1、1第三章 磁场学业质量标准检测本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分 100分，时间 90分钟。第卷(选择题 共 40分)一、选择题(共 10小题，每小题 4分，共 40分，在每小题给出的四个选项中，第16 小题只有一个选项符合题目要求，第 710 小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4分，选不全的得 2分，有选错或不答的得 0分)1(2016辽宁鞍山一中高二上学期期中)下列四个实验现象中，不能表明电流能产生磁场的是( B )A甲图中，导线通电后磁针发生偏转B乙图中，通电导线在磁场中受到力的作用C丙图中，当电流方向相同时，导线相互靠近D丁图中，当电流方向相反时，导线相互远离解
2、析：甲、丙、丁中小磁针或导线所受的磁场力都是导线中电流产生的磁场给的力，但乙中的磁场是磁铁产生的。2(2017浙江省绍兴一中高二上学期期末)法拉第电动机原理如图所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N 极向上。一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看，金属杆( D )A向左摆动 B向右摆动C顺时针转动 D逆时针转动解析：接通电路，有向上的电流通过金属杆，金属杆处在磁铁的磁场中，受到安培力作用，根据左手定则得知，安培力方向与金属杆垂直向里，使金属杆以磁铁棒为轴逆时针转动。选项 ABC错误，D 正确。
3、23(2018新疆乌鲁木齐七十中高二上学期期末)如图所示，有一倾角为 30的光滑斜面，匀强磁场垂直斜面，匀强电场沿斜面向上并垂直斜面底边。一质量为 m、带电荷量为 q的小球，以速度 v在斜面上做半径为 R的匀速圆周运动。则( B )A带电粒子带负电B匀强磁场的磁感应强度大小 BmvqRC匀强电场的场强大小为 EmgqD带电粒子在运动过程中机械能守恒解析：小球恰在斜面上做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，电场力与重力沿着斜面的分力相平衡，故粒子带正电，故 A错误；由上分析，根据牛顿第二定律得qvB m ，得到， Bv2R mvqR重力沿斜面向下的分力与电场力平衡时，则有 Eq mgsin 得到
4、， E ，故 Bmgsinq正确，C 错误。虽然洛伦兹力不做功，但电场力做功，则粒子在运动过程中机械能不守恒，故 D错误。4如图所示， a、 b是两个匀强磁场边界上的两点，左边匀强磁场的磁感线垂直纸面向里，右边匀强磁场的磁感线垂直纸面向外，两边的磁感应强度大小相等。电荷量为 2e的正离子以某一速度从 a点垂直磁场边界向左射出，当它运动到 b点时，击中并吸收了一个处于静止状态的电子，不计正离子和电子的重力且忽略正离子和电子间的相互作用，则它们在磁场中的运动轨迹是( D )解析：正离子以某一速度击中并吸收了一个处于静止状态的电子后，速度不变，电荷量变为 e，由左手定则可判断出正离子过 b点时所受洛
5、伦兹力方向向下，由 r mv/qB可知，轨迹半径增大到原来的 2倍，所以在磁场中的运动轨迹是图 D。35如图所示，三个完全相同的半圆形光滑轨道竖直放置，分别处在真空、匀强磁场和匀强电场中，轨道两端在同一高度上，三个相同的带正电小球同时从轨道左端最高点由静止开始沿轨道运动， P、 M、 N分别为轨道的最低点，如图所示，则下列有关判断正确的是( A )A小球第一次到达轨道最低点的速度关系 vp vMvNB小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力关系 FP FMFNC小球从开始运动到第一次到达轨道最低点所用的时间关系 tPFPFN，故选项 B错误；mv2NR小球沿轨道 P、 M下滑后，能到达右端同样高
6、度的地方，故选项 D错误。6如图所示，一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转，如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，对这些进入另一磁场的离子，可得出结论( D )A它们的动能一定各不相同B它们的电荷量一定各不相同C它们的质量一定各不相同D它们的电荷量与质量之比一定各不相同解析：因为粒子进入电场和磁场正交区域时，不发生偏转，说明粒子所受电场力和洛4伦兹力平衡，有 qvB qE，得出能不偏转的粒子速度应满足 v ，粒子进入磁场后受洛伦EB兹力作用，粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向
