【精品试卷】人教版高中物理选修3-1单元质量评估(三)复习专用试卷

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单元质量评估(三)第三章(90分钟 100分)一、选择题(本大题共12小题，每小题4分，共48分。

每小题至少一个答案正确)1.下列关于电场和磁场的说法中正确的是( )A.电场线和磁感线都是封闭曲线B.电场线和磁感线都是不封闭曲线C.通电导线在磁场中一定受到磁场力的作用D.电荷在电场中一定受到电场力的作用2.下列各图中，表示通电直导线所产生的磁场，正确的是( )3.(2012·昌黎高二检测)有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是( )A.通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C.带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功D.通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行4.如图所示，环形金属软弹簧套在条形磁铁的中心位置。

若将金属软弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过金属软弹簧所包围面积的磁通量将( )A.增大B.减小C.不变D.无法确定如何变化5.(2011·新课标全国卷)为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。

在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是( )6.粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电，让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动。

已知磁场方向垂直纸面向里。

以下四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是( )7.如图所示，用绝缘轻绳悬吊一个带正电的小球，放在匀强磁场中。

现把小球拉至悬点右侧a点，轻绳被水平拉直，静止释放后，小球在竖直平面内来回摆动。

在小球运动过程中，下列判断正确的是( )A.小球摆到悬点左侧的最高点与a点应在同一水平线上B.小球每次经过最低点时所受洛伦兹力大小相等C.小球每次经过最低点时所受洛伦兹力方向相同D.小球每次经过最低点时轻绳所受拉力大小相等8.(2012·襄阳高二检测)由于科学研究的需要，常常将质子(1H)和α粒子(42He)等带电粒子贮存在圆环状空腔中，圆1环状空腔置于一个与圆环平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。

如果质子和α粒子在空腔中做圆周运动的轨迹相同(如图中虚线所示)，磁场也相同，比较质子和α粒子在圆环状空腔中运动的动能E kH和E kα及周期T H和Tα的大小，有( )A.E kH≠E kα，T H≠Tα B.E kH=E kα，T H=TαC.E kH≠E kα，T H=Tα D.E kH=E kα，T H≠Tα9.(2012·广东高考)质量和电量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中虚线所示,下列表述正确的是( )A.M带负电,N带正电B.M的速率小于N的速率C.洛伦兹力对M、N做正功D.M的运行时间大于N的运行时间10.如图所示,有界匀强磁场边界线SP平行于MN,速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场。

其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直；穿过b点的粒子速度v2与MN成60°角,设两粒子从S到a、b所需时间分别为t1和t2，则t1∶t2为(重力不计)( )A.1∶3B.4∶3C.1∶1D.3∶211.(2012·海南高考)如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里。

一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。

若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变( )A.粒子速度的大小B.粒子所带的电荷量C.电场强度D.磁感应强度12.(2011·新课标全国卷)电磁轨道炮工作原理如图所示。

待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。

电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。

轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比。

通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。

现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的方法是( )A.只将轨道长度L变为原来的2倍B.只将电流I增加至原来的2倍C.只将弹体质量减至原来的一半D.将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变二、计算题(本大题共4小题，共52分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13.(10分)如图所示，光滑的平行导轨倾角为θ，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源。

电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m、长度为L的导体棒由静止释放，求导体棒在释放瞬间的加速度的大小。

14.(2012·雅安高二检测)(12分)如图所示，直线MN上方存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，现有一质量为m、带电荷量为＋q的粒子在纸面内以某一速度从A点射入，其方向与MN成30°角，A点到MN的距离为d，带电粒子重力不计。

(1)当v满足什么条件时，粒子能回到A点；(2)粒子在磁场中运动的时间t。

15.(14分)如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，与水平面夹角为37°，固定在竖直平面内，垂直纸面向里的匀强磁场B充满杆所在的空间，杆与B垂直，质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为0.4mg，已知小环的带电量为q，问：(1)小环带什么电?(2)小环滑到P处时的速度多大?16.(2012·大理高二检测)(16分)如图所示，空间分布着方向平行于纸面且与场区边界垂直的有界匀强电场，电场强度为E、场区宽度为L。

在紧靠电场右侧的圆形区域内，分布着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B未知，圆形区域半径为r。

一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从A点由静止释放后，在M点离开电场，并沿半径方向射入磁场区域，然后从N点射出，O为圆心，∠MON=120°，粒子重力可忽略不计。

求：(1)粒子经电场加速后，进入磁场时速度的大小；(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小；(3)粒子从A点出发到从N点离开磁场经历的时间。

