高中物理磁场同步测试题

磁场单元测试题1．地球赤道上某处有一竖直的避雷针，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，通过避雷针放电，则地磁场对避雷针作用力的方向为[ ] A ．正南 B ．正东 C ．正西 D ．正北2．关于磁感应强度B ，下列说法中正确的是（试探电流元是指一段特别短的通电导线） A ．磁场中某点磁感应强度B 的大小，跟放在该点的试探电流元IL 的乘积有关系 B ．磁场中某点磁感应强度B 的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致 C ．在磁场中某点试探电流元不受磁场力的作用时，该点磁感应强度B 值大小为零 D ．在同一个磁场的磁感线分布图上，磁感线越密集的地方，磁感应强度B 越大3．质量为m 的金属导体棒置于倾角为θ的导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，当导体棒通以垂直纸面向里的电流时，恰好能在导轨上静止．如图所示的四个侧视图中，标出了四种匀强磁场方向，其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是[ ]4．如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上（斜面固定不动），用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A 为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时，磁铁对斜面的压力为F 1；当导线中有电流时，磁铁对斜面的压力为F 2，此时弹簧的伸长量减小．则[ ] A ．F 1>F 2，A 中电流方向向外 B ．F 1>F 2，A 中电流方向向内 C ．F 1<F 2，A 中电流方向向外D ． F 1<F 2，A 中电流方向向内5．如图所示，质量为m 、电荷量为q 的带电液滴从hB ，电场强度为E 为[ ] A ．gh B E 2 B ．gh E B 2C ．gh qBm2 D 6．一带电粒子在垂直于匀强磁场方向的平面内，在磁场力的作用下做圆周运动．要想确定带电粒子的比荷，则下列说法真确的是[ ] A ．只需要知道磁感应强度B 和运动周期T B ．只需要知道轨道半径R 和磁感应强度B C ．只需要知道轨道半径R 和运动速度v D ．只需要知道运动速度v 和磁感应强度BA7．如图所示，带有正电荷的A 、B 粒子同时从匀强磁场边界的P 点分别以30°和60°（与边界的夹角）射入磁场，又同时从磁场边界的Q 点飞出，设边界上方的磁场范围足够大，下列说法中正确的是[ ]A ．若A 粒子是α粒子，则B 粒子可能是质子 B ．若A 粒子是α粒子，则B 粒子可能是氘核C ．A 、B 粒子的速度之比为12=B A v v D ．A 、B 粒子的速度之比为23=B A v v 8．如图，ab 和cd 为两条相距较远的平行直线，ab 的左边和cd 的右边均存在磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里的匀强磁场，虚线是由两个相同的半圆和与半圆相切的两条线段组成，甲、乙两粒子以一定初速度从如图位置开始向两边运动，轨迹正好和虚线重合，它们在C 点碰撞后结合为一体向右运动，若整个过程中不计粒子重力，则下列说法正确的是[ ] A ．开始时甲的动量一定比乙的动量小 B ．甲带的电量一定比乙带的电量多C ．甲、乙结合后运动的轨迹始终和虚线重合D ．甲、乙结合后运动的轨迹和虚线不重合 9．在回旋加速器中[ ]A ．电场用来加速带电粒子，磁场则使带电粒子回旋B ．电场和磁场同时用来加速带电粒子C ．在交流电压一定的条件下，回旋加速器的半径越大，同一带电粒子获得的动能越大D ．同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关，而与交流电压的频率无关10．一束带电粒子（可能含有多种电荷量和质量不同的粒子），从容器A 下方的小孔S 1飘入加速电场，然后让粒子经小孔S 2、S 3垂直进入匀强磁场中做匀速圆周运动，最后打在照相底片上的同一点D ，如图所示．则关于这束粒子中各种粒子的电荷量、质量关系，下列说法中正确的是[ ]A ．电荷量与质量的比值一定相同B ．电荷量一定不同C ．质量一定相同D ．电荷量一定相同11．如图所示，a 、b 是一对平行金属板，分别接到直流电源两级上，在a 、b 两板间形成匀强电场E ．右边有一挡板（图中未画出），正中间开有一小孔d ．在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向里．现从两板左侧中点c 处垂直于电场和磁场方向不断射入正离子（不计重力），这些正离子都沿直线运动到右侧，从d 孔射出后分成三束，则下列判断正确的是[ ]A ．这三束正离子的比荷一定相同B ．这三束正离子的质量一定相同C ．这三束正离子的电荷量一定有三种不同的数值D ．这三束正离子的比荷一定有三种不同的数值v BB_-_12．目前，世界上正在研究一种新型发动机叫磁流体发动机，如图所示．