高三物理磁场单元测试

《磁场》单元测试河南宏力学校姚海军一、选择题（大题共8小题；每小题4分，共32分．每小题给出的四个选项中最少有一种选项是对的的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选或不答的得0分）．1．如图所示，通电圆线圈套在条形磁铁右端，磁场对通电圆线圈作用的成果，使得（）ININSB．圆线圈面积有被压小的趋势C．线圈将向右平移D．线圈将向左平移abcdOO′2．矩形导线框abcd中通有恒定的电流I，线框从如图所示位置开始绕中心轴abcdOO′A．ad、bc两边所受磁场力始终为零B．ab、cd两边所受磁场力的合力始终为零C．ab、cd两边均受到恒定磁场力D．线框所受的磁场力的合力始终为零3.在图中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场。取坐标如图。一带电粒子沿x轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转。不计重力的影响，电场强度E和磁感强度B的方向可能是（）A．E和B都沿x轴正方向B．E沿y轴正向，B沿z轴正向C．E沿x轴正向，B沿y轴正向D．E、B都沿z轴正向4．电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c，流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线）。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电液体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表达测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为（）A．B．C．D．P1P2CG+-右左DH5．如图示，连接平行金属板P1和P2（板面垂直于纸面）的导线的一部分CD和另一连接电池的回路的一部分P1P2CG+-右左DHA．等离子体从右方射入时，CD受力的方向背离GHB．等离子体从右方射入时，CD受力的方向指向GHC．等离子体从左方射入时，CD受力的方向背离GHD．等离子体从左方射入时，CD受力的方向指向GH6.如图所示，长方形abcd长ad=0.6m，宽ab=0.3m，O、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直纸面对里的匀强磁场(边界上无磁场)，磁感应强度B=0.25T。一群不计重力、质量m=3×10－7kg、电荷量q=+2×10－3C的带电粒子以速度v=5×102A．从Od边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边B．从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边C．从Od边射入的粒子，出射点分布在Oa边和ab边D．从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和be边7.长为L，间距也为L的两平行金属板间有垂直向里的匀强磁场，如图所示，磁感应强度为B，今有质量为m、带电量为q的正离子从平行板左端中点以平行于金属板的方向射入磁场。欲使离子不打在极板上，入射离子的速度大小应满足的条件是（）A． B．C． D．8.如图所示，静止的圆形线圈有逆时针的电流，在其直径AB靠近B点处放一根垂直于线圈平面且固定不动的长直导线，当直导线中通过垂直纸面对里的电流后，则圆形线圈将()×A×ABII′B．仅向右平动C．以AB为轴转动，且向左平动D．以AB为轴转动，且向右平动二、本大题共3小题，共18分，请将答案直接填写在答题卷内指定处．9.如图所示，厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时电势差U，电流I和B的关系为U=k

式中的比例系数k称为霍尔系数。霍尔效应可解释以下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多出的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达成平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。设电流I是由电子定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：（1）达成稳定状态时，导体板上侧面Ａ的电势下侧面Ａ的电势（填高于、低于或等于）。（2）电子所受的洛伦兹力的大小为。

