高中物理--磁场测试题(含答案)

高中物理--磁场测试题（含答案）

注意事项：

1．答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号

条形码粘贴在答题卡上的指定位置.

2．选择题的作答：每小题选出答案后,用2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效.

3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内.写在试题

卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效.

4．考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交.

一、选择题(本题共12小题,每小题4分.在每小题给出的四个选项中,第1～8题只有一

项符合题目要求,第9～12题有多项符合题目要求.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)

1．磁体之间的相互作用是通过磁场发生的.对磁场认识正确的是( )

A ．磁感线有可能出现相交的情况

B ．磁感线总是由N 极出发指向S 极

C ．某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时N 极所指方向一致

D ．若在某区域内通电导线不受磁场力的作用,则该区域的磁感应强度一定为零

2．关于带电粒子在电场或磁场中运动的表述,以下正确的是( )

A ．带电粒子在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同

B ．正电荷只在电场力作用下,一定从高电势处向低电势处运动

C ．带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力方向与粒子的速度方向垂直

D ．带电粒子在磁场中某点受到的洛伦兹力方向与该点的磁场方向相同

3．在雷雨天气时,空中有许多阴雨云都带有大量电荷,在一楼顶有一避雷针,其周围摆放

一圈小磁针,当避雷针正上方的一块阴雨云对避雷针放电时,发现避雷针周围的小磁针的S

极呈顺时针排列(俯视),则该块阴雨云可能带( )

A ．正电荷

B ．负电荷

C ．正、负电荷共存

D ．无法判断

4．如图所示,一环形线圈沿条形磁铁的轴线,从磁铁N 极的左侧A 点运动到磁铁S 极的右侧B 点,A 、B 两点关于磁铁的中心对称,则在此过程中,穿过环形线圈的磁通量将( ) A ．先增大,后减小 B ．先减小,后增大 C ．先增大,后减小,再增大,再减小 D ．先减小,后增大,再减小,再增大 5．如图所示,为某磁场的一条磁感线,其上有A 、B 两点,则( ) A ．A 点的磁感应强度一定大 B ．B 点的磁感应强度一定大 C ．因为磁感线是直线,A 、B 两点的磁感应强度一样大 D ．条件不足,无法判断 6．一段通电直导线,长度为l ,电流为I ,放在同一个匀强磁场中,导线和磁场的相对位置有如图所示的四种情况,通电导线所受到的安培力的大小情况将是( ) A ．丙和丁的情况下,导线所受到的安培力都大于甲的情况 B ．乙的情况下,导线不受力 C ．乙、丙的情况下,导线都不受力 D ．甲、乙、丁的情况下,导线所受安培力大小都相等 7．如图所示,从同一粒子源O 发出的粒子以相同的速度垂直射入某磁场中,结果分成了a 、b 、c 三束,下列说法正确的是( ) A ．a 粒子带负电,b 粒子不带电,c 粒子带正电 B ．a 粒子带正电,b 粒子不带电,c 粒子带负电 C ．q a ＞q c

此卷只装订不密封

D．q a＜q c

8．如图所示,将一束正离子(不计重力)垂直射入正交的匀强磁场和匀强电场区域里,结果发现有些离子保持原来的运动方向,未发生任何偏转；如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中,发现这些离子又分裂成几束.对这些进入后一磁场中的离子,可得出的结论是()

A．它们的动能一定各不相同

B．它们的电荷量一定各不相同

C．它们的质量一定各不相同

D．它们的电荷量与质量之比一定各不相同

9．下列说法中正确的是( )

A．磁体在空间能产生磁场,磁场使磁体间不必接触便能相互作用

B．在磁场中的某一点,小磁针仅在磁场力作用下静止时北极所指的方向,就是那一点的磁场方向

C．当两个磁体的同名磁极相互靠近时,两条磁感线有可能相交

D．磁体周围的磁感线都是闭合的曲线

10．如图所示,直导线通入垂直纸面向里的电流,在下列匀强磁场中,直导线能静止在光滑斜面上的是()

11．如图所示,直角三角形ABC中存在一匀强磁场,比荷相同的两粒子沿AB方向从A 点射入磁场,分别从AC边上的P、Q两点射出.下列说法正确的是()

A．从Q点射出的粒子速度较大

B．从Q点射出的粒子在磁场中运动的周期大

C．从Q点射出的粒子,在磁场中运动的时间长

D．两粒子在磁场中运动的时间一样长

12．如图是质谱仪的工作原理示意图,带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的场强分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是()

A．质谱仪是分析同位素的重要工具

B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外

C．能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于

E

B

D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的荷质比越小

二、非选择题(本题共6小题,共52分.把答案填在题中的横线上或按题目要求作答.解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)

13．(6分)霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器,用它可以检测磁场及其变化,广泛应用于测量和自动控制等领域.在电动自行车中有多处用了霍尔传感器,最典型的是测速、调速转把、断电刹把以及电动车无刷电机和霍尔助力传感器等.实验表明,铜以及大多数金属的导电物质是带负电荷的电子,但锌中的导电物质带的是正电.

