2017-2018学年人教版高中物理选修3-1：第三章　学业质量标准检测

下列四个实验现象中，不能表明电流能产生磁场的是(　　)

A. 甲图中，导线通电后磁针发生偏转

B. 乙图中，通电导线在磁场中受到力的作用

C. 丙图中，当电流方向相同时，导线相互靠近

D. 丁图中，当电流方向相反时，导线相互远离

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如图所示，装有导电液的玻璃器皿放在上端为S极的蹄形磁铁的磁场中，器皿中心的圆柱形电极与电源负极相连，内壁边缘的圆环形电极与电源正极相连．电流方向与液体旋转方向（从上往下看）分别是（ ）

A. 由边缘流向中心、顺时针旋转

B. 由边缘流向中心、逆时针旋转

C. 由中心流向边缘、顺时针旋转

D. 由中心流向边缘、逆时针旋转

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1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法不正确的是 (　　)

A. 带电粒子由加速器的中心附近进入加速器

B. 带电粒子由加速器的边缘进入加速器

C. 电场使带电粒子加速，磁场使带电粒子旋转

D. 离子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压无关

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如图所示，a、b是两个匀强磁场边界上的两点，左边匀强磁场的磁感线垂直纸面向里，右边匀强磁场的磁感线垂直纸面向外，两边的磁感应强度大小相等。电荷量为2e的正离子以某一速度从a点垂直磁场边界向左射出，当它运动到b点时，击中并吸收了一个处于静止状态的电子，不计正离子和电子的重力且忽略正离子和电子间的相互作用，则它们在磁场中的运动轨迹是(　　)

A. 　　 B. 　　 C. 　　 D.

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如图所示，三个完全相同的半圆形光滑轨道竖直放置，分别处在真空、匀强磁场和匀强电场中，轨道两端在同一高度上，三个相同的带正电小球同时从轨道左端最高点由静止开始沿轨道运动，P、M、N分别为轨道的最低点，如图所示，则下列有关判断正确的是(　　)

A. 小球第一次到达轨道最低点的速度关系vp＝vM>vN

B. 小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力关系FP＝FM>FN

C. 小球从开始运动到第一次到达轨道最低点所用的时间关系tP<tM<tN

D. 三个小球到达轨道右端的高度都不相同，但都能回到原来的出发点位置

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如图所示,一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和 匀强电场正交的区域里,结果发现有些离子保持原来的运动方向,有些未发生任何偏转.如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中,发现这些离子又分裂成几束,对这些进入另一磁场的离子,可得出结论（　 ）

A. 它们的动能一定各不相同　　 B. 它们的电荷量一定各不相同

C. 它们的质量一定各不相同　　 D. 它们的电荷量与质量之比一定各不相同

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根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮，其原理如图所示：把待发炮弹(导体)放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通以大电流，使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去。现要提高电磁炮的发射速度，你认为下列方案在理论上可行的是 (　　)

A. 增大电流I的值

B. 增大磁感应强度B的值

C. 减小磁感应强度B的值

D. 改变磁感应强度B的方向，使之与炮弹前进方向平行

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如图所示，在射线OA以下有垂直纸面向里的匀强磁场，两个质量和电荷量都相同的正电粒子a和b以不同的速率由坐标原点O沿着x轴正方向射入磁场，已知va＞vb，若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是(　　)

A. 两粒子的轨道半径之比

B. 粒子a在磁场中运动时间比b长

C. 两粒子在磁场中运动时间相等

D. 两粒子离开磁场时速度方向相同

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如图所示，在沿水平方向向里的匀强磁场中，带电小球A与B处在同一条竖直线上，其中小球B带正电荷并被固定，小球A与一水平放置的光滑绝缘板C接触而处于静止状态，若将绝缘板C沿水平方向抽去，则(　　)

A. 小球A仍可能处于静止状态

B. 小球A将可能沿轨迹1运动

C. 小球A将可能沿轨迹2运动

D. 小球A将可能沿轨迹3运动

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长为L的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，磁感应强度为B，板间距离为L，板不带电。现在质量为m、电量为q的正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的方法是 (　　)

