1、第三章 磁场 单元测试（粤教版选修 3-1） (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、单项选择题(本题共 7 小题 ，每小题 4 分，共 28 分) 图 1 1如图 1 所示，一圆形区域内存在匀强磁场，AC 为直径，O 为圆心，一带电粒子从 A 沿 AO 方向垂直射入磁场，初速度为 v1，从 D 点射出磁场时的速率为 v2，则下列说法中正确 的是(粒子重力不计)( ) Av 2v 1，v 2 的方向必过圆心 Bv 2v 1，v 2 的方向必过圆心 Cv 2v 1，v 2 的方向可能不过圆心 Dv 2v 1，v 2 的方向可能不过圆心 2发现通电导线周围存在磁场的科学家是( ) A洛伦兹 B
2、库仑 C法拉第 D奥斯特 图 2 3如图 2 所示 ，带负电的金属环绕其轴 OO匀速转动时，放在环顶部的小磁针最后将( ) AN 极竖直向上 BN 极竖直向下 CN 极水平向左 D小磁针在水平面内转动 图 3 4如图 3，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁 垂直给导线通以垂直纸面向里的电流，用 FN 表示磁铁对桌面的压力，用 f 表示 桌面对磁 铁的摩擦力，则导线通电后与通电前相比较( ) AF N 减小 ，f0 BF N 减小，f0 CF N 增大，f0 DF N 增大，f0 图 4 5每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来如图 4 所示，地磁场可以改变射线中大
3、多数带电 粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义假设有一 个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将( ) A向东偏转 B向南偏转 C向西偏转 D向北偏转 图 5 6一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图 5 所示，径迹 上的每一小段可近似看成圆弧由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带 电荷量不变)从图中可以确定 ( ) A粒子从 a 到 b，带正电 B粒子从 b 到 a，带正电 C粒子从 a 到 b，带负电 D粒子从 b 到 a，带负电 7 “月球勘探者号”空间探测器运用高科技手段对月球近距离勘探
4、，在月球重力分布、磁 场分布及元素测定方面取得了新成果月球上的磁场极其微弱，通过探测器拍摄电子在月 球磁场中的运动轨迹，可分析月球磁场的强弱分布情况，图 6 是探测器通过月球表面 a、b、c、d 四个位置时，拍摄到的电子运动轨迹照片设电子速率相同，且与磁场方向垂 直，则可知四个位置的磁场从强到弱的排列正确的是( ) 图 6 AB bB aB dB c BB dB cB bB a CB c BdB aB b DB aB bB cB d 二、双项选择题(本题共 3 小题 ，每小题 6 分，共 18 分) 8下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是( ) A磁感线可以形象地描述各点磁场的方向 B磁感线不
5、是磁场中客观存在的线 C磁感线总是从磁铁的 N 极出发，到 S 极终止 D实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线 图 7 9在磁感应强度为 B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根通电长直导线，电流 的方向垂直于纸面向里如图 7 所示，a、b、c、d 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点， 在这四点中( ) Ab、d 两点的磁感应强度大小相等 Ba、b 两点的磁感应强度大小相等 Cc 点的磁感应强度的值最小 Db 点的磁感应强度的值最大 10. 图 8 图 8 所示为带电粒子(不计重力 )在匀强磁场中的运动轨迹中央是一块金属薄板 ，粒子穿 过金属板时有动能损失则( ) A粒子带负电 B粒子的运动
6、路径是 abcde C粒子的运动路径是 edcba D粒子在下半周的运动时间比上半周运动的时间长 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 三、填空题(本题共 3 小题， 共 12 分) 图 9 11(2 分) 将长为 1 m 的导线 ac 从中点 b 折成如图 9 所示的形状 ，放入 B0.08 T 的匀强 磁场中，abc 平面与磁场垂直若在导线 abc 中通入 25 A 的直流电，则整个导线所受安培 力大小为_ N. 图 10 12(4 分) 如图 10 所示，有一质量为 m、电荷量为 q 的带正电的小球停在绝缘平面上，并 且处在磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中为
7、了使小球飘离平面，匀强磁 场在纸面内移动的最小速度为_，方向为_ 13. 图 11 (6 分)如图 11 所示，在 x 轴的上方 (y0)存在着垂直于纸面向外的匀强磁场 ，磁感应强度为 B.在原点 O 有 一个离子源向 x 轴上方的各个方向发射出质量为 m，电荷量为 q 的正离子， 速率都为 v.对那些在 xOy 平面内运动的离子 ，在磁场中可能到达的最大值为 x_，y _. 四、计算题(本题共 4 小题， 共 42 分) 图 12 14(8 分) 如图 12 所示，在倾角为 37的光滑斜面上水平放置一条长为 0.2 m 的直导线 PQ，两端以很软的导线通入 5 A 的电流当加一个竖直向上的