(1)霍尔元件的原理图如图所示,若制作霍尔元件的材料使用的是锌,通入如图所示的电流后,N表面的电势_________M表面的电势；(填“高于”“低于”或“等于”)

(2)霍尔元件能够把磁学量_________转换为电学量_________.(填物理量的名称)

14．(6分)如图为“电流天平”,可用于测定磁感应强度.在天平的右端挂有一矩形线圈,设

其匝数n＝5,底边cd长L＝20 cm,放在垂直于纸面向里的待测匀强磁场中,且线圈平面与磁

场垂直.当线圈中通入如图所示方向的电流I＝100 mA时,调节砝码使天平平衡.若保持电流大小不变,使电流方向反向,则要在天平右盘加质量m＝8.2 g的砝码,才能使天平再次平衡.则cd边所受的安培力大小为N,磁感应强度B的大小为T.(g取10 m/s2)

15．(6分)在磁感应强度处处相等的磁场中放一与磁场方向垂直的通电直导线,通入的电流是2.5 A,导线长10 cm,它受到的磁场力为5×10－2 N.问：

(1)这个磁场的磁感应强度是多大？

(2)如果把通电导线中的电流增大到5 A时,该磁场的磁感应强度是多大？

16．(8分)如图所示,虚线圆所围区域有方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v 射入磁场,电子束经过磁场区后,其运动方向与原入射方向成θ角.设电子质量为m,电荷量为e,不计电子之间相互作用力及所受的重力,求：

(1)电子在磁场中运动轨迹的半径R；

(2)电子在磁场中运动的时间t.

17．(12分)水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).

现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为θ且指向右上方,如图所示,问：

(1)当ab棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少？

(2)若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒所受支持力为零,B的大小至少为多少？此时B的方向如何？

18．(14分)如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴.一质量为m、电荷量为q的带正电荷的小球,从y轴上的A点水平向右抛出.经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴正方向夹角为θ.不计空气阻力,重力加速度为g,求：

(1)电场强度E的大小和方向；

(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小；

(3)A点到x轴的高度h.

物理答案

一、选择题(本题共12小题,每小题4分.在每小题给出的四个选项中,第1～8题只有一项符合题目要求,第9～12题有多项符合题目要求.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)

1．【答案】C

【解析】在磁场中某点的磁场只能有一个方向,即该点的磁感线的切线方向,如果磁感线相交,则该点磁场就有两个方向了,A错误；在磁铁外部磁感线是由N极出发指向S极,在磁铁内部磁感线是由S极出发指向N极,B错误；在磁场中,某点的磁场的方向是该点放置的小磁针静止时N极所指方向,C正确；若在某区域内通电导线不受磁场力的作用,可能磁场和通电导线是平行的,D错误.

2．【答案】C

【解析】当带电粒子带负电时,在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相反,当带电粒子带正电时,受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同,故A错

误；由U AB＝W

q知,若电场力的方向与运动方向相反,电场力做负功,则正电荷将从低电势

处向高电势处运动,故B错误；根据左手定则,带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力方向一定与速度的方向垂直,故C正确,D错误.

3．【答案】B

【解析】小磁针的S极顺时针排列,说明磁场方向为逆时针,由安培定则可知,电流方向为竖直向上,即该阴雨云带负电荷,故选项B正确.

4．【答案】A

【解析】在磁铁内部磁感应强度最大,磁感线条数最多,在A端和B端,磁铁的部分磁感线通过线圈,而在磁铁中间,磁铁的全部磁感线通过线圈,只在外部有少量的抵消,因此

穿过线圈的磁通量先增大后减小.

5．【答案】D

【解析】磁感应强度的大小可由磁感线的疏密程度确定,只给出一条磁感线,无法判断该条磁感线上两点磁感应强度的大小,故A、B、C错误,D正确.

6．【答案】B

【解析】乙的情况下,由于I与B同向,通电导线不受安培力作用,B正确；甲、丙、丁三种情况下,l、I与B三者大小相同且方向总是相互垂直的,所以安培力的大小相同,A、C、D错误.