（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受的静电力的大小为．10．如图所示，两电子沿MN方向从M点射入两平行平面间的匀强磁场中，它们分别以v1、v2的速率射出磁场，则v1∶v2=______，通过匀强磁场合用时间之比t1∶t2=______．MNMNabv1v260°RB11．如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于纸面对里的匀强磁场，磁感应强度大小为B．若在圆心处静止的原子核中释放一种质量为m、电量为q的粒子，粒子的速度v0垂直于磁场，则初速度v0大小必须满足条件时，粒子才干从磁场中穿出，粒子穿过磁场需要的最长时间为．三、本大题共5小题，共50分。规定计算题要有必要的文字阐明、重要方程式和演算环节，有数值计算的题要有最后成果和单位，只有最后成果没有过程的不能得分。12.在半径为R的半圆形区域中有一匀强磁场，磁场的方向垂直于纸面，磁感应强度为B。一质量为m，带有电量q的粒子以一定的速度沿垂直于半圆直径AD方向经P点（AP＝d）射入磁场（不计重力影响）。⑴如果粒子正好从A点射出磁场，求入射粒子的速度。⑵如果粒子经纸面内Q点从磁场中射出，出射方向与半圆在Q点切线方向的夹角为φ（如图）。求入射粒子的速度。MNPQlB2B13．我国科学家在对放射性元素的研究中，进行了以下实验：如图所示，以MN为界，左、右两边分别是磁感应强度为2B和B的匀强磁场，且磁场区域足够大。在距离界限为l处平行于MN固定一种长为s光滑的瓷管PQ，开始时一种放射性元素的原子核处在管口P处，某时刻该原子核平行于界限的方向放出一质量为m、带电量-MNPQlB2B(1)电子在两磁场中运动的轨道半径大小（仅用l表达）和电子的速度大小；(2)反冲核的质量t/10-4s12354O1．56U/V14.如图所示，水平放置的平行金属板，长为l=140cm，两板之间的距离d=30cm，板间有图示方向的匀强磁场，磁感应强度的大小为B=1.3×10-3T．两板之间的电压按图所示的规律随时间变化（上板电势高为正）．在t=0时，粒子以速度v=4×10t/10-4s12354O1．56U/V15.如图1所示，图中虚线MN是一垂直纸面的平面与纸面的交线，在平面右侧的半空间存在一磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面对外。O是MN上的一点，从O点能够向磁场区域发射电量为+q、质量为m、速率为v的粒子，粒子射入磁场时的速度可在纸面内各个方向。已知先后射入的两个粒子正好在磁场中给定的P点相遇，P到O的距离为L，不计重力及粒子间的互相作用。（1）求所考察的粒子在磁场中的轨道半径；（2）求这两个粒子从O点射入磁场的时间间隔。16：.如图所示，在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀强电场，场强大小为E。在其它象限中存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面对里。A是y轴上的一点，它到坐标原点O的距离为h；C是x轴上的一点，到O的距离为l。一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域，继而同过C点进入磁场区域，并在此通过A点，此时速度与y轴正方向成锐角。不计重力作用。试求：（1）粒子通过C点是速度的大小和方向；（2）磁感应强度的大小B。磁场单元测试参考答案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点垂直射入磁场，故圆弧轨道的圆心在AP上，AP是直径。设入射粒子的速度为v1，由洛伦兹力的体现式和牛顿第二定律得：解得：⑵设O/是粒子在磁场中圆弧轨道的圆心，连接O/Q，设O/Q＝R/。由几何关系得：由余弦定理得：解得：设入射粒子的速度为v，由解出：13.答由题意知有两种可能轨迹，分别如图甲、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)运行时间:t=2×T1+T2=2×+=(1分)反冲核的速度V=(1分)由动量守恒mv-MV=0得反冲核的质量M=14.根据题意可知，两金属板间的匀强电场是间断存在的．有电场时，电场方向由上板指向下板，场强大小为E=U/d=1.56V/0.3m=5.2V/m．粒子进入板间在0～1.0×104s内受向下的电场力Eq和向下的磁场力Bqv作用，由于电场力与磁场力之比可见在这段时间里粒子作匀速直线运动，它的位移在接着的1.0×10s～2.0×10－4s时间内，电场撤销，α粒子只受磁场力作用，将作匀速圆周运动，轨道半径为ssssss/2图11-4-4轨道直径d′＝2R=12.76cm<d/2，可见，粒子在作圆周运动时不会打到金属板上，粒子作匀速圆周运动的周期为由于粒子作匀速圆周运动的周期正好等于板间匀强电场撤销的时间，因此粒子的运动将是匀速直线运动与匀速圆周运动交替进行，其运动轨迹如图11-4-4所示，通过时间从两板的正中央射离．15解：（1）设粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为R，由牛顿第二定律得，则（2）如图2所示，以OP为弦能够画两个半径相似的圆，分别表达在P点相遇的两个粒子的轨迹。圆心分别为O1、O2，过O点的直径分别为OO1Q1、OO2Q2，在O点处两个圆的切线分别表达两个粒子的射入方向，用θ表达它们之间的夹角。由几何关系可知，，从O点射入到相遇，粒子1的路程为半个圆周加弧长Q1P=Rθ，粒子2的路程为半个圆周减弧长PQ2=Rθ粒子1的运动时间为，其中T为圆周运动的周期。粒子2运动的时间为两粒子射入的时间间隔为由于因此有上述算式可解得16解：（1）以a表达粒子在电场作用下的加速度，有qE=maeq\o\ac(○,1)加速度沿y轴负方向。设粒子从A点进入电场时的初速度为v0，由A点运动到C点经历的时间为t，则有eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,3)由eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,3)式得eq\o\ac(○,4)设粒子从C点进入磁场时的速度为v，v垂直于x轴的分量eq\o\ac(○,5)由eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,4)eq\o\ac(○,5)式得eq\o\ac(○,6)设粒子通过C点时的速度方向与x轴夹角为，则有eq\o\ac(○,7)由eq\o\ac(○,4)eq\o\ac(○,5)eq\o\ac(○,7)式得eq\o\ac(○,8)（2）粒子从C点进入磁场后在磁场中做速率为v的圆周运动。若圆周的半径为R，则有