人教版高中物理选修2-1高二上学期磁场单元测试题

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作河北衡水景县梁集中学2014-2015高二上学期磁场单元测试题一、选择题。

1、关于电场强度和磁感应强度，下列说法中正确的是( )A. 电场强度的定义式E=qF 适用于任何静电场 B. 电场中某点电场强度的方向与在该点的检验电荷所受电场力的方向相同C. 公式B=ILF 说明B 与放入磁场中的通电导线所受安培力F 成正比 D. 公式B=IL F 说明B 的方向与放入磁场中的通电直导线所受安培力的方向相同 2、无限长通电直导线在周围某一点产生的磁场的磁感应强度B 的大小与电流成正比，与导线到这一点的距离成反比．如图所示，两根相距L 的无限长直导线分别通有电流I 和3I ．在两导线的连线上有a 、b 、c 三点，a 点为两根直导线连线的中点，b 、c 两点距导线的距离均为L ．下列说法正确的是( )A. a 点和b 点的磁感应强度方向相反B. a 点和b 点的磁感应强度大小之比为8：1C. c 点和b 点的磁感应强度方向相同D. c 点和b 点的磁感应强度大小之比为5：13、 如图所示，把一根通电直导线AB 放在固定的蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动．当导线通过电流I 时，如果只考虑安培力的作用，则从上往下看，导线的运动情况是( )A. 顺时针方向转动，同时下降B. 顺时针方向转动，同时上升C. 逆时针方向转动，同时下降D. 逆时针方向转动，同时上升4、如图所示，在水平直导线正下方，放一个可以自由转动的小磁针．现给直导线通以向右的恒定电流，不计其他磁场的影响，则下列说法正确的是( )A. 小磁针保持不动B. 小磁针的N 极将向下转动C. 小磁针的N 极将垂直于纸面向里转动D. 小磁针的N 极将垂直于纸面向外转动5、 如图所示，两平行导轨ab 、cd 竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ 放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触．现在金属棒PQ 中通以变化的电流I ，同时释放金属棒PQ 使其运动．已知电流I 随时间的关系为I=kt(k 为常数，k ＞0)，金属棒与导轨间的动摩擦因素一定．以竖直向下为正方向，则下面关于棒的速度v 、加速度a 随时间变化的关系图象中，可能正确的是( )A. B. C. D.6、 如图所示，一根长度L 的直导体棒中通以大小为I 的电流，静止放在导轨上，垂直于导体棒的匀强磁场的磁感应强度为B ，B 的方向与竖直方向成θ角，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，下列说法中正确的是( )A. 导体棒受到磁场力大小为BILsinθB. 导体棒对轨道压力大小为mg-BILsinθC. 导体棒受到导轨摩擦力为BILcosθD. 导体棒受到导轨摩擦力为μ(mg -BILsinθ)7、 如图所示，光滑绝缘的斜面与水平面的夹角为θ．导体棒ab 静止在斜面上，ab 与斜面底边平行，通有图示的恒定电流I ．空间充满竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B ．现缓慢增大θ(0＜θ＜90°)，若电流I 不变，且ab 始终静止在斜面上(不考虑磁场变化产生的影响)，下列说法正确的是( )A. B 应缓慢增大B. B 应缓慢减小C. B 应先增大后减小D. B 应先减小后增大8、 1957年，科学家首先提出了两类超导体的概念，一类称为I 型超导体，主要是金属超导体，另一类称为Ⅱ型超导体(载流子为电子)，主要是合金和陶瓷超导体．I 型超导体对磁场有屏蔽作用，即磁场无法进入超导体内部，而Ⅱ型超导体则不同，它允许磁场通过．现将一块长方体Ⅱ型超导体通入稳恒电流I 后放入匀强磁场中，如图所示．下列说法正确的是( )A. 超导体的内部产生了热能B. 超导体所受安培力等于其内部所有电荷定向移动所受洛伦兹力的合力C. 超导体表面上a 、b 两点的电势关系为φa ＞φbD. 