高三物理磁場單元測試

《磁場》單元測試河南宏力學(xué)校姚海軍一、選擇題（大題共8小題；每小題4分，共32分．每小題給出的四個選項中最少有一種選項是對的的，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有錯選或不答的得0分）．1．如圖所示，通電圓線圈套在條形磁鐵右端，磁場對通電圓線圈作用的成果，使得（）ININSB．圓線圈面積有被壓小的趨勢C．線圈將向右平移D．線圈將向左平移abcdOO′2．矩形導(dǎo)線框abcd中通有恒定的電流I，線框從如圖所示位置開始繞中心軸abcdOO′A．a(chǎn)d、bc兩邊所受磁場力始終為零B．a(chǎn)b、cd兩邊所受磁場力的合力始終為零C．a(chǎn)b、cd兩邊均受到恒定磁場力D．線框所受的磁場力的合力始終為零3.在圖中虛線所示的區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場。取坐標(biāo)如圖。一帶電粒子沿x軸正方向進(jìn)入此區(qū)域，在穿過此區(qū)域的過程中運(yùn)動方向始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。不計重力的影響，電場強(qiáng)度E和磁感強(qiáng)度B的方向可能是（）A．E和B都沿x軸正方向B．E沿y軸正向，B沿z軸正向C．E沿x軸正向，B沿y軸正向D．E、B都沿z軸正向4．電磁流量計廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體（如污水）在管中的流量（在單位時間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體的體積）。為了簡化，假設(shè)流量計是如圖所示的橫截面為長方形的一段管道，其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c，流量計的兩端與輸送液體的管道相連接（圖中虛線）。圖中流量計的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料，現(xiàn)于流量計所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于前后兩面。當(dāng)導(dǎo)電液體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計時，在管外將流量計上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表達(dá)測得的電流值。已知流體的電阻率為ρ，不計電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為（）A．B．C．D．P1P2CG+-右左DH5．如圖示，連接平行金屬板P1和P2（板面垂直于紙面）的導(dǎo)線的一部分CD和另一連接電池的回路的一部分P1P2CG+-右左DHA．等離子體從右方射入時，CD受力的方向背離GHB．等離子體從右方射入時，CD受力的方向指向GHC．等離子體從左方射入時，CD受力的方向背離GHD．等離子體從左方射入時，CD受力的方向指向GH6.如圖所示，長方形abcd長ad=0.6m，寬ab=0.3m，O、e分別是ad、bc的中點，以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面對里的勻強(qiáng)磁場(邊界上無磁場)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.25T。一群不計重力、質(zhì)量m=3×10－7kg、電荷量q=+2×10－3C的帶電粒子以速度v=5×102A．從Od邊射入的粒子，出射點全部分布在Oa邊B．從aO邊射入的粒子，出射點全部分布在ab邊C．從Od邊射入的粒子，出射點分布在Oa邊和ab邊D．從aO邊射入的粒子，出射點分布在ab邊和be邊7.長為L，間距也為L的兩平行金屬板間有垂直向里的勻強(qiáng)磁場，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，今有質(zhì)量為m、帶電量為q的正離子從平行板左端中點以平行于金屬板的方向射入磁場。欲使離子不打在極板上，入射離子的速度大小應(yīng)滿足的條件是（）A． B．C． D．8.如圖所示，靜止的圓形線圈有逆時針的電流，在其直徑AB靠近B點處放一根垂直于線圈平面且固定不動的長直導(dǎo)線，當(dāng)直導(dǎo)線中通過垂直紙面對里的電流后，則圓形線圈將()×A×ABII′B．僅向右平動C．以AB為軸轉(zhuǎn)動，且向左平動D．以AB為軸轉(zhuǎn)動，且向右平動二、本大題共3小題，共18分，請將答案直接填寫在答題卷內(nèi)指定處．9.如圖所示，厚度為h、寬為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實驗表明，當(dāng)磁場不太強(qiáng)時電勢差U，電流I和B的關(guān)系為U=k

