磁场章末质量检测

章末质量检测(九)

(时间：40分钟)

一、选择题(本题共8小题，1～5题为单项选择题，6～8题为多项选择题)

1.如图1所示，长直导线ab附近有一带正电荷的小球用绝缘丝线悬挂在M点。当ab中通以由b→a的恒定电流时，下列说法正确的是()

图1

A.小球受磁场力作用，方向与导线垂直且垂直纸面向里

B.小球受磁场力作用，方向与导线垂直且垂直纸面向外

C.小球受磁场力作用，方向与导线垂直并指向左方

D.小球不受磁场力作用

答案 D

2.法拉第电动机原理如图2所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上。一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆上端相连。与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看，金属杆()

图2

A.向左摆动

B.向右摆动

C.顺时针转动

D.逆时针转动

解析从上往下看，根据左手定则可判断出，金属杆所受的安培力将会使其逆时针转动，D正确。

答案 D

3.如图3所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内，则()

图3

A.b点的磁感应强度为零

B.ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里

C.cd导线受到的安培力方向向右

D.同时改变两导线中的电流方向，cd导线受到的安培力方向不变

解析根据右手螺旋定则可知两导线在b处产生的磁场方向均为垂直纸面向外，选项A错误；ef在a处产生的磁场方向垂直纸面向外，选项B错误；根据左手定则可判断，电流方向相反的两平行直导线互相排斥，选项C错误；只要两直导线中的电流方向相反，就互相排斥，选项D正确。

答案 D

4.(2020·成都七中模拟)如图4所示，光滑绝缘的斜面与水平面的夹角为θ，导体棒ab静止在斜面上，ab与斜面底边平行，通有图示的恒定电流I，空间充满竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。现缓慢增大θ(0＜θ＜90°)，若电流I 不变，且ab始终静止在斜面上(不考虑磁场变化产生的影响)，下列说法正确的是()

图4

A.B应缓慢减小

B.B应缓慢增大

C.B应先增大后减小

D.B应先减小后增大

解析 金属棒受重力、支持力及向右的安培力的作用，增大角度θ，则支持力的方向将向左旋转，要使棒仍然平衡，则支持力与安培力的合力大小一直等于重力大小，安培力必须增大，故磁感应强度应增大，B 项正确。

答案 B

5.如图5甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D 形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能E k 随时间t 的变化规律如图乙所示。忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是( )

图5

A.在E k －t 图像中应有t 4－t 3＜t 3－t 2＜t 2－t 1

B.加速电压越大，粒子最后获得的动能就越大

C.粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大

D.要想粒子获得的最大动能增大，可增加D 形盒的面积

解析 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关，因此，在E k －t 图中应有t 4－t 3＝t 3－t 2＝t 2－t 1，A 错误；粒子获得的最大动能与加速电压无关，加速电压越小，粒子加速次数越多，由q v B ＝m v 2r 得r ＝m v qB ＝2mE k qB ，则

E k ＝q 2B 2r 2

2m ，即粒子获得的最大动能取决于D 形盒的半径，当轨道半径r 与D 形盒半径R 相等时就不能继续加速了，故B 、C 错误，D 正确。

答案 D

6.如图6所示，半径为R 的圆形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，现有比荷大小相等的甲、乙两粒子，甲以速度v 1从A 点沿直径AOB 方向射入磁场，经过t 1时间射出磁场，射出磁场时的速度方向与初速度方向间的夹角为60°；乙以

速度v 2从距离直径AOB 为R 2的C 点平行于直径AOB 方向射入磁场，经过t 2时间

射出磁场，其轨迹恰好通过磁场的圆心。不计粒子受到的重力，则( )

图6

A.两个粒子带异种电荷

B.t 1＝t 2

C.v 1∶v 2＝3∶1

D.两粒子在磁场中轨迹长度之比l 1∶l 2＝3∶1

解析 根据左手定则判断可得，甲粒子带正电，乙粒子带负电，选项A 正确；分别对甲、乙粒子作图，找出其做匀速圆周运动的圆心和半径以及圆心角，则有r 甲＝3R ，r 乙＝R ，θ甲＝π3，θ乙＝2π3，根据q v B ＝m v 2r 可得v ＝qBr m ，所以v 1v 2＝r 甲r 乙＝31，选项C 正确；根据t ＝θ2πT 可得t 1t 2＝θ甲θ乙

＝12，选项B 错误；粒子在磁场中的轨迹长度为l ＝v t ，所以l 1l 2＝v 1t 1v 2t 2

＝32，选项D 错误。 答案 AC

7.质谱仪最初是由汤姆逊的学生阿斯顿设计的，他用质谱仪证实了同位素的存在。如图7所示，容器A 中有质量分别为m 1、m 2，电荷量相同的两种粒子(不考虑粒子重力及粒子间的相互作用)，它们从容器A 下方的小孔S 1不断飘入电压为U 的加速电场(粒子的初速度可视为零)，沿直线S 1S 2(S 2为小孔)与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B 、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，最后打在水平放置的照相底片上。由于实际加速电压的大小在U ±ΔU 范围内微小变化，这两种粒子在底片上可能发生重叠。对此，下列说法正确的有( )

图7

A.两种粒子均带正电

B.打在M处的粒子质量较小

C.若U一定，ΔU越大越容易发生重叠

D.若ΔU一定，U越大越容易发生重叠

解析根据左手定则判断出两种粒子均带正电，选项A正确；设粒子质量为m，

经电场加速有qU＝1

2m v 2，得出v＝2qU m。粒子达到底片上的位置为x＝2r＝2m v

Bq

＝2 B 2mU

q

，q相同时，x越小说明质量越小，选项B正确；若U一定，两种粒

子打到底片的理论位置确定，ΔU越大，两种粒子理论位置两侧宽度越大，越容易发生重叠，选项C正确；ΔU一定，两种粒子理论位置两侧宽度不变，U越大，两种粒子打到底片的理论位置距离越大，越不容易发生重叠，选项D错误。

答案ABC

8.目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，立体图如图8甲所示，侧视图如图乙所示，其工作原理是燃烧室在高温下将气体全部电离为电子与正离子，即高温等离子体，高温等离子体经喷管提速后以速度v＝1 000 m/s进入矩形发电通道，发电通道有垂直于喷射速度方向的匀强磁场(图乙中垂直纸面向里)，磁感应强度大小B0＝5 T，等离子体在发电通道内发生偏转，这时两金属薄板上就会聚集电荷，形成电势差。已知发电通道长L＝50 cm，宽h＝20 cm，高d＝20 cm，等离子体的电阻率ρ＝4 Ω·m，电子的电荷量e＝1.6×10－19 C。不计电子和离子的重力以及微粒间的相互作用，则以下判断正确的是()