超导体中电流I 越大，a 、b 两点的电势差越大9、 如图所示，竖直平面内用两根细线将粗细均匀的金属棒 CD 水平悬挂在天花板上，金属棒的质量为m 、长度为L ，重力加速度为g ．水平方向的匀强磁场垂直于金属棒CD ，磁感应强度大小为B ．当金属棒中通以电流I 时，细线中 的拉力恰好为零，则电流I 应满足( )A. I=BLmg ，方向C 到D B. I=BLmg ，方向D 到C C. I=BLmg 2，方向C 到D D. I=BL mg ，方向D 到C10、 如图，一个带负电的物体从绝缘粗糙斜面顶端滑到底端时的速度为v ，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时( )A. v 变大B. v 变小C. v 不变D. 不能确定v 的变化11、 如图，弹簧测力计下挂有一单匝正方形线框，线框边长为L ，质量M ，线框上边水平且处于垂直纸面向内的匀强磁场中，线框通有如图方向电流，且线框处于静止状态，若此时弹簧测力计示数大小为F ，已知该线框单位长度自由电子个数为n ，重力加速度g ，则电子定向移动对应的洛仑兹力大小为( )A. F-MgB. Mg-FC.nL Mg F 4-D. nLMg F -12、 如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B 的匀强磁场中，质量为m 、带电量为+Q 的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是( )A. 滑块受到的摩擦力不变B. 滑块到地面时的动能与B 的大小无关C. 滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面指向斜面D. B 很大时，滑块最终可能静止于斜面上13、 如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场足够大)，一对正、负电子(质量、电量相等，但电性相反)分别以相同速度沿与x 轴成30°角的方向从原点垂直磁场射入，则负电子与正电子在磁场中运动时间之比为(不计正、负电子间的相互作用力)( )A.1：3B. 2：1C. 3：1D. 1：214、 如图是荷质比相同的a 、b 两粒子从O 点垂直匀强磁场进入正方形区域的运动轨迹，则( )A. a 的质量比b 的质量大B. a 带正电荷、b 带负电荷C. a 在磁场中的运动速率比b 的大D. a 在磁场中的运动时间比b 的长15、 如图所示，两平行金属板间有匀强电场，场强方向指向下极板，一带电荷量为-q 的液滴，以初速度v 0垂直电场线射入电场中，则液滴在电场中所做的运动不可能是( )A. 沿初速度方向做匀速运动B. 向下极板方向偏移，做匀变速曲线运动C. 向上极板方向偏移，轨迹为抛物线D. 向上极板方向偏移，轨迹为一段圆弧16、 如图所示，足够长的光滑三角形绝缘槽，与水平面的夹角分别为α和β(α＞β)，加垂直于纸面向里的磁场．分别将质量相等、带等量正、负电荷的小球 a 、b 依次从两斜面的顶端由静止释放，关于两球在槽上运动的说法正确的是( )A. 在槽上，a 、b 两球都做匀加速直线运动，且a a ＞a bB. a 、b 两球沿槽运动的最大速度为v a 和v b ，则v a ＞v bC. a 、b 两球沿直槽运动的最大位移为S a 和S b ，则S a ＜S bD. a 、b 两球沿槽运动的时间为t a 和t b ，则t a ＜t b二、计算题。

17、 如图所示，MN 、PQ 为水平放置的金属导轨，直导线ab 与导轨垂直放置，导轨间距L=10cm ，其电阻为0.3Ω，导轨所在区域处在匀强磁场中，磁场方向竖直向下，磁感应强度B=0.2T ．电池电动势E=1.5V ，内电阻r=0.2Ω，开关S 接通后直导线ab 仍静止不动．求：(1)流经直导线ab 的电流大小；(2)直导线ab 所受安培力的大小和方向；(3)直导线ab 所受摩擦力的大小和方向．