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1、单元测评 (三) 第三章磁场本试卷分第 卷(选择题 )和第 卷(非选择题 )两部分，共100 分，考试时间90 分钟第卷(选择题共 40 分) 一、选择题 (本题共 10 小题，每小题4 分，共 40 分.17 题只有一个选项正确，810题有多个选项正确全部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，有选错或不答的得0 分)1关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是()A磁感线从磁体的N 极出发，终止于S 极B磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向C沿磁感线方向磁场逐渐减弱D在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小图 C- 3- 1 2如图 C- 3- 1 所示
2、，磁场方向竖直向下，通电直导线ab 由水平位置1 绕 a 点在竖直平面内转到位置2，则通电导线所受的安培力()A数值变大，方向不变B数值变小，方向不变C数值不变，方向改变D数值、方向均改变3显像管原理的示意图如图C- 3- 2 所示， 当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中间的 O 点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使高速电子流打在荧光屏上的位置由a 点逐渐移动到b 点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是()图 C- 3- 2 图 C- 3- 3 4利用如图C- 3- 4 所示的实验装置可以测量磁感应强度其中2 为力敏传感器，3 为
3、数字电压表， 5 为底部长为L 的线框当外界拉力作用于力敏传感器的弹性梁上时，数字电压表上的读数U 与所加外力F 成正比，即UKF ，式中 K 为比例系数用绝缘悬丝把线框固定在力敏传感器的挂钩上，并用软细铜丝连接线框与电源当线框中电流为零时，输出电压为 U0；当线框中电流为I 时，输出电压为U.则磁感应强度的大小为()图 C- 3- 4 ABU KILBBU0 KILCB2U U0 KILDB|U U0| KIL图 C- 3- 5 5薄铝板将同一匀强磁场分成、两个区域，高速带电粒子可穿过铝板一次，在两个区域运动的轨迹如图C-3- 5 所示，半径R1R2.假定穿过铝板前后粒子电荷量保持不变，则该
4、粒子 ()A带正电B在、区域的运动时间相同C在、区域的运动加速度相同D从区域穿过铝板运动到区域6如图 C- 3- 6 所示，三根通电长直导线P、Q、R 互相平行，垂直纸面放置，其间距均为 a，电流均为I，方向垂直纸面向里(已知电流为I 的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度BkI r，其中 k 为常数 )某时刻有一电子(质量为 m，电荷量为e)正好经过原点 O，其速度大小为v，方向沿y 轴正方向，则电子此时所受磁场力为() 图 C- 3- 6 A方向垂直纸面向里，大小为2evkI3aB方向指向x 轴正方向，大小为2evkI3aC方向垂直纸面向里，大小为evkI3aD方向指向x 轴正方向
5、，大小为evkI3a图 C- 3- 7 7如图 C- 3-7 所示，在以 O 点为圆心、 r 为半径的圆形区域内，有磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，a、b、c 为圆形磁场区域边界上的三点，其中 aObbOc 60.一束质量为m、电荷量为e 而速率不同的电子从a 点沿 aO 方向射入磁场区域，从 b、 c 两点间的弧形边界穿出磁场区域的电子速率v 的取值范围是()A.eBr 3mv3eBr mB.3eBr 3mv23eBr 3mC.3eBr 3mv3eBr mD.3eBr mv3eBr m图 C- 3-8 8如图 C-3- 8 所示， 回旋加速器D 形盒的半径为R, 所加磁场的磁感应
