1、阶段性测试题三第三章 磁场(时间：90 分钟 满分：100 分)第卷(选择题，共 52分)一、选择题(本大题共 13小题，每小题 4分，共 52分，每小题至少有一个选项是正确的，全部选对的得 4分，选对但不全的得 2分，错选或不答的得 0分)1关于磁场的方向，下列叙述中不正确的是( )A磁感线上某一点的切线方向 B磁场 N极到 S极的方向C小磁针静止时北极所指的方向 D小磁针的北极受力方向解析：磁感线上某一点的切线方向即是该点的磁场方向，A 正确在条形磁铁内部磁感线从 S极到 N极，磁场方向也从 S极到 N极，B 错误磁场方向规定为小磁针北极的受力方向或静止时小磁针北极的指向，C、D 正确，故
2、选 B答案：B2如图所示，一根长直导线穿过载有恒定电流的金属环的中心且垂直于环面，导线和金属环中的电流如图所示，那么金属环所受安培力( )A沿圆环半径向里 B等于零C沿圆环半径向外 D水平向左解析：环形电流 I1和直线电流 I2激发的磁场的磁感线处处平行，所以金属环所受安培力为零，故 B正确，A、C、D 错误答案：B3如图所示，在正交的匀强电场和磁场的区域内(磁场水平向内)，有一粒子恰能沿直线飞过此区域(不计粒子重力)( )A若粒子带正电， E方向应向下 B若粒子带负电， E方向应向上C若粒子带正电， E方向应向上 D不管粒子带何种电， E方向都向下解析：若粒子带正电，所受洛伦兹力向上，电场力
3、与其平衡，应该向下， E方向应向下，当粒子带负电时，电场力、洛伦兹力方向都与带正电荷时相反，也能沿直线做匀速直线运动，A、D 对答案：AD4(2015邯郸联考)长为 L的通电直导线放在倾角为 的光滑斜面上，并处在磁感应强度为 B的匀强磁场中，如图所示，当 B方向竖直向上，电流为 I1时导体处于平衡状态，若 B方向改为垂直斜面向上，则电流为 I2时导体处于平衡状态，电流比值 应为( )I1I2Acos B1cosCsin D1sin解析：磁场方向竖直向上，安培力水平方向由平衡条件可得， mgtan BI1L，磁场方向垂直于斜面向上，安培力沿斜面向上由平衡条件可得， mgsin BI2L，联立解得
4、，I1 I21cos ，B 选项正确答案：B5.如图所示的是速度选择器示意图，若要正常工作，则以下论述正确的是( )A P1的电势必须高于 P2的电势B磁感应强度 B、电场强度 E和被选择的粒子速率 v应满足 v BEC从 S2出来的只能是正电荷，不能是负电荷D若把磁场和电场的方向都改变为原来的相反方向，速度选择器同样正常工作解析：粒子通过速度选择器的过程中必须满足洛伦兹力与电场力平衡 P1的电势必须低于 P2的电势，A 错误；磁感应强度 B、电场强度 E和被选择的粒子速率 v应满足Bqv Eq，B 错；从 S2出来的可以是正电荷，也可以是负电荷，C 错；若把磁场和电场的方向都改变为原来的相反
5、方向，洛伦兹力与电场力仍然平衡，D 正确答案：D6图中的 D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里，在开关 S接通后，导线 D所受磁场力的方向是( )A向上 B向下C向左 D向右解析：由安培定则知，软铁芯在导线处的磁场方向向左，由左手定则可判定导线 D受到的磁场力方向向上，A 项正确答案：A7(2014安庆二模)如图所示， a、 b为竖直正对放置的平行金属板构成的偏转电场，其中 a板带正电，两板间的电压为 U，在金属板下方存在一有界的匀强磁场，磁场的上边界为与两金属板下端重合的水平面 PQ， PQ下方的磁场范围足够大，磁场的磁感应强度大小为 B，一比荷为 带正电粒子以速度为
6、 v0从两板中间位置与 a、 b平行方向射入偏转电场，qm不计粒子重力，粒子通过偏转电场后从 PQ边界上的 M点进入磁场，运动一段时间后又从PQ边界上的 N点射出磁场，设 M、 N两点距离为 x(M、 N点图中未画出)则以下说法中正确的是( )A只减小磁感应强度 B的大小，则 x减小B只增大初速度 v0的大小，则 x减小C只减小偏转电场的电压 U的大小，则 x不变D只减小带电粒子的比荷 大小，则 x不变qm解析：带电粒子在复合场中的运动如图所示： 设进入磁场中的速度大小为 v，方向与水平面 PQ夹角为 ，根据几何关系可得 sin ， v ；在磁场中v0v v0sin洛伦兹力提供向心力， qvB
