1、章末质量评估卷(三)第三章磁场(时间：90分钟满分：100分)一、单选题(本题共8小题，每小题3分，共24分)1(2019江苏学业考试)下列说法正确的是()A磁场中某处磁感强度的大小，等于长为L，通以电流I的一小段导线放在该处时所受磁场力F与乘积IL的比值B一小段通电导线放在某处如不受磁场力作用，则该处的磁感应强度为零C因为B，所以磁场中某处磁感应强度的大小与放在该处的导线所受磁场力F的大小成正比，与IL的大小成反比D磁场中某处磁感应强度的大小与放在磁场中的通电导线长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关解析：选D只有当导线垂直放入磁场时，导线所受磁场力F与乘积IL的比值才等于磁感应强度的大小，
2、故A错误；由于导线与磁场平行时，通电导线不受磁场力，所以通电导线放在某处如不受磁场力作用，该处的磁感应强度不一定为零，故B错误；磁感应强度的大小由磁场本身的强弱决定，与放在磁场中的通电导线长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关，故C错误，D正确2(2018山西太原五中期末)下列对磁通量的理解正确的是()A将一平面置于匀强磁场中的任何位置，穿过该平面的磁通量总相等B当线圈与匀强磁场垂直时，穿过该线圈的磁通量等于磁感应强度与线圈面积的乘积C如果将一与匀强磁场垂直的闭合线圈转动180，磁通量的变化量为零D把一个线圈放在M、N两处，若放在M处时穿过线圈的磁通量比放在N处时的大，则M处的磁感应强度一定比
3、N处的大解析：选B磁通量的表达式为BScos ，其中为平面和该平面沿垂直磁场方向的投影面之间的夹角，因此磁通量的大小与平面所放置的位置有关，A错误；易知B正确；假设线圈的面积为S，磁场的磁感应强度为B，若开始磁通量为BS，转动180后的磁通量为BS，则磁通量的变化量为2BS，C错误；因不明确线圈平面与磁场方向的夹角大小，所以M、N两点的磁感应强度的大小不能确定，D错误3(2018西安高新一中期末)如图所示，一个条形磁铁水平放置，在条形磁铁的N极右方有一个小圆环，圆环水平，圆环从位置a水平向下平移到位置b和c，a和c关于条形磁铁位置对称，b在a、c中间，在a、b、c三个位置穿过圆环的磁通量分别为
4、1、2和3，则下列说法正确的是()A由位置a到c穿过圆环磁通量的变化为0B1、2和3中2最小C13BB，合磁场方向垂直于纸面向里，在BC区，BABB，合磁场方向垂直于纸面向外，中线C处BABB，合磁场为零，综上所述，B、C、D正确10(2019上海交大附中期末)洛伦兹力演示仪是由励磁线圈、洛伦兹力管和电源控制部分组成的励磁线圈是一对彼此平行的共轴串联的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场洛伦兹力管的圆球形玻璃泡内有电子枪，能够连续发射出电子，电子在玻璃泡内运动时，可以显示出电子运动的径迹其结构如图所示给励磁线圈通电，电子枪垂直磁场方向向左发射电子，恰好形成如“结构示意图”所示的圆形径迹，则
5、下列说法正确的是()A励磁线圈中的电流方向是逆时针方向B若只增大加速电压，可以使电子流的圆形径迹的半径增大C若只增大线圈中的电流，可以使电子流的圆形径迹的半径增大D若两线圈间的磁感应强度已知，灯丝发出的电子的初速度为零，加速电压为U，则可通过测量圆形径迹的直径来估算电子的比荷解析：选BD根据电子所受洛伦兹力的方向，结合左手定则和安培定则判断知，励磁线圈中电流方向是顺时针方向，故A错误；电子在加速电场中加速，由动能定理得eUmv02，电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有eBv0m，解得r ，可知，只增大加速电压，可以使电子流的圆形径迹的半径增大，故B正确；只增大线圈中的电流，则
6、B增大，由知电子流的圆形径迹的半径减小，故C错误；若两线圈间的磁感应强度已知，灯丝发出的电子的初速度为零，加速电压为U，则，故可通过测量圆形径迹的直径来估算电子的比荷，故D正确11利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差下列说法中正确的是()A若元件的载流子是自由电子，则D侧面电势高于C侧面电势B若元件的载流子是自由电子，则C侧面电势高于D侧面电势C在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直 D在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持
