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人教高中物理选修第三单元磁场测试题（共2套有解析）
资料简介
此卷只装订不密封
班级 姓名 准考证号 考场号 座位号
2018-2019学年高二上学期第三单元训练卷
物 理 （一）
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、单项选择题(本大题共10小题；每小题4分，共40分。每小题给出的四个选项中只有一个选项正确)
1. 下列说法错误的是( )
A. 奥斯特首先发现了电流的磁效应
B. 安培发现了电流产生的磁场方向的判定方法
C. 安培首先提出了磁场对运动电荷有力作用
D. 安培首先提出了分子电流假说
2. 把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是( )
A. 安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同
B. 安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直
C. 安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直
D. 安培力的方向，既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直
3. 如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，若使线框逐渐远离(平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将( )
A. 逐渐减小 B. 逐渐增大
C. 保持不变 D. 不能确定
4．一段通电直导线，长度为l，电流为I，放在同一个匀强磁场中，导线和磁场的相对位置有如图所示的四种情况，通电导线所受到的安培力的大小情况将是( )
A．丙和丁的情况下，导线所受到的安培力都大于甲的情况
B．乙的情况下，导线不受力
C．乙、丙的情况下，导线都不受力
D．甲、乙、丁的情况下，导线所受安培力大小都相等
5．如图所示，通电螺线管ab外部的小磁针N极指向右方，若在螺线管内部的c点也放进一个小磁针，则以下判断正确的是( )
A．a端接电源正极，c点处小磁针N极指向左方
B．a端接电源负极，c点处小磁针N极指向右方
C．a端接电源正极，c点处小磁针N极指向右方
D．a端接电源负极，c点处小磁针N极指向左方
6．图中a、b、c为三根与纸面重直的固定长直导线，其截面位于等边三角形的三个顶点上，沿水平方向，导线中均通有大小相等的电流，方向如图所示，O点为三角形的中心（O到三个顶点的距离相等），则( )
A．O点的磁感应强度为零
B．O点的磁场方向垂直Oc向下
C．导线a受到的安培力方向竖直向上
D．导线b受到的安培力方向沿bc连线方向指向c
7. 如图所示，从同一粒子源O发出的粒子以相同的速度垂直射入某磁场中，结果分成了a、b、c三束，下列说法正确的是( )
A. a粒子带正电，b粒子不带电，c粒子带负电
B. a粒子带负电，b粒子不带电，c粒子带正电
C. qa > qc
D. qa < qc
8. 如图所示，将一束正离子(不计重力)垂直射入正交的匀强磁场和匀强电场区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转；如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束。对这些进入后一磁场中的离子，可得出的结论是( )
A. 它们的动能一定各不相同
B. 它们的电荷量一定各不相同
C. 它们的质量一定各不相同
D. 它们的电荷量与质量之比一定各不相同
9．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，有一矩形线圈abcd，且ab = L1，ad = L2，通有逆时针方向的电流I，让它绕cd边转过某一角度时，使线圈平面与磁场夹角为θ，则( )
A．穿过线圈的磁通量为Φ = BL1L2sin θ
B．穿过线圈的磁通量为Φ = BL1L2cos θ
C．cd边受到的安培力为F = BIL1sin θ
D．ab边受到的安培力为F = BIL1cos θ
10. 如图所示，直角坐标系中y轴右侧存在一垂直纸面向里、宽为a的有界匀强磁场，磁感应强度为B，右边界PQ平行y轴。一粒子(重力不计)从原点O以与x轴正方向成θ角的速率v垂直射入磁场，当斜向上射入时，粒子恰好垂直PQ射出磁场；当斜向下射入时，粒子恰好不从右边界射出。则粒子的比荷及粒子恰好不从右边界射出时在磁场中运动的时间分别为( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共20分。每小题给出的四个选项中有多个选项正确，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
