2019-2020年高中物理 第3章《磁場(chǎng)》單元測(cè)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(chǎng)》單元測(cè)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(duì)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(chǎng)、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(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，在磁場(chǎng)中是客觀存在的 B．磁極間的相互作用是通過磁場(chǎng)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(chǎng)中如何放置，都能夠檢測(cè)磁場(chǎng)的存在 2．根據(jù)安培的思想，認(rèn)為磁場(chǎng)是由于運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的，這種思想如果對(duì)地磁場(chǎng)也適用，而目前在地球上并沒有發(fā)現(xiàn)相對(duì)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(huì)減弱； C．鐵磁類物質(zhì)放入磁場(chǎng)后具有磁性； D．通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)。 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(chǎng)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(chǎng)的磁感線環(huán)繞方向及導(dǎo)線b所受的磁場(chǎng)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(chǎng)力向左 B．磁感線順時(shí)針方向，磁場(chǎng)力向右 C．磁感線逆時(shí)針方向，磁場(chǎng)力向左 D．磁感線逆時(shí)針方向，磁場(chǎng)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(chǎng)，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(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為 B．磁場(chǎng)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(chǎng)，AC邊右側(cè)存在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)E方向豎直向下，水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(cè)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(chǎng) 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(chǎng)B2，結(jié)果分別打 在a、b兩點(diǎn)，測(cè)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?cè)谔骄堪才嗔Φ拇笮『头较蚺c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(chǎng)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(chǎng)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(duì)安培力的方向進(jìn)行對(duì)比探究。先后 按照下表實(shí)驗(yàn)序號(hào)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(duì)應(yīng)的圖例下面的表格里。 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 2 3 圖 例 B F I F B I I F B 磁場(chǎng)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(chǎng)，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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(cè)得棒ab的加速度大小為a，則電源電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)，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(chǎng)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(cè)定，有一個(gè)垂直磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)。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(chǎng)。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(cè)得粒子A在磁場(chǎng)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(chǎng)而引入的曲線，是假想的曲線，A項(xiàng)錯(cuò)；磁場(chǎng)的基本特性是對(duì)處于磁場(chǎng)中的磁極或電流有力的作用，B項(xiàng)正確。磁場(chǎng)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(chǎng)放置時(shí)，不受磁場(chǎng)力作用，此時(shí)就不能檢測(cè)磁場(chǎng)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(chǎng) 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(chǎng)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(chǎng)方向相同，S極受力方向與磁場(chǎng)方向相反，根據(jù)地磁場(chǎng)的方向，以及電子流形成的電流周圍的磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)中恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，說明小球所受電場(chǎng)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(chǎng)力等于重力，b、c做圓周運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)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(chǎng)、導(dǎo)線長度和通電電流；磁性越強(qiáng)（磁場(chǎng)越強(qiáng)），電流越大或直導(dǎo)線越長，安培力越大。（2分） （2）磁場(chǎng)、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(chǎng)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(chǎng)、導(dǎo)線長度，且磁性越強(qiáng)（磁場(chǎng)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(duì)比，當(dāng)磁場(chǎng)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(duì)比，當(dāng)電流方向相同，改變磁場(chǎng)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(chǎng)方向、電流方向都有關(guān)；當(dāng)導(dǎo)線垂直放入磁場(chǎng)中，安培力不僅垂直電流的方向，也垂直磁場(chǎng)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(chǎng)的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?。?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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期： （2分） 情況一：光電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 （2分） 情況二：光電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 （2分） 16．（14分）解：（1）粒子A在磁場(chǎng)中做半個(gè)圓周的勻速圓周運(yùn)動(dòng)后進(jìn)入電場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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）