7、水平解析：选AC若元件的载流子是自由电子，由左手定则可知，电子受到的洛伦兹力方向向C侧面偏，则D侧面的电势高于C侧面的电势，故A正确，B错误；地球赤道上方的地磁场方向水平，在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直，故C正确，D错误12.一束粒子流由左端平行于极板P1射入质谱仪，沿着直线通过电磁场复合区后，并从狭缝S0进入匀强磁场B2，在磁场B2中分为如图所示的三束，则下列相关说法中正确的是()A速度选择器的P1极板带负电B粒子1带负电C能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于D粒子2的比荷绝对值最大解析：选BC若粒子带正电，在平行金属板中受到电场力和洛伦兹力两个力作用而做匀速直线运动，
8、由左手定则可知，洛伦兹力方向竖直向上，则电场力方向向下，电场强度方向向下，所以速度选择器的P1极板带正电，故A错误；由图可知，粒子1进入匀强磁场B2时向上偏转，根据左手定则判断得知该束粒子带负电，故B正确；粒子能通过狭缝，电场力与洛伦兹力平衡，则有：qvB1qE，解得v，故C正确；根据qvB2m得，r，知r越大，比荷越小，所以D错误13.如图所示是医用回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连现分别加速氘核(H)和氦核(He)下列说法中正确的是()A氘核(H)的最大速度较大B它们在D形盒内运动的周期相等C氦核(He)的最大动能较大D仅增大高频电
9、源的频率可增大粒子的最大动能解析：选BC粒子在回旋加速器中能达到的最大速度，取决于在最外圈做圆周运动的速度根据qvBm，得v，两粒子的比荷相等，所以最大速度相等，A错误；带电粒子在磁场中运动的周期T，两粒子的比荷相等，所以周期相等，B正确；最大动能Ekmv2，两粒子的比荷相等，但质量不等，所以氦核最大动能较大，C正确；回旋加速器加速粒子时，粒子在磁场中运动的周期与交流电的周期相同，否则无法加速，D错误14(2018中原名校模拟)一个足够长的绝缘斜面，倾角为，置于匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，与水平面平行，如图所示，现有一带电荷量为q，质量为m的小球在斜面顶端由静止开始释放，小
10、球与斜面间的动摩擦因数为，则()A如果小球带正电，小球在斜面上的最大速度为B如果小球带正电，小球在斜面上的最大速度为C如果小球带负电，小球在斜面上的最大速度为D如果小球带负电，小球在斜面上的最大速度为解析：选BC如果小球带正电，小球下滑过程中受到重力、垂直于斜面向下的洛伦兹力、斜面的支持力和滑动摩擦力，小球由静止开始做加速运动，随着小球速度的增大，洛伦兹力增大，摩擦力增大，加速度减小，当小球受力达到平衡时，做匀速运动，速度达到最大，由平衡条件得mgsin (mgcos qvmB)，解得最大速度为vm，故A选项错误，B选项正确；如果小球带负电，小球下滑过程中受到重力、垂直于斜面向上的洛伦兹力、斜
11、面的支持力和滑动摩擦力，小球由静止开始做加速运动，随着小球速度的增大，洛伦兹力增大，当小球刚要离开斜面时速度达到最大，此时有mgcos qvmB，解得vm，故C选项正确，D选项错误15如图甲所示，水平传送带足够长，沿顺时针方向匀速运动，某绝缘带电物块无初速度的从最左端放上传送带该装置处于垂直纸面向外的匀强磁场中，物块运动的v t图象如图乙所示物块带电量保持不变，下列说法正确的是()A物块带负电B1 s后物块与传送带共速，所以传送带的速度为0.5 m/sC传送带的速度可能比0.5 m/s大D若增大传送带的速度，其他条件不变，则物体最终达到的最大速度也会增大解析：选AC从vt图象可以看出，滑块的加
12、速度逐渐减小，根据牛顿第二定律，有(mgqvB)ma，说明洛伦兹力向上，根据左手定则，滑块带负电荷，故A正确；1 s 后物块的速度最大，加速度为零，说明摩擦力为零，可能是mgqvB0，也可能是物块与传送带共速，故B错误；如果是洛伦兹力与重力平衡，即mgqvB0，则传送带的速度可能比0.5 m/s大，故C正确；如果是洛伦兹力与重力平衡，即mgqvB0，则最大速度与传送带无关，故D错误三、非选择题(本题共5小题，共55分)16(10分)如图所示，水平放置的两平行金属导轨间距L0.5 m，所接电源的电动势E1.5 V，内阻r0.2 ，R12.6 ，金属棒的电阻R20.2 ，与平行导轨垂直，其余电阻不
