人教版高中物理选修3-1 第三章 《磁场》单元测试试题
人教版高中物理选修3-1第三章-《磁场》单元测试题(解析版)
第三章《磁场》单元检测题学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题(每小题只有一个正确答案）1.与磁场中某点的磁感应强度的方向相同的是(）A．放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向B．放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向C．放在该点的小磁针静止时N极所指的方向D．放在该点的小磁针静止时S极所指的方向2。
回旋加速器工作原理如图甲所示,D1、D2为D形金属盒，A粒子源位于回旋加速器正中间，其释放出的带电粒子质量为m，电荷量为＋q,所加匀速磁场的磁感应强度为B，两金属盒之间加的交变电压变化规律如图乙所示,其周期为T＝，不计带电粒子在电场中的加速时间，不考虑由相对论效应带来的影响，则下列说法中正确的是(）A．t1时刻进入回旋加速器的粒子记为a，t2时刻进入回旋加速器的粒子记为b,a，b在回旋加速器中各被加速一次，a,b粒子增加的动能相同B．t2,t3,t4时刻进入回旋加速器的粒子会以相同的动能射出回旋加速器C．t3，t4时刻进入回旋加速器的粒子在回旋加速器中的绕行方向相反D．t2时刻进入回旋加速器的粒子在回旋加速器中被加速的次数最多3.一根容易形变的弹性导线，两端固定．导线中通有电流，方向如图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是(）A．B． C．D．4。
如图所示,相同的带正电粒子A和B，同时以v A和v B的速度从宽度为d的有界匀强磁场的边界上的O点分别以60°和30°（与边界的夹角)方向射入磁场,又恰好不从另一边界飞出,则下列说法中正确的是()A．A、B两粒子的速度之比＝B．A、B两粒子在磁场中的位移之比1∶1C．A、B两粒子在磁场中的路程之比1∶2D．A、B两粒子在磁场中的时间之比2∶15。
在高能粒子研究中，往往要把一束含有大量质子和α粒子的混合粒子分离开,如图所示，初速度可忽略的质子和α粒子经电压为U的电场加速后，进入分离区．如果在分离区使用匀强电场或匀强磁场把粒子进行分离，所加磁场方向垂直纸面向里，所加电场方向竖直向下，则下列可行的方法是（)A．只能用电场B．只能用磁场C．电场和磁场都可以D．电场和磁场都不可以6。
高中物理选修3-1：第三章 磁场单元测试(含答案)
高二物理选修3-1：第三章磁场单元小测试一、单选题1.关于磁感强度，正确的说法是（）A. 磁感强度B是矢量，方向与F的方向相同B. 在确定的磁场中，同一点的B是确定的，不同点的B可能相同，磁感线密的地方B大些，磁感线疏的地方B小些C. 磁感强度B是矢量，方向与通过该点的磁感线的方向相同D. 根据定义式B=F，磁场中某点的磁感强度B与F成正比，与IL成反比IL2.磁通量可以形象地理解为“穿过磁场中某一面积的磁感线条数”。
在如图所示磁场中，S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈，穿过S1、S2、S3的磁通量分别为Ф1、Ф2、Ф3且都不为0。
下列判断正确的是 ( )。
A. Ф1最大B. Ф2最大C. Ф3最大D. Ф1、Ф2、Ф3相等3.—小磁针放置在某磁场（未标出方向）中，静止时的指向如图所示．下列分析正确的是A. S极指向该点磁场方向B. N极指向该点磁场方向C. 该磁场是匀强磁场D. α点的磁场方向水平向右4.如图所示的匀强磁场，磁感应强度为0.1T，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度为0.1m，导线中电流为1A．该导线所受安培力的大小为（）A. 0.01NB. 0.02NC. 0.03ND. 0.04N5.如图，在匀强磁场B的区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放了一根长为L，质量为m的导线，当通以如图方向的电流I后，导线恰能保持静止，则磁感应强度B的大小与方向正确的有（）A. B=mgsinθIL ，方向垂直纸面向外 B. B=mgcosθIL，方向水平向左C. B=mgtanθIL ，方向竖直向下 D. B=mgIL，方向水平向右6.关于洛伦兹力的作用．下列表述正确的是（）A. 洛伦兹力对带电粒子做功B. 洛伦兹力不改变带电粒子的动能C. 洛伦兹力的大小与带点粒子速度无关D. 洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向7.如图所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向右，则阴极射线将会（）A. 向上偏转B. 向下偏转C. 向纸内偏转D. 向纸外偏转8.在匀强磁场中一带电粒子正在做匀速圆周运动，如果突然将它的速度增大到原来的3倍，则( )A. 粒子的运动轨迹半径不变，运动周期减为原来的三分之一B. 粒子的运动轨迹半径是原来的3倍，周期不变C. 粒子的运动轨迹半径和周期都是原来的3倍D. 粒子的运动轨迹半径是原来的4倍，周期不变9.如图,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)。
人教版高中物理选修3-1第三章 磁场单元测试题
电量为－q 的粒子（不计重力）沿电场强度方向以v 0射入，下述说法正确的是（ ）
A ．电荷所受洛伦兹力不变
B ．电荷动量方向保持不变
C ．电荷所受电场力不变
D ．电荷向右的最大位移为q
E mv 220
5．如图8-
4所示，a 为带正电的小物块，b 是一不带电的绝缘物块，a 、b 叠放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F 拉b 物块，使a 、b 一起无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段
（ ）
A ．a 、b 一起运动的加速度减小。
