人教版高中物理选修3-1第三章磁场单元测试卷 A卷(解析版)

10.如图所示， M、N 和 P 是以 MN 为直径的半圆弧上的三点， O 为半圆弧的 圆心， MOP = 90 ，在 M、P 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通 有垂直纸面向里、大小相等的恒定电流，这时 O 点的磁感应强度大小为 B0 。若将 P 处长直导线移开，则 O 点的磁感应强度的大小为( )
a、b
两点的磁感应强度大小分别为
1 3
B0
和
1 2
B0
，方向
也垂直于纸面向外。则( )
A．流经
L1
的电流在
b
点产生的磁感应强度大小为
7 12
B0
B．流经
L1
的电流在
a
点产生的磁感应强度大小为
1 12
B0
C．流经
ห้องสมุดไป่ตู้L2
的电流在
b
点产生的磁感应强度大小为
1 12
B0
D．流经
L2
的电流在
a
点产生的磁感应强度大小为
A． 3 : 2
B． 2 :1
C． 3 :1
D． 3: 2
7.如图,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面平 行),磁场方向垂直于纸面向里,三个带正电的微粒 a、b、c 电荷量相等,质量 分别为 ma、mb、mc ,已知在该区域内,a 在纸面内做匀速圆周运动,b 在纸面内 向右做匀速直线运动,c 在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是 ()
C.
U
=
U2
− U1 2
D. U = U1 − U2
2
20.如图甲，一个金属圆环与一个理想二极管串联后放在匀强磁场中，磁 场方向垂直于圆环平面，规定磁场方向垂直于圆环平面向外为正方向，磁 感应强度 B 在一个周期内随时间变化的规律如图乙所示。若规定圆环内顺 时针方向为感应电流的正方向，则穿过圆环的磁通量 、圆环中的感应电 流 i 、圆环的热功率 P 随时间变化的图像可能正确的是( )
A．向右
B．向左
C．垂直纸面向里
D．垂直纸面向外
13.如图所示,一段导线 abcd 弯成半径为 R 、圆心角为 90 的部分扇形形状,置 于磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直, 线段 ab 和 cd 的长度均为 R ,流经导线的电流为 I ,方向如图中箭头所示.则 abcd
2
导线受到的安培力的方向和大小为( )
A.方向沿纸面向上,大小为 2BIR
2
C.方向沿纸面向下,大小为 2BIR
2
B.方向沿纸面向上,大小为 ( − )2 BIR 2
D.方向沿纸面向下,大小为 ( − )2 BIR 2
5 / 24
14.如图，边长为 l 的正方形 abcd 内存在匀强磁场，磁感应强度大小为 B， 方向垂直于纸面（ abcd 所在平面）向外。 ab 边中点有一电子发射源 O，可 向磁场内沿垂直于 ab 边的方向发射电子。已知电子的比荷为 k。则从 a、d 两点射出的电子的速度大小分别为( )
7 12
B0
19.由金属导体薄片制成的霍尔元件,其几何尺寸如图所示,在薄片的垂直面 上施加一磁感应强度为 B 的匀强磁场,在薄片的左、右两侧接有 c、d 两电 极,在薄片的上、下两面接有 a、b 两电极.当 c、d 两电极通过控制电流 I 时,薄片的上、下两面将出现霍尔电压 UH,霍尔元件的灵敏度 KH 定义为霍 尔元件在单位磁感应强度和单位控制电流下霍尔电压的大小.在实际操作 中,由于 a、b 两电极不完全对称,而是沿 cd 方向有一个很小的距离偏差(a 在左,b 在右),从而使得霍尔电压 UH 与 a、b 两电极间的电压有一个微小的
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B.加速电场的电压过 D.偏转线圈电流过大，
18.如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线 L1、L2 , L1 中的电流方向
向左， L2 中的电流方向向上； L1 的正上方有 a、b 两点，它们相对于 L2 对
称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为 B0 ，方向垂
直于纸面向外。已知
A．导电圆环所受安培力方向竖直向下 B．导电圆环所受安培力方向竖直向上 C．导电圆环所受安培力的大小为 2BIR D．导电圆环所受安培力的大小为 2BIRsin 17.如图所示是电视机显像管及其偏转线圈的示意图.如果发现电视画面的 幅度比正常的偏小，可能引起的原因是（ ）
A.电子枪发射能力减弱，电子数减少 高，电子速率偏大 C.偏转线圈局部短路，线圈匝数减少 偏转磁场增强
A． 1 kBl ， 5 kBl
4
4
B． 1 kBl ， 5 kBl
4
4
C． 1 kBl ， 5 kBl
2
4
D． 1 kBl ， 5 kBl
2
4
15.两个带电粒子以同一速度、同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的
运动轨迹如图所示.粒子 a 的运动轨迹半径为 r1 ，粒子 b 的运动轨迹半径
为 r2 ，且 r2＝2r1 ， q1、q2 分别是粒子 a、b 所带的电荷量，则( )
