高中物理专题复习选修3-1
磁场单元过关检测
考试范围：带电粒子在复合场中的运动；满分：100分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明 评卷人 得分 一、单选题
1．（单选）如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持电流I恒定，则可以验证UH随B的变化情况．以下说法中不正确的是
（ ）
A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，UH将变大 B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化
2．（单选）如图，空间某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域沿直线运动，从C点离开区域；如果这个区域只有电场，则粒子从B点离开场区；如果这个区域只有磁场，则粒子从
D点离开场区；设粒子在上述三种情况下，从A到B点、A到C点和A到D点所用的时间分别是t1、t2和t3，比较t1、t2和t3的大小，则有（粒子重力忽略不计）
A、t1=t2=t3
B、t2 C、t1=t2 3．（2014·辽宁协作体联考）如图7所示，在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感B 应强度为B的匀强磁场，x轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁 2场。一带负电的粒子从原点O以与x轴成30°角斜向上射入磁场，且在上方运动半径为R。不计重力，则（ ） 图7 A．粒子经偏转一定能回到原点O B．粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为2∶1 C．粒子完成一次周期性运动的时间为 πm 3qB D．粒子第二次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进3R 4．如图2所示，一电子束垂直于电场线与磁感应线方向入射后偏向A极板，为了使电子束沿射入方向做直线运动，可采用的方法是（ ） 图2 A．将变阻器滑动头P向右滑动 B．将变阻器滑动头P向左滑动 C．将极板间距离适当减小 D．将极板间距离适当增大 5．如图所示，某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E，在竖直平面内建立坐标系xOy，在y<0的空间里有与场强E垂直的匀强磁场B，在y>0的空间内，将一质量为m的带电液滴（可视为质点）自由释放，此液滴则沿y轴的负方向、以加速度a＝2g（g为重力加速度）做匀加速直线运动，当液滴运动到坐标原点时，被安置在原点的一个装置瞬间改变了带电性质（液滴所带电荷量和质量均不变），随后液滴进入y<0的空间运动．液滴在y<0的空间内的运动过程中（ ） A．重力势能一定不断减小 B．电势能一定先减小后增大 C．动能不断增大 D．动能保持不变 6．如右图所示，实线表示在竖直平面内匀强电场的电场线，电场线与水平方向成α角，水平方向的匀强磁场与电场正交，有一带电液滴沿斜向上的虚线l做直线运动，l与水平方向成β角，且α>β，则下列说法中错误的是（ ） A．液滴一定做匀变速直线运动 B．液滴一定带正电 C．电场线方向一定斜向上 D．液滴一定做匀速直线运动 7．（2014·江西联考）质量为m，电荷量为q的微粒以与水平方向成θ角的速度v从O点进入方向如图所示的匀强电场E和匀强磁场B正交组成的混合场区，该微粒在电场力、磁场力和重力的共同作用下，沿直线运动到A.下列说法中正确的是 （ ） A．该微粒可能带正电荷 B．微粒从O到A的运动可能是匀变速运动 C．该磁场的磁感应强度大小为mg/（qvsin θ） D．该电场的场强为Bvsin θ 8．设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一离子在静电力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，下列说法中错误的是（ ） A．该离子必带正电荷 B．A点和B点位于同一高度 C．离子在C点时速度最大 D．