[成才之路]2016年春高中物理人教选修3-1习题 第3章综合能力测试 Word版含答案

D．粒子2的比荷q/m绝对值最大 答案：BC

解析：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，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B1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v2mvE

兹力平衡，则有：qvB1＝qE，解得v＝，故C正确；根据qvB＝m得，r＝，知r越大，

B1rqB比荷越小，所以D错误。

10．(东北育才中学2014～2015学年高二上学期检测)如图所示，宽d＝2cm的有界匀强磁场，纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向内。现有一群带正电的粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为r＝5cm，则( )

A．右边界：－4cm≤y<4cm的范围内有粒子射出 B．右边界：y＞4cm和y＜－4cm的范围内有粒子射出 C．左边界：y＞8cm的范围内有粒子射出 D．左边界：0＜y≤8cm的范围内有粒子射出 答案：AD

解析：当粒子的轨迹恰好与x轴方向的右边界相切时，如图，根据几何知识得到

y1＝r2－?r－2?2 ＝52－?5－2?2cm＝4cm

当粒子沿－y轴方向射入磁场时，粒子从磁场右边界x轴下方射出时，则有

y2＝－r2－?r－2?2＝－52－?5－2?2cm＝－4cm

所以右边界：－4cm≤y＜4cm有粒子射出，故A正确，B错误。

由图可知，粒子只能从x轴上方从左边界射出磁场，y的最大值为y＝8cm。 所以左边界：0＜y≤8cm有粒子射出，故C错误，D正确。

第Ⅱ卷(非选择题 共60分)

二、填空题(共2小题，共14分。把答案直接填在横线上)

11．(6分)(海岳中学2014～2015学年高二上学期检测)磁流体发电机原理如图所示，将一束等离子体(正负电荷组成的离子化气体状物质)喷射入磁场，在电场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。如果射入的等离子体速度为v，板间距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与速度方向垂直，负载电阻为R，电离气体充满两板间的空间。当发电机稳定发电时，电流表示数为I。则以下说法正确的有( )

(1)图中________板为电源的正极；

(2)有电流从________经用电器流向________； (3)这个发电机的电动势为________； (4)此发电机的等效内阻是________。 Bdv

答案：(1)A (2)a，b (3)Bdv (4)－R

I

解析：大量带正电和带负电的微粒进入磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向上，所以正电荷会聚集在A板上，负电荷受到的洛伦兹力向下，负电荷聚集到B板上，故A板相当于电源的正极，B板相当于电源的负极，所以通过电阻R的电流从a到b。BdvEE

根据qvB＝q得，E＝Bdv。根据欧姆定律得，r＝－R＝－R。

dII

12．(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；质导线。

为电流表；S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻

(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： ①按图接线。

②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。

③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________；然后读出________，并用天平称出________。

④用米尺测量________。

(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＝________。 (4)判定磁感应强度方向的方法是：若________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。

答案：(1)如图所示

(2)③重新处于平衡状态；电流表的示数I；此时细沙的质量m2；④D的底边长度L |m2－m1|g(3) (4)m2>m1

IL

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。

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)为m＝0.02kg的通电细杆ab置于倾角为θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d＝0.2m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，磁感应强度B＝2T的匀强磁场与导

|m2－m1|g

；IL

轨平面垂直且方向向下，如图所示。现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？

答案：0.14A≤I≤0.46A

解析：杆ab中的电流为a到b，所受的安培力方向平行于导轨向上。当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下；当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值F1，此时通过ab的电流最大为Imax；同理，当电流最小时，应该是导体受向上的最大静摩擦力，此时的安培力为F2，电流为Imin。

正确地画出两种情况下的受力图，由平衡条件列方程求解。 根据第一幅受力图列式如下：F1－mgsinθ－Fμ1＝0 FN－mgcosθ＝0，Fμ1＝μFN，F1＝BImaxd 解上述方程得：Imax＝0.46A

根据第二幅受力图，F2＋Fμ2－mgsinθ＝0， FN－mgcosθ＝0，Fμ2＝μFN，F2＝BImind. 解上述方程得：Imin＝0.14A。

14．(12分)(济南一中2013～2014学年高二上学期期末)如图所示，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为电场和磁场的理想边界，一束电子(电量为e，质量为m，重力不计)，由静止状态从P点经过Ⅰ、Ⅱ间的电场加速后垂直到达边界Ⅱ的Q点。匀强磁场的磁感应强度为B，磁场边界宽度为d，电子从磁场边界Ⅲ穿出时的速度方向与电子原来的入射方向夹角为30°。求：

(1)电子在磁场中运动的时间t；

(2)若改变PQ间的电势差，使电子刚好不能从边界Ⅲ射出，则此时PQ间的电势差U是多少？