7、 m ，解得 r ，根据几何关系可知 x2 rsin v2r mvqB ；磁感应强度 B减小， x变大，故 A选项错误；增大初速度 v0的大小， x2mvsinqB 2mv0qB变大，故 B选项错误；减小偏转电场的电压 U的大小，则 x不变，故 C选项正确；减小为带电粒子的比荷 大小，则 x变大，故 D选项错误qm答案：C8(2014青岛一模)如图所示，在边长为 L的正方形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，有一带正电的电荷，从 D点以 v0的速度沿 DB方向射入磁场，恰好从 A点射出，已知电荷的质量为 m，带电量为 q，不计电荷的重力，则下列说法正确的是( )A匀强磁场的磁感应强度为 mv0q
8、LB电荷在磁场中运动的时间为 Lv0C若电荷从 CD边界射出，随着入射速度的减小，电荷在磁场中运动的时间会减小D若电荷的入射速度变为 2v0，则粒子会从 AB中点射出解析：分析轨迹，带电粒子的轨道半径 r L，根据牛顿第二定律，洛伦兹力提供向心力， qvB m ，联立解得 B ，故 A选项正确；电荷在磁场中运动了 周期，根据v2r mv0qL 14qvB m r，解得 T ，代入数据 t ，故 B选项错误；若电4 2T2 2 mqB T4 L2v0荷从 CD边界射出，运动的轨迹为半个圆周，电荷在磁场中运动的时间 t ，与入射速度无关，故 C选项错误；若电荷的入射速度变为 2v0，T2 mqB得
9、轨道半径 R 2 L，如图所示： 2mv0qBE是轨迹与 AB边的交点，根据几何关系可知， EOF30， OF Rcos30 L 3， CF L，可得 E点不是 AB的中点，故 D选项错误(3 1)答案：A9三个质子 1、2 和 3分别以大小相等的初速度 v1、 v2和 v3经平板 MN上的小孔 O射入匀强磁场，各初速度的方向如图所示，磁场方向垂直纸面向里，整个装置处在真空中，且不计质子重力最终这三个质子打到平板 MN上的位置到小孔的距离分别为 s1、 s2和s3，则( )A s1 s2 s3 B s2 s3 s1C s1 s3 s2 D s1 s3 s2解析：质子在磁场中做匀速圆周运动的半径
10、 r相同，由左手定则可以画出三个质子的轨迹，如图所示， v2与平板垂直， s2最大， v1和 v3与平板的夹角相同， s1 s3，故 D项正确答案：D10(2015唐山一中模拟)2007 年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”效应的物理学家某探究小组查到某磁敏电阻在室温下的电阻随磁感应强度变化曲线如图甲所示，其中 R、 R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值为研究其磁敏特性设计了图乙所示电路关于这个探究实验，下列说法中正确的是( )A闭合开关 S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，伏特表的示数增大B闭合开关 S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，安培表的示数增大C闭合开关 S，图乙中只改变磁场
11、方向与原来方向相反时，伏特表的示数减小D闭合开关 S，图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，安培表的示数减小解析：闭合开关 S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，由图甲可知，磁敏电阻阻值变大，根据闭合电路欧姆定律可知，伏特表的示数增大，安培表示数变小，A 选项正确，B选项错误；图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，磁敏电阻阻值不变，伏特表和安培表示数不变，C、D 选项错误答案：A11如图所示，水平放置的平行金属板 a、 b带有等量异种电荷， a板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，若一个带正电的液滴在两板间做直线运动，其运动的方向是( )A沿竖直方向向下 B沿竖直方向向上C沿水平方向向左
