2013高三物理单元测试13《磁场》汇总

1、2013 届高三单元测试 13磁场第 I 卷（选择题）一、本题共 1616 小题，每小题 4 4 分，共 6464 分在每小题给出的四个选项中，有的小题只有 一个选项正确，有的小题有多个选项正确 . .全部选对的得 4 4 分，选不全的得 2 2 分，有选错或 不选的得 0 0 分 1.质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具.如图所示为质谱仪的原理示意图.现利用这种质谱议对氢元素进行测量.氢元素的各种同位素从 容器A 下方的小孔 S,无初速度飘入电势差为 u 的加速电场加速后垂直进 入磁感强度为 B 的匀强磁场中氢的三种同位素最后打在照相底片D 上,形成a、b、c三条 质谱线”关于三

2、种同位素进人磁场时速度的排列顺序 以及a、b、c三条 质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是（）g匕匚rrL 1 111亠J）.比.A. 进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕B. 进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氘、氚、氕C.a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氘、氚、氕D.a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕2.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是（ ）A. 在中性面时，通过线圈的磁通量最大B. 在中性面时，感应电动势最大C. 穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零D. 穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率也为零3. 关于磁感应强度的大小

3、，以下说法中正确的是A. 段通电导线在磁场中某处所受安培力越大，该处磁感应强度就越大B. 通电导线在磁场中受安培力为零处，磁感应强度一定为零C. 磁感线密集处磁感应强度就大D. 磁感应强度 B 反比于检验电流元 IL4.关于磁通量的概念，下列说法中正确的有（）A.磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大；B磁感应强度越大的地方，线圈的面积越大，则穿过线圈的磁通量也越大；C穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率不一定为零；D线圈的匝数增加1倍，它的磁通量也增加一倍。5.下列各图中，运动电荷的速度方向、磁场方向和电荷的受力方向之间的关系正 确的是（）A.HUD.6. 某空间存在着如图甲所示足够

4、大的、 沿水平方向的匀强磁场， 在磁场中， A、 B 两 个物块叠放在一起，置于光滑绝缘水平地面上，物块 A 带正电，物块 B 不带电 且表面绝缘，在 ti=0 时刻，水平恒力 F 作用在物块 B 上，使 A、B 由静止开始 做加速度相同的运动。在 A、B 一起向左运动的过程中，以下说法正确的是（ ）A.图乙可以反映 A 所受洛伦兹力大小随时间 t 变化的关系，图中 y 表示洛伦 兹力的大小B.图乙可以反映 A 对 B 的摩擦力大小随时间 t 变化的关系， 图中 y 表示摩擦 力大小C. 图乙可以反映 A 对 B 的压力大小随时间 t 变化的关系，图中 y 表示压力 大小D. 图乙可以反映 B

5、 对 A 的摩擦力大小随时间 t 变化的关系，图中 y 表示压 力大小7.关于磁感应强度，下列说法正确的是（）A由F可知，B 与 F 成正比与 IL 成反比B =ILB磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定的，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关c通电导线受安培力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受安培力的 地方一定不存在磁场（即 B=0）D.通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿 走，那点的磁感应强度就为零。8.质量分别为 mi和 m2、电荷量分别为 qi和 q2的两粒子在同一匀强磁场中做匀 速圆周运动，已知两粒子的动量大小相等。下列说法正确的是（ ）A.若 q

6、i=cp，贝U它们作圆周运动的半径一定相等B 若 mi=m2，贝U它们作圆周运动的半径一定相等C 若 qi2,贝尼们作圆周运动的周期一定不相等D 若 mim,贝尼们作圆周运动的周期一定不相等9.1930 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质 D 形合 Di、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是（）A. 离子由加速器的中心附近进入加速器B. 离子由加速器的边缘进入加速器C. 离子从磁场中获得能量D. 离子从电场中获得能量10. 在等边三角形的三个顶点 a、b、c 处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导 线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示。过 c 点的

7、导线所受安培力的 方向（）a罠IA. 与 ab 边平行，竖直向上B. 与 ab 边平行，竖直向下C. 与 ab 边垂直，指向右边D.与 ab 边垂直，指向左边11.如图所示，在长方形 abed 区域内有正交的匀强电场和匀强磁场，bc=L，ab =2一带电粒子从 ad 的中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从 be 边的中 点 P 射出，若撤去电场，则粒子从 a 点射出且射出时的动能为 Ek；若撤去磁 场，则粒子射出时的动能为（重力不计）（ ）A. EkB. 2EkC. 4EkD. 5Ek12. 下列说法正确的是A. 空间各点磁场的方向就是该点磁感线的切线方向B. 磁感线越密，该处磁通量越大C

