1、人教版高中物理选修31第三章测试高中物理学习材料金戈铁骑整理制作第三章测试(时间：90分钟满分：100分)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分有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确的选项前的符号填在括号内)1在赤道上空，有一条沿东西方向水平架设的导线，当导线中的自由电子自东向西沿导线做定向移动时，导线受到地磁场的作用力的方向为()A向北 B向南C向上 D向下解析赤道上空的地磁场的方向是平行地面由南向北的，由安培定则，可知C选项正确答案C2.在倾角为的光滑绝缘斜面上，放一根通电的直导线，如图所示，当加上如下所述的磁场后，有可能使导线静止在斜面
2、上的是()A加竖直向下的匀强磁场B加垂直斜面向下的匀强磁场C加水平向左的匀强磁场D加沿斜面向下的匀强磁场解析对通电导线进行受力分析，有可能合力为零的情况下，磁场的方向可能的情况，A、B、C选项正确答案ABC3带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场如图所示，运动中经过b点，OaOb.若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，带电粒子仍以速度v0从a点进入电场，仍能通过b点，则电场强度E和磁感应强度B的比值为()Av0 B.C2v0 D.解析设OaObd，因带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，所以圆周运动的半径正好等于d即d，得B.如果换成匀强电场，带电粒子做类平抛运动，那么有d()2得E，所以2v0
3、.选项C正确答案C4.如图所示，真空中狭长区域内的匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，区域宽度为d，边界为CD和EF，速度为v的电子从边界CD外侧沿垂直于磁场方向射入磁场，入射方向跟CD的夹角为，已知电子的质量为m、带电荷量为e，为使电子能从另一边界EF射出，电子的速率应满足的条件是()Av Bv Dvv0，即能从EF射出答案A5如图所示，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()A. N极竖直向上 B. N极竖直向下C. N极水平向左 D小磁针在水平面内转动解析带电金属环匀速转动，形成逆时针的等效电流(从右向左看)，根据安培定则可以确定通过金属环轴OO的磁场方向
4、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，故C选项正确答案C6质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示下列表述正确的是()AM带负电，N带正电BM的速率小于N的速率C洛伦兹力对M、N做正功DM的运行时间大于N的运行时间解析由左手定则，可判断带电粒子M带负电，N粒子带正电，选项A正确；根据qvB，得r，由于rNrM，可知vNvM，故选项B错误；洛伦兹力对带电粒子不做功，选项C错误；由T可知，M、N两粒子运行周期相同所以M、N两粒子在磁场中运行时间相同，选项D错误答案A7.有一质量为m、电荷量为q的带正电的小球
5、停在绝缘平面上，并处在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，为了使小球飘离平面，应该()A使磁感应强度B的数值增大B使磁场以v向上运动C使磁场以v向右运动D使磁场以v向左运动解析当带电粒子在磁场中垂直磁场运动时，受到洛伦兹力作用，当带电粒子静止，而磁场运动时，带电粒子同样会受到洛伦兹力作用，欲使带电小球飘起来，受洛伦兹力向上且等于小球重力，即qvBmg，得v，小球带正电，由左手定则可知小球应向右运动，故小球静止，磁场应水平向左运动，故D选项正确答案D8.如图所示，一个带负电的油滴以水平向右的速度v进入一个方向垂直纸面向外的匀强磁场B后，保持原速度做匀速直线运动，若使匀强磁场发
6、生变化，则下列判断正确的是()A磁场B减小，油滴动能增加B磁场B增大，油滴机械能不变C使磁场方向反向，油滴动能减小D使磁场反向后再减小，油滴重力势能减小解析油滴带负电，在磁场中受洛伦兹力和重力，二力平衡做匀速直线运动，若磁场B减小，则洛伦兹力减小，油滴将向下运动，重力做正功，动能增加，故A选项正确；油滴在磁场中运动，只有重力做功，洛伦兹力不做功，故机械能守恒，B选项正确；当磁场反向后，洛伦兹力和重力都向下，油滴将向下运动，重力做正功，动能增加，重力势能减小，故D选项正确答案ABD9.为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高
7、分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是()A若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关C污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D污水流量Q与U成正比，与a、b无关解析由左手定则可知，正离子受洛伦兹力向后表面偏，负离子向前表面偏，前表面的电势一定低于后表面的电势，流量Qvbc，其中v为离子定向移动的速度，当前后表面电压一定时，离子不再偏
