高三物理磁場單元測試

《磁場》單元測試河南宏力學校姚海軍一、選擇題（大題共8小題；每小題4分，共32分．每小題給出的四個選項中最少有一種選項是對的的，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有錯選或不答的得0分）．1．如圖所示，通電圓線圈套在條形磁鐵右端，磁場對通電圓線圈作用的成果，使得（）ININSB．圓線圈面積有被壓小的趨勢C．線圈將向右平移D．線圈將向左平移abcdOO′2．矩形導線框abcd中通有恒定的電流I，線框從如圖所示位置開始繞中心軸abcdOO′A．a(chǎn)d、bc兩邊所受磁場力始終為零B．a(chǎn)b、cd兩邊所受磁場力的合力始終為零C．a(chǎn)b、cd兩邊均受到恒定磁場力D．線框所受的磁場力的合力始終為零3.在圖中虛線所示的區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場。取坐標如圖。一帶電粒子沿x軸正方向進入此區(qū)域，在穿過此區(qū)域的過程中運動方向始終不發(fā)生偏轉。不計重力的影響，電場強度E和磁感強度B的方向可能是（）A．E和B都沿x軸正方向B．E沿y軸正向，B沿z軸正向C．E沿x軸正向，B沿y軸正向D．E、B都沿z軸正向4．電磁流量計廣泛應用于測量可導電流體（如污水）在管中的流量（在單位時間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體的體積）。為了簡化，假設流量計是如圖所示的橫截面為長方形的一段管道，其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c，流量計的兩端與輸送液體的管道相連接（圖中虛線）。圖中流量計的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料，現(xiàn)于流量計所在處加磁感應強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直于前后兩面。當導電液體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計時，在管外將流量計上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表達測得的電流值。已知流體的電阻率為ρ，不計電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為（）A．B．C．D．P1P2CG+-右左DH5．如圖示，連接平行金屬板P1和P2（板面垂直于紙面）的導線的一部分CD和另一連接電池的回路的一部分P1P2CG+-右左DHA．等離子體從右方射入時，CD受力的方向背離GHB．等離子體從右方射入時，CD受力的方向指向GHC．等離子體從左方射入時，CD受力的方向背離GHD．等離子體從左方射入時，CD受力的方向指向GH6.如圖所示，長方形abcd長ad=0.6m，寬ab=0.3m，O、e分別是ad、bc的中點，以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面對里的勻強磁場(邊界上無磁場)，磁感應強度B=0.25T。一群不計重力、質量m=3×10－7kg、電荷量q=+2×10－3C的帶電粒子以速度v=5×102A．從Od邊射入的粒子，出射點全部分布在Oa邊B．從aO邊射入的粒子，出射點全部分布在ab邊C．從Od邊射入的粒子，出射點分布在Oa邊和ab邊D．從aO邊射入的粒子，出射點分布在ab邊和be邊7.長為L，間距也為L的兩平行金屬板間有垂直向里的勻強磁場，如圖所示，磁感應強度為B，今有質量為m、帶電量為q的正離子從平行板左端中點以平行于金屬板的方向射入磁場。欲使離子不打在極板上，入射離子的速度大小應滿足的條件是（）A． B．C． D．8.如圖所示，靜止的圓形線圈有逆時針的電流，在其直徑AB靠近B點處放一根垂直于線圈平面且固定不動的長直導線，當直導線中通過垂直紙面對里的電流后，則圓形線圈將()×A×ABII′B．僅向右平動C．以AB為軸轉動，且向左平動D．以AB為軸轉動，且向右平動二、本大題共3小題，共18分，請將答案直接填寫在答題卷內(nèi)指定處．9.如圖所示，厚度為h、寬為d的導體板放在垂直于它的磁感應強度為B的均勻磁場中，當電流通過導體板時，在導體板的上側面A和下側面A′之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應。實驗表明，當磁場不太強時電勢差U，電流I和B的關系為U=k

式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)?；魻栃山忉屢韵拢和獠看艌龅穆鍌惼澚κ惯\動的電子聚集在導體板的一側，在導體板的另一側出現(xiàn)多出的正電荷，從而形成橫向電場，橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當靜電力與洛倫茲力達成平衡時，導體板上下兩側之間就會形成穩(wěn)定的電勢差。設電流I是由電子定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e，回答下列問題：（1）達成穩(wěn)定狀態(tài)時，導體板上側面Ａ的電勢下側面Ａ的電勢（填高于、低于或等于）。（2）電子所受的洛倫茲力的大小為。

