2020届高中物理人教版本第一轮复习第八章《磁场》测试卷

1、第八章磁场测试卷、单选题（共12小题）1.在同一匀强磁场中，“粒子4He）和质子（：H）做匀速圆周运动，若它们的动量大小相等，则“粒子和质子（）A.运动半径之比是 2：1C.运动速度大小之比是 4：1B.运动周期之比是2：1D.受到的洛伦兹力之比是 2：12.人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体，使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部，而不与装置器壁碰撞.已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比,为约束更高温度的等离子体，则需要更强的磁场，以使带电粒子在磁场中的运动半径不变.由此 可判断所需的磁感应强度 B正比于（）A.近C.后B. TD. T23 .回旋加速器主

2、体部分是两个D形金属盒。两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，并分别与高频交流电源两极相连接，从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速，如图所示。在粒子质量不变和D形盒外径R固定的情况下，下列说法正确的是（）A .粒子每次在磁场中偏转的时间随着加速次数的增加而增大B .粒子在电场中加速时每次获得的能量相同C.增大高频交流的电压，则可以增大粒子最后偏转出D形盒时的动能D.将磁感应强度B减小，则可以增大粒子最后偏转出D形盒时的动能p是ab连线4 .如图所示，a、b、c为三根互相平行的通电直导线，电流大小相等，方向如图所示.的中点，cp：ab,则p处磁感应强度的方向是（）C. p-c方向D. cf

3、p方向A. p-a方向B. p-b方向5.有关磁感应强度 B,下列说法正确的是（）A.由B=£知，B与F成正比，与IL成反比 /JU-B.由B=W知，B的方向就是 F的方向C. B是磁场的性质，由磁场自身因素决定，与外界无关D.电流在磁场中某处受力为零时，该处的磁感强度B一定等于零6.美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使带电粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量。如图所示为改进后的回旋加速器的示意图，其中距离很小的盒缝间的加速电场的场强大小恒定，且被限制在A、C板间,带电粒子从 Po处静止释放，并沿电场线方向进入加

4、速电场，经加速后进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对于这种回旋加速器，下列说法正确的是（）A .带电粒子每运动一周被加速一次B. PlP2=P2P3C.粒子能达到的最大速度与 D形盒的尺寸无关D.加速电场的方向需要做周期性的变化7 .如图所示，界面 MN与水平地面之间有足够大正交的匀强磁场B和匀强电场E,磁感线和电场线都处在水平方向且互相垂直。在MN上方有一个带正电的小球由静止开始下落，经电场和磁场到达水平地面。若不计空气阻力，小球在通过电场和磁场的过程中，下列说法中正确的是（）A.小球做匀变速曲线运动B.小球的电势能保持不变C.洛伦兹力对小球做正功D.小球的动能增量等于其电势能和重力势能

5、减少量的总和8 .如图，一带电塑料小球质量为m,用丝线悬挂于 。点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为60。,水平磁场垂直于小球摆动的平面。当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，则小球自右方最大摆角处摆到最低点时悬线上的张力为（）X X令5X X X X X1 . 0C. 4mg8 . 2mgD. 6mg9 .如图所示，把长为 L的导体棒置于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B,当导体棒中通以方向向左的电流I时，导体棒受到的安培力大小和方向分别是（）A .大小为BIL,方向竖直向上B.大小为BIL,方向竖直向下C.大小为定,方向竖直向上D.大小为蓑,方向竖直向下3衰变，衰变产生的新核与

6、电子恰在纸面内10 .实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图1,则（）图1A.轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B.轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外C.轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D.轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里I1 和 I2,且 I1>I2, a、b、c、d 为导线11 .如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在的平面垂直.磁感应强度可能为零的点是（）B. b点C. c点D. d点12.表面光滑的环形导线固定在水平面