11. 下列说法正确的是( )
A. 所有电荷在电场中都要受到电场力的作用
B. 所有电荷在磁场中都要受到磁场力的作用
C. 一切运动电荷在磁场中都要受到磁场力的作用
D. 运动电荷在磁场中，只有当垂直于磁场方向的速度分量不为零时，才受到磁场力作用
12. 一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方，并与磁针指向平行，能使磁针的S极转向纸内，如图所示，那么这束带电粒子可能是( )
A. 向右飞行的正离子束 B. 向左飞行的正离子束
C. 向右飞行的负离子束 D. 向左飞行的负离子束
13. 如图所示，金属细棒质量为m，用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中，弹簧的劲度系数为k，棒ab中通有恒定电流，棒处于平衡状态，并且弹簧的弹力恰好为零。若电流大小不变而方向反向，则( )
A. 每根弹簧弹力的大小为mg
B. 每根弹簧弹力的大小为2mg
C. 弹簧形变量为
D. 弹簧形变量为
14. 如图所示，直角三角形ABC中存在一匀强磁场，比荷相同的两粒子沿AB方向从A点射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出。下列说法正确的是( )
A. 从Q点射出的粒子速度较大
B. 从Q点射出的粒子在磁场中运动的周期大
C. 从Q点射出的粒子，在磁场中运动的时间长
D. 两粒子在磁场中运动的时间一样长
15. 如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(磁感应强度为B)和匀强电场(电场强度为E)组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P进入另一匀强磁场(磁感应强度为B′)，最终打在A1A2上，下列表述正确的是( )
A. 粒子带负电
B. 所有打在A1A2上的粒子，在磁感应强度为B′的磁场中的运动时间都相同
C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D. 粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷越大
四、计算题(本大题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
16. (8分)两条金属导轨上水平放置一根导电棒ab，处于竖直向上的匀强磁场中，如图所示，导电棒质量为1.2 kg，长1 m。当导电棒中通入3 A电流时，它可在导轨上匀速滑动；若电流强度增大为5 A，导电棒可获得2 m/s2的加速度，求装置所在处的磁感应强度的大小。
17. (8分)如图所示，虚线圆所围区域有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射方向成θ角。设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间相互作用力及所受的重力，求：
(1)电子在磁场中运动轨迹的半径R；
(2)电子在磁场中运动的时间t。
18．(12分)如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限有沿y轴负方向、场强E＝200 N/C的匀强电场，第二象限有垂直于xOy平面向外的匀强磁场。现有一质量m＝2.0×10－11 kg，电量q＝1.0×10－5 C带正电的粒子，从负x轴上的A点以v＝1.0×104 m/s的速度垂直x轴进入磁场，恰好垂直通过y轴上的P点并进入电场，经过电场后通过x轴上的Q点。已知OP的长度h＝2 m，不计粒子重力，求：
(1)磁感应强度B的大小；
(2)OQ的长度L；
(3)粒子从A点运动到Q点的总时间t总。
19. (12分)如图所示，质量为m，带电量为+q的液滴，以速度v沿与水平成45°角斜向上进入正交的足够大匀强电场和匀强磁场叠加区域，电场强度方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，液滴在场区做直线运动。重力加速度为g。
(1)电场强度E和磁感应强度B各多大？
(2)当液滴运动到某一点M时，电场方向突然变为竖直向上，大小不改变，不考虑因电场变化而产生的磁场的影响，此时液滴加速度多少？
(3)在满足(2)的前提下，粒子从M点第一次到达与M点同一水平线上的N点（图中未画出）所用的时间为多少？
2018-2019学年高二上学期第三单元训练卷
物 理（一）答 案
一、单项选择题(本大题共10小题；每小题4分，共40分。每小题给出的四个选项中只有一个选项正确)
1.【答案】C
2.【答案】D
3.【答案】A
4．【答案】B
5．【答案】D