6、强度为B, 用来加速质量为m、电荷量为q 的质子，质子从下半盒的质子源由静止出发，加速到最大能量 E 后由 A 孔射出，则下列说法正确的是()A回旋加速器不能无限加速粒子B增大交变电压U, 则质子在加速器中运行时间将变短C回旋加速器所加交变电压的频率为qB 2 mD下半盒内部质子的轨道半径之比(由内到外 )为 135,9质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具图 C- 3- 9 为质谱仪的原理示意图， 现利用这种质谱仪对氢元素进行测量氢元素的各种同位素从容器A 下方的小孔S由静止飘入电势差为U 的加速电场，经加速后垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中氢的三种同位素最后打在照相底片D 上
7、，形成a、 b、c 三条“质谱线”关于三种同位素进入磁场时速度大小的排列顺序和a、b、c 三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是()图 C- 3- 9 A进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕B进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚Ca、b、c 三条质谱线依次排列的顺序是氕、氘、氚Da、b、c 三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕图 C- 3- 10 10如图 C- 3-10 所示，质量为m 的环带的电荷量为q，套在足够长的绝缘杆上，动摩擦因数为 ，杆处于正交的匀强电场和匀强磁场中，杆与水平电场夹角为.若环能从静止开始下滑，则以下说法正确的是()A环在下滑过程中，加速度不断减小
8、，最后为零B环在下滑过程中，加速度先增大后减小，最后为零C环在下滑过程中，速度不断增大，最后匀速D环在下滑过程中，速度先增大后减小，最后为零请将选择题答案填入下表：题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 总分答案第卷 (非选择题共 60 分) 二、填空题 (本题共 2 小题，每小题4 分，共 8 分)11学习磁场后， 某研究小组开始对磁场的测量进行探究此小组采用如下实验器材测定匀强磁场的磁感应强度B.实验器材：匝数为n 且边长为L 的正方形线圈、轻弹簧、质量为m 的小钩码、毫米刻度尺、蓄电池、电流表、滑动变阻器、导线、开关、木质支架等实验装置如图C- 3- 11 所示图 C- 3- 11
9、 实验步骤：A用轻弹簧悬挂质量为m 的小钩码，测量轻弹簧的伸长量x0，用来求弹簧的劲度系数；B把实验器材按图示装置连接好，接通电路，调整滑动变阻器，记录电流表示数I 以及弹簧长度的改变量x；C调整滑动变阻器，多次进行测量，然后取平均值请写出 B 的表达式： _(用x、x0、I、L、m、n 来表示，重力加速度为 g)图 C- 3- 12 121998 年 6 月 3 日凌晨，举世瞩目的美国“发现号”航天飞机从肯尼迪航天中心顺利发射升空， 阿尔法磁谱仪搭乘“发现号”航天飞机进入太空，寻找宇宙中可能存在的反物质，阿尔法磁谱仪的核心部分是由我国科学家和工程师经4 年努力研制的永磁体，它的作用是产生一个
10、很强的磁场，当宇宙中的带电粒子穿过这个磁场时，记录下有关数据和偏转情况，再用电子计算机进行数据处理，就可以确定是否有反质子、反氦核乃至反碳核存在图C- 3- 12 为磁谱仪的截面示意图，永磁体产生方向垂直于纸面向里的磁场，图中“”表示磁场方向， a、b、c 分别为宇宙中的三个粒子，根据偏转情况可以判断a、b、c 所带电荷的电性分别是 _ 、_ 、 _ 三、计算题 (本题共 4 小题， 13、14 题各 12 分， 15 、16 题各 14 分，共 52 分解答应写出必要的文字说明、方程式和主要的演算步骤)13如图 C- 3- 13 所示， 在倾角为 30的光滑斜面上沿水平方向(垂直纸面的方向)
