高考物理（教科版）一轮复习综合训练：单元检测 磁场

单元检测九磁场

考生注意：

1.本试卷共4页.

2.答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应

位置上.

3.本次考试时间90分钟，满分100分.

4.请在密封线内作答，保持试卷清洁完整.

一、单项选择题（本题共9小题，每小题4分，共36分.在每小题给出的四个选项中只有一

个选项正确，选对得4分，选错得。分）

1.关于电场强度、磁感应强度，下列说法中正确的是（）

A.由真空中点电荷的电场强度公式石=法可知，当r趋近于零时，其电场强度趋近于无限

大

B.电场强度的定义式E=f适用于任何电场

C.由安培力公式尸=8〃可知，一小段通电导体在某处不受安培力，说明此处一定无磁场

D.一带电粒子在磁场中运动时，磁感应强度的方向一定垂直于洛伦兹力的方向和带电粒子

的运动方向

2.如图1所示，两根平行放置的长直导线a和6中有大小相等、方向相反的电流，。受到的磁

场力大小为当加入一个与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为后,

则此时6受到的磁场力大小变为（）

图1

A.尸2B.Fi一尸2

C.FI+F2D.2FI-F2

3.如图2所示，在尤>0,y>0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度垂直于xOy平面向里,

大小为8.现有一质量为机、电荷量为q的带正电的粒子，从x轴上某点尸沿着与无轴成30。

角的方向射入磁场.不计重力的影响，则下列有关说法正确的是（）

XXXX

B

XXXX

XXXX

」XXX彳。。一

O~p5

图2

A.只要粒子的速率合适，粒子就可能通过原点

B.粒子在磁场中运动的时间一定为舞

C.粒子在磁场中运动的时间可能为爱

D.粒子在磁场中运动的时间可能为赢

4.（2017•黑龙江大庆模拟）如图3所示，从S处发出的热电子（重力不计）经加速电压U加速后

垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转.设两极板间电场强

度为E,磁感应强度为R欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可

行的是（）

图3

A.适当减小电场强度E

B.适当减小磁感应强度8

C.适当增大加速电场极板之间的距离

D.适当减小加速电压。

5.如图4所示，甲、乙两个质量相同、带等量异种电荷的带电粒子，以不同的速率经小孔尸

垂直磁场边界MN,进入方向垂直纸面向外的匀强磁场中，在磁场中做匀速圆周运动，并垂

直磁场边界MN射出磁场，半圆轨迹如图中虚线所示.不计粒子所受重力及空气阻力，则下

列说法中正确的是（）

Mp\N

\**k*/

・・甲•・••

图4

A.甲带负电荷，乙带正电荷

B.洛伦兹力对甲做正功

C.甲的速率大于乙的速率

D.甲在磁场中运动的时间大于乙在磁场中运动的时间

6.（2017•广东湛江一中月考）

如图5所示，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其轨道

半径为R已知电场的电场强度为E,方向竖直向下；磁场的磁感应强度为8,方向垂直纸面

向里，不计空气阻力，设重力加速度为g,则（）

图5

A.液滴带正电

B.液滴荷质比'='

