高二物理磁场单元测试题附答案(人教)

磁场单元练习 班级_______姓名___________
1、如图1所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根长直流导线，电流方向指向读者，ａ、ｂ、ｃ、ｄ是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中： A 、 ａ、ｂ两点磁感应强度相同 C 、ａ点磁感应强度最大 B 、 ｃ、ｄ两点磁感应强度大小相等 D 、 b 点磁感应强度最大
2、如图2所示，直角三角形通电闭合线圈ABC 处于匀
强磁场中，磁场垂直纸面向里，则线圈所受磁场力的合力为：
A 、 大小为零
B 、方向竖直向上
C 、方向竖直向下
D 、方向垂直纸面向里
3、质量为ｍ，电荷量为ｑ的带电粒子以速率ｖ垂直射入磁感强度为B 的匀强磁场中，在磁场力作用下做匀速圆周运动，带电粒子在圆形轨道上运动相当于一环形电流，则： A 、环形电流跟ｑ成正比 B 、环形电流跟ｖ成正比 C 、环形电流跟B 成反比 D 、环形电流跟ｍ成反比
4、如图4所示，要使线框ａｂｃｄ在受到磁场力作用后，ａｂ边向纸外，ｃｄ边向纸里转动，可行的方法是：
A 、 加方向垂直纸面向外的磁场，通方向为ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ａ的电流
B 、 加方向平行纸面向上的磁场，通以方向为ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ａ电流
C 、 加方向平行于纸面向下的磁场，通以方向为ａ→ｂ→ｃ→ｄ的电流
D 、 加方向垂直纸面向内的磁场，通以方向为ａ→ｄ→ｃ→ｂ→ａ的电流 5、从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子，这
些高能粒子流到达地球会对地球上的生命带来危害，但是由于地球周围存在磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对地球上的生命起到保护作用，如图所示。

那么（ ） A ．地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处相同
B ．地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最强，赤道附近最弱
C ．地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱，赤道附近最强
D ．地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转
6. 一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，如图所示，此时小磁针的S 极向 纸内偏转，粒子可能是 A 、向右飞行的正离子束 B 、向左飞行的负离子束 C 、向右飞行的电子束 D 、向左飞行的电子束
7.图中为一“滤速器”装置示意图。

a 、b 为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同
速率的电子沿水平方向经小孔O 进入a 、b 两板之间。

为了选取具有某种特定速率的电子，可在a 、b 间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选 电子仍能够沿水
平直线OO'运动，由O'射出。

不计重力作用。

可能达到上述目的的办法是 A.使a 板电势高于b 板，磁场方向垂直纸面向里 B.使a 板电势低于b 板，磁场方向垂直纸面向里 C.使a 板电势高于b 板，磁场方向垂直纸面向外
D.使a 板电势低于b 板，磁场方向垂直纸面向外
8、如力所示，弹簧称下挂一条形磁铁，条形磁铁的N 极的一部分位于未通电的螺线管内，下列说法中正确的是：
A 、若将ａ接电源正极，ｂ接电源负极，弹簧称示数将减小
B 、若将ａ接电源正极，ｂ接电源负极，弹簧称示数将增大
C 、若将ａ接电源负极，ｂ接电源正极，弹簧称示数将增大
D 、若将ａ接电源负极，ｂ接电源正极，弹簧称示数将减小
9．质子（p ）和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中作匀速圆周运动，轨道半径分别 为 R P 和 R ，周期分别为 T P 和 T ，则下列选项正确的是
A ．R ：R p ＝2 ：1 ；T ：T p ＝2 ：1
B ．R ：R p ＝1：1 ；T ：T p ＝1 ：
1
C ．R ：R p ＝1 ：1 ；T ：T p ＝2 ：1
D ．R ：R p ＝2：1 ；T ：T p ＝1 ：1
10.如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L ，质量为m 的直导体棒.在导体棒中的电流I 垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B 的大小和方向正确是
sin αsin α
0ｘ轴上的P 点，如图10所示，则P 点到O 点的距离为＿＿＿＿，由O 点运动到P 点的时间为＿＿＿＿＿
12、如图11所示，带负电的小球从右端向左经过最低点A 时，悬线张力为T 1点A 时，悬线张力为T 2，则T 1＿＿T 2（填＞、＜或＝）
13、如图所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a 、b 两点
与两导线共面，a 点在两导线的中间与两导线的距离均为r ，b 点在导线2右侧，与导线2的距离也为r ．现测得a 点磁感应强度的大小为B ，则去掉导线1后，b 点的磁感应强度大小为 ，方向 ．
14．如上图所示，是等离子体发电机的示意图，磁感应强度为B ，两板间距离为d ，要使输出电压为U ，则等离子的速度V 为_______，a 是电源的_____极。