7．【答案】B

【解析】由左手定则知A错,B对；由于不知道粒子质量关系,无法根据偏转半径来判断其电荷量的关系,C、D错.

8．【答案】D

【解析】从第一磁场进入后一磁场的带电粒子一定满足Eq＝Bqv,即v＝

E

B,这些粒子速度相同.而在后一磁场中,R＝

mv

qB,由于v、B相同,而R不同,所以比荷

q

m不同,故选项D正确.

9．【答案】ABD

【解析】磁体间的作用力是通过磁场传递的,可以不用接触便产生相互作用,A项正确；小磁针仅在磁场力作用下静止时北极的指向是北极受力的方向,就是那一点的磁场方向,B项正确；磁感线是闭合的曲线且不能相交,C项错误,D项正确.

10．【答案】AC

【解析】要使直导线能够静止在光滑的斜面上,则直导线在磁场中受到的安培力必须与重力或重力沿斜面向下的分力平衡,通过左手定则判断得出,A、C是正确的.

11．【答案】AD

【解析】如图乙所示,O1和O2分别为两粒子在磁场中做圆周运动时从P、Q两点射出的粒子的轨迹所在圆的圆心,由图可以看出两圆心角相等,由于两粒子比荷相等,据T＝2πm

qB知两粒子在磁场中运动周期相等.所以两粒子在磁场中运动的时间一样长.从Q点射出的粒子半径大,根据r＝

mv

qB知,其速度也大.

12．【答案】ABC

【解析】根据Bqv＝Eq,得v＝

E

B,C正确；在磁场中,B0qv＝m

v2

r,得

q

m＝

v

B0r,半径r越小,荷质比越大,D错误；同位素的电荷数一样,质量数不同,在速度选择器中电场力向右,洛伦兹力必须向左,根据左手定则,可判断磁场方向垂直纸面向外,A、B正确.

二、非选择题(本题共6小题,共52分.把答案填在题中的横线上或按题目要求作答.解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)

13．(6分)

【答案】(1)高于 (2)磁感应强度 电压

【解析】(1)该霍尔元件中载流子带正电,根据左手定则知,正电荷在洛伦兹力作用下偏向N 表面,所以N 表面的电势高于M 表面的电势.

(2)霍尔元件能够把磁学量磁感应强度,转换为电学量电压.

14．(6分)

【答案】4.1×10-2 0.41

【解析】电流方向反向,则安培力大小不变,由竖直向下变为竖直向上,则ΔF ＝2nBIL ＝mg ,所以cd 边所受安培力大小F 安＝12mg ＝4.1×10-2 N,可得磁感应强度B ＝0.41 T.

15．(6分)

【解析】(1)由磁感应强度的定义式得B ＝F IL ＝5×10－2

2.5×0.1 T ＝0.2 T.

(2)磁感应强度B 是由磁场和空间位置（点）决定的,和导线的长度L 、电流I 的大小无关,所以该点的磁感应强度是0.2 T.

16．(8分)

【解析】(1)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得evB ＝m v 2

R

解得R ＝mv

eB .

(2)设电子做匀速圆周运动的周期为T ,则T ＝2πR v ＝2πm

eB

由如图所示的几何关系得圆心角α＝θ

所以t ＝θ2πT ＝mθ

eB .

17．(12分)

【解析】从b 向a 看侧视图如图所示.

(1)水平方向：f ＝F 安sin θ

竖直方向：N ＋F 安cos θ＝mg

又F 安＝BIL ＝B E R L 联立解得：N ＝mg －BLE cos θR ,f ＝BLE sin θR . (2)要使ab 棒受支持力为零,且让磁场最小,可知安培力竖直向上,则有F 安′＝mg B min ＝mgR EL ,根据左手定则判定磁场方向水平向右. 18．(14分) 【解析】(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动,其所受电场力必须与重力平衡,有 qE ＝mg E ＝mg q 重力的方向是竖直向下,电场力的方向则应为竖直向上,由于小球带正电,所以电场强度方向竖直向上. (2) 小球做匀速圆周运动,O ′为圆心,MN 为弦长,∠MO ′P ＝θ,如图所示.设半径为r ,由几何关系知 L 2r ＝sin θ 小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,设小球做圆周运动的速率为v ,有 qvB ＝mv 2r 由速度的合成与分解知v 0v ＝cos θ 解得v 0＝qBL 2m cot θ. (3)设小球到M 点时的竖直分速度为v y ,它与水平分速度的关系为v y ＝v 0tan θ 由匀变速直线运动规律v 2y ＝2gh 解得h ＝q 2B 2L 28m 2g .