C.液滴沿顺时针方向运动

D.液滴运动的速度大小。=黑

7.如图6甲所示，一个质量为“、电荷量为q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上

滑动，细杆处于匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度。o,圆环在以后的运动

过程中的速度一时间图像如图乙所示.关于圆环所带的电性、匀强磁场的磁感应强度8和圆

环克服摩擦力所做的功W,下列说法正确的是（重力加速度为g）（）

r2mg

A.圆环带负电，B.圆环带正电，D——

qvoquo

33

C.圆环带负电，W=~^nWQ9D.圆环带正电，W=^m)Q9

8.如图7所示，水平放置的平行板长度为八两板间距也为L两板之间存在垂直纸面向里、

磁感应强度大小为B的匀强磁场，在两板正中央尸点静止着一个不计重力的电子（质量为m,

电荷量为一e）.现在给电子一个水平作用力，电子获得一个向右的瞬时初速度vo,立刻撤去

作用力，欲使电子不与平行板相碰撞，贝）

XX

XX

9.（2018•广东东莞模拟）如图8所示，有一个正方形的匀强磁场区域e是ad的中点，/

是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度。射入一带负电的粒子（带电粒子重力不计），

恰好从e点射出，贝!］（）

X

d

A.如果粒子的速度增大为原来的2倍，将从d点射出

B.如果粒子的速度增大为原来的3倍，将从7点射出

C.如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的2倍，将从d点射出

D.只改变粒子的速度使其分别从e、d、/点射出时，从e点射出所用时间最短

二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分.在每小题给出的四个选项中，至少

有两个选项是正确的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得。分）

10.如图9所示，质量为办长为乙的导体棒电阻为R,初始时静止于电阻不计、间距为

L的光滑的水平金属轨道上，电源电动势为E,内阻不计.匀强磁场的磁感应强度为B,其

方向与轨道平面成。角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，贝）

SN

导体棒向左运动

开关闭合瞬间导体棒阿所受安培力为爷

开关闭合瞬间导体棒MV所受安培力为

D.开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为BE；?”

11.如图10所示，在光滑绝缘的水平面上叠放着两个物块A和3,A带负电、质量为m、电

荷量为q,B不带电、质量为2加，A和8间的动摩擦因数为05初始时A、8处于静止状态，

现将大小为尸=mg的水平恒力作用在8上，g为重力加速度.A、B处于水平向里的磁场之

中，磁感应强度大小为员.若A、8间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块B足够长，则下

列说法正确的是（）

F中

----XF|x

7777777777777777777777777777777777'

图10

A.水平力作用瞬间，A的加速度大小为刍

B.A做匀加速运动的时间为枭

C.A的最大速度为常

qHo

D.B的最大加速度为g

12.如图11所示，空间中有垂直纸面向里的匀强磁场，垂直磁场方向的平面内有一长方形区

域其反边长为L,湖边长为两同种带电粒子（重力不计）以相同的速度oo分别从。

点和裙边上的尸点垂直射入磁场，速度方向垂直于湖边，两粒子都恰好经过。点，则下列

说法中正确的是（）

XXXXX

ai-*------1d

；W；

X；XXX；X

I•

II

II

II

x!xxx；x

!v

Pt-0

x：xxx：x

।।

b'--------'c

xxxxx

XXXXX

图11

A.粒子在磁场中运动的轨道半径为¥乙

B.粒子从。点到c点的运动时间为寻

C.粒子的比荷为密

D.P点与a点的距离为率

三、非选择题（本题共5小题，共49分）

13.(9分)霍尔元件可以用来检测磁场及其变化.图12甲为使用霍尔元件测量通电直导线产

生磁场的装置示意图.由于磁芯的作用，霍尔元件所处区域磁场可看做匀强磁场.测量原理

如图乙所示，直导线通有垂直纸面向里的电流，霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱,

通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路.所用器材已在图中给出，部分电路已经连接好.为

测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B：

图12

(1)制造霍尔元件的半导体参与导电的自由电荷带负电，电流从乙图中霍尔元件左侧流入，右

侧流出，霍尔元件(填“前”或“后”)表面电势高.

(2)在图中画线连接成实验电路图.

(3)已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为e,霍尔元件的厚度

为h,为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B,还必须测量的物理量有、

(写出具体的物理量名称及其符号)，计算式2=.

14.(10分)如图13所示，两个同心圆，半径分别为r和2r,在两圆之间的环形区域内存在垂

直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为R圆心。处有一放射源，放出粒子的质量为加，带电

荷量为q,假设粒子速度方向都和纸面平行.

图13

(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向，与初速度方向夹角为60。，要想使粒子经过磁场

第一次通过A点，则初速度的大小是多少？

(2)要使粒子不穿出环形区域，则粒子的初速度不能超过多少？

15.（10分）一匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面，磁场分布在以。为圆心的一个圆形区域

内，一个质量为加、电荷量为g的带电粒子，由原点。开始运动，初速度为。，方向沿x正

方向，后来粒子经过y轴上的尸点，此时速度方向与y轴的夹角为30。，P到。的距离为/,

如图14所示.不计粒子重力的影响，求磁场的磁感应强度8的大小和磁场区域的半径R.