B ．a 、b 一起运动的加速度增大。
C ．a 、b 物块间的摩擦力减小。
D ．a 、b 物块间的摩擦力增大。
6．如图8-
5所示，磁场方向竖直向下，通电直导线ab 由水平位置1绕a 点在竖直平面内转到位置2，通电导线所受安培力是（ ）
A ．数值变大，方向不变。
B ．数值变小，方向不变。
C ．数值不变，方向改变。
D ．数值，方向均改变。
7．如图8-
6所示质量为m 的通电细杆ab 置于倾角为θ的平行导轨上，导轨间的动摩擦因数 为μ，有电流时ab 恰好在导轨上静止，如图8-
7所示是沿b →a 方向观察时的四个平面
图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间的摩擦力可能为零的是（ ）
8．利用图8-8所示装置可测磁感应强度B ，矩形线圈宽为L ，共N
匝，磁场垂直于纸面，当线圈中通以方向如图所示的电流I 时，
天平如图示那样平衡。
当电流改为反方向时（大小不变），右边。
人教版高中物理选修3-1第三章磁场单元练习(含答案)
人教版选修3-1 第三章磁场一、单选题1.如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场．一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O′（图中未标出)穿出．若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子b()A．穿出位置一定在O′点下方B．穿出位置一定在O′点上方C．运动时，在电场中的电势能一定减小D．在电场中运动时，动能一定减小2.如图所示，一根长度L的直导体棒中通以大小为I的电流，静止在导轨上，已知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.下列说法中正确的是（）A．导体棒受到磁场力大小为BLI s inθB．导体棒对轨道压力大小为mg+BLI s inθC．导体棒受到导轨摩擦力为D．导体棒受到导轨摩擦力BLI cosθ3.下列关于磁场的说法中正确的是()A．磁体周围的磁场看不见、摸不着，所以磁场不是客观存在的B．将小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用C．把磁体放在真空中，磁场就消失了D．当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场，不撒铁屑磁场就消失4.如图所示，带负电的金属圆盘绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在盘左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是()A． N极竖直向上B． N极竖直向下C． N极沿轴线向右D． N极沿轴线向左5.如图所示，一根通电直导线置于水平向右的匀强磁场中，电流方向垂直于纸面向里，该导线所受安培力大小为F.将导线长度减少为原来的一半时，导线受到的安培力为()A．B．C．FD． 2F6.质谱仪主要由加速电场和偏转磁场组成，其原理图如图．设想有一个静止的带电粒子P(不计重力)，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到底片上的D 点，设OD＝x，则图中能正确反映x2与U之间函数关系的是()A．B．C．D．7.如图所示，通电螺线管周围能自由转动的小磁针a、b、c、d已静止，N极指向正确的是()A．小磁针aB．小磁针bC．小磁针cD．小磁针d8.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变小B．v变大C．v不变D．不能确定v的变化9.关于磁场对通电直导线作用力的大小，下列说法中正确的是()A．通电直导线跟磁场方向平行时作用力最小，但不为零B．通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大C．作用力的大小跟导线与磁场方向的夹角大小无关D．通电直导线跟磁场方向不垂直时肯定无作用力10.如图所示，两根垂直纸面平行放置的直导线a和b，通有等值电流．在纸面上距a、b等远处有一点P，若P点合磁感应强度B的方向水平向左，则导线a、b中的电流方向是()A．a中向纸里，b中向纸外B．a中向纸外，b中向纸里C．a、b中均向纸外D．a、b中均向纸里二、多选题11.(多选)如图所示的xOy平面内，存在正交的匀强磁场和匀强电场，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直xOy平面向里，匀强电场大小为E，方向沿y轴正方向．将一质量为m、带电量为q的粒子从O点由静止释放，粒子的运动曲线如图所示，运动周期为T，P点距x轴的距离为粒子运动过程中距x轴最大距离的一半，粒子的重力忽略不计．以下说法正确的是()A．粒子带正电B．粒子运动到最低点时，粒子所受电场力与洛伦兹力大小相等C．粒子由P点运动到与之等高的Q点所用时间为D．粒子在运动过程中，距x轴的最大距离为12.(多选)如图所示，一束正离子先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子流在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的()A．电荷B．质量C．速度D．比荷13.（多选）安培的分子环流假设，可用来解释（）A．两通电导体间有相互作用的原因B．通电线圈产生磁场的原因C．永久磁铁产生磁场的原因D．铁质类物体被磁化而具有磁性的原因三、填空题14.在磁感应强度B＝0.8 T的匀强磁场中，一根与磁场方向垂直放置、长度L＝0.2 m的通电导线中通有I＝0.4 A的电流，则导线所受磁场力大小为________；若将导线转过90°与磁场方向平行时，导线所受磁场力为________，此时磁场的磁感应强度为________．15.