12、D沿水平方向向右解析：正电荷受到的电场力竖直向下，重力也竖直向下，做直线运动时必须是洛伦兹力与这两个力方向相反，且大小与这两个力的合力相等，液滴必做匀速直线运动，否则洛伦兹力会发生变化失去平衡而做曲线运动故答案 D正确答案：D121922 年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是( )A该束带电粒子带负电B速度选择器的 P1极板带正电C在 B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D在 B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷 越小qm解析：根据左手定则可确定粒子带正电，A 错误；由速度选择器中电场力和洛
13、伦兹力方向相反知， P1板带正电，B 正确；根据 qvB ， r ，故可以确定 C错误，D 正确mv2r mvqB答案：BD13质量为 m、带电荷量为 q的小物块，从倾角为 的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为 B，如图所示若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法中正确的是( )A小物块一定带正电荷B小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动C小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动D小物块在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速率为mgcosBq解析：小物块沿斜面下滑对斜面作用力为零时受力分析如图所示，小物块受到
14、重力 G和垂直于斜面向上的洛伦兹力 F，故小物块带负电荷，A 选项错误；小物块在斜面上运动时合力等于 mgsin 保持不变，做匀加速直线运动，B 选项正确，C 选项错误；小物块在斜面上下滑过程中，当小物块对斜面压力为零时有 qvB mgcos ，则有 v，D 选项正确mgcosBq答案：BD第卷(非选择题，共 48分)二、计算题(本大题共 4小题，共 48分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的题要注明单位)14(2015邯郸联考)如图所示，两平行金属导轨间的距离 L0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角 37，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度 B0.50 T、方向垂直于导轨所在
15、平面的匀强磁场金属导轨的一端接有电动势 E4.5 V、内阻 r0.50 的直流电源现把一个质量 m0.04 kg的导体棒 ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻 R2.5 ，金属导轨的其他电阻不计， g取 10 m/s2.已知 sin370.60，cos370.80，试求：(1)导体棒受到的安培力大小；(2)导体棒受到的摩擦力的大小解析：(1)根据闭合电路欧姆定律得流过导体棒的电流， I 1.5 A，根据安培力ER r公式得 F BIL0.3 N(2)导体棒受到重力、安培力、导轨的支持力和静摩擦力作用，根据左手定则可知安培力沿导轨
16、向上，设静摩擦力沿导轨向上，列平衡关系式，F f mgsin ，解得 f0.06 N，即导体棒受到的摩擦力大小为 0.06 N，方向沿导轨向下答案：(1)0.3 N (2)0.06 N15如图所示，在 y0 的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于 xOy平面并指向纸面外，磁感应强度为 B，一带正电的粒子以速度 v0从 O点射入磁场，入射方向在 xOy平面内，与 x轴正方向的夹角为 ，若粒子的电荷量和质量分别为 q和 m，试求粒子射出磁场时的位置坐标及在磁场中运动的时间解析：粒子的运动轨迹如图所示，由圆的对称性可知粒子从 A点射出磁场时其速度方向与 x轴的夹角仍为 .设粒子的轨道半径为 R，由洛伦