离子到达B点后，将沿原曲线返回A点 评卷人 得分 二、多选题 9．（多选）设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零,C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法正确的是（ ） A.这离子带负电荷 B. A点和B点位于同一高度 C、离子在C点时速度最大 D、离子到达B点时，将沿原曲线返回A点 10．（多选）为了测量某化肥厂的污水排放量，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、高分别为a、b、c ，左右两端开口，在垂直于上下表面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧面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），下列说法正确的是 A．若污水中负离子较多，则前内侧面比后内侧面电势高 B．若污水中正离子较多，则前内侧面比后内侧面电势高 C．污水的流速v?U BbD．污水流量Q只与B、U、c有关 11．（2014·郑州质检）如图10所示为一个质量为m、电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动 的速度图像可能是图11中的（ ） 图10 图11 12． 如图所示，空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向下，磁场的方向垂直纸面向里，一带电油滴P恰好处于静止状态，则下列说法正确的是（ ） A．若撤去电场，P可能做匀加速直线运动 B．若撤去磁场，P可能做匀加速直线运动 C．若给P一初速度，P可能做匀速直线运动 D．若给P一初速度，P可能做顺时针方向的匀速圆周运动 评卷人 得分 三、计算题 13．(原创)如图所示，左侧为两间距d＝10 cm的平行金属板，加上电压；中间用虚线框表示的正三角形内存在垂直纸面向里的匀强磁场B1，三角形底点A与下金属板平齐，AB边的中点P恰好在上金属板的右端点；三角形区域AC右侧也存在垂直纸面向里，范围足够大的匀强磁场B2.现从左端沿中心轴线方向以v0射入一个重力不计的带电微粒，微粒质量m＝1.0×10场，则 (1)求带电微粒的初速度v0； (2)若带电微粒第一次垂直穿过AC，则求磁感应强度B1及第一次在B1中飞行时间； (3)带电微粒再次经AC边回到磁场B1后，求粒只能从BC边穿出？ －10 kg，带电荷量q＝ ?1.0×10－4 C；带电粒子恰好从P点垂直AB边以速度v＝2×105 m/s进入磁 B2的取值在什么范围可以使带电微B1 14．(2013·黄冈高三3月份质量检测)如图所示，在平面直角坐标系的第一象限虚线左侧有方向沿y轴负方向的有界匀强电场，电场强度大小为E，第三象限内充满着垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.在电场区域内有一动点P，当质量为m、电荷量为q的带正电粒子从P点沿x轴负方向以大小为v0的初速度开始运动，粒子能从O点离开电场进入磁场．(不计粒子重力) (1)求P点的坐标x、y满足的关系； (2)若当P点位于电场的右边界时，粒子运动到O点的速度方向与x轴负方向成45°.求第三象限内粒子可能经过的区域的面积． 评卷人 得分 一、单选题 1．C 2．A 3．ABCD 解析：解析：选D 带电粒子在磁场中一直向x轴正方向运动，A错误。因R＝mv 且B1＝2B2，所以轨道半径之比R1∶R2＝1∶2，B错误。粒子完成一次周期qB 11πm2πmπm 性运动的时间t＝T1＋T2＝＋＝，C错误。粒子第二次射入x轴上方 663qB3qBqB磁场时，沿x轴前进距离l＝R＋2R＝3R，D正确。 ． A D U 解析：解析：选D 电子入射极板后，偏向A板，说明Eq>Bvq，由E＝可 d知，减小场强E的方法有增大板间距离和减小板间电压，故C错误，D正确；而移动滑动头P并不能改变板间电压，故A、B均错误。 ． A D 解析：解析：带电液滴在y>0的空间内以加速度a＝2g做匀加速直线运动，可知液滴带正电，且电场力等于重力，当液滴运动到坐标原点时变为负电荷，液滴进入y <0的空间内运动．