磁場章末測試(原卷版)

磁場章末測試(建議用時(shí)：75分鐘)一、單項(xiàng)選擇題1、中國宋代科學(xué)家沈括在公元1086年寫的《夢溪筆談》中最早記載了“方家(術(shù)士)以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也”。進(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布如圖所示。結(jié)合上述材料，下列說法正確的是()A．在地磁場的作用下小磁針靜止時(shí)指南的磁極叫北極，指北的磁極叫南極B．對垂直射向地球表面宇宙射線中的高能帶電粒子，在南、北極所受阻擋作用最弱，赤道附近最強(qiáng)C．形成地磁場的原因可能是帶正電的地球自轉(zhuǎn)引起的D．由于地磁場的影響，在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，通電導(dǎo)線應(yīng)相對水平地面豎直放置2、(2022·河北石家莊一模)一個(gè)各邊電阻相同、邊長均為L的正六邊形金屬框abcdef放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于金屬框所在平面向外的勻強(qiáng)磁場中。若從a、b兩端點(diǎn)通以如圖所示方向的電流，電流大小為I，則關(guān)于金屬框abcdef受到的安培力的判斷正確的是()A．大小為BIL，方向垂直于ab邊向左B．大小為BIL，方向垂直于ab邊向右C．大小為2BIL，方向垂直于ab邊向左D．大小為2BIL，方向垂直于ab邊向右3、(2022·北京通州區(qū)一模)一種用磁流體發(fā)電的裝置如圖所示。平行金屬板A、B之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場，將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子)噴入磁場，A、B兩板間便產(chǎn)生電壓。金屬板A、B和等離子體整體可以看作一個(gè)直流電源，A、B便是這個(gè)電源的兩個(gè)電極。將金屬板A、B與電阻R相連，假設(shè)等離子體的電阻率不變，下列說法正確的是()A．A板是電源的正極B．等離子體入射速度不變，減小A、B兩金屬板間的距離，電源電動(dòng)勢增大C．A、B兩金屬板間的電勢差等于電源電動(dòng)勢D．A、B兩金屬板間的電勢差與等離子體的入射速度有關(guān)4、如圖所示，MN為兩個(gè)勻強(qiáng)磁場的分界面，兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的關(guān)系為B1＝2B2，一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的粒子從O點(diǎn)垂直MN進(jìn)入B1磁場，則經(jīng)過多長時(shí)間它將向下再一次通過O點(diǎn)()A．eq\f(2πm,qB1) B．eq\f(2πm,qB2)C． D．5、現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來分析比質(zhì)子重很多倍的離子，其示意圖如圖所示，其中加速電壓恒定。質(zhì)子(11H)在入口處從靜止開始被電場加速，經(jīng)勻強(qiáng)磁場偏轉(zhuǎn)后從出口離開磁場。若換作α粒子(24He)在入口處從靜止開始被同一電場加速，為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開磁場，需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來的倍數(shù)是()A．eq\f(\r(2),2) B．eq\r(2)C．2 D．eq\f(1,2)6、2018年中核集團(tuán)研發(fā)的“超導(dǎo)質(zhì)子回旋加速器”，能夠?qū)①|(zhì)子加速至一半光速，打破了美國、瑞士等少數(shù)國家的壟斷。如圖所示為早期回旋加速器的結(jié)構(gòu)示意圖，兩個(gè)半徑為R的D形金屬盒相距很近，連接電壓峰值為UM、f＝eq\f(Bq,4πm)的高頻交流電源，垂直D形盒的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。現(xiàn)用此加速器來加速電荷量分別為＋0.5q、＋q、＋2q，對應(yīng)質(zhì)量分別為m、2m、3m的三種靜止粒子，不考慮加速過程中粒子質(zhì)量的變化，最后經(jīng)多次回旋加速后從D形盒中飛出的粒子中動(dòng)能最大為()A．eq\f(B2q2R2,8m) B．eq\f(B2q2R2,4m)C．eq\f(B2q2R2,2m) D．eq\f(2B2q2R2,3m)7、如圖，“L”型導(dǎo)線abc固定并垂直放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，ab⊥bc，ab長為l，bc長為eq\f(3,4)l，導(dǎo)線通入恒定電流I，設(shè)導(dǎo)線受到的安培力大小為F，方向與bc夾角為θ，則()A．F＝eq\f(7,4)BIl，tanθ＝eq\f(4,3) B．F＝eq\f(7,4)BIl，tanθ＝eq\f(3,4)C．F＝eq\f(5,4)BIl，tanθ＝eq\f(4,3) D．F＝eq\f(5,4)BIl，tanθ＝eq\f(3,4)8、（2019·全國Ⅲ卷·T18）如圖，在坐標(biāo)系的第一和第二象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為和B、方向均垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場．一質(zhì)量為m、電荷量為q（q>0）的粒子垂直于x軸射入第二象限，隨后垂直于y軸進(jìn)入第一象限，最后經(jīng)過x軸離開第一象限．粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為A． B． C． D．二、多項(xiàng)選擇題9、三條在同一平面(紙面)內(nèi)的長直絕緣導(dǎo)線組成一等邊三角形，在導(dǎo)線中通過的電流均為I，方向如題圖所示。