答案解析1.【解析】选D。

磁感线是封闭曲线，电场线不是封闭曲线，选项A、B均错；当通电导线与磁场方向平行时，不受磁场力的作用，但电荷在电场中一定受到电场力的作用，选项C错误而选项D正确。

2.【解析】选B。

根据安培定则可以确定导线上、下的磁场方向分别垂直纸面向外和向里，A、C错。

距离导线越远磁场越弱、磁感线逐渐稀疏，B对，D错。

3.【解析】选B。

安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，B正确；通电直导线与匀强磁场方向平行时，不受安培力作用，A错误；洛伦兹力不做功，C错误；安培力与磁场方向垂直，D错误。

4.【解析】选B 。

穿过金属软弹簧所围面积的磁通量应为合磁通量，磁铁内部由S 极向N 极的磁通量不变，而其外部由N 极向S 极的磁通量随面积的增大而增大，故合磁通量减小，故选B 。

5.【解析】选B 。

由于地磁场的北极在地理南极附近，由安培定则可知，安培假设中环形电流方向应如B 图所示，故A 、C 、D 错，B 正确。

6.【解析】选A 。

由mv r qB=可知，粒子甲、乙运动的半径之比为2∶1，C 、D 错误。

洛伦兹力提供向心力,由左手定则判定A 正确，B 错误。

7.【解析】选A 、B 。

由于洛伦兹力不做功，小球机械能守恒，小球在最低点的速度相等，选项A 、B 均正确；设小球在最低点的速度为v ，从右侧摆下时，在最低点受洛伦兹力的方向竖直向下，且2T1v F qvB mg m L－－＝；从左侧摆下时，在最低点受洛伦兹力的方向竖直向上，且122T2T T v F qvB mg m F F L≠＋－＝；，选项C 、D 均错。

8.【解析】选D 。

由k 2k 2mE mv 1R E mv R Bq 2Bq＝，＝，可得：＝， 因R H ＝R α，m α＝4m H ，q α＝2q H ，可得：E kH ＝E k α； 由2m T Bq π＝可得H 1T T 2α＝。

故D 正确。

【变式备选】如图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D 形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。

现分别加速氘核(21H )和氦核(42He )。

下列说法中正确的是( )A.它们的最大速度相同B.它们的最大动能相同C.它们在D 形盒中运动的周期相同D.仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能【解析】选A 、C 。

因为21H 和42He 的比荷相同。

由2m T qBπ=可得它们在D 形盒中运动的周期相同，C 正确。

根据mv R qB =，粒子的最大速度qBR v m=，所以它们的最大速度相同，A 正确。

由粒子的最大动能222k q B R E 2m=知，最大动能和f 无关,且它们的最大动能也不同。

所以B 、D 错误。

9.【解析】选A 。

由左手定则可知M 带负电，N 带正电，故A 选项正确。

由2v qvB m R =得mv R Bq=，由题意可知两个带电粒子的质量和电量都相等，又进入到同一个匀强磁场中，由题图及A 选项的判断可知R N ＜R M ,故v N ＜v M ，所以B 选项错误。

由于洛伦兹力的方向始终与带电粒子的运动方向垂直，故洛伦兹力永远不会对M 、N 做功，则C 选项错误。

由2R 2m T v Bqππ==及题给条件可知，这两个带电粒子在磁场中运动的周期相等，又由题图可知两个带电粒子在磁场中的偏转角相等，均偏转了180°，故在磁场中运动的时间相等，所以D 选项错误。

10.【解析】选D 。

两个粒子转过的圆心角分别为90°、60°，根据2m T qB π=，t T 2θ=π，可得它们运动时间之比为3∶2，D 正确。

【总结提升】巧解有界磁场中的部分圆弧运动问题1.分析思路三步走(1)确定圆心，画出轨迹；(2)找几何关系，定物理量；(3)画动态图，定临界状态。

2.分析方法有四种(1)几何对称法：粒子的运动轨迹关于入射点和出射点的中垂线对称。

(2)动态放缩法：速度越大半径越大，但速度方向不变的粒子圆心在垂直于速度方向的直线上。

(3)旋转平移法：定点粒子源发射速度大小相等、方向不同的所有粒子的轨迹圆圆心在以入射点为圆心，半径0mv R qB=的圆上，相当于将一个定圆以入射点为圆心旋转。

(4)数学解析法：写出轨迹圆和圆形边界的解析方程，应用物理知识和数学知识求解。

11.【解题指南】粒子沿直线运动，电场力与洛伦兹力一定平衡。

【解析】选B 。

粒子受到电场力和洛伦兹力作用而平衡，即qE=qvB ，所以只要当粒子速度E v B =时，粒子运动轨迹就是一条直线，与粒子所带的电荷量q 无关，选项B 正确；当粒子速度的大小、电场强度、磁感应强度三个量任何一个改变时，运动轨迹都会改变，选项A 、C 、D 不符合题意。