电场力等于重力，液滴做匀速圆周运动，重力势能先减小后增大，电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，动能保持不变，故选D. 答案：D ．A解析：解析：在电磁场复合区域粒子一般不会做匀变速直线运动，因速度变化洛仑兹力变化，合外力一般变化，如果v∥B，f 洛＝0，也可以做匀变速运动． 答案：A 7．ABCDE 解析：解析：假如粒子做匀变速运动，则洛仑兹力qvB会变，则合外力不恒定与匀变速矛盾，故粒子只能是匀速运动，合外力为0，B错；如果该粒子带正电，分析受力可知其不会做匀速运动，故A错；分析受力，按力的平衡有qvBsin θ＝qE，qvBcos θ＝mg得E＝vBsin θ，D对，B＝答案：D 8．ABCD 解析：解析：由离子从静止开始运动的方向可知离子带正电，因洛伦兹力不做功，只有静电力做功，由能量守恒或动能定理可知B、C正确，到达B后，将重复ACB过程，向右运动． 答案：D mg ，C错，选D. qvcos θ 评卷人 得分 二、多选题 ．．D．AD解析：解析：选AD 带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力，当重力与洛伦兹力相等时，圆环将做匀速直线运动，A正确。当洛伦兹力大于重力时，圆环受到摩擦力的作用，并且随着速度的减小而减小，圆环将做加速度减小的减速运动，最后做匀速直线运动，D正确。如果重力大于洛伦兹力，圆环也受摩擦力作用， 且摩擦力越来越大，圆环将做加速度增大的减速运动，故B、C错误。 ． A D 解析：解析：由P处于静止状态则P带负电．若撤去电场，只受重力和磁场力作用，由于磁场方向与速度垂直必做曲线运动，故A错．若撤去磁场，受重力和电场力仍处于平衡状态，故B错．若所给初速度的方向与磁场方向平行，油滴只受重力和电场力处于平衡状态，做匀速直线运动．若所给初速度的方向与磁场方向垂直，合力等于洛伦兹力，则做顺时针的匀速圆周运动，故C、D正确． 答案：CD 评卷人 得分 三、计算题 13．（1）v0?3?105m/s （2）B1?3T t?3??10?6s 9（3） B23?3 ?B12 (1)微粒在电场中做类平抛运动 v0?vcos30?3?105m/s (2)设带电微粒由P点垂直AB射入磁场，又垂直A C穿出， 所以作以A点为圆心的圆弧，设匀速圆周运动半径为R1，根据几何关系有 R1＝ dcos 30° ＝ 203cm 3mvv2 ?3T 由qvB1＝m，得B1?R1 qR1在磁场中飞行时间t?112?m3?T???10?6s 66qB19(3)再次经AC边回到磁场B1后不从AB边穿出就一定从BC边出磁场，所以当轨迹刚好与AB边相切时，设在B2中的半径为R2。如图所示 由几何关系：2R2?2R1?R1 cos30R2?(1?3)R1 3B2R13?3 ??B1R22所以只需要 B23?3即可 ?B1214．解析：(1)粒子在x轴方向上做匀速运动，y轴方向上做匀加速运动，设P点坐标为(x，y)，粒子的运动时间为t，加速度为a，则在x方向有：x＝v0t， ① 1 在y方向有：y＝at2， 2a＝ qE ， m qE2 x. 2mv20 ② ③ 由①②③式可得：y＝ (2)设当粒子从O点射入的速度与x轴负方向夹角为θ，速度大小为v，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，交y轴于Q点，如图(a)所示，则有：qvB＝v2 m. r 由粒子在电场中做类平抛运动有： vcos θ＝v0， 可得r＝ mv0 . qBcos θ ⑤ ⑥ ⑦ ④ 由几何关系得：OQ＝2rcos θ. 由⑥⑦式可得：OQ＝2 mv0 . qB 所以，所有从O点射入的粒子都打在Q点． 如图(b)所示，当粒子射入的速度与x轴负向夹角θ＝0°时，粒子在磁场中的轨迹为半圆周，半径r1＝ mv0 ； qB ⑧ 当粒子射入的速度与x轴负向夹角θ＝45°时，粒子在磁场中的轨迹为四分之一圆周，半径r2＝ 2mv0. qB ⑨ 所以粒子在磁场中可能的运动轨迹在上述两个圆弧围成的区域内， 1?1212?由几何知识可得该区域的面积S＝πr21－4πr2－2r2.⑩ ??2m2v20 由⑧⑨⑩式可得S＝22. qB qE2m2v20 答案：(1)y＝2x (2)22 2mv0qB
带电粒子在复合场中的运动一轮复习专题练习（六）附答案高中物理选修3-1磁场