15．如上图所示质量为m ，长为
L 的导体棒静止于水平轨道上，通过的电流为I ，匀强磁场的磁感应强度为B ，其方向与轨道平面成θ角斜向上方，则MN 所受的支持力为___________，摩
擦力为_________ 16、PQ 为一根足够长的绝缘细直杆，处于竖直的平面内，与水平夹角为θ斜放，空间充满磁感应强度B 的匀强磁场，方向水平如图所示。

一个质量为m ，带有负电荷的小球套在PQ 杆上，小球可沿杆滑动，球与杆之间的摩擦系数为μ（μ<tg θ），小球带电量为q 。

现将小球由静止开始释放，求小球在沿杆下滑过程中： （1）小球最大加速度为多少？此时小球的速度是多少？ （2）下滑过程中，小球可达到的最大速度为多大？
．
17、在以坐标原点 O 为圆心、半径为 r 的圆形区域内，存在磁感应强度大小为 B 、
方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。

一个不计重力的带电粒子从磁场边界与 x 轴的交点 A 处以速度 v 沿－x 方向射入磁场，它恰好从磁场边界与 y 轴的交点 C 处沿+y 方向飞出。

（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷q/m ；
（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为'B ，该粒子仍从 A 处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度'B 多大？此次粒子在磁场中运动所用时间 t 是多少？
18、如图所示，在倾角为300
的斜面上，放置两条宽L=0.5m 的平行导轨，将电源、滑动变阻器用导线连接在导轨上，在导轨上横放一根质量m=0.2kg 的金属杆ab ，电源电动势E=12V ，内阻r=0．3Ω，金属杆与导轨间最大静摩擦力为fm=0.6N ，磁场方向垂直轨道所在平面，B=0.8T ．金属杆ab 的电阻为0.2Ω，导轨电
阻不计．欲使杆的轨道上保持静止，滑动变阻器的使用电阻的范围多大?(g 取10m ／s 2
)
29、如图所示，一足够长的矩形区域abcd 内充满方向垂直纸面向里的、
磁感应强度为B 的匀强磁场，在ad 边中点O ，方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad 边夹角θ = 30°、大小为v 0的带正电粒子，已知粒子质量为m ，电量为q ，ad 边长为L ，ab 边足够长，粒子重力不计， 求：（1）粒子能从ab 边上射出磁场的v 0大小范围. （2）如果带电粒子不受上述v 0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间.
20、如图所示，一带电微粒质量为m =2.0×10-11kg 、电荷量q =+1.0×10-5
C ，从静止开始经电压为U 1=100V 的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，微粒射出电场时的偏转角θ=30º，并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为
D =34.6cm 的匀强磁场区域。

已知偏转电场中金属板长L =20cm ，两板间距d =17.3cm ，重力忽略不计。

求：
⑴带电微粒进入偏转电场时的速率v 1； ⑵偏转电场中两金属板间的电压U 2；
⑶为使带电微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度B
21、如图所示，虚线上方有场强为E a b
c d
有磁感应强度相同的匀强磁场，方向垂直纸面向外，ab 是一根长为L 的绝缘细杆，沿电场线放置在虚线上方的场中，b 端在虚线上.将一套在杆上的带正电的小球从a 端由静止释放后，小球先做加速运动，后做匀速运动到达b 端.已知小球与绝缘杆间的动摩擦因数μ=0.3，小球重力忽略不计，当小球脱离杆进入虚线下方后，运动轨迹是半圆，圆的半径是L /3，求带电小球从a 到b 运动过程中克服摩擦力所做的功与电场力所做功的比值.
0 15、B/2，垂直纸面向外） 16、（1）
（2） 17．（1）由粒子的飞行轨迹，利用左手定则可知，该粒子带负电荷。