【解析】外部小磁针的N极水平向右，知螺线管内部的磁场方向向左，根据右手螺旋定则知，电流在螺线管中的方向从b到a，则b端为电源的正极，a端为电源的负极。再由螺线管内部的磁场方向向左，故小磁针静止时N极指向磁场方向，从右向左，即c点处小磁针N极指向左方，故D正确。
6．【答案】B
【解析】根据右手螺旋定则，电流a在O产生的磁场平行于bc向左，b电流在O产生的磁场平行ac指向右下方，电流c在O产生的磁场平行ab指向左下方，由于三导线电流相同，到O点的距离相同，根据平行四边形定则，则O点合场强的方向垂直Oc向下，故A错误，B正确；根据左手定则，结合矢量合成法则，导线a受到的安培力方向水平向左，而导线b受到的安培力方向平行于ac斜向左上方，故C、D错误。
7.【解析】由左手定则知A对，B错；由于不知道粒子质量关系，无法根据偏转半径来判断其电荷量的关系，C、D错。
【答案】A
8.【答案】D
【解析】从第一磁场进入后一磁场的带电粒子一定满足Eq = Bqv，即，这些粒子速度相同。而在后一磁场中，，由于v、Bʹ相同，而R不同，所以比荷不同，故选项D正确。
9．【答案】A
【解析】在图示位置，穿过线圈的磁通量为零，当转过θ时，此时穿过线圈的磁通量为Φ = BL1L2sin θ，故A正确，B错误；由于cd边始终和磁场垂直，故受到的安培力F = BIL1，故C错误；由于ab边始终和磁场垂直，所以受到的安培力F=BIL1，故D错误。
10.【答案】C
【解析】如图所示当斜向上射入时，粒子恰好垂直PQ射出磁场，根据几何关系可知，当斜向下射入时，粒子恰好不从右边界射出，即与边界相切，根据几何关系可得，解两式可得R =2a，带电粒子在磁场中做圆周运动，根据，可得。当斜向下射入时，粒子恰好不从右边界射出，即与边界相切，根据几何关系可知此时对应的圆心角为120°，所以用时间为，故C对。
二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共20分。每小题给出的四个选项中有多个选项正确，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
11.【答案】AD
12.【答案】BC
【解析】磁针的S极向纸内偏转，说明磁场方向指向纸外，带电粒子束相当于通电导线，根据右手螺旋定则可知，这一带电粒子束可能是向左飞行的正电粒子，或者向右飞行的负电粒子，故B、C正确。
13.【答案】AC
【解析】金属棒原来在磁场中受到重力、安培力，二力平衡，则安培力大小为F = mg
；当电流大小不变，方向相反时，安培力的大小不变，方向相反，平衡时，则有F + mg = 2F弹，解得F弹 = mg，故A正确，B错误；根据胡克定律得：F弹 = kx，得，故C正确，D错误。
14. 【解析】如图乙所示，O1和O2分别为两粒子在磁场中做圆周运动时从P、Q两点射出的粒子的轨迹所在圆的圆心，由图可以看出两圆心角相等，由于两粒子比荷相等，据知两粒子在磁场中运动周期相等，所以两粒子在磁场中运动的时间一样长。从Q点射出的粒子半径大，根据知，其速度也大。
【答案】AD
15.【答案】CD
【解析】带电粒子在磁场中向左偏转，根据左手定则，知该粒子带正电，A错误；所有打在A1A2上的粒子，在磁场Bʹ中做匀速圆周运动，运动的时间等于，，则，与带电粒子的比荷有关，B错误；粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡，有：，则，C正确；经过速度选择器进入磁场Bʹ的粒子速度相等，根据知，粒子打在A1A2上的位置越靠近P，则半径越小，粒子的比荷越大，D正确。
四、计算题(本大题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
16. (8分)
【解析】当电流为3 A时，BI1L- F阻=0
当电流为5 A时，BI2L- F阻=ma
故BI2L- BI1L=ma
解得：B =1.2 T。
17. (8分)
解：(1)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得evB＝
解得R＝。
(2)设电子做匀速圆周运动的周期为T，则T＝＝
由如图所示的几何关系得圆心角α＝θ
所以t＝T＝。
18．(12分)
【解析】(1)微粒进入磁场后做匀速圆周运动，设轨道半径为r，由牛顿第二定律有：
由几何关系知：r = h
代入数据解得：B =0.01 T。
(2)设微粒在偏转电场中运动时间为t，加速度为a，做类平抛运动
水平方向：L = vt
竖直方向：qE = ma
代入数据解之得：t = 2×10－4 s，L = 2 m。
(3)粒子在磁场中运动时间为：
粒子从A点运动到Q点的总时间：t总 = t1 + t = 5.14×10－4 s。
19. (12分)
解：(1)对液滴受力分析，由平衡条件：qE = mgtan θ
得
得
(2)电场方向变为竖直向上，qE = mg
由
得
(3)电场变为竖直向上后，qE = mg，故粒子做匀速圆周运动，有：
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