A. 使粒子的速度v<BqL/4m

B. 使粒子的速度v>BqL/4m

C. 使粒子的速度v>5BqL/4m

D. 使粒子的速度BqL/4m<v<5BqL/4m

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在第三次工业革命的今天，新材料的发现和运用尤为重要。我国某科研机构发现一种新型的半导体材料，目前已经知道这种半导体材料的载流子（参与导电的“带电粒子”）的电荷量的值是e（电子电量的绝对值），但不知道它的电性和载流子的数密度n（单位体积中载流子的数量）。为了测定这种材料中的载流子是带正电还是带负电，以及载流子的数密度，科学家把这种材料先加工成一块偏平的六面体样品，这块样品的长、宽和厚度分别为a、b、d（如图中所示）。现将这块样品接入电路中，且把靠外的偏平面标记为M，靠里的偏平面标记为N，然后在垂直于大平面的方向加上一个磁感应强度大小为B的匀强磁场。接通电键S，调节可变电阻R．使电路中产生合适的电流。然后用电压表判定M、N两个面的电势高低并测定M、N间的电压（也叫霍耳电压），从而得到这种半导体材料载流子的电性和数密度。

（1）当M的电势比N的电势低时，材料中的载流子带　　 电（填“正”或“负”）；

（2）为了测定载流子的数密度n，除题目中已给出的数据外，还需要测定的物理量有（写出物理量的含义并设定相应的符号）　　　　　　　　　　　　　　　 ；

（3）根据题设条件和你测定的物理量，写出载流子的数密度的表达式n=　　　　　　 。

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水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)，现垂直于导轨搁一根质量为m，电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方，如图所示，问：

(1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？

(2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？

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竖直平行放置的两个金属板A、K连在如图所示电路中，电源电动势E＝91V，内阻r＝1Ω，定值电阻R1＝10Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为80Ω，S1、S2为A、K板上的两个小孔，S1与S2的连线水平，在K板的右侧正方形MNPQ区域内有一个水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B＝0.10T，方向垂直纸面向外。其中正方形MN边与S1S2连线的延长线重合，已知正方形MNPQ的边界有磁场，其边长D＝0.2m，电量与质量之比为＝2.0×105C/kg的带正电粒子由S1进入电场后，通过S2沿MN射入磁场，粒子从NP边的中点离开磁场，粒子进入电场的初速度、重力均可忽略不计，(sin30°＝0.5，sin37°＝0.6，sin45°＝0.7，π＝3.14)问：

(1)两个金属板A、K各带什么电？(不用说明理由)

(2)粒子在磁场中运动的时间为多长？

(3)滑动变阻器R2的滑片P左端的电阻R2′为多大？(题中涉及数学方面的计算需要写出简要的过程，计算结果保留三位有效数字)

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如图所示空间分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个足够长的区域，各边界面相互平行，其中Ⅰ、Ⅱ区域存在匀强电场E1＝1.0×104V/m，方向垂直边界竖直向上，E2＝×105V/m，方向水平向右；Ⅲ区域存在匀强磁场，磁感应强度B＝5.0T，方向垂直纸面向里，三个区域宽度分别为d1＝5.0m，d2＝4.0m，d3＝10m，一质量m＝1.0×10－8kg、电荷量q＝1.6×10－6C的粒子从O点由静止释放，粒子重力忽略不计。求：

(1)粒子离开区域Ⅰ时的速度大小；

(2)粒子从区域Ⅱ进入区域Ⅲ时的速度方向与边界面的夹角；

(3)粒子从O点开始到离开Ⅲ区域时所用的时间。

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在某空间存在着水平向右的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示，一段光滑且绝缘的圆弧轨道AC固定在纸面内，其圆心为O点，半径R＝1.8m，OA连线在竖直方向上，AC弧对应的圆心角θ＝37°。今有一质量m＝3.6×10－4kg、电荷量q＝＋9.0×10－4C的带电小球(可视为质点)，以v0＝4.0m/s的初速度沿水平方向从A点射入圆弧轨道内，一段时间后从C点离开，小球离开C点后做匀速直线运动，已知重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，不计空气阻力，求：

(1)匀强电场的场强E；

(2)小球射入圆弧轨道后的瞬间对轨道的压力。

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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；为电流表；S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。

(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。

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