7、心力，即 qvB m ，圆周运动的半径v2RR ，由于粒子又分裂成几束，也就是粒子做匀速圆周运动的半径 R不同，进入第二个匀mvqB强磁场时，粒子具有相同的速度，所以粒子能分裂成几束的原因是粒子的 比值不同，故 Dmq正确，ABC 错误。7(2017山东潍坊市五县(区)联考)如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的 M、 N两小孔中， O为 M、 N连线的中点，连线上 a、 b两点关于 O点对称。导线均通有大小相等、方向向上的电流。已知长直导线周围产生的磁感应强度 B k ，式中 k是Ir常量、 I是导线中的电流、 r为点到导线的距离。一带正电的小球以初速度 v0从 a点出发沿连线运
8、动到 b点。关于上述过程，下列说法正确的是( BD )A小球先做加速运动后做减速运动B小球一直做匀速直线运动C小球对桌面的压力先减小后增大D小球对桌面的压力一直在增大解析：本题考查带电物体在磁场中的运动规律，意在考查学生对带电物体在磁场中运动规律的理解。由右手螺旋定则可知， M处的通电导线在 MO区域产生的磁场垂直于 MO向里，离导线越远磁场越弱，所以 M处电流的磁场由 M到 O逐渐减弱， N处的通电导线在 ON区，产生的磁场垂直于 ON向外，由 O到 N逐渐增强，带正电的小球由 a点沿连线运动到 b点，受到的洛伦兹力 F Bqv为变力，从 M到 O洛伦兹力的方向向上，随磁场的减弱而减小，从
9、O到 N洛伦兹力的方向向下，随磁场的增强而增大，所以对桌面的压力一定在增大，D正确，C 错误；由于桌面光滑，且洛伦兹力始终沿竖直方向，所以小球在水平方向上不受力，做匀速直线运动，B 正确，A 错误。8(2016江苏苏州中学高二上学期期末)一个带正电的小球沿光滑绝缘的桌面向右运动，速度方向垂直于一个水平向里的匀强磁场，如图所示，球飞离桌面后落到地板上，设飞行时间为 t1，水平射程为 x1，着地速度为 v1。撤去磁场，其余的条件不变，小球飞行时间为 t2，水平射程为 x2，着地速度为 v2，则下列论述正确的是( ABC )5A x1x2 B t1t2C v1和 v2大小相等 D v1和 v2方向相
10、同解析：当桌面右边存在磁场时，由左手定则可知，带正电的小球在飞行过程中受到斜向右上方的洛伦兹力作用，此力在水平方向上的分量向右，竖直分量向上，因此小球水平方向上存在加速度，竖直方向上的加速度 at2， x1x2，A、B 对；又因为洛伦兹力不做功，故 C对；两次小球着地时速度方向不同，D 错。9如图所示，在沿水平方向向里的匀强磁场中，带电小球 A与 B处在同一条竖直线上，其中小球 B带正电荷并被固定，小球 A与一水平放置的光滑绝缘板 C接触而处于静止状态，若将绝缘板 C沿水平方向抽去，则( AB )A小球 A仍可能处于静止状态B小球 A将可能沿轨迹 1运动C小球 A将可能沿轨迹 2运动D小球 A
11、将可能沿轨迹 3运动解析：若小球所受库仑力和重力二力平衡，则撤去绝缘板后，小球仍能继续处于平衡状态，A 正确。若小球在库仑力、重力、绝缘板弹力三力作用下处于平衡状态，则撤去绝缘板后，小球所受合力向上，小球向上运动并受到向左的洛伦兹力而向左偏转，B 正确，C、D 错误。10如图所示，连接平行金属板 P1和 P2(板面垂直于纸面)的导线的一部分 CD和另一连接电池的回路的一部分 GH平行， CD和 GH均在纸面内，金属板置于磁场中，磁场方向垂直纸面向里。当一束等离子体射入两金属板之间时， CD段将受到力的作用，则( BD )A等离子体从右方射入时， P1板电势较高， CD受力方向指向 GHB等离子
12、体从右方射入时， P2板电势较高， CD受力方向背离 GHC等离子体从左方射入时， P2板电势较高， CD受力方向背离 GH6D等离子体从左方射入时， P1板电势较高， CD受力方向指向 GH解析：电路中的电流的方向为由 G到 H，当等离子体从右方射入时，由左手定则可以判断电容器的上极板带负电，下极板带正电， P2板电势较高，电流的方向为由 D到 C，电流的方向与电路中 GH的电流的方向相反，所以 CD受到的作用力向左，故 A错误 B正确。等离子体从左方射入时，由左手定则可以判断电容器的上极板带正电，下极板带负电， P1板电势较高，电流的方向为由 C到 D，电流的方向与电路中 GH的电流的方向
