向上，四指指向電流方向，即水平向右，大拇

19、指垂直于紙面向里，故安培力方向垂直于紙面向里，故A、B、C錯誤，D正確12.【答案】B【解析】對整體，分析受力情況：重力、斜面的支持力和摩擦力、拉力F和洛倫茲力，洛倫茲力方向垂直于斜面向上，則由牛頓第二定律得：Fm總gsinFNm總aFNm總gcosF洛隨著速度的增大，洛倫茲力增大，則由知：FN減小，乙所受的滑動摩擦力fFN減小；以甲為研究對象，有：m甲gsinfm甲a由知，f減小，加速度不變，因此根據(jù)可知，甲、乙兩物塊之間的摩擦力保持不變，故B正確，A、C、D錯誤13.【答案】BD【解析】本題考查對磁感應(yīng)強度方向的理解磁場中某點磁感應(yīng)強度的方向表示該點的磁場的方向，磁場方向也就是小磁針N極受

20、力的方向但電流受力的方向不代表磁感應(yīng)強度和磁場方向14.【答案】BD【解析】從A點到C點的運動過程中，小球與桿之間的壓力減小，摩擦力也在減小，所以小球在AD段克服摩擦力做的功與在DC段克服摩擦力做的功不相等，根據(jù)動能定理，動能的變化量不同，故A錯誤，D正確；若電場力大于重力，小球?qū)⒀貤U向上運動，故B正確；重力勢能的減少量等于電勢能的增加量減去動能的減少量，故C錯誤15.【答案】BC【解析】粒子以速度v0從A點沿負(fù)y方向進入圓內(nèi)，剛好能垂直打在擋板B點上，作出軌跡，如圖所示：故軌道半徑為：rR該粒子在A點速度v0向右偏離y軸60°角進入圓內(nèi)時，軌跡如圖所示：圖中第二次與擋板的碰撞點顯然

21、在B點下方，故A錯誤；從A點射入磁場到離開磁場，兩段圓弧的圓心角之和為，故在磁場中運動的時間為t1，在磁場外運動的路程為x2(RRsin 30°)R故在磁場外運動的時間為t2，故tt1t2，故B正確；從A點射入磁場到離開磁場，兩段圓弧的圓心角之和為，射入磁場時速度方向與y軸成60°角，射出磁場時速度方向與y軸依然成60°角，故C正確；從A點射入磁場到離開磁場的時間為t，第二次離開磁場到與擋板相撞，時間為t3，故從A點射入磁場到第二次與擋板碰撞的時間為ttt3，故D錯誤16.【答案】AD【解析】陰極射線管電子從A極射向B極，電子帶負(fù)電，可以判斷A、B所接電源的極性電

22、子從A極射向B極，電子帶負(fù)電，則B端應(yīng)接正極，A端應(yīng)接負(fù)極，故A正確，B錯誤電子向下偏轉(zhuǎn)，洛倫茲力方向向下，根據(jù)左手定則判斷可知，C端是蹄形磁鐵的N極，故C錯誤，D正確17.【答案】AD【解析】a、b粒子的運動軌跡如圖所示：粒子向左偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知，a、b均帶正電，故A正確；粒子在磁場中做勻速圓周運動，由牛頓第二定律得：qvBm，解得：r，兩粒子半徑相等，由圖示可知，a、b在P上的落點不同，故B、C錯誤；設(shè)粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角為，則粒子在磁場中的運動時間：tT×，粒子a在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角大于b轉(zhuǎn)過的圓心角，則a在磁場中運動的時間比b的長，故D正確18.【答案】(1)C (2)1.3【解析】(1)根據(jù)左手定則得，正電荷向C端偏轉(zhuǎn)，所以應(yīng)將電壓表