式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)?；魻栃?yīng)可解釋以下：外部磁場的洛倫茲力使運(yùn)動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)出現(xiàn)多出的正電荷，從而形成橫向電場，橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)成平衡時，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差。設(shè)電流I是由電子定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e，回答下列問題：（1）達(dá)成穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面Ａ的電勢下側(cè)面Ａ的電勢（填高于、低于或等于）。（2）電子所受的洛倫茲力的大小為。

（3）當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時，電子所受的靜電力的大小為．10．如圖所示，兩電子沿MN方向從M點射入兩平行平面間的勻強(qiáng)磁場中，它們分別以v1、v2的速率射出磁場，則v1∶v2=______，通過勻強(qiáng)磁場合用時間之比t1∶t2=______．MNMNabv1v260°RB11．如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面對里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．若在圓心處靜止的原子核中釋放一種質(zhì)量為m、電量為q的粒子，粒子的速度v0垂直于磁場，則初速度v0大小必須滿足條件時，粒子才干從磁場中穿出，粒子穿過磁場需要的最長時間為．三、本大題共5小題，共50分。規(guī)定計算題要有必要的文字闡明、重要方程式和演算環(huán)節(jié)，有數(shù)值計算的題要有最后成果和單位，只有最后成果沒有過程的不能得分。12.在半徑為R的半圓形區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場，磁場的方向垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m，帶有電量q的粒子以一定的速度沿垂直于半圓直徑AD方向經(jīng)P點（AP＝d）射入磁場（不計重力影響）。⑴如果粒子正好從A點射出磁場，求入射粒子的速度。⑵如果粒子經(jīng)紙面內(nèi)Q點從磁場中射出，出射方向與半圓在Q點切線方向的夾角為φ（如圖）。求入射粒子的速度。MNPQlB2B13．我國科學(xué)家在對放射性元素的研究中，進(jìn)行了以下實驗：如圖所示，以MN為界，左、右兩邊分別是磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B和B的勻強(qiáng)磁場，且磁場區(qū)域足夠大。在距離界限為l處平行于MN固定一種長為s光滑的瓷管PQ，開始時一種放射性元素的原子核處在管口P處，某時刻該原子核平行于界限的方向放出一質(zhì)量為m、帶電量-MNPQlB2B(1)電子在兩磁場中運(yùn)動的軌道半徑大小（僅用l表達(dá)）和電子的速度大??；(2)反沖核的質(zhì)量t/10-4s12354O1．56U/V14.如圖所示，水平放置的平行金屬板，長為l=140cm，兩板之間的距離d=30cm，板間有圖示方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B=1.3×10-3T．兩板之間的電壓按圖所示的規(guī)律隨時間變化（上板電勢高為正）．在t=0時，粒子以速度v=4×10t/10-4s12354O1．56U/V15.如圖1所示，圖中虛線MN是一垂直紙面的平面與紙面的交線，在平面右側(cè)的半空間存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面對外。O是MN上的一點，從O點能夠向磁場區(qū)域發(fā)射電量為+q、質(zhì)量為m、速率為v的粒子，粒子射入磁場時的速度可在紙面內(nèi)各個方向。已知先后射入的兩個粒子正好在磁場中給定的P點相遇，P到O的距離為L，不計重力及粒子間的互相作用。（1）求所考察的粒子在磁場中的軌道半徑；（2）求這兩個粒子從O點射入磁場的時間間隔。16：.