高中學(xué)生學(xué)科素質(zhì)訓(xùn)練高三新課程物理測(cè)試題—磁場(chǎng)(11)

1、2002 2003學(xué) 年 度 上 學(xué) 期高中學(xué)生學(xué)科素質(zhì)訓(xùn)練高三新課程物理測(cè)試題磁場(chǎng)（ 11）一、選擇題：共 12 小題，每小題 4 分，共 48 分1如圖所示，兩根平行放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線a 和 b，載有大小相同、方向相反的電流，a 受到的磁場(chǎng)力為 f1。當(dāng)加入一個(gè)與導(dǎo)線所在平面垂ba直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，a 受到的磁場(chǎng)力變?yōu)?f2 ，則ii此時(shí) b 受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)椋ǎ゛ f2b f1 f2c f1+f2d 2f1 f22在 m 、n 兩條長(zhǎng)直導(dǎo)線所在的平面內(nèi)，一帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。已知兩條導(dǎo)線m 、n 中只有一條通有恒定電流，另一條中無(wú)電流。關(guān)于電流、電流方向和帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向可能是（）

2、 m 中通有自上而下的恒定電流，帶負(fù)電的粒子從a 點(diǎn)向 b 點(diǎn)運(yùn)動(dòng) m 中通有自上而下的恒定電流，帶正電的粒子從b 點(diǎn)向 a 點(diǎn)運(yùn)動(dòng) n 中通有自下而上的恒定電流，帶正電的粒子從b 點(diǎn)向 a 點(diǎn)運(yùn)動(dòng) n 中通有自下而上的恒定電流，帶負(fù)電的粒子從a 點(diǎn)向 b 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)a b cd3從太陽(yáng)或其他星體上放射出的宇宙射線中含有高能帶電粒子，若到達(dá)地球，對(duì)地球上的生命將帶來(lái)危害。根據(jù)地磁場(chǎng)的分布圖，對(duì)于地磁場(chǎng)對(duì)宇宙射線有無(wú)阻擋作用的下列說(shuō)法中，正確的是（）a 地磁場(chǎng)對(duì)直射地球的宇宙射線的阻擋作用在南北兩極最強(qiáng)，赤道附近最弱b 地磁場(chǎng)對(duì)直射地球的宇宙射線阻擋作用在赤道附近最強(qiáng)，兩極最弱c地磁場(chǎng)對(duì)宇宙射線的阻

3、擋作用各處相同- 81 -d 地磁場(chǎng)對(duì)宇宙射線無(wú)阻擋作用4如圖所示，電子沿x 軸正方身從原點(diǎn)o 飛入一空間，該空間有勻強(qiáng)電場(chǎng)e 和勻強(qiáng)磁場(chǎng) b 。為使電子飛過(guò)這個(gè)空間時(shí)可以不改變運(yùn)動(dòng)方向，e、b 的方向必須分別是z（）x,xz,yz,yy,zovxa b ycd 5如圖所示，質(zhì)子、氘核、氚核以相同的動(dòng)能垂直于勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向射入平行金屬板間，結(jié)果氘核恰好沿直線運(yùn)動(dòng)，則（）a 質(zhì)子將偏向負(fù)極板b 氚核將偏向正極板c質(zhì)子射出時(shí)的動(dòng)能小于射入時(shí)的動(dòng)能d氚核射出時(shí)的動(dòng)能最小6置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的一根導(dǎo)線通以向上的電流，如圖所示，則導(dǎo)線左、右兩側(cè)a、 b 兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為（）a cabb ababd 無(wú)

4、法比較7要把具有相同動(dòng)能的質(zhì)子和粒子分開，可使它們垂直電場(chǎng)或磁場(chǎng)的方向射入（）a 同一勻強(qiáng)電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)角度大的是 粒子b 同一勻強(qiáng)電，偏轉(zhuǎn)角度大的是質(zhì)子c同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，半徑大的是 粒子d 同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，半徑大的是質(zhì)子8質(zhì)量為 m，長(zhǎng)度為 l 的金屬細(xì)桿放在傾角為 的斜面上，桿與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 。桿中通有垂直紙面向里的恒定電流。整個(gè)裝置處在如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿處于靜止?fàn)顟B(tài)。其中桿與斜面間的摩擦力可能為零的是（）- 82 -a b cd9十九世紀(jì)二十年代，科學(xué)家已認(rèn)識(shí)到溫度差會(huì)引起電流，安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽(yáng)照射后正面與背面的溫度差，從而提出如下假設(shè)：地球磁場(chǎng)是由繞地球的環(huán)形電流