8、. 磁感线越疏，该处磁感应强度越大D. 近距离平行放置的两个条形磁铁同名磁极间的磁场是匀强磁场13. 如图所示,两个圆环 A、B 同心放置，且半径 RAvRB 一条磁铁置于两环的圆心处 且与圆环平面垂直 则 A、B 两环中磁通 a, B之间的关系是A.（A BB.底=BC.vBD.无法确定14.下列有关对物理公式的理解，其中正确的是A.由公式 B=F/IL 可知，磁感应强度 B 由通电直导线所受的安培力 F 和通过它的电流 I 及导线长度 L 决定B.由公式 a=F/m 可知，加速度 a 由物体受到的合外力 F 和物体的质量 m 决C.由公式 E=F/q 可知，电场强度 E 由电荷受到的电场力

9、 F 和电荷的带电量 q 决定D. 由公式 C=Q/U 可知，电容器的电容 C 由电容器所带电量 Q 和两极板间的 电势差U 决定15. 下列有关运动电荷和通电导线受到磁场对它们的作用力方向正确判断的是16.在磁感应强度为 2.0X10T 的匀强磁场中，放一个面积是 5.0X10n2的导线 环.当环面与磁场方向垂直时，穿过导线环的磁通量等于（）A.2.5X1wb B.1.0 xiwbC.1.5XD.4.0X1wb第 II 卷（非选择题）二、计算题17. （15 分）如图所示，在 y 轴的右方有一磁感应强度为 B 的方向垂直纸面向外 的匀强磁场，在 x 轴的下方有一场强为 E 的方向平行 x 轴

10、向左的匀强电场.有一 铅板放置在 y 轴处，且与纸面垂直.现有一质量为 m、电荷量为 q 的粒子由静止 经过加速电压为 U 的电场加速，然后以垂直于铅板的方向从 A 处沿直线穿过铅 板，而后从 x 轴上的 D 处以与 x 轴正向夹角为 60勺方向进入电场和磁场叠加的 区域，最后到达 y 轴上的 C 点.已知 OD长为 I，不考虑粒子受到的重力，求：（1） 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的时间；0（2）粒子经过铅板时损失的动能；（3）粒子到达 C 点时的速度大小。18. （6 分）把一根长 I = 10cm 的导线垂直磁感线方向放 入如图所示的匀强磁场中，X X X XBX X X F x* q

11、 *+x1x r xX X X X(1)当导线中通以 Il= 2A 的电流时，导线受到的安培力大小为1.0X10N,则该磁场的磁感应强度为多少？(2)若该导线中通以 12= 3A 的电流， 则此时导线所受安培力大小是多少? 方向如何？19. (8 分)如图所示，长度为 60Cm,质量为 60g 的均匀金属杆 MN ,用两条劲度系 数 k 均为：30N/m 的轻弹簧将两端悬挂在天花板上，MN 处于磁感应强度为 0. 2T、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，并呈水平状态，g 取 10 m/s2求：(1)要使弹簧恢复原长，应通人什么方向的电流？电流强度多大？(2)若使电流方向改变而大小不变，稳定后弹簧的

12、伸长量为多少？20. (14 分)如图所示，空间匀强电场 E 沿-y 方向，匀强磁场 B 沿-z 方向。有一 电荷量为q，质量为 m 的带正电粒子，从 O 点沿+x 轴方向以初速度 V0=2E射入B1此带电粒子距 x 轴的最大距离；2此带电粒子的轨迹与 x 轴相切的所有点的坐标 x 所满足的条件场区,x21. （ 15 分）空间有一个水平万向的匀强磁场 B,磁场中有 a,b 两点，相距为 s， a、b连线在水平面上且与 B 垂直。一个质量为 m，电量为+q 的带电质点从 a 点以速度 vo对准b 射出，为了使它能够到达 b，vo取什么值？22. （25 分）空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场，

13、其方向随时间作周期性变化， 磁感应强度 B 随时间 t 变化的图线如图 1 所示规定 B 0 时，磁场的方向 穿出纸面.现在磁场区域中建立一与磁场方向垂直的平面坐标Oxy，如图 2 所示.一电荷量 q = 5 冗乂710，质量 m =5X10okg 的带电粒子，位于原点 O 处，在 t =0 时刻以初速度 vo=nm/s 沿 x 轴正方向开始运动，不计重力的作用，不计磁 场的变化可能产生的一切其它影响.1.试在图 2 中画出020 ms 时间内粒子在磁场中运动的轨迹，并标出图 2 中纵横坐标的标度值（评分时只按图评分，不要求写出公式或说明。）2. 在磁场变化 N 个（N 为整数）周期的时间内带

