整章课后限时作业四含答案高中物理选修31磁场.docx

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整章课后限时作业四含答案高中物理选修31磁场

高中物理专题复习选修3-1

磁场单元过关检测

考试范围：

单元测试；满分：

100分

注意事项：

1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息

2．请将答案正确填写在答题卡上

第I卷（选择题）

请点击修改第I卷的文字说明

评卷人

得分

一、单选题

1．如图所示的平行板之间，存在着相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度B1＝0.20T，方向垂直纸面向里，电场强度E1＝1.0×105V/m，PQ为板间中线．紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内，有一边界线AO，与y轴的夹角∠AOy＝45°，边界线的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B2＝0.25T，边界线的下方有水平向右的匀强电场，电场强度E2＝5.0×105V/m，在x轴上固定一水平的荧光屏．一束带电荷量q＝8.0×10－19C、质量m＝8.0×10－26kg的正离子从P点射入平行板间，沿中线PQ做直线运动，穿出平行板后从y轴上坐标为（0,0.4m）的Q点垂直y轴射入磁场区，最后打到水平的荧光屏上的位置C.求：

（1）离子在平行板间运动的速度大小；

（2）离子打到荧光屏上的位置C的坐标；

（3）现只改变AOy区域内磁场的磁感应强度大小，使离子都不能打到x轴上，磁感应强度大小B2′应满足什么条件？

2．如右图a所示,间距为d的平行金属板MN与一对光滑的平行导轨相连,平行导轨间距L=d/2，一根导体棒ab以一定的初速度向右匀速运动，棒的右端存在一个垂直纸面向里，大小为B的匀强磁场。

棒进入磁场的同时，粒子源P释放一个初速度为0的带电粒子，已知带电粒子质量为m,电量为q.粒子能从N板加速到M板，并从M板上的一个小孔穿出。

在板的上方，有一个环形区域内存在大小也为B，垂直纸面向外的匀强磁场。

已知外圆半径为2d，里圆半径为d.两圆的圆心与小孔重合（粒子重力不计）

图a

（1）判断带电粒子的正负，并求当ab棒的速度为vo时，粒子到达M板的速度v；

（2）若要求粒子不能从外圆边界飞出，则v0的取值范围是多少？

（3）若棒ab的速度v0只能是

，则为使粒子不从外圆飞出，则可以控制导轨区域磁场的宽度S（如图b所示），那该磁场宽度S应控制在多少范围内

本题巧妙地将电磁感应、电粒子在电场中的加速、带电粒子在磁场中做圆周运动结合起来，考查了考生综合运用电知识解决问题的能力。

3．如图所示，在以坐标原点O为圆心、半径为R的圆形区域内，有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直于xOy平面向里。

一带负电的粒子（不计重力）从A点沿y轴正方向以v0速度射入，带电粒子恰好做匀速直线运动，最后从D点射出。

（1）求电场强度的大小。

（2）若仅撤去磁场，带电粒子仍从A点沿y轴正方向以v0速度射入，恰从圆形区域的边界C点射出。

求粒子的比荷q/m。

（3）若仅撤去电场，带电粒子仍从A点以V的速度在xOy平面内与Y轴成θ＝300的AE方向射入，从圆形区域的边界F点射出（F点所在的半径OF与X轴的夹角θ＝300）,求粒子运动的速度V的大小。

4．如图所示，真空室内有三个水平方向足够长的区域，区域I中存在按下图规律变化的匀强磁场B1（磁场垂直纸面向里时为正，

），区域II中存在磁感应强度为B2的匀强磁场，区域III中存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E，电场区域沿电场方向的宽度为L三个区域的分界线沿水平方向且相互平行．t=0时刻一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从A处以初速度v0垂直于分界线射入磁场，

T时粒子从P点进入区域II，运动一段时间后刚好能离开区域II进入区域III的电场中，最终在N点（图中未画出）离开电场，不计粒子重力，求：

（1）粒子在区域I做圆周运动时的半径；

（2）从t=0到t=2T的时间内粒子通过的路程：

（3）区域I在竖直方向的宽度；

（4）粒子在区域II中运动的时间以及从P点到N点沿水平方向的位移大小．

5．（16分）如图甲所示,在边界OO′左侧区域有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向水平向外。

右侧水平放置长为L、相距为d 的平行金属板M、N,M 板左端紧靠磁场边界,磁场边界上O点与N 板在同一水平面上,边界OO′与水平面的夹角为45°,O1O2为平行板的中线,在两板间存在如图乙所示的交变电场（取竖直向下为正方向）。

某时刻从O点竖直向上同时发射两个质量均为m、电量均为+q 的粒子a和b,初速度不同.粒子a在图乙中的tT/4时刻,从O1点进入板间电场运动,并从O2点射出板间电场；粒子b 恰好紧靠M 板左端进入电场,已知交变电场周期T