5、引起的。該假設(shè)中的電流方向是（磁子午線是地球磁場(chǎng)n 極與 s 極在地球表面的連線）a 由西向東垂直磁子午線b由東向西垂直磁子午線c由南向北沿磁子午線d由赤道向兩極沿磁子線方向10如圖所示， mn 為一塊很大的擋板，s 為 粒子放射源，它可以向1、2、3、 4 四個(gè)方向發(fā)射速率相同的 粒子。擋板下放充有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。那么擊中擋板可能性最大的發(fā)射方向是（）a 1b 2c 3d 411如圖所示， x 軸上方存在一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，原點(diǎn)o 處一放射源，沿xoy 平面與正 x 軸夾角為 的方向向磁場(chǎng)里以恒字速率連續(xù)發(fā)射粒子。若 角介在 o 的范圍內(nèi)連續(xù)變化，則（）a 角越大，飛出磁場(chǎng)時(shí)離

6、原點(diǎn)距離越遠(yuǎn)b 角越大，飛出磁場(chǎng)時(shí)離原點(diǎn)距離越近c(diǎn) 角越大，粒子在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間越短d 角越大，粒子在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間越長(zhǎng)12如圖所示，帶電質(zhì)點(diǎn)的某一速度從平行板中央進(jìn)入正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，剛好作勻速直線運(yùn)動(dòng)。若進(jìn)入場(chǎng)區(qū)的水平速度增大，質(zhì)點(diǎn)將向一側(cè)偏轉(zhuǎn)，則（）質(zhì)點(diǎn)將向上偏轉(zhuǎn)質(zhì)點(diǎn)將向下偏轉(zhuǎn)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速率越來(lái)越大質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速率越來(lái)越小a b cd 二、填空題：共5 小題，每小題6 分，共 30 分。13如圖所示的圓形區(qū)域中有垂直于圓面。磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在圓心處有粒子放射源，沿圓面多個(gè)方向釋放最大速率為 的 粒子（質(zhì)量為m,電量為 e）。欲使 粒子約束在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)而不射出，則

7、- 83 -此圓形區(qū)域的最小半徑r 應(yīng)為。v214如圖所示，一個(gè)帶電粒子從板間正中央以速度v0 平行板面飛入。若兩板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，粒子以速度v1 從下板邊緣v0飛出；若兩板間再加一個(gè)垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，粒子以v1速度 v2 從上板邊緣飛出，則 v0=。（粒子重力不計(jì)）15如圖所示，在x 軸的上方（ y 0）存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。在原點(diǎn) o 有一個(gè)離子源向x軸上方的各個(gè)方向發(fā)射出質(zhì)量為m、電量為 q 的正離子，速率都為 v，對(duì)那些在 xy 平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的離子，在磁場(chǎng)中可能到達(dá)的最大 x=，最大 y=。16如圖所示，一個(gè)帶電粒子（重力不計(jì)）從正方形區(qū)域的a 點(diǎn)沿 ab 方

8、向射入，當(dāng)該區(qū)域有沿bc 方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，粒子剛從 c 點(diǎn)射出。若把該區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)換成方向垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，粒子也剛好從c 點(diǎn)射出。粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為 te:t b=，加速度大小之比ae:ab =。17電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測(cè)量可導(dǎo)電流體（為污水）在管中的流量（在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管內(nèi)橫截面的流體的體積）。為了簡(jiǎn)化，假設(shè)流量計(jì)是如圖所示的橫截面為長(zhǎng)方形的一段管道，其中空部分的長(zhǎng)、寬、高分別為圖中的a、 b、c。流量計(jì)的兩端與輸送流體的管道相連接（圖中虛線） 。圖中流量計(jì)的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料?，F(xiàn)于流量計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于前后兩面

9、。當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，在管外將流量計(jì)上、下兩表面分別與一串接了電阻r 的電流表的兩端連接，i 表示測(cè)得的電流值，已知液體的電阻率為 ，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求的流量為三、計(jì)算題：共5 小題，共12 分。18（ 10 分）如圖所示，u 形平行金屬導(dǎo)軌與水平面成37角，金屬桿ab 橫跨放在導(dǎo)軌上，其有效長(zhǎng)度為0.5m，質(zhì)量為0.2kg，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1?？臻g存在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 2t 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 要使 ab 桿在導(dǎo)軌上保持靜止， 則 ab 中的電流大小應(yīng)在什么范圍？假設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等。19（ 14 分）如圖所示， m 、 n 兩平行金屬板間的距離為 d，

10、兩板間有垂直紙面方向的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 b 隨時(shí)間 t 的變化關(guān)系如圖所示。 有一群正離子從 t=0 時(shí)垂直 m 板經(jīng)小孔 o- 84 -射入磁場(chǎng)。已知離子質(zhì)量為 m，電量為 q，離子在磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期都為 t。不考慮由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的電場(chǎng)的影響。求：（ 1）磁感應(yīng)強(qiáng)度 b0 的大小；（ 2）要使離子從 o孔垂直 n 板射出磁場(chǎng)（ oo垂直兩板） 。離子射入磁場(chǎng)時(shí)速度為多大？20（ 14 分）構(gòu)成物質(zhì)世界的基本粒子有電子、質(zhì)子、中子、介子、超子等，而不少粒子都有對(duì)應(yīng)的反粒子，正粒子與反粒子有相同的質(zhì)量，卻帶有等量異號(hào)電荷。物理學(xué)家推測(cè)，既然有反粒子存在，就可能

