高二物理同步测试—磁场

高二物理同步测试—磁场
高中学生学科素养训练
高二物理同步测试（1）—磁场（A）
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分.满分100分，考试用时90分钟.
第Ⅰ卷（选择题，共40分）
一、选择题（每小题4分，共40分。

在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确
的，全部选对得4分，对而不全得2分。

）
1．下列说法中正确的是（）A．由B=F/IL可知，磁感应强度B与一小段通电直导线受到的磁场力成正比
B．一小段通电导线所受磁场力的方向确实是磁场方向
C．一小段通电导线在某处不受磁场力，该处磁感应强度一定为零
D．磁感应强度为零的地点，一小段通电导线在该处不受磁场力
2．在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线，如图所示，四根导线
中电流i4=i3＞i2＞i1。

要使O点磁场增强，应切断哪一根导线中的电
流（）
A．i1 B．i2
C．i3 D．i4
3．如图所示，一个通电（从左往右为逆时针方向）的闭合线圈套在条形磁铁靠近N极的一端，则下列判定正确的是（）
A．线圈环面有缩小的倾向
B．线圈环面有扩大的倾向
C．线圈将向S极平移
D．线圈将向N极平移
4．如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸
面向里.一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于
磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁
场.若将磁场的磁感应强度变为原先的2倍，其他条件不变，则
那个氢核射出磁场的位置是
A．在b、n之间某点B．在n、a之间某点
C．a点D．在a、m之间某点
5．在赤道处沿东西方向放置一根直导线，导线中电子定向运动的方向是从西向东，则导线
受到地磁场作用力的方向是 （ ）
A ．向东
B ．向北
C ．向上
D ．向下
6．关于安培力和洛伦兹力的异同，下列说法中正确的是 （ ）
A ．两种力本质上差不多上磁场对运动电荷的作用
B ．洛伦兹力与带电粒子的运动方向有关，安培力与自由电荷定向移动的方向有关
C ．两种力的方向均可用右手定则判定
D ．安培力、洛伦兹力都一定不做功
7．一个长螺线管中通有交变电流，把一个带电粒子沿管轴线射入管中，粒子将在管中（不
计重力阻碍） （ ）
A ．做圆周运动
B ．沿轴往返运动
C ．做匀加速直线运动
D ．做匀速直线运动
8．长方体金属块放在匀强磁场中，有电流通过金属块，如图所示.则下面说法中正确是（ ）
A ．金属块上、下表面电势相等
B ．金属块上表面电势高于下表面电势
C ．金属块上表面电势低于下表面电势
D ．无法比较上、下表面的电势高低
9．如图所示，a 、b 是位于真空中的平行金属板，a 板带正电，b 板带负电，两板间的电场为匀强
电场，场强为E 。

同时在两板之间的空间中加匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B 。

一束电子以大小为0v 的速度从左边S 处沿图中虚线方向入射，虚线平行于两板，要想使电子在两板间能沿虚线运动，则0v 、E 、B 之间的关系应该是
（ ）
A ．
B E v =0 B ．E
B v =0
C ．B E v =0
D ．B
E v =0
10．一带电微粒M 在相互垂直的匀强电场、匀强磁场中作匀速圆周运动，匀强电场竖直向上，
匀强磁场水平且垂直纸面向里，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A ．沿垂直纸面方向向里看，微粒M 的绕行方向为逆时针方向
B ．运动过程中外力对微粒作功的代数和为零，故机械能守恒
C ．在微粒旋转一周的时刻内重力作功为零
D ．沿垂直纸面方向向里看，微粒M 的绕行方向既能够是顺时
针也能够是逆时针方向
第Ⅱ卷（非选择题，共60分）
二、填空题（每小题6分，共24分。

把正确答案填写在题中的横线上，或按题目要求作答。

）
11．如图所示，马蹄形磁铁两极间的导体棒ab ，当通有自b 向a 的电流
时受到向右的安培力的作用，则磁铁的上端是 极。

假如磁铁上
端是S 极，导体棒中的电流方向自a 到b ，则导体棒受到的安培力的
方向向 。

12．边长为d 的正方形区域ABCD 内有如图所示的匀强磁场，磁感应强
度为B ，一束电子在A 处沿着A 指向B 的方向射入。

设电子的质量为m 、
电量e ，那么在磁场中能停留的最长时刻为 ；能在CD 边上
射出磁场的电子中具有的最大速度值为。

13．如图所示，两电子沿MN方向从M点射入两平行平面间的匀强磁场中，它们分别以v1、v2的速率射出磁场.则v1∶v2=_________，通过匀强磁
场所用时刻之比t1∶t2=_________.
14．如图所示，在圆心为O、半径为r的圆形区域内有方向垂直纸面向里
的匀强磁场，一电子以速度v沿AO方向射入，后沿OB方向射出匀强
磁场.若已知∠AOB=120°，则电子穿越此匀强磁场所经历的时刻是
_________.
二、运算题（共36分。

要求写出必要的文字说明、要紧方程式和重要演算步骤，有数值运
算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分。

）
14．（11分）如图所示，水平放置的光滑金属导轨，相距为L，导轨所在平面距离地面高度为h，导轨的一端与电源（电动势为E，内阻为r）相连，另一端静止地放着一根质量为m的金属棒ab，导轨处在竖直向上的匀强磁场B中，当开关S接通后，金属棒从导轨上抛出，落地后的水平距离为s，试求电路接通后通过金属棒的电量。

16．（9分）如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m，电量为q的质子，使质子由静止加速到能量为E后由A孔射出，求：
（1）加速器中匀强磁场B的方向和大小。