图14

16.(10分)如图15所示，尸是一个放射源，从开口处在纸面内向各个方向放出某种粒子(不计

重力)，而这些粒子最终必须全部垂直射到底片MV这一有效区域，并要求底片上每个地

方都有粒子到达.假若放射源所放出的是质量为机、电荷量为4的带正电的粒子，且所有的

粒子速率都是。，M与放射源的出口在同一水平面，底片竖直放置，底片长为L为

了实现上述目的，我们必须在P的出口处放置一有界匀强磁场.求：

图15

(1)匀强磁场的方向；

(2)画出所需最小有界匀强磁场的区域，并用阴影表示；

(3)磁感应强度B的大小以及最小有界匀强磁场的面积S.

17.(10分)(2018•河南九校质量测评)如图16所示，区域I内有与水平方向成45。角的匀强电

场Ei,区域宽度为区域H内有正交的有界匀强磁场B和匀强电场瓦，区域宽度为必，

磁场方向垂直纸面向里，电场方向竖直向下.一质量为机、带电荷量为q的微粒在区域I左

边界的尸点，由静止释放后水平向右做直线运动，进入区域n后做匀速圆周运动，从区域II

右边界上的。点穿出，其速度方向改变了60。，重力加速度为g,求：

；；

!///xBxx\

p£xxnx

历］；XXXiI

XXxTC

J瓦:

/；|xIxIXI；

b-d\——也—*1

图16

(1)区域I和区域II电场强度Ei、£2的大小；

(2)区域II内磁感应强度B的大小；

(3)微粒从P运动到Q的时间.

答案精析

1.B

2.A［如图所示,

ah

先对。进行受力分析，a受到b导线产生的磁场的作用力尸1,方向向左.假设后加的匀强磁

场方向垂直于纸面向外，则此磁场对。的作用力尸方向向右，/2=吗一月|.同理

Fh=\Fi'-F'|,Fi'为a产生的磁场对6的作用力，〃为后加磁场对。的作用力.又

Fi=F「,F=F',故

F/,=&.故正确选项为A.]

3.C

4.A[要使电子在复合场中做匀速直线运动，有Eq=qoA根据左手定则可知电子所受的洛

伦兹力的方向向下，故电子向上极板偏转的原因是电场力大于洛伦兹力，所以要么增大洛伦

兹力，要么减小电场力.适当减小电场强度E,即可以减小电场力，选项A正确；适当减小

磁感应强度8,可以减小洛伦兹力，选项B错误；适当增大加速电场极板之间的距离，根据

可得由于两极板间的电压没有变化，所以电子进入磁场的速率没有变

化，因此没有改变电场力和洛伦兹力的大小，选项C错误；同理，适当减小加速电压U,可

以减小电子进入复合场中的速度。，从而减小洛伦兹力，选项D错误.]

5.C

6.C[液滴在重力场、句强电场和句强磁场组成的复合场中做匀速圆周运动，可知，液滴受

到的重力和电场力是一对平衡力，重力竖直向下，所以电场力竖直向上，与电场方向相反，

故可知液滴带负电，故A错误；由mg=qE,解得'=%故B错误；磁场方向垂直纸面向里，

洛伦兹力的方向始终指向圆心，由左手定则可判断液滴的运动方向为顺时针，故C正确；由

卯得R=,，又2=菅，故。=写匕故D错误.综上本题选C.]

7.B

nxv2nwc\

8.A[电子在磁场中做匀速圆周运动，由勿3='_^_得7?=一3，如图所示.

KeD

当R=与时，电子恰好与下板相切;当&=与寸，电子恰好从下板右边缘飞出两平行板（即飞

出磁场）.

mseBL

由Ri=解得=

~eBfi4m

my?