14、电粒子的平均速度的大小等于_.j/mm23.（15 分）空间有半径为 R 长度 L 很短的圆拄形的磁场区域，圆拄的轴线为 z 轴，磁场中任一点的磁感强度的方向沿以 z 轴为对称轴的圆的切线，大小与该点 离 z 轴的距离 r成正比，B=kr （ k 为常数）如图中的 和为磁场方向。电量为 q/O(0),质量为 m 的一束带电粒子流如图中一簇平行箭头所示，以很高的速度 v 沿圆拄轴线方向，穿过该磁场空间，磁场区域外的磁场大小可视为 0。试讨论这 束带电粒子流穿过磁场区域后的运动情况。试卷答案1. D2. A3. C4. C5. B6. C7. B8.A量相等，若q_q，则它们的圆周运动半径一定相等

15、，选项 A 正确；若q1 q2不能确定两粒子电量关系，不能确定半径是否相等，选项B 错；由周期公式2-m，仅由电量或质量关系，无法确定两粒子做圆周运动的周期是否相等，T二qB选项 C、D 错。9. AD10. D11. D12. A13. A14. B15. B16. B17. 解析:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其半径空亠qB qB已知两粒子动（1）v2（ 1 分）q v B mRI（1）根据F= BILF=5 10TIL（2分）（2）当导线中电流变化时,导线所在处的磁场不变，故F =BIL =1.5X：10J7N。（2分）根据左手定则，方向垂直于棒向上（2分）19.（1）要使弹簧恢复

16、原长，安培力方向应向上，由左手定则 可判断电流方向为MRN（1分）当安培力与重力平衡时弹簧恢复原长=mg60 1010A=5A18. 解析:Tt6 3qB（2分）（2）由动能定理可知此带电粒子穿过铅板前的动能Ek0=qU，（ 1 分）又由几何知识可得|sin 60R即2|（ 2分）R】、3v車，故jqBl（1分）m3m带电粒子穿过铅板后的动能Ek122q2B2l2，（1分）mv23m因此粒子穿过铅板后动能的损失为唱=Ek0 _Ek=qU2q2B2I2（2分）3m（3） 从 D 到 C 只有电场力对粒子做功1i（ 2分）qEI 二-mv2- mv2 M2c2解得Vc_ 4q2B2I2X 3m22

17、qEI （2分）m（2）电流方向改变后，由平衡条件BIL+mg=2kx （2 分）20. 解析:利用运动分解法求解此问题（1）令 vo=VI+V=2E，其中 vi=E, v=BB B分）则带电粒子的运动可视为速度为 Vi=E的匀速直线运动与速度为 V的逆时B针方向的匀速圆周运动的合运动，如图所示，其圆周运动的半径和周期分别为2兀mT二-qB故带电粒子将做螺旋线运动，粒子运动的轨迹如图中实线所示，M 点为粒子（2）图中 P 点为粒子运动轨迹与 x 轴的相切点，且粒子在该点的速度为VP= Vi+V =2E（2 分）B2mg2kmgk=2 102m（2其方向与 Vo方向相同（2分）距 x 轴的最远点

18、。在这一点粒子的速度为ym=2R=2mE（2分）qB2VM= Vi-V=0 它到 x 轴的距离qBqB其与 x 轴的切点坐标为 Xp=viT=E 2二m 2二mE（2 分）X-=-B qB qB2根据运动的周期性，粒子与 x 轴的所有相切点的坐标为21. 解析:mgV01市仑磁力恰好和粒子重力抵消，因此由V产生的洛仑磁力使粒子作圆周运动。最V02后粒子作的是圆周运动和匀速直线运动的合运动运动周期2：m，如果s是 T 的整数倍，粒子一定能达到 b，这时有:TtqBV01x=n xp=vi nT=EB2n二mE（n=1、 2、 3）（1qBqB(1)如果洛仑磁力恰好和粒子重力抵消，则mg =qVo!B(2)如果V0f，则可将V0分解V01，V02，V01必须指向 b 的，它产生的洛sqBmg =n2二qB即So2c m g=2n2-q2B可见s与V无关，如果ss，V必须为soVos1soVomg。如果s = s。，V可以取任qB意值22. 解析:2.22 m/s评分标准：本题25分.L图线形状正确