（3）當導體板上下兩側之間的電勢差為U時，電子所受的靜電力的大小為．10．如圖所示，兩電子沿MN方向從M點射入兩平行平面間的勻強磁場中，它們分別以v1、v2的速率射出磁場，則v1∶v2=______，通過勻強磁場合用時間之比t1∶t2=______．MNMNabv1v260°RB11．如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面對里的勻強磁場，磁感應強度大小為B．若在圓心處靜止的原子核中釋放一種質量為m、電量為q的粒子，粒子的速度v0垂直于磁場，則初速度v0大小必須滿足條件時，粒子才干從磁場中穿出，粒子穿過磁場需要的最長時間為．三、本大題共5小題，共50分。規(guī)定計算題要有必要的文字闡明、重要方程式和演算環(huán)節(jié)，有數(shù)值計算的題要有最后成果和單位，只有最后成果沒有過程的不能得分。12.在半徑為R的半圓形區(qū)域中有一勻強磁場，磁場的方向垂直于紙面，磁感應強度為B。一質量為m，帶有電量q的粒子以一定的速度沿垂直于半圓直徑AD方向經(jīng)P點（AP＝d）射入磁場（不計重力影響）。⑴如果粒子正好從A點射出磁場，求入射粒子的速度。⑵如果粒子經(jīng)紙面內(nèi)Q點從磁場中射出，出射方向與半圓在Q點切線方向的夾角為φ（如圖）。求入射粒子的速度。MNPQlB2B13．我國科學家在對放射性元素的研究中，進行了以下實驗：如圖所示，以MN為界，左、右兩邊分別是磁感應強度為2B和B的勻強磁場，且磁場區(qū)域足夠大。在距離界限為l處平行于MN固定一種長為s光滑的瓷管PQ，開始時一種放射性元素的原子核處在管口P處，某時刻該原子核平行于界限的方向放出一質量為m、帶電量-MNPQlB2B(1)電子在兩磁場中運動的軌道半徑大小（僅用l表達）和電子的速度大?。?2)反沖核的質量t/10-4s12354O1．56U/V14.如圖所示，水平放置的平行金屬板，長為l=140cm，兩板之間的距離d=30cm，板間有圖示方向的勻強磁場，磁感應強度的大小為B=1.3×10-3T．兩板之間的電壓按圖所示的規(guī)律隨時間變化（上板電勢高為正）．在t=0時，粒子以速度v=4×10t/10-4s12354O1．56U/V15.如圖1所示，圖中虛線MN是一垂直紙面的平面與紙面的交線，在平面右側的半空間存在一磁感應強度為B的勻強磁場，方向垂直紙面對外。O是MN上的一點，從O點能夠向磁場區(qū)域發(fā)射電量為+q、質量為m、速率為v的粒子，粒子射入磁場時的速度可在紙面內(nèi)各個方向。已知先后射入的兩個粒子正好在磁場中給定的P點相遇，P到O的距離為L，不計重力及粒子間的互相作用。（1）求所考察的粒子在磁場中的軌道半徑；（2）求這兩個粒子從O點射入磁場的時間間隔。16：.如圖所示，在坐標系Oxy的第一象限中存在沿y軸正方向的勻強電場，場強大小為E。在其它象限中存在勻強磁場，磁場方向垂直紙面對里。A是y軸上的一點，它到坐標原點O的距離為h；C是x軸上的一點，到O的距離為l。一質量為m、電荷量為q的帶負電的粒子以某一初速度沿x軸方向從A點進入電場區(qū)域，繼而同過C點進入磁場區(qū)域，并在此通過A點，此時速度與y軸正方向成銳角。不計重力作用。試求：（1）粒子通過C點是速度的大小和方向；（2）磁感應強度的大小B。磁場單元測試參考答案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點垂直射入磁場，故圓弧軌道的圓心在AP上，AP是直徑。設入射粒子的速度為v1，由洛倫茲力的體現(xiàn)式和牛頓第二定律得：解得：⑵設O/是粒子在磁場中圓弧軌道的圓心，連接O/Q，設O/Q＝R/。由幾何關系得：由余弦定理得：解得：設入射粒子的速度為v，由解出：13.答由題意知有兩種可能軌跡，分別如圖甲、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)運行時間:t=2×T1+T2=2×+=(1分)反沖核的速度V=(1分)由動量守恒mv-MV=0得反沖核的質量M=14.根據(jù)題意可知，兩金屬板間的勻強電場是間斷存在的．有電場時，電場方向由上板指向下板，場強大小為E=U/d=1.56V/0.3m=5.2V/m．粒子進入板間在0～1.0×104s內(nèi)受向下的電場力Eq和向下的磁場力Bqv作用，由于電場力與磁場力之比可見在這段時間里粒子作勻速直線運動，它的位移在接著的1.0×10s～2.0×10－4s時間內(nèi)，電場撤銷，α粒子只受磁場力作用，將作勻速圓周運動，軌道半徑為ssssss/2圖11-4-4軌道直徑d′＝2R=12.76cm<d/2，可見，粒子在作圓周運動時不會打到金屬板上，粒子作勻速圓周運動的周期為由于粒子作勻速圓周運動的周期正好等于板間勻強電場撤銷的時間，因此粒子的運動將是勻速直線運動與勻速圓周運動交替進行，其運動軌跡如圖11-4-4所示，通過時間從兩板的正中央射離．15解：（1）設粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑為R，由牛頓第二定律得，則（2）如圖2所示，以OP為弦能夠畫兩個半徑相似的圓，分別表達在P點相遇的兩個粒子的軌跡。圓心分別為O1、O2，過O點的直徑分別為OO1Q1、OO2Q2，在O點處兩個圓的切線分別表達兩個粒子的射入方向，用θ表達它們之間的夾角。由幾何關系可知，，從O點射入到相遇，粒子1的路程為半個圓周加弧長Q1P=Rθ，粒子2的路程為半個圓周減弧長PQ2=Rθ粒子1的運動時間為，其中T為圓周運動的周期。粒子2運動的時間為兩粒子射入的時間間隔為由于因此有上述算式可解得16解：（1）以a表達粒子在電場作用下的加速度，有qE=maeq\o\ac(○,1)加速度沿y軸負方向。設粒子從A點進入電場時的初速度為v0，由A點運動到C點經(jīng)歷的時間為t，則有eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,3)由eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,3)式得eq\o\ac(○,4)設粒子從C點進入磁場時的速度為v，v垂直于x軸的分量eq\o\ac(○,5)由eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,4)eq\o\ac(○,5)式得eq\o\ac(○,6)設粒子通過C點時的速度方向與x軸夾角為，則有eq\o\ac(○,7)由eq\o\ac(○,4)eq\o\ac(○,5)eq\o\ac(○,7)式得eq\o\ac(○,8)（2）粒子從C點進入磁場后在磁場中做速率為v的圓周運動。若圓周的半徑為R，則有