8、B0.6 T 的匀强磁场时， PQ 恰好平衡，则导线 PQ 的重力为多少？(sin 37 0.6) 图 13 15(10 分) 如图 13 所示，质量为 m、带电荷量为q 的粒子，从两平行电极板正中央垂直 电场线和磁感线以速度 v 飞入已知两极间距为 d，磁感应强度为 B，这时粒子恰能沿直 线穿过电场和磁场区域今将磁感应强度增大到某值，则粒子将落到极板上已知粒子重 力不计，则粒子落到极板上时的动能为多少 ？ 16(12 分) 质量为 m，电荷量为 q 的带负电粒子自静止开始，经 M、N 板间的电场加速后， 从 A 点垂直于磁场边界射入宽度为 d 的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置 P 偏离入
9、射 方向的距离为 L，如图 14 所示已知 M、N 两板间的电压为 U，粒子的重力不计 图 14 (1)正确画出粒子由静止开始至离开匀强磁场时的轨迹图(用直尺和圆规规范作图)； (2)求匀强磁场的磁感应强度 B. 图 15 17(12 分) 如图 15 所示，直线 MN 上方为磁感应强度为 B 的足够大的匀强磁场一电子 (质量为 m、电荷量为 e)以 v 的速度从点 O 与 MN 成 30角的方向射入磁场中 ，求： (1)电子从磁场中射出时距 O 点多远； (2)电子在磁场中运动的时间为多少 参考答案 1B 由于洛伦兹力对带电粒子不做功，故 v2v 1，由几何关系可知 v2 的方向必过圆心，
10、故 B 正确，A、C、D 错误 2D 洛伦兹研究了磁场对运动电荷的作用力，库仑发现库仑定律，法拉第发现法拉第 电磁感应规律，奥斯特通过实验发现电流的周围存在磁场，提出电流可以产生磁场的理论， 故 D 正确 3C 带电金属环形成逆时针电流(从右向左看) ，据安培定则可以确定，通过金属环轴 OO处的磁场方向水平向右，小磁针处的磁场方向水平向左，故小磁针 N 极最后水平指向 左方，C 项正确 4C 由于磁铁在导线所在处的磁感应强度方向水平向左， 由左手定则知，磁铁对通电 导线的作用力竖直向上，由牛顿第三定律可知，通电导线对磁铁的作用力竖直向下，使磁 铁与桌面间的压力变大；由于通电导线对磁铁的作用力竖
11、直向下，因此磁铁没有水平运动 趋势，故 C 正确 5A 赤道附近的地磁场方向水平向北，一个带正电的射线粒子竖直向下运动时，据左 手定则可以确定，它受到水平向东的洛伦兹力，故它向东偏转，A 正确 6B 7D 电子在磁场中做匀速圆周运动，由题图可知在 a、b、c、d 四图中电子运动轨迹的 半径大小关系为 RdR cR bR a，由半径公式 R 可知，半径越大，磁感应强度越小， mvqB 所以 BaB bB cB d，D 正确 8AB 磁感线是为了形象描述磁场而引入的假想线，它可以描述磁场的强弱 和方向， A、B 对磁铁的外部，磁感线从 N 极到 S 极，内部从 S 极到 N 极，内外部磁感线为闭合
12、 曲线，C 错实验中观察到的铁屑的分布只是模拟磁感线的形状，不 是磁感线，磁感线是 看不到的，D 错 9AC 通电直导线在 c 点的磁感应强度方向与 B0 的方向相反， b、d 两点的电流磁场与 B0 垂直，a 点电流磁场与 B0 同向，由磁场的叠加知 c 点的合磁感应强度最小 10AC 粒子穿过金属板时动能有损失，速度变小由 r 知，粒 子在穿过金属板以 mvqB 后运动半径变小，由此可判定粒子的运动路径是 edcba.由粒子的运动路径，且洛伦兹力方 向沿半径指向圆心，运用左手定则可判知粒子带负电粒子在同一磁场中上、下两个半周 运动速度大小虽然不同，但周期相同，在上、下两个半周运动时间各为半
13、个周期，时间相 等 11. 3 解析 折线 abc 受力等效于 a 和 c 连线受力，由几何知识可知 ac m，FILBsin 32 250.08 sin 90 N N. 32 3 12. 水平向左 mgqB 解析 由左手定则可以判断出，当小球相对于磁场向右运动时，带正电的小球所受的洛伦 兹力方向向上，当其与重力平衡时，小球即将飘离平面设此时速度为 v，则由力的平衡 可知 mgqvB，所以最小速度 v .小球相对于磁场向右运动，而小球静止，则磁场向左 mgqB 运动 13. 2mvqB 2mvqB 解析 正离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其偏转方向为顺时针方向，射到 y 轴上最远 的离子是沿
14、x 轴负方向射出的离子而射到 x 轴上最远的离子是沿 y 轴正方向射出的离 子这两束离子可能到达的最大 x、y 值恰好是圆周的直径，如图所示 140.8 N 解析 对通电导线受力分析如图所示 由平衡条件得： F 安 mgtan 37， 又 F 安 BIL， 代入数据得： Gmg N0.8 N. BILtan 37 0.650.234 15. mv2 qvBd 12 12 解析 带电粒子做匀速直线运动时，有 q qvB，qU q vBd. Ud 磁感应强度增大，则磁场力增大，粒子向磁场力方向偏转当粒子到达极板时，电场力做 负功， 则q E k mv2. U2 12 得 Ek mv2 qU mv2
15、 qvBd 12 12 12 12 16(1)轨迹图见解析 (2) 2LL2 d2 2mUq 解析 (1)作粒 子经电场和磁场的轨迹图，如图所示 (2)设粒子在 M、N 两板间经电场加速后获得的速度为 v，由动能定理得： qU mv2 12 粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设其 半径为 r，则： qvBm v2r 由几何关系得：r 2(rL) 2d 2 联立式得： 磁感应强度 B . 2LL2 d2 2mUq 17(1) (2) mvBe m3Be 解析 (1) 由左手定则可判断出电子应落在 ON 之间，根据几何关系可解得圆心角为 60，则电子出射 点距 O 点的距离等于电子的运动半径 . mveB (2)电子在磁场中的运动时间应为 t T 16 m3Be