13、计，金属棒处于磁感应强度B2.0 T、方向与水平方向成60角的匀强磁场中在接通电路后金属棒保持静止，则：(1)金属棒受到的安培力的大小和方向如何？(2)若棒的质量m5102 kg，此时导轨对它的支持力是多少？解析：(1)由闭合电路欧姆定律有：I A0.5 A，安培力FBIL2.00.50.5 N0.5 N，由左手定则可知其方向与导轨平面成30角斜向左上方(2)设金属棒所受支持力为FN，金属棒受力如图所示由竖直方向受力平衡知：FNFsin 30mg0，解得FN0.25 N.答案：(1)0.5 N方向与导轨平面成30角斜向左上方(2)0.25 N17(10分)如图所示，一根足够长的光滑绝缘杆MN，
14、与水平面夹角为37，固定在竖直平面内，垂直纸面向里的匀强磁场B充满杆所在的空间，杆与B垂直，质量为m的带电小环沿杆下滑到图中的P处时，对杆有垂直杆向下的压力作用，压力大小为0.4mg，已知小环的带电荷量为q，求：(1)小环的电性；(2)小环滑到P处时的速度解析：(1)假如没有磁场，小环对杆的压力等于mgcos 370.8mg，然而此时小环对杆的压力为0.4mg，说明小球受到垂直杆向上的洛伦兹力作用根据左手定则知，小环带负电(2)设小环在P点的速度为vP，在P点小环的受力如图所示根据平衡条件得qvPBFNmgcos 37，解得vP.答案：(1)负电(2)18(10分)如图所示，已知一带电小球在光
15、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)，小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，求小球做匀速圆周运动的半径和周期解析：小球在电场中加速运动，qUmv20，在竖直平面内做匀速圆周运动，重力和电场力平衡，mgEq，洛伦兹力提供向心力，qvBm，联立解得r.运动周期T.答案：19(10分)(2018全国卷)如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的
16、中点射出；MN长为l.不计重力影响和离子间的相互作用求(1)磁场的磁感应强度大小；(2)甲、乙两种离子的比荷之比解析：(1)甲离子经过电场加速，据动能定理有q1Um1v12在磁场中偏转，洛伦兹力提供向心力，据牛顿第二定律有q1v1Bm1由几何关系可得R1联立方程解得B.(2)乙离子经过电场加速，同理有q2Um2v22q2v2Bm2R2联立方程可得14.答案：(1)(2)1420(15分)如图甲所示，水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场，场强E104 N/C现将一重力不计、比荷106 C/kg的正电荷从电场中的O点由静止释放，经过t01105 s后，通过MN上的P点进入其上方的匀强磁场磁场方向垂
17、直于纸面向外，以电荷第一次通过MN时开始计时，磁感应强度按图乙所示规律周期性变化(1)求电荷进入磁场时的速度大小v0；(2)求图乙中t2105 s时刻电荷与P点的水平距离；(3)如果在P点右方d100 cm处有一垂直于MN的足够大的挡板，求电荷从O点出发运动到挡板所需的时间解析：(1)电荷在电场中做匀加速直线运动，则Eqmav0at0解得v0104 m/s.(2)当BB1 T时，电荷运动的半径r10.2 m做圆周运动的周期T14105 s当BB2 T时，电荷运动的半径r20.1 m做圆周运动的周期T22105 s故电荷从t0时刻开始做周期性运动，其运动轨迹如图所示t2105 s时刻电荷先沿大圆轨迹运动四分之一个周期再沿小圆轨迹运动半个周期，与P点的水平距离为r10.2 m.(3)电荷从P点开始，其运动的周期为TT22t06105 s，根据电荷的运动情况可知，电荷每一个周期向右沿PN运动的距离为0.4 m，故电荷到达挡板前运动的完整周期数为2个，然后再运动，以90角撞击到挡板上，故电荷从O点出发运动到挡板所需的总时间为t总t02TT11.4104 s.答案：(1)104 m/s(2)0.2 m(3)1.4104 s