如圖所示，在坐標(biāo)系Oxy的第一象限中存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E。在其它象限中存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面對里。A是y軸上的一點，它到坐標(biāo)原點O的距離為h；C是x軸上的一點，到O的距離為l。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電的粒子以某一初速度沿x軸方向從A點進(jìn)入電場區(qū)域，繼而同過C點進(jìn)入磁場區(qū)域，并在此通過A點，此時速度與y軸正方向成銳角。不計重力作用。試求：（1）粒子通過C點是速度的大小和方向；（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B。磁場單元測試參考答案1.BD2.BCD3.AB4.A5.AD6.D7.AB8.C9.解：（1）“低于”。（2）（3）10．1/23/211．v0>，12解：⑴由于粒子在P點垂直射入磁場，故圓弧軌道的圓心在AP上，AP是直徑。設(shè)入射粒子的速度為v1，由洛倫茲力的體現(xiàn)式和牛頓第二定律得：解得：⑵設(shè)O/是粒子在磁場中圓弧軌道的圓心，連接O/Q，設(shè)O/Q＝R/。由幾何關(guān)系得：由余弦定理得：解得：設(shè)入射粒子的速度為v，由解出：13.答由題意知有兩種可能軌跡，分別如圖甲、乙所示。O1O1O2O1O2甲乙(1)R1=l+R1sin30°(1分)∴R1=2l由R1=，R2=(1分)得R2=2R1=4l(1分)v=(1分)(2)運(yùn)行時間:t=2×T1+T2=2×+=(1分)反沖核的速度V=(1分)由動量守恒mv-MV=0得反沖核的質(zhì)量M=14.根據(jù)題意可知，兩金屬板間的勻強(qiáng)電場是間斷存在的．有電場時，電場方向由上板指向下板，場強(qiáng)大小為E=U/d=1.56V/0.3m=5.2V/m．粒子進(jìn)入板間在0～1.0×104s內(nèi)受向下的電場力Eq和向下的磁場力Bqv作用，由于電場力與磁場力之比可見在這段時間里粒子作勻速直線運(yùn)動，它的位移在接著的1.0×10s～2.0×10－4s時間內(nèi)，電場撤銷，α粒子只受磁場力作用，將作勻速圓周運(yùn)動，軌道半徑為ssssss/2圖11-4-4軌道直徑d′＝2R=12.76cm<d/2，可見，粒子在作圓周運(yùn)動時不會打到金屬板上，粒子作勻速圓周運(yùn)動的周期為由于粒子作勻速圓周運(yùn)動的周期正好等于板間勻強(qiáng)電場撤銷的時間，因此粒子的運(yùn)動將是勻速直線運(yùn)動與勻速圓周運(yùn)動交替進(jìn)行，其運(yùn)動軌跡如圖11-4-4所示，通過時間從兩板的正中央射離．15解：（1）設(shè)粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的軌道半徑為R，由牛頓第二定律得，則（2）如圖2所示，以O(shè)P為弦能夠畫兩個半徑相似的圓，分別表達(dá)在P點相遇的兩個粒子的軌跡。圓心分別為O1、O2，過O點的直徑分別為OO1Q1、OO2Q2，在O點處兩個圓的切線分別表達(dá)兩個粒子的射入方向，用θ表達(dá)它們之間的夾角。由幾何關(guān)系可知，，從O點射入到相遇，粒子1的路程為半個圓周加弧長Q1P=Rθ，粒子2的路程為半個圓周減弧長PQ2=Rθ粒子1的運(yùn)動時間為，其中T為圓周運(yùn)動的周期。粒子2運(yùn)動的時間為兩粒子射入的時間間隔為由于因此有上述算式可解得16解：（1）以a表達(dá)粒子在電場作用下的加速度，有qE=maeq\o\ac(○,1)加速度沿y軸負(fù)方向。設(shè)粒子從A點進(jìn)入電場時的初速度為v0，由A點運(yùn)動到C點經(jīng)歷的時間為t，則有eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,3)由eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,3)式得eq\o\ac(○,4)設(shè)粒子從C點進(jìn)入磁場時的速度為v，v垂直于x軸的分量eq\o\ac(○,5)由eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,4)eq\o\ac(○,5)式得eq\o\ac(○,6)設(shè)粒子通過C點時的速度方向與x軸夾角為，則有eq\o\ac(○,7)由eq\o\ac(○,4)eq\o\ac(○,5)eq\o\ac(○,7)式得eq\o\ac(○,8)（2）粒子從C點進(jìn)入磁場后在磁場中做速率為v的圓周運(yùn)動。若圓周的半徑為R，則有