7、上，在环形导线上放置一直导线AB.直导线AB与环形导线相互绝缘、且又紧靠环的直径，如图所示.则当两者通以图示方向的电流时，直导线AB的运动情况A.向M方向平动C.仍静止不动B.向N方向平动D.在环形导线上转动二、填空题(共3小题)13 .如图所示是检验磁场对电流作用的实验装置.当导线ab中有某方向的电流通过时，它受到磁场的作用力是向上的.(1)如果仅将两磁极对调，导线ab的受力方向是 .(2)如果磁极位置不变，仅改变 ab中的电流方向，导线 ab的受力方向是 .(3)如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线ab的受力方向是 .14 .如图所示，质量为 m的带正电小球套在竖直的绝缘杆上并能沿杆竖

8、直下滑，匀强磁场的磁感应强度大小为B方向水平，并与小球运动方向垂直。若小球的电荷量为q,球与杆间的动摩擦因数为,下滑的最大速度%内设竖直绝缘杆足够长，则小球由静止释放后的最大加速度15 .在一根足够长的竖直绝缘杆上，套着一个质量为m、带电量为-q的小球，球与杆之间的动摩擦因数为科.场弓II为E的匀强电场和磁感应强度为 B的匀强磁场方向如图所示，小球由静止开始下落。小球运动的最大速度为。小球开始下落时的加速度为，小球运动的最大加速度为,三、实验题（共2小题）16 .如图所示，一束电子（电荷量为e）以速度穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角为v垂直射入磁感应强度为 B,宽度为d的匀强磁场中,

9、30°,求电子的质量和穿过磁场所用的时间.17 .如图所示，一束电子（电荷量为 e）以速度 穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角为v垂直射入磁感应强度为 B,宽度为d的匀强磁场中,30°,求电子的质量和穿过磁场所用的时间.X XO x 封四、计算题（共3小题）18.如图所示，水平面 xx'上竖直放着两根两平行金属板M、N,板间距离为 L=1m,两板间接一阻值为2的电阻，在 N板上开一小孔 Q,在M、N及Q上方有向里匀强磁场 Bo=1T；在Nx'范围内有 一 450分界线连接Q和水平面，NQ与分界线间有向外的磁感应强度B=0.5T的匀强磁场；N、水平面及

10、分界线间有竖直向上的电场；现有一质量为0.2 kg的金属棒搭在 M、N之间并与MN良好接触，金属棒在MN之间的有效电阻为 1Q, M、N电阻不计，现用额定功率为Po=9瓦的机械以恒定加速度a=1m/s2匀加速启动拉着金属棒向上运动，在金属棒达最大速度后，在与 Q等高并靠近 M板的 P点释放一个质量为 m电量为+q的离子，离子的荷质比为20000C/ kg ,求：(1)金属棒匀加速运动的时间。(结果保留到小数点后一位)(2)离子刚出Q点时的速度。(3)离子出Q点后，在竖直向上的电场作用下，刚好能打到分界线与水平面的交点K,过K后再也不回到磁场B中，求Q到水平面的距离及离子在磁场B中的运动时间。1

11、9.1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的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。A处粒子源产生的粒子，质量为 m、电荷量为+q,在加速器中被加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。(1)求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；(2)求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t;(3)实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为 Bm、fm,试讨论粒子能获得的最大动能Etao20.坐标原点

12、。处有一点状的放射源，它向 xOy平面内的x轴上方各个方向发射 “粒子，a粒子的_ 3M云速度大小都是 vo,在0v yv d的区域内分布有指向 y轴正方向的匀强电场，场强大小为 无二不Iqd其中q与m分别为a粒子的电荷量和质量；在 d v yv 2d的区域内分布有垂直于 xOy平面的匀强磁场.ab为一块很大的平面感光板，放置于y= 2d处，如图所示.观察发现此时恰无粒子打到ab板上.(不考虑“粒子的重力)求a粒子刚进入磁场时的动能；(2)求磁感应强度B的大小；(3)将ab板平移到什么位置时所有粒子均能打到板上？并求出此时 ab板上被“粒子打中的区域的长度.答案解析1 .【答案】B【解析】a粒

