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1、物理选修3-1第三章 磁场 章末测试卷一一、单选题（每题3分，共30分）1关于安培力和洛伦兹力，下列说法中正确的是()A带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用B放置在磁场中的通电导线，一定受到安培力作用C洛伦兹力对运动电荷一定不做功D洛伦兹力可以改变运动电荷的速度大小2下面四幅图表示了磁感应强度B、电荷速度v和洛伦兹力F三者方向之间的关系，其中正确的是A B C D3下列说法正确的是（ ）A带电粒子只受电场力，由静止开始运动，其运动轨迹一定与电场线重合B电场强度的方向就是放入电场中电荷所受电场力的方向，且其大小E=F/qC洛伦兹力的方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向不一定与电荷运动方向
2、垂直D由B=F/IL知，通电直导线垂直于磁场方向放置，B与通电直导线所受的安培力成正比，与通电导线I、L的乘积成反比4两个电子以大小不同的初速度沿垂直磁场的方向射入同一个匀强磁场中。设r1、r2为这两个电子的运动轨道半径，T1、T2是它们的运动周期，则（ ）Ar1r2，T1T2 Br1r2，T1T2 Cr1r2，T1T2 Dr1r2，T1T25如图所示，通电导线均置于匀强磁场中，没有受到安培力的是A B C D6下列说法正确的是（ ）A由E=kQr2可知，在以点电荷Q为中心，半径为r的球面上，各点电场强度相同B沿电场线方向电势降低，沿磁感线方向磁场减弱C电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度
3、一定为零D运动电荷在某处不受作用，则该处磁感应强度一定为零7关于带电粒子在匀强磁场中所受的洛伦兹力，下列说法正确的是()A洛伦兹力的方向可以不垂直于带电粒子的运动方向B洛伦兹力力的方向总是垂直于磁场的方向C洛伦兹力的大小与带电粒子的速度方向和磁场方向的夹角无关D仅将带电粒子的速度减半，洛伦兹力的大小变为原来的两倍8如图，已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后，水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B的复合场中(E和B已知)，小球在此空间竖直面内做匀速圆周运动，则下列说法不正确的是()A小球可能带负电B小球做匀速圆周运动的半径为r=1B2UEgC小球做匀速圆周运动的周期为T=
4、2EBgD若电压U增大，则小球做匀速圆周运动的周期变大9下列关于场的叙述，正确的是A磁场、电场线、磁感线都是科学家为了研究的方便假想出来的，实际不存在B某位置不受电场力，说明该点的电场强度为零C通电直导线在某位置不受安培力，说明该点的磁感应强度为零D电荷所受电场力的方向为该点电场的电场强度方向，磁场中通电导线所受安培力的方向为该处磁场的磁感应强度方向10如图所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在a、b两板间还存在着匀强电场E.从两板左侧中点c处射入一束离子(不计重力)，这些
5、离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分为如图三束，则下列判断正确的是A这三束离子的速度一定不相同B这三束离子的比荷一定相同C若将这三束离子改为相反电性而其他条件不变的离子则仍能从d孔射出Da、b两板间的匀强电场方向一定由b指向a二、多选题(每题4分共16分)11如图所示，如图所示两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中质量为m的金属杆ab垂直导轨放置，当杆中通有从a到b的恒定电流I时，金属杆ab刚好静止则（）A磁场方向竖直向上B磁场方向竖直向下Cab所受支持力的大小为mgcosDab所受安培力的大小为mgtan12如图所示，在倾角为的光滑斜面上
6、，放置一根长为L、质量为m、通过电流为I的导线若使导线静止，应该在斜面上施加匀强磁场B的大小和方向为()ABmgsinIL，方向垂直于斜面向上 BBmgsinIL，方向垂直于斜面向下CBmgtanIL，方向竖直向下 DBmgIL，方向水平向左13下列说法中正确的是()A磁通量有正负之分，磁通量的正负表示方向B磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力的方向一致C奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象D通电直导线在匀强磁场中所受安培力的方向垂直于直导线14如图所示是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内有相互正交的匀强磁场和匀强电场， 磁
7、感应强度和电场强度分别为 B 和 E。平板 S 上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板 S 下方有强度为B0的匀强磁场。下列判断正确的是 A速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里B质谱仪是分析同位素的重要工具C粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P ，粒子的比荷越小D能通过狭缝 P 的带电粒子的速率等于EB三、解答题(共54分)15如图所示，质量为为m、电量为q的带电粒子，经电压为U加速，又经磁感应强度为B的匀强磁场后落到图中D点，求：（1）带电粒子在A点垂直射入磁场区域时的速率v；（2）A、D两点间的距离L。16电子自静止开始经M、N板间（两板间的电压为U）的电场加速后从A点垂直
8、于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示（已知电子的质量为m，电荷量为e）求：(1)电子在加速电场中加速后获得的速度(2)匀强磁场的磁感应强度(3)若d=3L则电子在磁场中的运动时间。17如图所示，两平行金属导轨间距L=0.5 m，导轨与水平面成=37导轨上端连接有E=6 V、r=1 的电源和滑动变阻器长度也为L的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好，金属棒的质量m=0.2 kg、电阻R0=1 ，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，金属棒一直静止在导轨上当滑动变阻器的阻值R=1 时金属棒刚好与导轨间无摩擦力g取10 m/s2，sin 37=0.