13、相同，所以 CD受到的作用力向右，故 C错误，D 正确。第卷(非选择题 共 60分)二、填空题(2 小题，共 14分。把答案直接填在横线上)11(6 分)在第三次工业革命的今天，新材料的发现和运用尤为重要。我国某科研机构发现一种新型的半导体材料，目前已经知道这种半导体材料的载流子(参与导电的带电粒子)的电荷量的值是 e(电子电量的绝对值)，但不知道它的电性和载流子的数密度 n(单位体积中载流子的数量)。为了测定这种材料中的载流子是带正电还是带负电，以及载流子的数密度，科学家把这种材料先加工成一块扁平的六面体样品，这块样品的长、宽和厚度分别为 a、 b、 d(如图所示)。现将这块样品接入电路中，
14、且把靠外的扁平面标记为 M，靠里的扁平面标记为 N，然后在垂直于大平面的方向加上一个磁感应强度大小为 B的匀强磁场。接通开关 S，调节可变电阻 R，使电路中产生合适的电流。然后用电压表判定 M、 N两个面的电势高低并测定 M、 N间的电压(也叫霍耳电压)，从而得到这种半导体材料载流子的电性和数密度。(1)当 M的电势比 N的电势低时，材料中的载流子带_负_(填“正”或“负”)电；(2)为了测定载流子的数密度 n，除题目中已给出的数据外，还需要测定的物理量有_电路中的电流强度(电流表读数) I， M、 N间的电压(电压表读数或霍尔电压) U_(写出物理量的含义并设定相应的符号)；(3)根据题设条
15、件和你测定的物理量，写出载流子的数密度的表达式 n_ _。BIUed解析：(1)根据左手定则判断，载流子为负电荷，受到指向 M端的磁场力作用，因此 M端电势低；若载流子为正电荷，受到指向 M端的磁场力作用， M端电势高。(2)由q qvB， I nqvS nqvbd，解得 n 。所以还要测量 I、 U。Ub BIUed12(8 分)图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部7分器材已在图中给出，其中 D为位于纸面内的 U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长； E为直流电源； R为电阻箱； 为电
16、流表；S 为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。(1)在图中画线连接成实验电路图。(2)完成下列主要实验步骤中的填空：按图接线。保持开关 S断开，在托盘内加入适量细沙，使 D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量 m1。闭合开关 S，调节 R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使 D_重新处于平衡状态_；然后读出_电流表的示数 I_，并用天平称出_此时细沙的质量m2_。用米尺测量_ D的底边长度 L_。(3)用测量的物理量和重力加速度 g表示磁感应强度的大小，可以得出 B_。|m2 m1|gIL(4)判定磁感应强度方向的方法是：若_ m2m1_，磁感应强度方向垂直纸面向外；反
17、之，磁感应强度方向垂直纸面向里。答案：(1)如图所示解析：考查了安培力作用下物体的平衡，解题的关键是弄清实验原理。分析知，两次细沙的重力差与 D的底边所受安培力相等，即 BIL| m2 m1|g，所以磁感应强度 B；根据 m1和 m2的关系及左手定则可判断磁感应强度的方向。|m2 m1|gIL三、论述计算题(共 4小题，共 46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要8演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10 分)(2017广州市荔湾区高二上学期期末)两条相距 L1.0m 的水平金属导轨上放置一根导体棒 AB，处于竖直方向的匀强磁场中，如图甲
18、所示。已知导体棒质量m1.0kg，棒中通以方向从 A到 B的电流 I时，导体棒所受安培力向右，其加速度 a跟电流 I的关系图象如图乙所示，可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力，取 g10m/s 2。求：(1)磁场的方向；(2)导体棒与导轨间的动摩擦因数及磁感应强度的大小。答案：(1)竖直向上 (2) 0.05 B0.25T解析：(1)安培力向右，电流向内，根据左手定则可知，磁场的方向竖直向上。(2)设导体棒所受最大静摩擦力为 f，导体棒与导轨间的动摩擦因数为 ，有：f mg 由图乙，当导体棒中的电流 I12.0A 时，导体棒所受安培力恰好等于最大静摩擦力，设磁感应强度的大小为 B，有： BI1L