11、放置一根长为l、质量为m 的通电直导体棒，棒内电流大小为I，方向如图所示以水平向右为 x 轴正方向、竖直向上为y 轴正方向建立直角坐标系(1)若加一垂直斜面向上匀强磁场，使导体棒在斜面上保持静止，求磁场的磁感应强度B1的大小(2)若要求所加的方向平行于xOy 平面的匀强磁场对导体棒的安培力的方向水平向左，仍使导体棒在斜面上保持静止，求这时磁场的磁感应强度B2的大小和方向图 C- 3- 13 14图 C- 3- 14 是半径为R 的半圆柱形容器的横截面，在其直径的两端沿母线开有狭缝 a 和 b，整个容器处于高真空环境中，有大量的质量为m、电荷量为q 的正离子以较大的恒定速度v0从狭缝 a 源源不
12、断地沿直径ab 射入容器， 接着又从狭缝b 穿出，若从某时刻开始计时， 容器中出现垂直于纸面向里的大小从零逐渐增大的磁场，出现下述现象： 一会儿没有离子从b 缝穿出，一会儿又有离子从b 缝穿出，而且这种情况不断地交替出现若离子在容器中与圆柱面相碰时既没有电荷量损失，又没有动能损失，而与直径相碰时便立即被器壁完全吸收， 另外由于离子的速度很快，而磁场增强得很慢，可以认为各个离子在容器中运动的过程磁场没有发生变化，同时不计重力的影响，试求：( 1)出现磁场后，第一次从b 缝穿出的离子在容器中运动的时间；(2)出现磁场后，第二次有离子从b 缝穿出时磁场的磁感应强度图 C- 3- 14 15图 C-
13、3- 15 为一种获得高能粒子的装置环形区域内存在垂直纸面向外，大小可调的匀强磁场 M、N 为两块中心开有小孔的极板，每当带电粒子经过M、N 板时，都会被加速，加速电压均为U；每当粒子飞离电场后，M、N 板间的电势差立即变为零粒子在M、N 间的电场中一次次被加速，动能不断增大，而绕行半径R 不变 (M、N 两极板间的距离远小于 R)当 t0 时，质量为m、电荷量为 q 的粒子静止在M 板小孔处(1)求粒子绕行n 圈回到 M 板时的动能En.(2)为使粒子始终保持在圆轨道上运动，磁场必须周期性递增，求粒子绕行第n 圈时磁感应强度 Bn的大小( 3)求粒子绕行n 圈所需的总时间t.图 C- 3-
14、15 16如图 C- 3-16 所示， K 与虚线 MN 之间是加速电场，虚线 MN 与 PQ 之间是偏转电场，虚线PQ 与荧光屏之间是匀强磁场，且MN 、PQ 与荧光屏三者互相平行，电场和磁场的方向如图所示，图中A 点与 O 点的连线垂直于荧光屏一个带正电的粒子由静止经加速电场加速后从A 点离开加速电场，沿垂直于偏转电场方向射入偏转电场，在离开偏转电场后进入匀强磁场，最后恰好垂直地打在荧光屏上已知电场和磁场区域在竖直方向足够长，加速电场的电压U 与偏转电场的场强E 的关系为U1 2Ed，式中的d 是偏转电场的宽度，磁场的磁感应强度B 与偏转电场的电场强度E 和带电粒子离开加速电场的速度v0的
15、关系符合表达式v0E B.(题中只有偏转电场的宽度d 为已知量 )(1)画出带电粒子轨迹示意图；(2)磁场的宽度L 为多少？(3)带电粒子在电场和磁场中垂直于v0方向的偏转距离分别是多少？图 C- 3- 16 参考答案单元测评 (三) 1D解析 磁感线是一些闭合的曲线，没有出发点和终止点，选项A 错误；磁场的方向与通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向垂直，选项B 错误；磁感线的疏密可定性地表示磁场的强弱，但不能认为沿磁感线方向磁场减弱，选项C 错误；通电导体在磁场中受到的安培力最小为零，最大为BIL ，同一通电导体在不同的磁场中所受安培力在零到BIL 之间，由此可见选项D 正确2B解析 安培
16、力的计算公式为FBIL sin ，其中 表示磁场方向与通电直导线之间的夹角，本题中变小，所以安培力变小；根据左手定则，安培力既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，即安培力垂直于磁场和电流所构成的平面，本题中安培力的方向不变，始终垂直于纸面所在平面综上分析，只有选项B 正确3A解析 电子流打在荧光屏上的位置由a 点逐渐移动到b 点，洛伦兹力先向上后向下， 由左手定则， 磁场方向先向外后向里；由 a 点逐渐移动到b 点，电子做圆周运动的半径先增大再减小，由rmv qB知，磁感应强度先减小再增大4 D解析 当线框电流为0 时，输出电压为U0， 当线框中电流为I 时，安培力为BIL ，电压表上的读数U 与所
