高二物理选修3-1第三章测试题

1第三章《磁场》单元测试题一、选择题1．下面所述的几种相互作用中，通过磁场而产生的有A．两个静止电荷之间的相互作用B．两根通电导线之间的相互作用C．两个运动电荷之间的相互作用D．磁体与运动电荷之间的相互作用2．关于磁场和磁感线的描述，正确的说法有A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质B．磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向C．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止D．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线3．关于磁铁磁性的起源，安培提出了分子电流假说，他是在怎样的情况下提出的A．安培通过精密仪器观察到了分子电流B．安培根据环形电流的磁场与磁铁相似而提出的C．安培根据原子结构理论，进行严格推理得出的D．安培凭空想出来的4．如图1所示，在空间中取正交坐标系Oxyz（仅画出正半轴），沿x轴有一无限长通电直导线，电流沿x轴正方向，一束电子（重力不计）沿y=0，z=2的直线上（图中虚线所示）作匀速直线运动，方向也向x轴正方向，下列分析可以使电了完成以上运动的是A．空间另有且仅有沿Z轴正向的匀强电场B．空间另有且仅有沿Z轴负向的匀强电场C．空间另有且仅有沿y轴正向的匀强磁场D．空间另有且仅有沿y轴负向的匀强磁场5．如图2所示，在边界PQ上方有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子同时从边界上的O点沿与PQ成θ角的方向以相同的速度v射入磁场中。则正、负电子A．在磁场中的运动时间相同B．在磁场中运动的轨道半径相同C．出边界时两者的速度相同D．出边界点到O点处的距离相等6．如图3所示的圆形区域里，匀强磁场的方向垂直纸面向里，有一束速率各不相同的质子自A点沿半径方向射入磁场，这些质子在磁场中（不计重力）A．运动时间越长，其轨迹对应的圆心角越大B．运动时间越长，其轨迹越长C．运动时间越长，其射出磁场区域时速率越大D．运动时间越长，其射出磁场区域时速度的偏向角越大7．用两个一样的弹簧吊着一根铜棒，铜棒所在虚线范围内有垂直于纸面的匀强磁场，棒中通以自左向右的电流（如图4所示），当棒静止时，弹簧秤的读数为F1；若将棒中的电流方向反向，当棒静止时，弹簧秤的示数为F2，且F2＞F1，根据这两个数据，可以确定A．磁场的方向B．磁感强度的大小C．安培力的大小D．铜棒的重力图1图3图228．如图5所示，质量为m的带电小物块在绝缘粗糙的水平面上以初速v0开始运动．已知在水平面上方的空间内存在方向垂直纸面向里的水平匀强磁场，则以下关于小物块的受力及运动的分析中，正确的是A．若物块带正电，一定受两个力，做匀速直线运动B．若物块带负电，一定受两个力，做匀速直线运动C．若物块带正电，一定受四个力，做减速直线运动D．若物块带负电，一定受四个力，做减速直线运动9．在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴Ｏ在匀强磁场中做逆时针方向的水平匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，其俯视图如图6所示．若小球运动到Ａ点时，绳子突然断开，关于小球在绳断开后可能的运动情况，以下说法正确的是10．如图7所示，在水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁场，匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平向里。现将一个带正电的金属小球从M点以初速度v0水平抛出，小球着地时的速度为v1，在空中的飞行时间为t1。若将磁场撤除，其它条件均不变，那么小球着地时的速度为v2，在空中飞行的时间为t2。小球所受空气阻力可忽略不计，则关于v1和v2、t1和t2的大小比较，以下判断正确的是A．v1＞v2，t1＞t2B．v1＜v2，t1＜t2C．v1=v2，t1＜t2D．v1=v2，t1＞t2图5图6图4图73《磁场》单元测试题答题卷班级姓名学号分数一、选择题（每题4分，计40分）题号12345678910选项二、填空题（每题4分，计24分）11．如图8所示，带电液滴从h高处自由落下，进入一个匀强电场与匀强磁场互相垂直的区域，磁场方向垂直纸面，电场强度为E，磁感应强度为B。已知液滴在此区域做匀速圆周运动，则圆周的半径R=_____。12．如图9所示，ab、cd为两根相距0.2m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，质量为0.3kg的通电导体棒MN静止于水平导轨上，通以5A的电流时，轻轻推动棒，棒沿导轨作匀速运动；当棒中电流增加到8A时，棒能获得2m/s2的加速度，则匀强磁场的磁感强度的大小为。13．如图10所示，铜棒ab长0.1m，质量为6×10-2kg，两端与长为1m的轻铜线相连，静止于竖直平面上，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。现接通电源，使铜棒中保持有恒定电流通过，铜棒发生摆动。已知最大偏转角为370，则在此过程中铜棒的重力势能增加了_________J；恒定电流的大小为_________A。（不计空气阻力，sin370=0.6，cos370=0.8，g=10m/s2）14．磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为22B，式中Ｂ是磁感应强度，μ是磁导率，在空气中μ为已知量。