不计粒子重力和粒子间的相互作用。

（1）求粒子a、b 从O 点射出时的初速度va 和vb。

（2）粒子b 能穿出板间电场,求电场强度大小E0 满足的条件。

（3）若粒子b 刚好能穿出板间电场,求粒子b 穿过板间电场过程中电场力做的功W。

6．（单选）如图所示，一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为T0，轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示。

现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则（）

A若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0

B若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0

C若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0

D若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T0

7．（单选）半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图（a）所示。

有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图（b）所示。

在t=0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q的静止微粒，则以下说法正确的是

A.第2秒内上极板为正极B.第3秒内上极板为负极

C.第2秒末微粒回到了原来位置D.第3秒末两极板之间的电场强度大小为0.2πr2/d

8．彭老师在课堂上做了一个演示实验：

装置如图2所示，在容器的中心放一个圆柱形电极，沿容器边缘内壁放一个圆环形电极，把A和B分别与电源的两极相连，然后在容器内放入液体，将该容器放在磁场中，液体就会旋转起来。

王同学回去后重复彭老师的实验步骤，但液体并没有旋转起来。

造成这种现象的原因可能是，该同学在实验过程中（　　）

图2

A．将磁铁的磁极接反了

B．将直流电源的正负极接反了

C．使用的电源为50Hz的交流电源

D．使用的液体为饱和食盐溶液

评卷人

得分

二、多选题

9．（单选）如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面，规定向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于纸面内，现令磁感应强度B随时间t变化，先按图所示的Oa图线变化，后来又按bc和cd变化，令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则下列正确的是

A.E1＜E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向

B.E1＜E2，I1沿顺时针方向，I2沿逆时针方向

C.E2＜E3，I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向

D.E2=E3，I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向Ks5u

10．（单选）如图所示，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心。

两金属轨道之间的宽度为0.5m，匀强磁场方向如图所示，大小为0.5T。

质量为0.05kg、长为0.5m的金属细杆置于金属轨道上的M点。

当在金属细杆内通以电流强度为2A的恒定电流时，金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动。

已知MN＝OP＝1m，则（　　）

A．金属细杆开始运动时的加速度大小为5m/s2

B．金属细杆运动到P点时的速度大小为5m/s

C．金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为10m/s2

D．金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.75N

11．（多选）1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如下图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙．下列说法正确的是

A．离子从D形盒之间空隙的电场中获得能量

B．回旋加速器只能用来加速正离子

C．离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交变电压周期的一半

D．离子在磁场中做圆周运动的周期与加速交变电压周期相等

12．（多选）劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示．置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略．磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U.若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为＋q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响．则下列说法正确的是（　　）

A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf

B．质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比

C．质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为

∶1

D．不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器也能用于α粒子（含两个质子，两个中子）加速

评卷人

得分

三、填空题

13．“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中，有以下器材：

长螺线管、滑动变阻器、稳压电源、导线、数据采集器和计算机。

（1）还需要的器材是。

（2）【多选】某组同学两次实验得到如图所示同一坐标下的B-d的图线，则两次图线不同的可能原因是（）

（A）在螺线管轴线上移动，两次螺线管加的电压不同

（B）在螺线管轴线上移动，两次用的螺线管匝数不同

（C）平行于螺线管轴线移动，一次在螺线管内部移动，另一次在螺线管外部移动

（D）在螺线管外部，一次平行于螺线管轴线移动，另一次从螺线管轴线处垂直于螺线管轴线远离螺线管移动

14．如图所示，质量为m、边长为L的正方形线圈ABCD由n匝导线绕成，线圈中有顺时针方向大小为I的电流，在AB边的中点用细线竖直悬挂于轻杆一端，轻杆另一端通过竖直的弹簧固定于地面，轻杆可绕杆中央的固定转轴O在竖直平面内转动。

在图中虚线的下方，有与线圈平面垂直的匀强磁场，磁感强度为B，平衡时，CD边水平且线圈有一半面积在磁场中，忽略电流I产生的磁场，穿过线圈的磁通量为；弹簧受到的拉力为______。

评卷人

得分

四、实验题

15．有三束粒子，分别是质子（p），氚核（

）和α粒子，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，（磁场方向垂直于纸面向里）则在下面四图中，哪个图正确地表示出这三束粒子的运动轨迹？

（）

评卷人

得分

五、计算题

16．如图所示，在直角坐标系的第Ⅰ象限0≤x≤4区域内，分布着强场

的匀强电场，方向竖直向上；第Ⅱ象限中的两个直角三角形区域内，分布着磁感受应强度均为

的匀强磁场，方向分别垂直纸面向外和向里。

质量

、电荷量为

的带电粒子（不计粒子重力），从坐标点

的速度平行于x轴向右运动，并先后通过匀强磁场区域和匀强电场区域。

（1）求带电粒子在磁场中的运动半径；

（2）求粒子在两个磁场及电场区域偏转所用的总时间；

（3）在图中画出粒子从直线

到x=4之间的运动轨迹，并求出轨迹与y轴和直线x=4交点的纵坐标。

17．如图所示，圆形区域内存在着匀强磁场，其直径为d，磁感应强度为B，磁场方向垂直于圆面指向纸外．一电荷量为q、质量为m的带正电粒子，从磁场区域的一条直径AC上的A点沿纸面射入磁场，其速度方向与AC成