a、b和c三點(diǎn)分別位于三角形的三個(gè)頂角的平分線上，且到相應(yīng)頂點(diǎn)的距離相等。將a、b和c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別記為B1、B2和B3，下列說法正確的是()A．B1＝B2<B3B．B1＝B2＝B3C．a(chǎn)和b處磁場方向垂直于紙面向外，c處磁場方向垂直于紙面向里D．a(chǎn)處磁場方向垂直于紙面向外，b和c處磁場方向垂直于紙面向里10、如圖所示，垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場以MN為邊界，左側(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，右側(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2，B1＝2B2＝2T，比荷為2×106C/kg的帶正電粒子從O點(diǎn)以v0＝4×104m/s的速度垂直于MN進(jìn)入右側(cè)的磁場區(qū)域，則粒子通過距離O點(diǎn)4cm的磁場邊界上的P點(diǎn)所需的時(shí)間為()A．eq\f(π,2)×10－6s B．π×10－6sC．eq\f(3π,2)×10－6s D．2π×10－6s11、如圖，ab、cd是兩根長度均為L＝4.0m，質(zhì)量分別為m1＝0.6kg和m2＝0.2kg的金屬棒，兩根等長的細(xì)金屬桿將兩節(jié)干電池與兩個(gè)金屬棒串聯(lián)成閉合回路，整個(gè)回路用絕緣細(xì)線懸掛在天花板上，保證金屬棒水平。整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T，電路中的電流I＝0.5A，待系統(tǒng)穩(wěn)定之后(金屬棒、細(xì)金屬桿在力的作用下不會發(fā)生變形，取g＝10m/s2)，則()A．絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角為0°B．絕緣細(xì)線與豎直方向的夾角為45°C．細(xì)金屬桿與豎直方向的夾角為45°D．細(xì)金屬桿與豎直方向的夾角為90°12、(2022·莆田4月模擬)如圖所示，半徑為R＝2cm的圓形區(qū)域中有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T，一個(gè)比荷為2×106C/kg的帶正電的粒子從圓形磁場邊界上的A點(diǎn)以v0＝8×104m/s的速度垂直直徑MN射入磁場，恰好從N點(diǎn)射出，且∠AON＝120°，下列選項(xiàng)中正確的是()A．帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為1cmB．帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心一定在圓形磁場的邊界上C．若帶電粒子改為從圓形磁場邊界上的C點(diǎn)以相同的速度入射，一定從N點(diǎn)射出D．若要實(shí)現(xiàn)帶電粒子從A點(diǎn)入射，從N點(diǎn)出射，則該圓形磁場的最小面積為3π×10－4m2三、非選擇題13、如圖所示，兩個(gè)同心圓，半徑分別為r和2r，在兩圓之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。圓心O處有一放射源，放出粒子的質(zhì)量為m、帶電荷量為q，假設(shè)粒子速度方向都和紙面平行。(1)圖中箭頭表示某一粒子初速度的方向，OA與初速度方向夾角為60°，要想使該粒子經(jīng)過磁場后第一次通過A點(diǎn)，則初速度的大小是多少？(2)要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域，則粒子的初速度不能超過多少？14、如圖甲所示，固定的兩光滑導(dǎo)體圓環(huán)相距1m。在兩圓環(huán)上放一導(dǎo)體棒，圓環(huán)通過導(dǎo)線與電源相連，電源的電動(dòng)勢為3V，內(nèi)阻為0.2Ω，導(dǎo)體棒質(zhì)量為60g，接入電路的電阻為1.3Ω，圓環(huán)電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場豎直向上。開關(guān)S閉合后，棒可以靜止在圓環(huán)上某位置，該位置對應(yīng)的半徑與水平方向的夾角為θ＝37°，如圖乙所示，(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)求：(1)棒靜止時(shí)受到的安培力的大?。?2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。15、如圖所示，在xOy坐標(biāo)系的0≤y≤d的區(qū)域內(nèi)分布著沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，在d≤y≤2d的區(qū)域內(nèi)分布著垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場，MN為電場和磁場的交界面，ab為磁場的上邊界?，F(xiàn)從原點(diǎn)O處沿x軸正方向發(fā)射出速率為v0、比荷(電荷量與質(zhì)量之比)為k的帶正電粒子，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡恰與ab相切并返回磁場。已知電場強(qiáng)度E＝eq\f(3v02,2kd)，不計(jì)粒子重力和粒子間的相互作用。求：(1)粒子第一次穿過MN時(shí)的速度大小和水平位移的大小；(2)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。16、(2022·日照三模)如圖所示，在xOy平面內(nèi)，第二象限有與x軸負(fù)方向成θ＝30°角的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)