高二物理第3章磁場(chǎng)同步練習(xí)測(cè)試題（帶答案）

1、10/10高二物理第3章磁場(chǎng)同步練習(xí)測(cè)試題帶答案磁場(chǎng)對(duì)于生命體有重要作用 ,以下是查字典物理網(wǎng)整理的第3章磁場(chǎng)同步練習(xí)測(cè)試題 ,請(qǐng)大家進(jìn)行練習(xí)。一、選擇題(此題10小題 ,每題5分 ,共50分)1.一個(gè)質(zhì)子穿過(guò)某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn) ,那么()A.可能存在電場(chǎng)和磁場(chǎng) ,它們的方向與質(zhì)子運(yùn)動(dòng)方向相同B.此空間可能有磁場(chǎng) ,方向與質(zhì)子運(yùn)動(dòng)速度的方向平行C.此空間可能只有磁場(chǎng) ,方向與質(zhì)子運(yùn)動(dòng)速度的方向垂直D.此空間可能有正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng) ,它們的方向均與質(zhì)子速度的方向垂直答案 ABD解析 帶正電的質(zhì)子穿過(guò)一空間未偏轉(zhuǎn) ,可能不受力 ,可能受力平衡 ,也可能受合外力方向與速度方向在同一直線上.2. 兩

2、個(gè)絕緣導(dǎo)體環(huán)AA、BB大小相同 ,環(huán)面垂直 ,環(huán)中通有相同大小的恒定電流 ,如圖1所示 ,那么圓心O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)?AA面水平 ,BB面垂直紙面)A.指向左上方B.指向右下方C.豎直向上D.水平向右答案 A3.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B ,以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A.磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的大小 ,跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況有關(guān)B.磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的方向 ,跟該點(diǎn)處試探電流元所受磁場(chǎng)力的方向一致C.在磁場(chǎng)中某點(diǎn)試探電流元不受磁場(chǎng)力作用時(shí) ,該點(diǎn)B值大小為零D.在磁場(chǎng)中磁感線越密集的地方 ,B值越大答案 D解析 磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定 ,與試探電流元無(wú)關(guān).而磁感線可以描述磁感應(yīng)強(qiáng)度 ,疏密程度表

3、示大小.4.關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) ,不考慮其他場(chǎng)力(重力)作用 ,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)B.可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)C.可能做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D.只能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)答案 A解析 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的洛倫茲力跟速度方向與磁場(chǎng)方向的夾角有關(guān) ,當(dāng)速度方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí) ,它不受洛倫茲力作用 ,又不受其他力作用 ,這時(shí)它將做勻速直線運(yùn)動(dòng) ,故A項(xiàng)正確.因洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直 ,改變速度方向 ,因而同時(shí)也改變洛倫茲力的方向 ,故洛倫茲力是變力 ,粒子不可能做勻變速運(yùn)動(dòng) ,故B、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤.只有當(dāng)速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí) ,帶電粒子才做勻速圓周運(yùn)動(dòng) ,

4、故D項(xiàng)中只能是不對(duì)的.5. 1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)盤(pán)旋加速器 ,其原理如圖2所示.這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成 ,其間留有空隙 ,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()圖2A.離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器B.離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器C.離子從磁場(chǎng)中獲得能量D.離子從電場(chǎng)中獲得能量答案 AD解析 此題源于課本而又高于課本 ,既考查考生對(duì)盤(pán)旋加速器的結(jié)構(gòu)及工作原理的掌握情況 ,又能綜合考查磁場(chǎng)和電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的作用規(guī)律.由R=mvqB知 ,隨著被加速離子的速度增大 ,離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑逐漸增大 ,所以離子必須由加速器中心附近進(jìn)入加速器 ,A項(xiàng)正確 ,B項(xiàng)錯(cuò)誤;離子在

5、電場(chǎng)中被加速 ,使動(dòng)能增加;在磁場(chǎng)中洛倫茲力不做功 ,離子做勻速圓周運(yùn)動(dòng) ,動(dòng)能不改變.磁場(chǎng)的作用是改變離子的速度方向 ,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤 ,D項(xiàng)正確.6. 如圖3所示 ,一個(gè)帶負(fù)電的油滴以水平向右的速度v進(jìn)入一個(gè)方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B后 ,保持原速度做勻速直線運(yùn)動(dòng) ,如果使勻強(qiáng)磁場(chǎng)發(fā)生變化 ,那么以下判斷中正確的選項(xiàng)是()圖3A.磁場(chǎng)B減小 ,油滴動(dòng)能增加B.磁場(chǎng)B增大 ,油滴機(jī)械能不變C.使磁場(chǎng)方向反向 ,油滴動(dòng)能減小D.使磁場(chǎng)方向反向后再減小 ,油滴重力勢(shì)能減小答案 ABD解析 帶負(fù)電的油滴在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中做勻速直線運(yùn)動(dòng) ,受堅(jiān)直向下的重力和豎直向上的洛倫茲力而平衡 ,當(dāng)B減小時(shí) ,由F