（2）设两D形盒间距离为d，其间电压为U，电场视为匀强电场，
质子每次经电场加速后能量增加，加速到上述能量所需回旋周数。

（3）加速到上述能量所需的时刻。

17．（16分）如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外.一电荷量为q、质量为m的带正电的运动粒子，通过y轴上y=h处的点P1时速率为v0,方向沿x轴正方向；然后通过x 轴上x=2h处的P2点进入磁场，并通过y轴上y=-2h处的P3点.不计重力,求：
（1）电场强度的大小；
（2）粒子到达P2时速度的大小和方向；
（3）磁感应强度的大小；
参考答案
1．D；磁感应强度是反映磁场差不多属性的物理量，一旦磁场确定，各处的磁感应强度B也就客观地确定了；磁感应强度B的方向一定和通电直导线所受的磁场力方向垂直；当导线与磁场平行时，导线就不受磁场力了.
2．D；依照安培定则，i1、i2、i3、i4在O点产生的磁场的方向分别为垂直纸面向里、向里、
向里、向外，且由i 3=i 4知切断i 4可使O 点的磁场增强.
3．AC ；由条形磁铁磁感线的分布可知在通电线圈所在处的磁场方向,由左向右看如图所示.
由左手定则可知线圈所受的磁场力是朝向圆心向里的,使线圈的环面有收缩的倾向.
4．C ；带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,当氢核垂直于ad 边从中点m 射入,又从ab 边
的中点n 射出,则速度必垂直于ab 边,a 点为圆心,且R =qB mv .当磁场的磁感应强度变为原先的2倍,则半径变为原先的1/2,氢核从a 点垂直于ad 边射出,因此选项C 正确.
5．D ；因电流方向为从东向西，地磁场方向为自南向北，由左手定则可得D 正确。

6．AB ；洛伦兹力是磁场对一个运动电荷的作用；安培力是磁场对所有参与定向移动的电荷
（即电流）的磁场力的宏观表现.洛伦兹力f =Bqv sin θ，θ是B 与v 的夹角；安培力F = BIL sin θ，θ是B 与I 的夹角，I 的方向是形成电流的所有带电粒子的定向移动方向.对安培力而言，左手的四指应指电流方向；对洛伦兹力而言，左手的四指应指正电荷的运动方向.安培力的方向垂直于B 、I 组成的平面；洛伦兹力垂直于B 、v 确定的平面.洛伦兹力永久与电荷运动方向垂直，故洛伦兹力永久不做功；安培力是洛伦兹力的集中表现，对通电导线能够做功，从而实现电能与其他形式能的转化.
7．D ；粒子的运动方向总是与磁场的方向平行，因此粒子没有受到磁场力的作用.
8．C ；金属导电是由于金属中自由电子定向移动引起的.当金属块中有电流时，自由电子运动
方向和电流方向相反，由左手定则可判定自由电子所受洛伦兹力方向向上，即自由电子向上偏转，因此上表面电势较下表面要低.
9．A ；要想使电子在两板间能沿虚线运动，必须满足电场力和洛伦兹力大小相等，即B qv Eq 0=，可得B
E v =0。

10．AC ；因带电微粒M 作匀速圆周运动，故电场力与重力平稳，洛伦兹力提供向心力，微
粒带正电，M 的绕行方向为逆时针方向，因电场力做功，机械能不守恒。

AC 正确。

11．N ，右； 12．πm/qB ，qBd/m ； 13．1/2 ，3/2； 14．v
r 332⋅π。

15．（11分）解：对棒进行受力分析：在水平轨道上，棒在安培力的作用下作匀加速直线运
动，那个过程，电路是导通的，设在水平轨道上运动的时刻为t ，末速度为v 0，
由动量定理得： ILB ·t=mv … ① （2分）
棒离开水平轨道后只受重力，开始做平抛运动，则有：
s=v 0t ……………② （1分）
h=gt 2/2……………③ （2分）
联立②、③，解得
h g
s v 20= 代入① （2分）
得 ILB ·t =m h g s 2 （2分） （It ）LB=m h g s
2 （2分） Q= m h
g s 2/LB 。

（2分） 16．（9分）解：（1）由左手定则判定B 的方向垂直纸面向里（1分）
Rq mE B Bq mE Bq mv R 2)1(2===分（1分） （2）E=nuq 转一周加速两次（1分）
旋转周数为uq
E n 22=（2分） （3）uB
q mE T n t Bq m T 22)1(2ππ===分（2分） 17．（16分）解：（1）粒子在电场和磁场中的运动轨迹如图所示。

设粒子由P 1运动到P 2的
时刻为t ，电场强度的大小为E ，粒子在电场中的加速度为a ，由牛顿第二定律和运动学公式有：
qE =ma , （1分）
v 0t =2h , （1分）
h =2
1at 2. （1分） 由上列三式解得：E =qh
mv 220. （2分） （2）粒子到达P 2时速度沿x 方向，速度重量为v 0，以v 1为速度沿y 方向速度重量的大小，v 表示速度的大小，θ为速度与x 轴的夹角，则有：
v 12=2ah , （1分）
v =2021v v +, （1分）
tan θ＝0
1v v . （1分） 由上列三式可得：v 1=v 0. （1分）
又解得：v =2v 0, （1分） θ=45°. （1分）
（3）设磁场的磁感应强度为B ，在洛伦兹力作用下粒子做匀速圆周运动，由牛顿第二
定律可得： qvB =r
mv 2
, （2分） r 是圆周的半径，与x 轴、y 轴的交点为P 2、P 3， 因为 OP 2=OP 3，θ=45°， （1分） 由几何关系可知，连线P 2P 3为圆周的直径，由几何关系可求得：
r =2h . （2分） 最后解得：B =qh mv 0
.
（
1分）。