角．若此粒子在磁场区域运动过程，速度的方向一共改变了90º．重力忽略不计，求：

（1）该粒子在磁场区域内运动所用的时间

t．

（2）该粒子射入时的速度大小v．

评卷人

得分

一、单选题

1．ABCE

解析：

（1）设离子的速度大小为v，由于沿中线PQ做直线运动，则有qE1＝qvB1，代入数据解得v＝5.0×105m/s.

（2）离子进入磁场，做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有qvB2＝m

得，r＝0.2m，作出离子的运动轨迹，交OA边界于N，如图甲所示，OQ＝2r，若磁场无边界，一定通过O点，则圆弧QN的圆周角为45°，则轨迹圆弧的圆心角为θ＝90°，过N点做圆弧切线，方向竖直向下，离子垂直电场线进入电场，做类平抛运动，y＝OO′＝vt，x＝

at2，而a＝

，则x＝0.4m

离子打到荧光屏上的位置C的水平坐标为xC＝（0.2＋0.4）m＝0.6m.

（3）只要粒子能跨过AO边界进入水平电场中，粒子就具有竖直向下的速度而一定打在x轴上．如图乙所示，由几何关系可知使离子不能打到x轴上的最大半径r′＝

m，设使离子都不能打到x轴上，最小的磁感应强度大小为B0，则qvB0＝m

，代入数据解得B0＝

T＝0.3T,则B2′≥0.3T.

2．AB

解析：

（1）根据右手定则知，a端为正极，故带电粒子必须带负电（1分）

Ab棒切割磁感线，产生的电动势

（2分）

对于粒子，据动能定理：

（2分）

联立

（1）

（2）两式，可得

（1分）

（2）要使粒子不从外边界飞出，则粒子最大半径时的轨迹与外圆相切

根据几何关系：

即

（2分）

而

（2分）

联立（3）（4）（5）可得

（2分）ks5u

故ab棒的速度范围：

（1分）

（3）

，故如果让粒子在MN间一直加速，则必然会从外圆飞出，所以如果能够让粒子在MN间只加速一部分距离，然后再匀速走完剩下的距离，就可以让粒子的速度变小了。

故：

粒子在MN间的加速距离为

（2分）

而

（2分）

解得：

ks5u

对于棒ab：

（1分）故磁场的宽度应

3．

4．见解析

5．

6．AD

7．A

8．ABCD

解析：

选C　容器中磁场方向向下，在电场作用下，正负离子向电极附近运动，同时由于磁场的作用，根据左手定则得正负离子做圆周运动，故液体旋转起来的原因是液体在磁场力作用下运动。

清楚了这一原理即可作出判断，选项A、B、D都不影响液体旋转，选项C使用50Hz的交流电源，电极电性发生周期性变化，且时间仅为0.02s，故液体中正负离子的运动幅度较小，液体无法形成旋转的趋势。

评卷人

得分

二、多选题

9．A

10．D

11．AD

12．AC

评卷人

得分

三、填空题

13．

（1）磁传感器

（2）（AB）

解析：

（1）磁传感器

（2）（AB）

14．

评卷人

得分

四、实验题

15．C

评卷人

得分

五、计算题

16．

（1）带电粒子在磁场中偏转。

由牛顿定律得

①

所以

代入数据得

②

（2）带电粒子在磁场中的运动周期

③

运动的时间

④

带电粒子在电场中运动的时间

⑤

故粒子在电磁场偏转所用的总时间

⑥

（3）如图所示。

分析知：

粒子在方向向外的磁场中恰好沿顺时针运动了

周，下移了

—1ｍ，由对称性知粒子在方向向外的磁场中恰好沿逆时针运动了

周，又下移了

—1ｍ，故

y1=

－２（

—1）＝２－

ｍ⑦

　　　　粒子水平飞入电场：

水平方向有：

x2=v0t2

竖直方向上满足：

y2=y1+

⑧

17．【题文】下列各项词语中，没有错别字的一项是（）

A．缈茫斑驳风致无精打彩

B．驯服风姿嬉游开阖吞吐

C．掂念稀疏落寞柳岸花明

D．房檩杂揉殒落有条不紊

【答案】B

【解析】A渺采C惦暗D.糅陨

【标题】吉林省实验中学2013-2014学年高一上学期模块检测与评估（三）语文试题

【结束】