由&=~eB解得外=工嬴，

所以欲使电子不与平行板相碰撞，电子初速度Do应满足小）>^—或。o<N需，故选项A正确.]

乙，，I1fL

9.A[如果粒子的速度增大为原来的2倍，磁场的磁感应强度不变，由卯8=而万得R=瓦，

可知半径将增大为原来的2倍，根据几何关系可知，粒子正好从d点射出，故A项正确；设

正方形边长为2a,则粒子从e点射出，轨迹半径为乎a磁感应强度不变，粒子的速度变为原

来的3倍，则轨迹半径变为原来的3倍，即轨迹半径为半I,则由几何关系可知，粒子从位

之间射出磁场，B项错；如果粒子速度不变，磁感应强度变为原来的2倍，粒子轨迹半径减

小为原来的一半，因此不可能从d点射出，C项错；只改变粒子速度使其分别从e、d、于三

点射出时，从/点射出时轨迹的圆心角最小，运动时间最短，D项错,]

RFI

10.BD[磁场方向与导体棒垂直，开关闭合瞬间导体棒所受安培力尸=3二=一屋，方向垂

直于磁场方向与电流方向所确定的平面斜向下，其有水平向右的分量，导体棒将向右运动，

故A、C错误,B正确.导体棒所受的合力/合=_Fcos（90。一。）=尸sin0,由■得〃=强焉还，

D正确.]

11.BC[/作用在5上瞬间，假设A、8一起加速，则对A、B整体有尸=3mq=mg,对A

有a=ma=qmg<jumg=^mg，假设成立，因此A、5共同做加速运动，加速度为外A选项错

误；A、5开始运动后，整体在水平方向上只受到月作用，做匀加速直线运动，对A分析，B

对A有水平向左的静摩擦力入辞作用，由心静=等知，心静保持不变，但A受到向上的洛伦兹

力，支持力M=mg—亚坑逐渐减小，最大静摩擦力"VA减小，当〃静时，A、5开始相

对滑动，此时有等=〃（加g—qsBo）,券，由。1=。/得/=缁",B正确；A、B相对滑动

后，A仍受到滑动摩擦力作用，继续加速，有力滑=ju（mg-qVABo）,速度增大，滑动摩擦力减

小，当滑动摩擦力减小到零时，A做匀速运动，有mg=qsBo,得最大速度。2=谪，C选项

正确；A、B相对滑动后，对B有尸一以滞=2maB,小清减小，则诙增大，当小滞减小到零时，

班最大，有a^=2m=2fD选项错误.]

12.ACD［如图，

XXXXX

x!x沙—Xx

x（）2xxx

连接“c,ac=2Lf即为轨迹圆弧对应的弦，作弦QC的垂直平分线交。。于点01,即为粒子从

4点到c点运动轨迹的圆心，半径R=七八0=2&3"A正确；粒子从〃点到c点的运动时

vOoDUD

间'=一^=斗明，B错误;由卯。8=建得R=鬻，则比荷2=焉=密，C正确；

从尸点射入的粒子的轨迹半径也等于R,根据几何关系，可以求出轨迹圆心。2点到b点的距

离为W?2—4=当"尸点与。点的距离为//,+当乙一斗工=斗工，尸点与O1点重合，D

正确.]

13.(1)前(2)见解析图(3)电压表示数。电流表示数/竽

解析(1)磁场是直线电流产生的，根据安培定则，磁场方向向下；霍尔元件中电流向右，根

据左手定则，自由电荷所受安培力向内，故后表面带负电，前表面带正电，故前表面电势较

高.

(2)滑动变阻器控制电流，用电压表测量电压，电路图如图所示.

(3)设前后表面的长度为％最终自由电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有

U八

,=evB

根据电流微观表达式，有

I=neSv=nedhv

nehU

联立解得B=

14.见解析

解析(1)如图所示,

设粒子在磁场中的轨道半径为R,则由几何关系得又qviB=w诘得°尸内

(2)设粒子轨迹与磁场外边界相切时，粒子在磁场中的轨道半径为&,则由几何关系有

(2LR