该空间区域为匀强电场匀强磁场和重力场的叠加场a在纸面内做匀速圆周运动可知其重力与所受到的电场力平衡洛伦兹力提供其做匀速圆周运动的向心力有在纸面内向右做匀速直线运动由左手定则可判断出其所受洛伦兹力方向竖直向上可知qeqv在纸面内向左做匀速直线运动由左手定则可判断出其所受洛伦兹力方向竖直向下可知qeqv选项b正确
简单可行的办法;
（3）已知两 D 形盒间的交变电压如图乙所示，设 粒子在此回旋加速器
中运行的周期为 T
，若存在种带电荷量为 q '、质量为
的粒子 m '
X 201
100
，在
t = T 时进入加速电场该粒子在加速器中能获得的最大动能？（在此过程
4
中，粒子未飞出 D 形盒）.
23.如图，空间存在方向垂直于纸面（xOy 平面）向里的磁场。在 x≥0 区 域，磁感应强度的大小为 B0；x＜0 区域，磁感应强度的大小为 λ B0 （常数 λ＞1）。一质量为 m、电荷量为 q（q＞0）的带电粒子以速度 v0 从坐标原 点 O 沿 x 轴正向射入磁场，此时开始计时，当粒子的速度方向再次沿 x 轴 正向时，求（不计重力）
2020-2021 学年高二人教版选修 3—1 物理单元测试卷 第三章磁场 A 卷
1.1930 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，下列说法正确的是 ()
A.离子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大 B.离子从磁场中获得能量 C.增大加速电场的电压，其余条件不变，离子离开磁场的动能将增大 D.增大加速电场的电压，其余条件不变，离子在 D 型盒中运动的时间变短
B.在磁场中运动的轨道半径相同 D.出边界点到 O 点处的距离相等
6.如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P 为磁场 边界上的一点。大量相同的带电粒子以相同的速率经过 P 点，在纸面内沿 不同的方向射入磁场。若粒子射入速率为 v1，这些粒子在磁场边界的出射 点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为 v2 ，相应的出射点分布在三 分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则 v2 : v1 为( )
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差值 ΔU.某次测量中,当由 c 到 d 的电流大小为 I,磁感应强度为 B 且方向垂 直纸面向里时,a、b 两电极间的电压为 U1;当保持 I 和 B 的大小不变,仅使磁 场方向反向时,a、b 两电极间的电压为 U2.下列判断正确的是( )
A.
L1
越小,
KH
越大
B.
L2
越小,
KH
越大
A.
a
带负电、b
带正电，比荷之比为
q1 m1
:
q2 m2
= 2 :1
B.
a
带负电、b
带正电，比荷之比为
q1 m1
:
q2 m2
1:2
C.
a
带正电、b
带负电，比荷之比为
q1 m1
:
q2 m2
=2:1
D.
a
带正电、b
带负电，比荷之比为
q1 m1
:
q2 m2
=1:1
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16.如图所示，一个半径为 R 的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正 交，环上各点的磁感应强度 B 大小相等、方向均与环面轴线方向成 角 (环面轴线为竖直方向)。若导电圆环上载有如图所示的恒定电流 I ，则下 列说法中正确的是( )
2.质子和 粒子在同一点由静止出发，经过相同的加速电场后，进入同一 匀强磁场中做匀速圆周运动。已知质子和 粒子的质量之比 mH : m = 1: 4 ， 电荷量之比 qH : q = 1: 2 。则它们在磁场中做圆周运动的周期之比 TH :T 为( )
A．4:1
B．1:4
C．2:1
D．1:2
3.如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置。 其核心部分是两个“ D ”型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频交流 电源相连。则带电粒子获得的最大动能与下列哪些因素有关( )
A.1：1 B.5：3 C.3：2 D.27：5 5.如图所示,在边界 PQ 上方有垂直纸面向里的匀强磁场,一对正、负电子同 时从边界上的 O 点沿与 PQ 成 角的方向以相同的速度 v 射入磁场中,则关 于正、负电子,下列说法不正确的是( )
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A.在磁场中的运动时间相同 C.出边界时两者的速度相同
（1）磁场的磁感应强度大小; （2）甲、乙两种离子的比荷之比。 25.一个质量为 m = 0.1g 的小滑块，带有 q=510−4 C 的电荷量，放置在倾角为 =30°的绝缘光滑斜面（足够长）上，斜面置于 B = 0.5T 的匀强磁场中，磁 场方向垂直纸面向里，如图所示。小滑块由静止开始沿斜面下滑，滑至某 一位置时要离开斜面，g 取 10 m/s2 。则：
A.