6、=qvB可知洛倫茲力減小 ,重力大于洛倫茲力 ,重力做正功 ,故油滴動(dòng)能增加 ,A正確;B增大 ,洛倫茲力大于重力 ,重力做負(fù)功 ,而洛倫茲力不做功 ,故機(jī)械能不變 ,B正確;磁場(chǎng)反向 ,洛倫茲力豎直向下 ,重力做正功 ,動(dòng)能增加 ,重力勢(shì)能減小 ,故C錯(cuò) ,D正確.7.如圖4所示為一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q的圓環(huán) ,可在水平放置的足夠長(zhǎng)的粗糙細(xì)桿上滑動(dòng) ,細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(不計(jì)空氣阻力).現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0 ,在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 ,圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象可能是以下圖中的()圖4答案 AD解析 由左手定那么可知 ,圓環(huán)所受洛倫茲力豎直向上 ,如果恰好qv0B=mg ,圓

7、環(huán)與桿間無(wú)彈力 ,不受摩擦力 ,圓環(huán)將以v0做勻速直線運(yùn)動(dòng) ,故A正確;如果qv0B8. 如圖5所示 ,空間的某一區(qū)域內(nèi)存在著相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng) ,一個(gè)帶電粒子以某一初速度由A點(diǎn)進(jìn)入這個(gè)區(qū)域沿直線運(yùn)動(dòng) ,從C點(diǎn)離開(kāi)區(qū)域;如果這個(gè)區(qū)域只有電場(chǎng)那么粒子從B點(diǎn)離開(kāi)場(chǎng)區(qū);如果這個(gè)區(qū)域只有磁場(chǎng) ,那么粒子從D點(diǎn)離開(kāi)場(chǎng)區(qū);設(shè)粒子在上述3種情況下 ,從A到B點(diǎn) ,從A到C點(diǎn)和A到D點(diǎn)所用的時(shí)間分別是t1、t2和t3 ,比擬t1、t2和t3的大小 ,那么有(粒子重力忽略不計(jì))()圖5A.t1=t2=t3 B.t2C.t1=t2答案 C解析 只有電場(chǎng)時(shí) ,粒子做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng) ,水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng) ,

8、故t1=t2;只有磁場(chǎng)時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) ,速度大小不變 ,但沿AC方向的分速度越來(lái)越小 ,故t3t2 ,綜上所述可知 ,選項(xiàng)C對(duì).9.如圖6所示 ,a、b是一對(duì)平行金屬板 ,分別接到直流電源兩極上 ,右邊有一擋板 ,正中間開(kāi)有一小孔d ,在較大空間范圍內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng) ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B ,方向垂直紙面向里 ,在a、b兩板間還存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)E.從兩板左側(cè)中點(diǎn)c處射入一束正離子(不計(jì)重力) ,這些正離子都沿直線運(yùn)動(dòng)到右側(cè) ,從d孔射出后分成3束.那么以下判斷正確的選項(xiàng)是()圖6A.這三束正離子的速度一定不相同B.這三束正離子的質(zhì)量一定不相同C.這三束正離子的電荷量一定不相同D.這三束正離子的比

9、荷一定不相同答案 D解析 此題考查帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) ,速度選擇器的知識(shí).帶電粒子在金屬板中做直線運(yùn)動(dòng) ,qvB=Eq ,v=EB ,說(shuō)明帶電粒子的速度一定相等 ,而電荷的帶電量、電性、質(zhì)量、比荷的關(guān)系均無(wú)法確定;在磁場(chǎng)中R=mvBq ,帶電粒子運(yùn)動(dòng)半徑不同 ,所以比荷一定不同 ,D項(xiàng)正確.10.如圖7所示 ,兩個(gè)半徑相同的半圓形軌道分別豎直放置在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.軌道兩端在同一高度上 ,軌道是光滑的 ,兩個(gè)相同的帶正電小球同時(shí)從兩軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放.M、N為軌道的最低點(diǎn) ,那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()圖7A.兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度vMB.兩小球第一次到達(dá)軌道最低點(diǎn)時(shí)對(duì)

10、軌道的壓力FMC.小球第一次到達(dá)M點(diǎn)的時(shí)間大于小球第一次到達(dá)N點(diǎn)的時(shí)間D.在磁場(chǎng)中小球能到達(dá)軌道的另一端 ,在電場(chǎng)中小球不能到達(dá)軌道的另一端答案 D解析 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí) ,只有重力做正功 ,在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí) ,重力做正功、電場(chǎng)力做負(fù)功 ,由動(dòng)能定理可知：12mv2M=mgH12mv2N=mgH-qEd故vMvN ,A、C不正確.最低點(diǎn)M時(shí) ,支持力與重力和洛倫茲力的合力提供向心力 ,最低點(diǎn)N時(shí) ,支持力與重力的合力提供向心力.因vMvN ,故壓力FMFN ,B不正確.在電場(chǎng)中因有電場(chǎng)力做負(fù)功 ,有局部機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能 ,故小球不能到達(dá)軌道的另一端.D正確.二、填空題(5+5=10分)11. 一