粒子由 A 点射入，由 C 点飞出，其速度方向改变了 90°，则粒子轨迹半径
R r =
○
1 又2v
qvB m R
=
○2 则粒子的比荷 q v
m
Br
=
○
3
（2）粒子从 D 点飞出磁场速度方向改变了 60°角，故 AD 弧所对圆心角 60°，粒子做圆周运动的半径
'cot 303R r r ==
○4 又
''
mv
R qB =
○
5
所以
'3
B B =
○
6 粒子在磁场中飞行时间
11266'3m r
t T qB v
π==⨯=
○
7 18、【答案】2.5Ω≤R ≤11.5Ω
【解析】重力沿斜面向下的分力G 1=mgsin300
=1.0N>fm,所以在没有安培力的情况下，金属杆ab 将下滑．金属杆ab 所受的安培力方向沿斜面向上，如果所取电阻较小，电流强度较大，则安培力BIL 可能大于金属杆ab 的重力沿斜面方向的分力G 1，金属杆ab 有向上滑动的趋势，静摩擦力沿斜面向下，当静摩擦力为最大值时，金属杆ab 处于临界状态；反之，如果所取电阻较大，电流强度较小，则安培力BIL 可能小于G 1，金属杆ab 有向下滑动的趋势，静摩擦力沿斜面向上，当静摩擦力为最大值时，金属杆ab 又处于临界状态；在两个临界状态的临界条件分别为：
m
f G L BI +=11和
1
2G f L BI m =+，对应的电流强度
A BL f G I m
411=+=和112
=-=BL f G I m A ，根据闭合电路欧姆定律最小电阻Ω=--=5.211r r I E R ab 和最大电
阻
Ω=--=
5.112
2r r I E
R ab ．
19、【答案】（1）m qBL 3＜v 0≤m qBL
（2）
qB m 5π
【解析】（1）若粒子速度为v 0，则qv 0B =
R v m
2
， 所以有R =qB mv 0， 设圆心在O 1处对应圆弧与ab 边相切，相应速度为v 01，则R 1＋R 1sin θ =2L
，
将R 1 =qB mv 01代入上式可得，v 01 =m qBL 3
类似地，设圆心在O 2处对应圆弧与cd 边相切，相应速度为v 02，则R 2－R 2sin θ =2L
，
将R 2 =qB mv 02代入上式可得，v 02 =m qBL
所以粒子能从ab 边上射出磁场的v 0应满足m qBL 3＜v 0≤m qBL
（2）由t =T
πα
2及T =
qB m 2π可知，粒子在磁场中经过的弧所对的圆心角α越长，在磁场中运动的时间也越长。

由图可知，在磁场中运动的半径r ≤R 1时，运动时间最长，弧所对圆心角为（2π－2θ），
所以最长时间为t =qB m )22(θπ-=
qB m 5π
20、【解析】⑴带电微粒经加速电场加速后速度为v ，根据动能定理
2
112
1mv q U =
m
q U v 112=
=1.0×104
m/s ⑵带电微粒在偏转电场中只受电场力作用，做类平抛运动。

在水平方向微粒做匀速直线运动
水平方向：t
L v =
1 带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动，加速度为a ，出电场时竖直方向速度为v
2 竖直方向：dm
qU m Eq a 2
=
=
1
22v L
dm qU at v ⋅=
= 由几何关系 1
22
1
22
22tan dU L U dmv L qU v v ===θ
θtan 21
2L
dU U = 得U 2 =100V
⑶带电微粒进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，设微粒轨道半径为R ，由几何关系知
D R R =+
2 D R 3
2= 设微粒进入磁场时的速度为v /
130
cos v v =
'
由牛顿运动定律及运动学规律
R v m B v q 2'=' 得 0130cos 3
2v D
q m
qR
v m B ⋅+=
'=， B =0.1T
若带电粒子不射出磁场，磁感应强度B 至少为0.1T 。

21、【解析】小球在沿杆向下运动时，受力情况如图所示:
在水平方向:N =qvB ，所以摩擦力f =μN =μqvB 当小球做匀速运动时：qE =f =μqv b B
小球在磁场中做匀速圆周运动时，R
v m B qv b
b 2=
又3L R =，所以m
qBL v b 3=
小球从a 运动到b 的过程中，由动能定理得:2
2
1b f mv W W =
－电 而m
L B q BL qv qEL W b 102
22===μ电
所以m
L q B mv W W b f 452212
222==－电
则9
4=电W W f。