17、兹力公式和牛顿第二定律可得qv0B mv /R， 20设 OA的距离为 L，由几何关系可得 L/2 Rsin 而 A点的坐标为 x L 联立解得 x2 mv0sin /qB 设粒子在磁场中的运动周期为 T，则 T2 R/v 粒子在场中运动轨迹所对的圆心角为 2( ) 粒子在磁场中的运动时间为 t，则 t T 2由可得： t . 2m Bq答案： x2 mv0sin /qB t2m Bq16一种半导体材料称为“霍尔材料” ，用它制成的元件称为“霍尔元件” ，这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子” ，每个载流子的电荷量大小为 1个元电荷，即 q1.610 19 C霍尔元件在自动检测、控制领域得
18、到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以自动控制升降电动机的电源的通断等在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄板宽 ab1.010 2 m、长 bc L4.010 2 m、厚 h110 3 m，水平放置在竖直向上的磁感应强度 B1.5 T的匀强磁场中， bc方向通有 I3.0 A 的电流，如图所示，沿宽度产生 1.0105 V的横向电压(1)假定载流子是电子， a、 b两端哪端电势较高？(2)薄板中形成电流 I的载流子定向运动的速度为多大？解析：(1)根据左手定则可确定 a端电势高(2)导体内载流子沿电流方向所在的直线定向运动时，受洛伦兹力作用而横向运动，产生横
19、向电场，横向电场的电场力与洛伦兹力平衡时，导体横向电压稳定设载流子沿电流方向所在直线定向移动的速率为 v，横向电压为 Uab，横向电场强度为 E，电场力 FE Ee，磁场力 FB evB，平衡时 Ee evB，得 v Uabed UablabB 1.010 51.010 21.5m/s6.710 4 m/s.答案：(1) a端 (2)6.710 4 m/s17(2014东城区一模)某学习小组为了研究影响带电粒子在磁场中偏转的因素，制作了一个自动控制装置，如图所示，滑片 P可在 R2上滑动，在以 O为圆心，半径为 R10cm的圆形区域内，有一个方向垂直纸面向外的水平匀强磁场，磁感应强度大小为3B
20、0.10 T竖直平行放置的两金属板 A、 K相距为 d，连接在电路中，电源电动势 E91 V，内阻 r1.0 ，定值电阻 R110 ，滑动变阻器 R2的最大阻值为 80 ，S 1、S 2为A、 K板上的两个小孔，且 S1、S 2跟 O在竖直极板的同一直线上， OS22 R，另有一水平放置的足够长的荧光屏 D， O点跟荧光屏 D点之间的距离为 H.比荷为 2.0105 C/kg的离子流由 S1进入电场后，通过 S2向磁场中心射去，通过磁场后落到荧光屏 D上离子进入电场的初速度、重力、离子之间的作用力均可忽略不计问：(1)判断离子的电性，并分段描述离子自 S1到荧光屏 D的运动情况？(2)如果离子
21、恰好垂直打在荧光屏上的 N点，电压表的示数多大？(3)电压表的最小示数是多少？要使离子打在荧光屏 N点的右侧，可以采取哪些方法？解析：(1)带电粒子在平行板 A、 K间受到水平向右的电场力，做匀加速直线运动；离开电场后做匀速直线运动；进入磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动；离开磁场，打到荧光屏的过程中做匀速直线运动(2)离子在加速电压 U的作用下加速，根据动能定理 qU mv2，在磁场中沿半径12方向入射，必沿半径方向射出，如图所示： 根据几何关系得 r R，洛伦兹力提供向心力，qvB m ，联立各式，导入数据得 U v2r qB2r22m30 V.2.0105 0.10 2(10310 2
22、)22 V(3)滑片在最左端时电压表示数最小，根据闭合电路欧姆定律可得 Umin R1R1 R2 rE，带入数据得 Umin10 V；要使离子打到荧光屏 N点的右侧，说明离子的轨迹半径变大，根据 r ，可知提高速度，减小磁感应强度可行. mvqB具体方法：一、向右移动滑动变阻器的滑片，增大 A、 K极板间的电压；二、换电动势大的电源，增大 A、 K极板间的电压；三、减小磁场的磁感应强度答案：(1)带电粒子在平行板 A、 K间做匀加速直线运动；离开电场后做匀速直线运动；进入磁场做匀速圆周运动；离开磁场，打到荧光屏的过程中做匀速直线运动(2)30V (3)10V 使离子打到荧光屏 N点的右侧的具体方法：一、向右移动滑动变阻器的滑片，增大 A、 K极板间的电压；二、换电动势大的电源，增大 A、 K极板间的电压；三、减小磁场的磁感应强度