13、子和质子质量之比为 4：1,电荷量之比为2：1,由于动量相同，故速度之比为1 ： 4;同一磁场，B相同.由r=言，得两者半径之比为 1 ： 2;由丁=箸,得周期之比为2： 1;由3各=qvB,得洛伦兹力之比为 1 ： 2故只有B正确.2 .【答案】A【解析】考查带电粒子在磁场中的圆周运动问题.由题意知，带电粒子的平均动能 故v ：近.由qvB= t 整理得：B :a.故选项A正确.3 .【答案】B_ 21【解析】粒子在匀强磁场中偏转的时间都是周期的一半，而粒子的周期T =-,与速度无关，曲所以粒子每次在磁场中偏转的时间一样长，A错；粒子在电场中加速时每次获得的能量都等于电场力做的功，即b正确；

14、粒子最后偏转出 d形盒时满足轨道半径等于 d形盒半径,即分必二明工，丫=丝一，电压只是改变粒子的加速次数或运动（圈数）时间， C错；回旋加速 R班器要求交流电周期与粒子圆周运动周期一致，改变磁感应强度B意味着改变粒子的周期（T = 2?）和交流电周期，且减小 B会使粒子最后偏转出 D形盒时的动能变小， D错。4 .【答案】B【解析】p点的磁场为三条导线在 p点的合磁场，根据右手定则可得：a在p点的磁场方向竖直向下，b在p点的方向竖直向上，且两者的大小相等，所以 a、b导线在p点的合磁场为零，而 c导 线在p点的磁场方向水平向左，即从 p-b方向，B正确.5 .【答案】C【解析】磁感应强度是描述

15、磁场强弱和方向的物理量，反映磁场自身的性质，与安培力及导线长度或通电电流的大小无关，采用比值法定义，所以 A错误，C正确；某点处磁场的方向规定为该 点处小磁针静止时 N极所指的方向，所以 B错误；电流在磁场中某处受力为零，可能是因为导线 与磁场方向平行，并不表示该点的磁感应强度等于零，所以 D错误.6 .【答案】A【解析】据题意，由于加速电场只在实线部分有，则带电粒子运动一周，经过加速电场一次，故应该被加速一次，选项A正确而D选项错误；据图有：即居-或=答-q=巧F 和W孥=M-&=咚- = ?缶-印，由于带电粒子经过加速电场时有：= W ,经过处理得到：火 一2 岭飞一J 卜 2t巧

16、=2ad ,即（/= 20211 ,同理有:（可 r=2ac/_2耳/ ,故B选项错误；据以=屋火 可知，带电粒子的最大速度有 D形盒半径决定，故 C选项错误。m7 .【答案】D【解析】小球进入电场时，速度方向竖直向下，受到自身重力班g竖直向下，电场力qE水平向右,洛伦兹力gvS水平向右，合力方向与速度不共线，小球做曲线运动，而且与速度不能保持垂直， 小球不能做匀速圆周运动，但随着速度大小变化，洛伦兹力变化，加速度变化，不是匀变速曲线 运动选项A错。电场力做正功，电势能减少，选项 B错。洛伦兹力不做功，选项 C错。根据功能 关系，减少的重力势能和电势能之和等于增加的动能，选项 D对。8 .【答

17、案】C【解析】带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用，但是洛伦兹力不做功，所以从左方摆到最低点的 过程只有重力做功，根据动能定理硒班（135 60与=!旧炉，摆动到最低点时，合力提供向心力，悬线上张力为 0,即洛伦兹力提供向心力 0Vs 一拧唱二例匚 二明豆。洛伦兹力方向竖直向上。当小球从右方摆到最低点时，根据对称性速度大小不变，但是方向反向，所以洛伦兹力方向竖直向上大小不变，此时向心力不变即拉力F - mg = rn,拉力F = 4加g ,选项C对。R9 .【答案】B【解析】根据左手定则可知通电导线中的安培力方向竖直向下，由于此时电流与磁场方向垂直， 因此安培力的大小为：F= BIL,故A、C、D

