16学年高二实验班物理第三章磁场单元检测题(附答案)

金溪一中高二实验班物理第三章磁场单元检测题一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分.其中1-7为单选题，8-10为多选题)1.如图所示是磁感受应强度B、负电荷运动速度v和磁场对运动电荷的作用力f三者方向的相互关系图，其中不正确的是（B、f和v两两垂直）（）2.右图是电子射线管的示意图.接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是（）A.加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B.加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C.加一电场，电场方向沿z轴负方向D.加一电场，电场方向沿y轴正方向3.如图所示，带负电的金属环绕其轴OO′匀速转动时，放在环顶部的小磁针最后将( )A.N极竖直向上B.N极竖直向下C.N极水平向左D.小磁针在水平面内转动4.每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来如图7所示，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义．假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将( )A.向东偏转B.向南偏转C.向西偏转D.向北偏转5.如图所示，两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设有大小不同的电流按如图所示的方向通入两铝环，则两铝环的运动情况是（）A.都绕圆柱体运动B.彼此相向运动，且具有大小相等的加速度C.彼此相向运动，电流大的加速度大D.彼此相向运动，电流小的加速度大6.如图所示，空间的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 点进入这个区域并沿直线运动，从C 点离开场区；如果这个场区只有电场，则粒子从B 点离开场区；如果这个区域只有磁场，则这个粒子从D 点离开场区.设粒子在上述三种情况下，从A 到B 、从A 到C 和从A 到D 所用的时间分别是t 1、t 2和t 3，比较t 1、t 2、和t 3的大小，则（ ）A.t 1=t 2=t 3B.t 1=t 2＜t 3C.t 1＜t 2=t 3D.t 1＜t 2＜t 3 7.如图所示，在半径为R 的圆形区域内有匀强磁场，方向垂直于圆平面（未画出）.一群相同的带电粒子以相同速率v 0，由P 点在纸平面内向不同方向射入磁场.当磁感应强度大小为B 1时，所有粒子出磁场的区域占整个圆周长的1/3；当磁感应强度大小为B 2时，这些粒子在磁场中运动时间最长的是02/3R v .则磁感应强度B 1、B 2的比值（不计重力）是（ ）A ．1︰B ．2︰C ．3︰D ．4︰8.如图所示，垂直纸面放置的两根固定长直导线a 和b 中通有大小相等的稳恒直流电流I ，在a`、b 连线的中垂线上放置另一段可自由运动的直导线c ，当c 中通以如图所示的直流电流时，结果c 不受磁场力，则a 、b 中电流方向可能是（ ）A.a 中电流向里，b 中电流向里B.a 中电流向外，b 中电流向外C.a 中电流向里，b 中电流向外D.a 中电流向外，b 中电流向里 9.下列说法中正确的有（ ）A.只要带电粒子在磁场中运动，就会受到洛仑兹力的作用B.带电粒子在空间定向运动，其周围空间一定形成磁场C.带电粒子垂直射入磁场中，必做圆周运动D.一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用10.如图所示，一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为T 0，轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示.现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则（ ）A.若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T 0B.若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T 0C.若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0D.若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T0二、填空题（本题共4小题，每小题5分，共20分）11.在磁感应强度B的匀强磁场中，垂直于磁场放入一段通电导线。