11、個(gè)電子(電荷量為e ,質(zhì)量為m)以速率v從x軸上某點(diǎn)垂直x軸進(jìn)入上方勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 ,如圖8所示 ,上方磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ,且大小為下方勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的2倍 ,將從開(kāi)始到再一次由x軸進(jìn)入上方磁場(chǎng)作為一個(gè)周期 ,那么 ,電子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期所用的時(shí)間是_ ,電子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的平均速度大小為_(kāi).圖8答案 3meB 2v3解析電子一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡如右圖所示.由牛頓第二定律及洛倫茲力公式 ,可知evB=mv2R ,故圓半徑R=mveB ,所以上方R1=mveB ,T1=2下方R2=2mveB ,T2=4meB.因此電子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期所用時(shí)間是：T=T12+T22=meB+2meB=3meB ,在這段時(shí)間

12、內(nèi)位移大?。簒=2R2-2R1=22mveB-2mveB=2mveB ,所以電子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的平均速度大小為：v=xT=2mveB3meB=2v3.12.(5分)如圖9所示,正方形容器處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一束電子從a孔沿ab方向垂直射入容器內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 ,結(jié)果一局部電子從小孔c豎直射出 ,一局部電子從小孔d水平射出 ,那么從c、d兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比tctd=_ ,在容器中運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比acad=_答案 12 21解析 同一種粒子在同一磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期相同 ,且tc=14T ,td=12T ,即tctd=12.由r=mvqB知 ,vcvd=rcrd=21 ,而acad=qv

13、cBmqvdBm=vcvd=21.三、計(jì)算題(8+8+12+12=40分)13.如圖10所示 ,在傾角為37的光滑斜面上有一根長(zhǎng)為0.4 m ,質(zhì)量為610-2 kg的通電直導(dǎo)線 ,電流I=1 A ,方向垂直紙面向外 ,導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩拴住不動(dòng) ,整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加0.4 T ,方向豎直向上的磁場(chǎng)中 ,設(shè)t=0時(shí) ,B=0 ,那么需要多長(zhǎng)時(shí)間斜面對(duì)導(dǎo)線的支持力為零?(g取10 m/s2)圖10答案 5 s解析 斜面對(duì)導(dǎo)線的支持力為零時(shí)受力分析如右圖由平衡條件得：BIL=mgcot 37B=mgcot 37IL=610-2100.80.610.4 T=2 T所需時(shí)間t=BB=2

14、0.4 s=5 s14.電子質(zhì)量為m ,電荷量為q ,以速度v0與x軸成角射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 ,最后落在x軸上的P點(diǎn) ,如圖11所示 ,求：圖11(1)OP的長(zhǎng)度;(2)電子由O點(diǎn)射入到落在P點(diǎn)所需的時(shí)間t.答案 (1)2mv0Bqsin (2)2mBq解析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) ,應(yīng)根據(jù)條件首先確定圓心的位置 ,畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡 ,所求距離應(yīng)和半徑R相聯(lián)系 ,所求時(shí)間應(yīng)和粒子轉(zhuǎn)動(dòng)的圓心角、周期T相聯(lián)系.(1)過(guò)O點(diǎn)和P點(diǎn)做速度方向的垂線 ,兩線交點(diǎn)C即為電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心 ,如右圖所示 ,那么可知OP=2Rsin Bqv0=mv20R由式可解得：OP=2mv

15、0Bqsin .(2)由圖中可知：2=t又v0=R由式可得：t=2mBq.15.如圖12所示 ,有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=210-3T;磁場(chǎng)右邊是寬度L=0.2 m、場(chǎng)強(qiáng)E=40 V/m、方向向左的勻強(qiáng)電場(chǎng).一帶電粒子電荷量q=-3.210-19 C ,質(zhì)量m=6.410-27 kg ,以v=4104 m/s的速度沿OO垂直射入磁場(chǎng) ,在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入右側(cè)的電場(chǎng) ,最后從電場(chǎng)右邊界射出.求：圖12(1)大致畫(huà)出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡(畫(huà)在給出的圖中);(2)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;(3)帶電粒子飛出電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能Ek.答案 (1)見(jiàn)解析圖 (2)0.4 m (3)7.6810-18 J解

16、析 (1)軌跡如以下圖所示.(2)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí) ,由牛頓運(yùn)動(dòng)定律 ,有qvB=mv2R ,R=mvqB=6.410-2741043.210-19210-3 m=0.4 m.(3)Ek=EqL+12mv2=403.210-190.2 J+126.410-27(4104)2 J=7.6810-18 J.16.質(zhì)量為m ,電荷量為q的帶負(fù)電粒子自靜止開(kāi)始 ,經(jīng)M、N板間的電場(chǎng)加速后 ,從A點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 ,該粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的位置P偏離入射方向的距離為L(zhǎng) ,如圖13所示 ,M、N兩板間的電壓為U ,粒子的重力不計(jì).圖13(1)正確畫(huà)出粒子由靜止開(kāi)始至離開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的軌跡圖