18、错误，B正确.10 .【答案】D【解析】根据动量守恒定律，原子核发生3衰变后产生的新核与电子的动量大小相等，设为 p.根JWV2丽 P据qvB=%，得轨道半径=涵=福，故电子的轨迹半径较大，即轨迹 1是电子的，轨迹 2是新 核的.根据左手定则，可知磁场方向垂直纸面向里.选项 D正确.11 .【答案】C【解析】由安培定则和平行四边形定则知某点磁感应强度为零，则两电流在该处的磁感应强度等大反向，由安培定则和平行四边形定则知b、d两点合磁感应强度一定不为零，排除 B、D;在a、c两点的磁感应强度方向相反，又11区 排除A,故选C.12 .【答案】A【解析】假设直导线固定不动，根据右手螺旋定则知，直导

19、线上方的磁场垂直纸面向外，下方磁 场垂直纸面向里.在环形导线的上方和下方各取小微元电流，根据左手定则，上方的微元电流所 受安培力向下，下方的微元电流所受安培力向下，则环形导线的运动情况是向下运动.因此根据 相对运动，则可知，直导线向上运动，即向 M方向平动，故 A正确，B、C、D错误.13 .【答案】 向下(2)向下(3)向上【解析】判定通电导线所受安培力的方向利用左手定则：张开左手，四指并拢，拇指与四指垂直, 让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流的方向，则拇指所指的方向即安培力的方向.(1)将两磁极对调后，掌心向左，四指向里，则拇指竖直向下，故安培力的方向向下.(2)将电流的方向改变后，左手掌

20、心向右，四指向外，则拇指竖直向下，故安培力的方向向下.(3)如果同时对调磁极位置和改变电流方向，则左手掌心向左，四指向外，则拇指竖直向上，故安 培力的方向向上.mg14 .【答案】g,=-曲【解析】小球在下滑过程中，根据左手定则可得小球受到水平向左的洛伦兹力，在下滑过程中竖 直方向受到竖直向下的重力，竖直向上的摩擦力，因为随着速度的增大，洛伦兹力在增大，又因 为杆对小球的支持力 N=F,所以支持力在增大即球对杆的压力在增大，因为滑动摩擦力,所以滑动摩擦力在增大，即在开始阶段Ff 喈g ,且弓在增加，小球做加速度减小的加速度运动，当弓二陆且时，加速度为零，即速度达到最大，当 弓 Wg时，小球做加

21、速度增加的减速运动， 所以过程中加速度最大时即为刚释放小球时，加速度为g,当= 唯 时速度达到最大，即ms 所以 V. =uEq15 .【答案】2- m【解析】当小球静止时,所受洛仑兹力为零，圆环受到电场力、重力、支持力、摩擦力的作用,由牛顿第二定律可知喉一阳£ = 吟口=,当竖直方向所受摩擦m力为零时加速度最大，为重力加速度g,当竖直方向上所受合外力为零时速度最大，此时16 .【答案】电子的质量为 丁 ;电子穿过磁场所用的时间为17.【答案】电子的质量为；电子穿过磁场所用的时间为v3v18.【答案】(1) t=2.9 秒(2) v=20072 m/s (3) 6.28 X 14s【解析】(1)设匀中速时间为t.V=atF 安=BoIL乌RF-Mg -F 安=MaFV=Po联立以上各式得t=2.9秒(2)设棒匀速运动时的速度为VoFVo= Po联立以上三式得：V°=3m/sF=Mg + F 安F安=些时的感应电动势j=BoLV>=3伏,umn=2伏12 工由动能7E理： mV2=qUMN 得 v=200j2 m/s(3)如图，离子在 B和电场中的运动轨迹如图所示：由几何知识可知，离子运动的轨道半径r=aQ到平面的距离