为了近似测得条形磁铁磁极附近的磁感应强度B，某人用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl，并测出拉力F，如图11所示，因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可以得出磁感应强度B与F、A之间的关系为Ｂ＝_________。15．目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，它可以把气体的内能直接转化为电能。图12表示出了它的发电原理。将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，从整体来说是呈电中性）喷射入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场中有两块面积为S，相距为d的平行金属板A、B与外电阻R相连构成一电路，图11图8图9图10图124设气流的速度为v，气体的电导率（电阻率的倒数）为，则电流表的示数为；流过外电阻R的电流的方向为。16．如图13所示，两块竖直放置的平行金属板长为L，两板间距离为d，接在电压为U的直流电源上。在两板间还有与电场方向垂直的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。一个质量为m，电量为+q的油滴，从距金属板上端为h高处由静止开始自由下落，并经两板上端的中点P进入板间。设油滴在P点所受的电场力与磁场力恰好大小相等，方向相反，过P点后不断向一侧偏转，最后恰好从这侧金属板的下边缘离开两板间的电、磁场区域。则（1）油滴下落的高度h=；（2）油滴在离开电磁场时的速度大小v=。三、计算题（共36分）17．（14分）如图14所示，在O—XYZ的空间中，分布着以XOZ平面为边界的匀强磁场，XOZ平面的上方磁场的磁感应强度为B1，XOZ平面下方磁场的磁感应强度为B2，两磁场方向均沿Z轴正方向，且B2=3Bl。今有一带正电的粒子：在XOY平面内自X轴上的P点出发，以初速度V0，进入磁场Bl中，V0的方向与X轴正方向成30°角，大小为6.28m/s。，(粒子的重力不计，π的值取3.14)（1）画出粒子自P点出发后的运动轨迹示意图(至少画出二次经过X轴的情况)：（2）求出粒子自P点出发后到第四次经过X轴的时间内平均速度的大小。18．（10分）如图16所示，oxyz坐标系的y轴竖直向上，在坐标系所在的空间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向与x轴平行．从y轴上的M点（0，H，0）无初速释放一个质量为m、电荷量为q的带负电的小球，它落在xz平面上的N（l，0，b）点（l0，b0）．若撤去磁场则小球落在xz平面的P点（l，0，0）．已知重力加速度为ｇ．（1）已知匀强磁场方向与某个坐标轴平行，试判断其可能的具体方向．（2）求电场强度E的大小．（3）求小球落至N点时的速率v．图13yxzoM(0,H,0)N(l,0,b)P(l,0,0)图160V图14519．（12分）如图17所示，有一质量M=2kg的平板小车静止在光滑水平面上，小物块A、B静止在板上的C点，A、B间绝缘且夹有少量炸药。已知mA＝2kg，mB＝1kg，A、B与小车间的动摩擦因数均为μ=0.2。A带负电，电量为q,B不带电。平板车所在区域有范围很大的、垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，且qB=10N·s/m．炸药瞬间爆炸后释放的能量为12J，并全部转化为A、B的动能，使得A向左运动，B向右运动．取g＝10m/s2，小车足够长，求：B在小车上滑行的距离。图176《磁场》单元测试题参考答案一、选择题1．BCD2．AB3．B4．AC5．BCD6．AD7．ACD8．D9．ACD10．D二、填空题11．ghBE212．1.0T13．0.12，414．AF215．dSRBdvSI；ARB16．U2/2gB2d2，mqUgLdBU2222三、计算题17．解析：设粒子运行的轨迹半径分别为r1、r2；周期分别为T1、T2(1)粒子在B1磁场中的轨迹长度是以r1为半径的圆周长的1/6，粒子在B2磁场中的轨迹长度是以r2为半径的圆周长的5/6；又r2=r1/3，故轨迹如图21所示。(2)qV0B1=mV02/r1①T1=2πr1/V0②由①②得r1=mV0/qB1③T1=2πm/qB1④同理可得r2=r1/3⑤T2=T1/3⑥粒子前进的位移S=PP4=2(r1-r2)=4mV0/3qB1⑦粒子前进的时间t=2(61T652T)=16πm/9qB1⑧粒子运行的平均速度V=S/T=3V0/4π=1.5m/s⑨18．解析：（1）用左手定则判断出：磁场方向为－x方向或－y方向．（2）在未加匀强磁场时，带电小球在电场力和重力作用下落到P点，设运动时间为t，小球自由下落，有212Hgt①小球沿x轴方向只受电场力作用EFqE②小球沿x轴的位移为212lat③小球沿x轴方向的加速度EFam④联立求解，得qHmglE⑤（3）带电小球在匀强磁场和匀强电场共存的区域运动时，洛仑兹力不做功电场力做功为WE=qEl⑥图217重力做功为WG=mgH⑦设落到N点速度大小为v,根据动能定理有221mvqElmgH⑧解得HlHgv222⑨19．解：炸开瞬间，对A、B有：0=mAvA－mBvB①12=12mAvA2+12mBvB2②解得：vA=2m/s,vB=4m/s爆炸后对A有：qBvA=mAg=20N③因此，A与车之间无摩擦力而做匀速运动，从左端滑离小车，对B与小车组成的系统有：mBvB=(mB+M)v④－μmBgΔs=12(M+mB)v2－12mBvB2⑤解得：Δs＝83m⑥