[解答]解：(1)由闭合电路的欧姆定律可得I=rR E =3A (2)由安培定则可知安培力方向右，大小为F=BIL=0.2×3×0.1N=0.06N(3)有共点力平衡可知f=F=0.06N ，方向向左答：(1)流经直导线ab 的电流大小为3A ；(2)直导线ab 所受安培力的大小为0.06N ，方向向右；(3)直导线ab 所受摩擦力的大小为0.06N ，方向向左18、 如图所示，一对足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面上，两导轨间距为L ，左端接一电源，其电动势为E ，内电阻为r ，有一质量为m 、长度也为L 的金属棒静置于导轨上，且与导轨垂直，金属棒的电阻为R ，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度为B ，方向竖直向下的匀强磁场中，(1)若闭合电键的同时对金属棒施加水平向右恒力F ，求棒即将运动时的加速度和运动过程中的最大速度． (2)若电键开始是断开的，现对静止的金属棒施加水平向右的恒力F ，一段时间后再闭合电键；要使电键闭合瞬间棒的加速度大小为mF ，则F 需作用多长时间． [分析](1)电键闭合时，安培力向右，开始时刻加速度最大，根据牛顿第二定律列式求解最大加速度；根据平衡条件列式求解最大速度；(2)根据牛顿第二定律列式求解合力，根据切割公式求解切割电动势，根据闭合电路欧姆定律列式求解闭合电键时刻的速度，然后根据牛顿第二定律和运动学公式列式求解F 的作用时间．[解答]解：(1)电键闭合时，安培力向右，由于导体棒产生的电动势方向与电源电动势方向相反，是反电动势，故电流会减小，安培力也会减小，故开始时刻加速度最大，有：F=ma m解得：a m =mF当电流反向且安培力与拉力平衡时，速度最大，故：F A =F安培力：F A =BIL根据闭合电路欧姆定律，有：I=rR E BLv +-联立解得：v=BL E r R F L B ++22)(（2)电键闭合瞬间棒的加速度大小为a=mF ，根据牛顿第二定律，合力为：F 合=ma=F没有安培力，说明电流为零，反电动势与电源电动势相等，故：BLv=E解得：v=BLE电键闭合前，根据牛顿第二定律，有：a=mF根据速度公式，有：v=at解得：t =BLFEm 答：(1)若闭合电键的同时对金属棒施加水平向右恒力F ，棒即将运动时的加速度为m F ，运动过程中的最大速度为BLE r RF L B ++22)(． (2)F 需作用时间为BLF Em ．19、如图所示，在xoy 坐标平面的第一象限内有一沿y 轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场．现有一粒子源处在坐标为(0，L)M 点能以垂直与电场方向不断发射质量为m 、电量为+q 、速度为v 0的粒子(重力不计)，粒子进入磁场后最后又从x 轴上坐标为(3L ，0)处的P 点射入电场，其入射方向与x 轴成45°角．求：(1)粒子到达P 点时的速度v ；(2)匀强电场的电场强度E 和匀强磁场的磁感应强度B ；(3)粒子从M 点运动到P 点所用的时间t ．[分析](1)粒子带电场中做类平抛运动，在磁场中做匀速圆周运动，根据对称性可以求出速度；(2)粒子由M 点运动到P 点的过程中，由动能定理可以求出电场强度，根据几何关系可以求出半径，再根据圆周运动的向心力公式可以求出磁场强度；(3)分别求出粒子在磁场和电场中运动的时间，时间之和即是总时间．[解答]解：(1)粒子运动轨迹如图所示．设粒子在P 点速度为v ， 根据对称性可知v 0=vcos45°，解得：v=02v(2)粒子由M 点运动到P 点的过程中，由动能定理得：qEL=2022121mv mv - 解得E=qLmv 220水平方向的位移为x OQ =v 0t 1 竖直方向的位移为L=102t v ，可得x OQ =2L ，x QP =L 由x QP =2Rcos45°，故粒子在OQ 段圆周运动的半径R=L 22 L粒子在磁场中：qvB=Rmv 2，联立解得：B=qLmv 02 (3)在Q 点时，v y =v 0tan45°=v 0 设粒子从M 到Q 所用时间为t 1，在竖直方向上有t 1=20v L =02v L粒子从Q 点运动到P 所用的时间为：t 2=04v L π2 v L+4vLπ=4)8(vLπ+则粒子从M点运动到P点所用的时间为t总=t1+t2=。