它的发电原理为：将一束等离子体垂直于磁场方向射入磁场，在磁场中有两块正对金属板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均为v ，两金属板的长度为L ，板间距离为d ，板平面的面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直于速度方向，负载电阻为R ，等离子体充满两板间的空间．当发动机稳定发电时，电流表示数为I ，则板间等离子体的电阻率为[ ] A ．⎪⎭⎫⎝⎛-R I BLv L S B ．⎪⎭⎫ ⎝⎛-R I Bdv L SC ．⎪⎭⎫⎝⎛-R I BLv d S D ．⎪⎭⎫⎝⎛-R I Bdv d S 二、填空题（本题共3小题，每题4分，共20分）13．如图所示，三根长直通电导线b 、c 、d 电流大小相同，b 、d 导线电流垂直纸面向里，c 导线电流垂直于纸面向外，a 点为bd 的中点，ac 垂直bd ，且ab =ad =ac ．则a 点磁感应强度的方向为_________________________．14．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将___________________________．15．一带电粒子以速度v 从平面直角坐标原点O 沿x 轴方向垂直射入宽度为d 的匀强磁场区域，如图所示．粒子从磁场边缘的P 点射出时速度方向偏转了60°角，那么P 点的坐标为________________三、计算论述题（本题共4小题，共40分，解答时写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后结果不得分）16．（8分）如图所示，两平行光滑导轨相距20cm ，金属棒MN 质量为20g ，其电阻值R 0=1.0Ω，匀强磁场竖直向上，磁感应强度1.0T ，电源电动势12V ，内阻r=1Ω，倾角θ为53°．接通电源后，ab 棒在导轨上刚好静止，求电路中串联的电阻R 的值是多少？（g 取10m/s 2）17．（８分）如图所示的区域中，左边为垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，右边是场强未知的匀强磁场，其方向平行于OC 且垂直于磁场．一质量为m 、电荷量为+q 的带电粒子从A 孔以初速度v 0垂直于AO 进入匀强磁场中，并恰好从C 孔垂直于OC 射入匀强磁场，最后打在D 点，已知OD =2OC ，不计粒子的重力，求： （1）粒子从A 到D 所用的时间t等离子体（2）场强E 的大小（3）粒子到达D 点的动能E kD18．（12分）质量为m 、电荷量为-q 的小物体A 放在倾角为θ=37°（sin37°=0.6，cos37°=0.8）的绝缘固定斜面上，整个斜面处于范围足够大、方向水平向右的匀强电场中，如图所示．物体A 在斜面上由静止开始下滑，与斜面间的动摩擦因数为μ，在电场中受到的电场力等于重力的一半．经时间t 后突然在斜面区域加上范围足够大的匀强磁场，方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B ，此后物体A 沿斜面继续下滑L 后离开斜面．已知重力加速度为g ，求： （1）加磁场前，物体A 在斜面上的运动的距离s . （2）加磁场后，物体A 离开斜面时的速度v 的大小. （3）物体A 在斜面上运动全过程中有多少能量转化为内能？（结果用字母表示）19．（12分）如图所示区域中，x 轴上方有磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里的匀强磁场，x 轴下方有场强为E ，方向与y 轴夹角θ=45°且斜向上匀强电场．今有一质子以速度v 0由y 轴A 点沿y 轴正方向射入磁场，质子在磁场中运动一段时间后从C 点进入x 轴下方的匀强电场区域，在C 点速度方向与x 轴正方向夹角为α=45°．已知质子的质量为m 、电荷量为q ．区域内磁场和电场足够大．求：（1）质子第三次穿越x 轴时的位置D . （2）质子从A 点运动到D 点所经历的时间t .参考答案1．B在赤道外，地磁场方向由南向北，乌云放电电流向下，由左手定则可知避雷针受力方向正东，故B 正确． 2．D根据磁感应强度定义：ILFB=（I ⊥B ），当I ∥B 时，0=F ．B 有磁场本身性质决定与试探电流元无关，故A 错；由左手定则知：B ⊥F ，B 错；当F =0时，不一定B =0还可能I ∥B ，C 错；由磁感线性质可知D 正确．3．ACD 根据左手定则画出4种情况的受力图示：当f =0，ACDEF4．D 当导线有电流时，弹簧弹力减小说明磁铁受到向右磁场力F ，故压力F 2>F 1，且导线受到向左的安培力'F 如图所示．由左手定则知电流向里，故D 正确． 5．AC开始液滴做自由落体运动：22v gh = ①进入磁场后做匀速圆周运动，故mg Eq =②由Bqm v R=③ 由①②③得：ghB E gh Bq m R 22==，故AC 正确．6．A由Bqm vR =得：BR v m q =要求出mq须知：v 、B 、R ；由BqmT π2=得：BT m q π2=要求出mq须知：B 、T ．故A 正确．7．AD如图分别画出A 、B 粒子运动轨迹草图：A B 33πθ=A ；32πθ=B ．有周期公式知：AA ABq m T π2=；BBBBq m T π2=粒子在磁场中运动时间：AAA A ABq m T t 32πθπ==；BBB B BBq m T t 322πθπ==由B A t t =，得：BBA A m q m q =2①若A 为α粒子，B 为质子正好满足①式，故A 正确．由半径公式得：AA A ABq v m r =。