B.
C.
D.
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21.如图所示，匀强磁场的方向竖直向下,磁场中有光滑的水平桌面.在桌 面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管.在垂直于试管的水平拉力 F 作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出.关于带电小 球及其在离开试管前的运动， 下列说法中正确的是 （ ）
A.小球带负电 B.小球运动的轨迹是一条抛物线 C.洛伦兹力对小球做正功 D.要保持试管匀速运动，拉力 F 应逐渐增大 22.1932 年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子 在磁场中运动特点，解决了粒子的加速问题。现在回旋加速器被广泛应用 于科学研究和医学设备中。回旋加速器的工作原理如图甲所示，置于真空 中的 D 形金属盒半径为 R ，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以 忽略不计。磁感应强度为 B 的匀强磁场与盒面垂直，加速器接一定频率的 高频交流电源，保证粒子每次经过电场都被加速，加速电压为U .D 形金 属盒中心粒子源产生的粒子，初速度不计，在加速器中被加速，加速过程 中不考虑相对论效应和重力作用.
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（1）求把质量为 m 、电荷量为 q 的静止粒子加速到最大动能所需时 间；
（2）若此回旋加速器原来加速质量为 2m，带电荷量为 q 的 a 粒子
（4 2
He），获得的最大动能为
Ekm
，现改为加速氘核（2 1
H），它获得的最大动能为
多少？要想使氘核获得与 粒子相同的动能，请你通过分析，提出一种
A. ma mb mc
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B. mb ma mc
C. mc ma mb 8.关于磁感线，下列说法中正确的是( )
D. mc mb ma
A．磁感线是真实存在的
B．磁感线切线方向可以表示磁感应强度的方向
C．磁感线一定是直线
D．沿着磁感线方向，磁感应强度越来越小
9.运动的电荷垂直进入匀强磁场中，只受洛伦兹力的作用，则电荷的运动 （） A. 匀速圆周运动 B. 匀速直线运动 C. 匀加速直线运动 D. 平抛运动
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A.加速的次数 C.交流电的频率
B.加速电压的大小 D.匀强磁场的磁感应强度
4.如图所示，由 Oa、Ob、Oc 三个 铝制薄板互成 120°角均匀分开的Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ三个匀强磁场区域，其磁感应强度分别用 B1、B2、B3 表示.现有带 电粒子自 a 点垂直 Oa 板沿逆时针方向射入磁场中，带电粒子完成一周运 动，在三个磁场区域中的运动时间之比为 1:2:3,轨迹恰好是一个以 O 为 圆心的圆，则其在 b、c 处穿越铝板所损失的动能之比为（ ）
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（1）粒子运动的时间； （2）粒子与 O 点间的距离。 24.如图,从离子源产生的甲、乙两种离子,由静止经加速电压 U 加速后在纸 面内水平向右运动,自 M 点垂直于磁场边界射入匀强磁场,磁场方向垂直于 纸面向里,磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场的速度大小为 v1 ,并在磁 场边界的 N 点射出;乙种离子在 MN 的中点射出;MN 长为 l 。不计重力影响 和离子间的相互作用。求:
A．
1 2
B0
B．
2 2 B0
C．
3 2 B0
D． B0
11.如图所示，两个单匝线圈 a、b 的半径分别为 r 和 2r。圆形匀强磁场 B 的边缘恰好与 a 线圈重合,则穿过 a、b 两线圈的磁通量之比为( )
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A.1:1
B.1:2
C.1:4
D.4:1
12.如图所示，当闭合开关 S 后，螺线管上方 A 点的磁感应强度方向为( )