8、转，受洛伦兹力和电场力达到平衡，即qvBq，得v，则流量Qbcc，故Q与U成正比，与a、b无关答案BD10.如图所示，一束电子从孔a射入正方形容器的匀强磁场中，其中一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，则()A从两孔射出的电子在容器中运动的时间比为1：2B从两孔射出的电子速率的比为1：2C从两孔射出的电子动能的比为2：1D从两孔射出的电子在容器中加速度的比为1：2解析由T，可知从d射出的电子和从c点射出的电子在磁场中运动的周期相同，从d点射出的电子运动轨迹为半个圆周，从c点射出的电子运动轨迹为圆周，故在磁场中的运动时间之比2：1，故A选项正确答案A第卷(非选择题，共60分)二、填空题(共20分)
9、11.(5分)如右图所示，铜棒ab长0.1 m，质量为6102 kg，两端与长为1 m的轻铜线相连，静止于竖直平面内整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B0.5 T，现接通电源，使铜棒中保持有恒定电流通过，铜棒发生摆动，平衡时的偏转角为37，则在此过程中铜棒的重力势能增加了_J；通电电流的大小为_A(不计空气阻力，sin370.6，cos370.8，g10 m/s2)解析EpmgL1(1cos37)6102101(10.8) J0.12 J以导体棒为研究对象，受力如图受重力mg，悬线拉力T及安培力F，处于平衡状态，则mgtanF，FBIL2，得I9 A.答案0.12912.(7分)如右
10、图所示，有一半径为R、有明显边界的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为B.今有一电子沿x轴正方向射入磁场，恰好沿y轴负方向射出如果电子的比荷为，则电子射入时的速度为_，电子通过磁场的时间为_，此过程中电子的动能增量为_解析如图所示电子运动的圆心为O，由几何知识可知电子做圆周运动的轨迹半径为R.由evB，得v.由T，得电子运动时间t.由于洛伦兹力不做功，故动能不变，动能增量Ek0.答案013(8分)一回旋加速器，在外加磁场一定时，可把质子(H)加速到v，使它获得动能为Ek，则(1)能把粒子(He)加速到的速度为_(2)能使粒子获得的动能为_(3)加速粒子的交变电压频率与加速质子的交变电压频率之比为_解
11、析回旋加速器的最大半径是一定的，由R，质子H的质量和电荷量的比值即，而粒子质量和电量的比值为，RH，R.RHR，得v，mv2.所以粒子动能与质子相同，带电粒子进入磁场做匀速圆周运动的周期T.所以粒子的周期是质子运动周期的2倍，即所加交变电场的周期的比为2 1的关系，则频率之比为1：2.答案(1)(2)Ek(3)1：2三、计算题(本题共3小题，共40分解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤)14.(11分)如图所示，两平行光滑导轨相距为20 cm，金属棒MN的质量为10 g，电阻R8 ，匀强磁场的磁感应强度B0.8 T，方向竖直向下，电源电动势E10 V，内阻r1 ，当电键K闭合时，
12、MN恰好平衡，求变阻器R1的取值为多少？设45.解析先根据左手定则判定安培力的方向，然后根据平衡条件列方程，再利用安培力公式以及闭合电路欧姆定律进行求解解：金属棒平衡时的平面受力图，如图所示当MN平衡时，有mgsinBILcos0由电路欧姆定律，得I 由式联立并代入数据，得R17 .答案7 15(14分)一个负离子，质量为m，电荷量大小为q，以速率v垂直于屏S经小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示，磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直纸面向里(1)求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离；(2)如果离子进入磁场后经时间t到达P点，证明直线OP与离子入射方向之间的夹角跟t
13、的关系是t.解析(1)离子的初速度与磁场方向垂直，在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动，设圆半径为r，则根据牛顿第二定律，可得qvB.得r.如图，离子回到屏S上的位置A与O的距离，AO2r，所以AO.(2)离子到达P时，圆心角.因为2，所以t.答案(1)(2)证明略16(15分)如下图所示，一个质量为m，电量为q的带电粒子从A孔以初速度v0垂直于AD进入磁感应强度为B的匀强磁场中，并恰好从C孔垂直于OC射入匀强电场中，电场方向跟OC平行，OCAD，最后打在D点，且O2O.若已知m，q，v0，B，不计重力，试求：(1)粒子运动到D点所需时间；(2)粒子抵达D点时的动能解析带电粒子垂直进入磁场，在磁场中将做匀速圆周运动，运动时间t1.带电粒子在电场中做类似平抛运动，在电场中运动时间t2.带电粒子在磁场中运动，由于洛伦兹力不做功，只有粒子在电场中运动时电场力对粒子做正功由动能定理可求粒子抵达D点时的动能(1)带电粒子在磁场中运动时间t1为t1 .带电粒子在电场中做类平抛运动，运动时间t2为t2.所以粒子运动到D点的时间为tt1t2(2)(2)电场力对带电粒子做正功由动能定理求粒子到达D点时动能Ek，WEkmv，WF电rmar.而rat，所以W.由式得Ekmvmv.答案(1)(2)(2)mv