11、有由反粒子組成的反物質(zhì)存在。1998 年 6 月，我國(guó)科學(xué)家研制的阿爾法磁譜儀由“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)搭載升空，尋找宇宙中反物質(zhì)存在的證據(jù)。磁譜儀的核心部分如圖所示。pq、mn 是塊平行板，它們之間存在一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)方向與兩板平行。宇宙射線中的各種粒子從板pq 中央的小孔o(hù) 垂直 pq 板進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)并打在附有感光底片的板mn 上，留下痕跡。（ 1）已知 pq 與 mn 間的距離為a，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，宇宙射線中的氫核的質(zhì)量為m，電量為 e，以速度v 從小孔 o 垂直 pq 板進(jìn)入磁譜儀的磁場(chǎng)區(qū)，請(qǐng)畫出它進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)后的徑跡示意圖，并求出氫核在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。（ 2）求氫核

12、在mn 上留下的痕跡與正對(duì)o 點(diǎn)的 o點(diǎn)的距離b。（ 3）若宇宙射線中的反氫核和反氦核的以相同的速度進(jìn)入磁譜儀，它們?cè)趍n 上留下的痕跡分別與o點(diǎn)的距離各多大？21（ 15 分）如圖所示，兩塊豎直放置的平行金屬板長(zhǎng)為l ，兩板間距離為d，接在電壓為u的直流電源上。在兩板間還有與電場(chǎng)方向垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b ，方向垂直紙面向里。一個(gè)質(zhì)量為 m、電量為 +q 的油滴，從距金屬板上端為 h 高處由靜止開始自由下落，并經(jīng)兩板上端的中央點(diǎn) p 進(jìn)入板間。該油滴在 p 點(diǎn)所受的電場(chǎng)力與磁場(chǎng)力恰好大小相等，過(guò) p 點(diǎn)后不斷向一側(cè)偏轉(zhuǎn)，最后恰好從這側(cè)金屬板的下邊緣離開兩板間的電、磁場(chǎng)區(qū)域。試求：（

13、1） h 的大??；（ 2）油滴在離開電、磁場(chǎng)時(shí)的速度大小。- 85 -22（ 15 分）空間分布著如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)（場(chǎng)強(qiáng)為e、寬為l ）和方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度均為b ），一帶電粒子質(zhì)量為m，電量為 q（不計(jì)重力） 從 a 點(diǎn)由靜止釋放后經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁場(chǎng)，穿過(guò)中間磁場(chǎng)進(jìn)入右邊磁場(chǎng)后按某一路徑再返回a 點(diǎn)而重復(fù)前述過(guò)程。求中間磁場(chǎng)的寬度d 和粒子的運(yùn)動(dòng)周期。高 三 物 理 測(cè) 試 題 參 考 答 案十一一、 1a2c3 b4d5c6 b7 a8c9b10 a11 d12 c二、 13 2 v14v12v2215 2m v,2mv162 :,2 : 117 i (brc )eb2qb

14、qbba三、 18（ 14 分）解： i 小 ，摩擦力平行斜面向上，有bil cos37(mg cos37bil sin 37 )= mg sin37 4 分解得 i=1.21a 2 分i 大 ，摩擦力平行斜面向下，有bil cos 37mg sin 37(mg cos 37bil sin 37 )解得 i=1.84a所以 流的范 1.21ai 1.84a19（ 14 分）（1）根據(jù) tm ,得b 02 m 4 分qb0qt（ 2）要使粒子從 o垂直 n 極射出，在板 作 周運(yùn) 的半徑r 與板 距離 d 必 足 d=4r n即 rd ,n 1,2,3 4 分根據(jù)qvb0m v 2, 得 3 分

15、4nrqb0rdn 1,2,3 3 分v2ntm20（ 14 分）（1）徑跡如 所示， 道半徑rmv 3 分eb（ 2）由 中幾何關(guān)系可得出b rr 2a2 2 分將 r 代入得 bmvm2 v2a 2 2 分ebe2 b 2（ 3）反 核在磁 中運(yùn) 的半徑與 核運(yùn) 半徑相等，在 mn 上留下的痕跡在 o點(diǎn)左 距 o點(diǎn)的距離 bmvm2v 2a2 2 分ebe2 b 2- 86 -反氦核的運(yùn) 半徑 r，根據(jù) 2e bv4m vr2 3 分得2mvrbe反氦核在 o左 距 o點(diǎn)的距離 b= 2mv4m2 v2a2 2 分ebe2 b 221（ 15 分）解：（1）油滴自由下落，到達(dá)p 點(diǎn) 的速度 vp2gh 3 分 解得 hv 2 3 分2 gb 2 d 2（ 2）油滴從 p 點(diǎn) 下落，油滴不斷向右板偏 ，最后 右 下 離板 。 出 速度 v0 ， 有 1m