若任意时刻该导线中有N个以速度v做定向移动的电荷，每个电荷的电量为q.则每个电荷所受的洛伦兹力F B＝___________，该段导线所受的安培力为F A＝___________.12.如图所示，水平放置的平行金属板A带正电，B带负电，A、B间距离为d，匀强电场的场强为E，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，今有一带电粒子在A、B间竖直平面内做半径为R的匀速圆运动，则带电粒子的转动方向为时针方向，速率为.13.如图所示，在x轴的上方(y≥0)存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.在原点O有一个离子源向x轴上方的各个方向发射出质量为m，电荷量为q的正离子，速率都为v.对那些在xOy平面内运动的离子，在磁场中可能到达的最大值为x＝________，y＝________.14.如图10所示，质量为m，带电量为+q的粒子，从两平行电极板正中央垂直电场线和磁感线以速度v飞入．已知两板间距为d，磁感强度为B，这时粒子恰能直线穿过电场和磁场区域（重力不计）．今将磁感强度增大到某值，则粒子将落到极板上．当粒子落到极板上时的动能为．三、计算题（本题共4小题，共40分. 要求写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分.答案中必须写出单位.）15.（8分）如图所示，直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场．一电子(质量为m、电荷量为e)以v的速度从点O与MN成30°角的方向射入磁场中，求：(1)电子从磁场中射出时距O点多远；(2)电子在磁场中运动的时间为多少．16.（10分）串列加速器是用来产生高能离子的装置，下图为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b处有很高的正电势U，a、c两端均有电极接地（电势为零）.现将速度很低的负一价碳离子从a端输入，当离子到达b处时，可被设在b处的特殊装置将其电子剥离，成为n价正离子，而不改变其速度大小.这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感强度为B的匀强磁场中，在磁场中做半径为R的圆周运动，已知碳离子的质量m=2.0×10-26㎏，U=7.5×105V，B=0.50T，n=2，元电荷e=1.6×10-19C ,求半径R的值.17．（10分）一带电质点，质量为m、电荷量为q，以平行于Ox轴的速度v从y轴上的a点射入图中第Ⅰ象限所示的区域(下图所示)．为了使该质点能从x轴上的b点以垂直于Ox 轴的速度v射出，可在适当的地方加一个垂直于xOy平面、磁感应强度为B的匀强磁场．若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求这圆形磁场区域的最小半径，重力忽略不计．18.（12分）两平面荧光屏互相垂直放置，在两屏内分别取垂直于两屏交线的直线为x 轴和y轴，交点O为原点，如图所示，在y＞0，0＜x＜a的区域有垂直于纸面向里的匀强磁场，在y＞0，x＞a的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，两区域内的磁感应强度大小均为B.在O点有一处小孔，一束质量为m、带电量为q（q＞0）的粒子沿x轴经小孔射入磁场，最后打在竖直和水平荧光屏上，使荧光屏发亮.入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种数值.已知速度最大的粒子在0＜x＜a的区域中运动的时间与在x＞a的区域中运动的时间之比为2∶5，在磁场中运动的总时间为7T/12，其中T为该粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中作圆周运动的周期.试求两个荧光屏上亮线的范围（不计重力的影响）.参考答案1.D2.B3.C4.A5.B6.B7.D8.CD9.BCD 10.AD11.qvB ，NqvB 12. 顺， BRg/E 13.2mv qB 2mv qB 14. 21()2mv qvBd -15. 解：(1)由左手定则可判断出电子应落在ON 之间，根据几何关系可解得圆心角为60°，则电子出射点距O 点的距离等于电子的运动半径mv eB.(2)电子在磁场中的运动时间应为t ＝16T ＝πm 3Be16. 解：eU=2121mv n eU=2221mv -eU （n+1）eu=2221mv v 2=()m eU n 12+ R=neB m v 2=()m eU n neB m 12+=()eB n mUn 2212+=0.75m17.解： 质点进入xOy 平面的磁场区域内做匀速圆周运动，由qvB ＝m v 2R 得R ＝mvqB.据题意，要求质点垂直Ox 轴射出，它在磁场区域内必经过14圆周，且此圆周应与入射和出射的方向线相切，过这两个切点M 、N 作入射和出射方向的垂线，其交点O ′即为圆心(下图所示)．因此该粒子在磁场内的轨道就是以O ′为圆心，R ＝mvqB 为半径的一段圆弧MN(图中虚线圆弧)．在通过M 、N 两点的所有圆周中，以MN 为直径的圆周最小(如图中实线所示)．因此所求圆形区域的最小半径为r min ＝12MN ＝12·2R ＝2mv 2qB .18. 解：粒子在磁感应强度为B 的匀强磁场中运动的半径为： mv r qB=速度小的粒子将在x ＜a 的区域走完半圆，射到竖直屏上。

半圆的直径在y 轴上，半径的范围从0到a ，屏上发亮的范围从0到2a 。

轨道半径大于a 的粒子开始进入右侧磁场，考虑r ＝a 的极限情况，这种粒子在右侧的圆轨迹与x 轴在D 点相切（虚线），OD ＝2a ，这是水平屏上发亮范围的左边界。

速度最大的粒子的轨迹如图中实线所示，它由两段圆弧组成，圆心分别为C 和C /，C 在y 轴上，由对称性可知C /在x ＝2a 直线上。

设t 1为粒子在0＜x ＜a 的区域中运动的时间，t 2为在x ＞a 的区域中运动的时间，由题意可知1225t t = 12712T t t +=解得： 16Tt =2512Tt =由两式和对称性可得：∠OCM ＝60° ∠MC /N ＝60° /MC P ∠=360°512⨯＝150° 所以 ∠NC /P ＝150°－60°＝90° 即NP 为14圆周，因此，圆心C /在x 轴上。

设速度为最大值粒子的轨道半径为R ，由直角ΔCOC /可得 2R sin60°＝2aR =由图可知OP ＝2a ＋R ，因此水平荧光屏发亮范围的右边界的坐标2(13x a =+。