9、6，cos 37=0.8求：（1）此时电路中的电流I；（2）当滑动变阻器接入电路的电阻为4 时金属棒受到的摩擦力大小18 如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角=37，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50的直流电源。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5，金属导轨的其它电阻不计，g取10m/s2。已知sin37=0.60，cos37=0.80
10、，试求：（1）通过导体棒的电流大小； （2）导体棒受到的安培力大小和方向；（3）导体棒受到的摩擦力的大小和方向.19如图所示，一束电子(电荷量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与原来入射方向的夹角为30，求：(1)确定圆心位置，做出运动轨迹，运动半径多大？(2)电子的质量多大？(3)穿透磁场的时间是多少？20质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，加速电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2今有一质量为m，电荷量为+q的带电粒子，经加速后，该粒子恰能沿直线通过速度选择器粒子从O点进入分离
11、器后在洛伦兹方的作用下做半个圆周运动后打到底片上并被接收，形成一个细条纹，测出条纹到O点的距离为L求：（1）粒子离开加速器的速度大小v？（2）速度选择器的电压U2？（3）该带电粒子荷质比的表达式21如图所示，一个质量为m，电荷量+q的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经U1电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，金属板长L，两板间距d。微粒射出偏转电场时的偏转角=30，接着进入一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场区，求：(1)微粒进入偏转电场时的速度v0； (2)两金属板间的电压 U2；(3)若该匀强磁场的宽度为D，微粒刚好不从磁场右边射出，求该匀强磁场的磁感应强度B。22如图所示，两平
12、行金属板P、Q水平放置，板间存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B1的匀强磁场。一个带正电的粒子在两板间沿虚线所示路径做匀速直线运动。粒子通过两平行板后从O点进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场中，在洛仑兹力的作用下，粒子做匀速圆周运动，经过半个圆周后打在挡板MN上的A点。测得O、A两点间的距离为L。不计粒子重力。（1）试判断P、Q间的磁场方向；（2）求粒子做匀速直线运动的速度大小v；（3）求粒子的电荷量与质量之比qm。物理选修3-1第三章 磁场 章末测试卷一 参考答案 答案含解析1C【解析】根据安培力公式、洛伦兹力公式及左手定则分析答题，知道导线或粒子方向沿电场线时均不受磁场力。【详解】A
13、、当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时，带电粒子不受洛伦兹力作用，故A错误；B、当通电导线电流方向与磁场方向平行时，通电导线不受安培力，故B错误；C、由左手定则可知，洛伦兹力与粒子的运动方向垂直，即与位移方向垂直，在洛伦兹力方向上，带电粒子没有位移，洛伦兹力对带电粒子不做功，故C正确；D、洛伦兹力只能改变运动电荷的速度方向，不会改变速度大小，故D错误。故选：C。【点睛】本题考查磁场力的性质，要注意安培力、洛伦兹力的产生、方向是初学者很容易出错的地方，在学习中要加强这方面的练习，提高对知识的理解。2B【解析】伸开左手，让大拇指与四指方向垂直，并且在同一个平面内，磁感线通过掌心，四指方向与正电荷运
14、动方向相同（与负电荷运动方向相反），大拇指所指的方向为洛伦兹力方向。由左手定则可知，C正确，ABD错误。3C【解析】试题分析：A、电荷沿电场线运动必须同时满足三个条件：（1）电荷初速度为零或初速度沿电场线方向（2）只受电场力，（3）电场线是直的；错误B、电场强度的方向就是放入电场中的正电荷所受电场力的方向；错误C、洛伦兹力的方向垂直速度和磁场确定的平面，但磁场方向不一定与电荷运动方向垂直；正确D、B=F/IL是磁感应强度的定义式，与F、I、L无直接关系；错误故选C考点：电场与磁场的比较点评：容易题。注意电场力与磁场力的不同；电场强度与磁场强度都是比值定义法，其大小只与电场或磁场本身有关。4D【解析】解：设电子的初速度为v，磁场的磁感应强度为B，电子的质量和电量分别为m、q根据牛顿第二定律得qvB=m得到，运动轨迹半径为r=，m、q、B相同，则r与v成正比，电子的初速度不同，则半径不同，即r1r2电子圆周运动的周期T=，m、q、B均相同，则电子运动的周期相同，即T1=T2故选D【点评】本题可在理解的基础上，记住粒子做匀速圆周运动的半径和周期公式基本题5D【解析】当电流的方向与磁场方向平行时，导线不受安培力作用；当电流的方向与磁场的方向不平行时，受安培力作用。【详解