BB B BBq v m r =。

3==BB A BA AB A v m q q v m r r ② 由①②得23=B A v v ，故D 正确 8．BC甲、乙粒子碰撞时动量守恒且向右运动得：乙甲＞p p ①，故A 错．由图知：甲、乙粒子r 一样．乙乙乙甲甲甲Bq v m q v m r ==B ②即：乙乙甲甲q p =q p ③由①②得：乙甲＞q q ， 故B 正确 碰后粒子整体及圆周)-('乙甲乙甲）（q q B v m m r '+=④（q甲-q 乙 为整体电荷量）由动量守恒定律得：v m m v m v m '+=-)(乙甲乙乙甲甲⑤由②④⑤得：r r ='，故C 正确．9．AC 电场的作用是使粒子加速，磁场的作用是使粒子回旋，故A 选项正确；粒子获得的动能mqBR E K 2)(2=，对同一粒子，回旋半径越大，粒子获得的动能越大，故C 选项正确．10．A 设粒子的电荷量q ，质量m 开始粒子加速：221mv Uq =① 进入磁场做匀速圆周运动：Bq m v r=②由①②得qm U B r 21= 因为U 、B 、 r 一样，则mq 一样，故A 正确．11．D 粒子在金属板（速度选择器）受到洛仑兹力f 洛和电场力F ，则，洛f F=即：Eq =Bqv 因此BE v =可见所有正离子速度一样，但在磁场中分成三束，可见r 不一样．由Bq m v r=∝qm 即mq 不一样，故D 正确．12．等离子体经过磁场时，正电荷向A 板聚集，负电荷向B 板聚集，进而形成由A →B 的电场，当Eq Bqv =①时电流稳定．AB 板电势：ε=Ed ②由闭合电路 欧姆定律得：I Rr =+ε③（r 为等离子体的电阻）由电阻定律得： sd r ρ=④(d 为等离子体的长度)由①②③④得：)(R IBdvd S -=ρ，D 正确． 13．沿纸面由d 指向b ，由安拉定则画出三根导线在a 点的磁感线如图，因为ab =ad =ac ，所以|B d |=|B c|=|B b |．由矢量合成知：a 点合磁场沿纸面由b 指向d ．14．向上偏转，由右手螺旋定则可以判断导线下方的磁场方向垂直于纸面向外，阴极射线是高速电子流，从负极发出向右运动，由左手定则可判断电子受洛仑兹力方向向上，故向上偏转．15 (d ,d 33)16．7Ω解析：将立体图画成平面图如图所示，对ab 进行受力分析，由平衡条件得θθθcos cos sin BIL F mg ==所以A342.00.1341002.0tan =⨯⨯⨯==θBLmgI根据全电路欧姆定律：)(0r R R I E++=得Ω=+-=7)(0r R IER 17．解析：设OC =r ，则OD =2r ．（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动rv mBqv 200=，Bqm v r0=，Bqm T π2=带电粒子在磁场中运动时间：Bq mT t B 24π==粒子在电场中做类平抛运动 E t v r 02=（t E是电场中运动时间）Bq mv Bq m v t E 2200=⨯=A →D Bqm t t t E B )22(π+=+= （2）221E t m Eq r =2BvE =（3）C →D 由动能定理得：2021mv E EqrKD -=2mv E KD = 18．解析：（1）选物体为研究对象，受力分析如图，F =Eq ma f F mg =-+θθcos sin ②0cos sin 1=-+θθmg F F ③μ1F f = ④由题知：mg F 21=⑤由位移公式得：221at S = ⑥由①②③④⑤⑥得：4)2(2t g S μ-=（2）物体A 离开斜面时01=F θθsin cos Eq mg Bqv -=⑦Bqm gv2=⑧ （3）由全过程动能定理得：221cos )(sin )(mv W S L Eq S L mg f =-+++θθ ⑨2223284)2(q B g m t g L mg W f -⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=μ19．解析：质子在磁场中做匀速圆周运动，进入电场后先匀减速直线运动后匀加速直线运动，由对称性知：质子仍以v0第2次穿越x 轴，此后又做匀速圆周运动，其轨迹如图所示：（1）rv m=，Bqm v r 0=，BqmT π2=r r l OC 222)45cos 1(+=+= r l CD 2=Bql l CD OC OD 02(+=2）在磁场中运动的时间：Bq m T t 45211πθπ==质子在电场中运动的时间200t m Eq v v -=- ，Eqm v t 022=再次进入磁场中运动时间：Bqm T t 2223πθπ==A →D 所用时间：Eq mv Bq m t t t t 0321247+=++=π。