19、f 当导体棒中的电流 I24.0A 时，加速度 a0.50m/s 2，根据牛顿第二定律，得：BI2L f ma 联立式，代入数值，得： 0.05， B0.25T14(12 分)(2017安徽师大附中高二上学期期末)如图所示，某种带电粒子的比荷2.510 5C/kg，由静止开始经电压为 U1 200V 的电场加速后，射入水平放置、电势差qm为 U2(未知)的两块导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入左边界线竖直的匀强磁场中，磁感应强度B0.2T，方向垂直纸面向里。(不计重力，不考虑边缘效应)求：(1) 带电粒子出加速电场时的速度 v0；(
20、2)粒子射入磁场和射出磁场的 M、 N两点间的距离 d。答案：(1)10 4m/s (2)0.4m解析：(1)粒子在电场 U1中加速，则 qU1 mv12 20v010 4m/s9(2)在偏转电场中做类平抛运动，设粒子在偏转电场中的偏向角为 ，进入磁场中做圆周运动的半径为 r，速度为 v在磁场中 Bqvmv2r距离 d2 rcos ，2mvcosqB 2mv0qB两式联立得 d0.4m15(12 分)如图所示空间分为、三个足够长的区域，各边界面相互平行，其中、区域存在匀强电场 E11.010 4V/m，方向垂直边界竖直向上， E2 105V/m，34方向水平向右；区域存在匀强磁场，磁感应强度
21、B5.0T，方向垂直纸面向里，三个区域宽度分别为 d15.0m， d24.0m， d310 m，一质量 m1.010 8 kg、电荷量3q1.610 6 C的粒子从 O点由静止释放，粒子重力忽略不计。求：(1)粒子离开区域时的速度大小；(2)粒子从区域进入区域时的速度方向与边界面的夹角；(3)粒子从 O点开始到离开区域时所用的时间。答案：(1) v1410 3m/s (2) 30 (3) t6.1210 3 s解析：(1)由动能定理得： mv qE1d112 21得： v1410 3m/s(2)粒子在区域做类平抛运动，设水平向右为 y轴，竖直向上为 x轴，粒子进入区域时速度与边界的夹角为 10
22、tan vxvyvx v1 vy at2 a qE2mt2 d2v1由式解得 30(3)粒子进入磁场时的速度 v22 v1粒子在磁场中运动的半径R 10mmv2qB所以粒子在磁场中运动所对的圆心角为 120，因此 t3 103 s；13 2 mqB 56粒子在电场中， qE1 ma1， v1 a1t1得 t12.510 3 s由得 t210 3 st t1 t2 t3(3.5 )103 s6.1210 3 s5616(12 分)(2018河南省豫南九校高二上学期期末联考)如图所示的电路，电源电动势 E12V，内阻 r1，电阻 R16， R212，间距 d0.2m 的两平行金属板水平放置，板间分
23、布有垂直于纸面向里，磁感应强度 B1T 的匀强磁场，闭合开关 S，板间电场视为匀强电场。将喷墨打印机的喷头对准两板的中点，从喷口连续不断地喷出水平初速度为 v0.1m/s 的相同带电墨滴，设滑动变阻器接入电路的阻值为 Rx。( g取 10m/s2)求(1)当 Rx3 时，电阻 R1消耗的电功率。(2)改变 Rx的值，可以使进入板间的带电墨滴做匀速圆周运动，最后与板相碰，碰时速度与初速度的夹角为 60。则带电墨滴的比荷 q/m为多大？此时 Rx的阻值是多少？答案：(1)6W (2)0.5C/kg 7解析：(1)由图可知闭合电路的外电阻为： R Rx 3 7R1R2R1 R2 6126 12根据闭
24、合电路的欧姆定律可得电流为：I A1.5AER r 127 111R1两端的电压为： U1 IR121.54V6V， R1消耗的功率为： P 6WU21R1(2)带电墨滴进入电、磁场区域做匀速圆周运动，必有重力和电场力等大反向，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律： qvB m ，又因电场力等于重力，则有： mg q ，v2R U2d带电墨滴做匀速圆周运动的初末速的夹角等于圆心角为 60，根据几何关系得 R d。解得带电墨滴的比荷： C/kg0.5C/kg，电压为： U2 4Vqm vBd 0.110.2 BRgdv干路电流为： I2 A1A，解得： Rx r 17。U2R12 44 E U2I 12 41