一矩形线圈面积S＝10－2m2，它和匀强磁场方向之间的夹角θ1＝30°，穿过线圈的磁通量Ф＝1×10－3Wb，则磁场的磁感应强度B＝______________；若线圈以一条边为轴转180°，则穿过线圈的磁通量的变化量为____________；若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为θ2＝0°，则Ф0＝________________.16.边长为a的正方形线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示．求出下列四种情况下，穿过线圈的磁通量．17.在两平行金属板间，有如图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场．α粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过．供下列各小题选择的答案有：A．不偏转 B．向上偏转C．向下偏转 D．向纸内或纸外偏转(1)若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将________．(2)若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将________．(3)若质子以大于v0的速度，沿垂直于电场方向和磁场方向从两板正中央射入，质子将________．(4)若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向，从两极正中央射入时，电子将________．18.如图所示，一个质量为m带正电的带电体电荷量为q，紧贴着水平绝缘板的下表面滑动，滑动方向与垂直纸面向里的匀强磁场B垂直，则能沿绝缘面水平滑动的速度方向________，大小应不小于________，若从速度v0开始运动，则它沿绝缘面运动的过程中，克服摩擦力做功为________．四、实验题19.霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展．如图甲所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N 间出现电压U H，这种现象称为霍尔效应，U H称为霍尔电压，且满足U H＝k，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数．某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数．(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电，电流与磁场方向如图甲所示，该同学用电压表测量U H时，应将电压表的“＋”接线柱与________(填“M”或“N”）端通过导线相连．(2)已知薄片厚度d＝0.40 mm，该同学保持磁感应强度B＝0.10 T不变，改变电流I的大小，测量相应的U H值，记录数据如下表所示.根据表中数据在图乙中画出U H－I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为________×10－3V·m·A－1·T－1(保留2位有效数字)．(3)该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图丙所示的测量电路，S1、S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片(未画出)．为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向________(填“a”或“b”），S2掷向________(填“c”或“d”）．为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中．在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件____和____(填器件代号)之间．20.1879年美国物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中受力情况时，发现了一种新的电磁效应：将导体置于磁场中，并沿垂直磁场方向通入电流，则在导体中垂直于电流和磁场的方向会产生一个横向电势差，这种现象后来被称为霍尔效应，这个横向的电势差称为霍尔电势差．(1)如图甲所示，某长方体导体abcd－a′b′c′d′的高度为h、宽度为l，其中的载流子为自由电子，自由电子电荷量为e，导体处在与abb′a′面垂直的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B0.在导体中通有垂直于bcc′b′面的恒定电流，若测得通过导体的恒定电流为I，横向霍尔电势差为U H，此导体中单位体积内自由电子的个数为________．(2)对于某种确定的导体材料，其单位体积内的载流子数目n和载流子所带电荷量q均为定值，人们将H＝定义为该导体材料的霍尔系数．利用霍尔系数H已知的材料可以制成测量磁感应强度的探头，有些探头的体积很小，其正对横截面(相当于图甲中的abb′a′面)的面积可以在0.1 cm2以下，因此可以用来较精确地测量空间某一位置的磁感应强度．如图乙所示为一种利用霍尔效应测磁感应强度的仪器，其中探头装在探杆的前端，且使探头的正对横截面与探杆垂直．这种仪器既可以控制通过探头的恒定电流的大小I，又可以监测探头所产生的霍尔电势差U H，并自动计算出探头所测位置磁场的磁感应强度的大小，且显示在仪器的显示窗内．①在利用上述仪器测量磁感应强度的过程中，对控杆的放置方位要求为：______________.②要计算出所测位置磁场的磁感应强度，除了要知道H、I、U H外，还需要知道物理量__________________．推导出用上述物理量表示所测位置磁感应强度大小的表达式：_____________.五、计算题21.如图所示，空间内有方向垂直纸面（竖直面）向里的界匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，磁感应强度大小未知，区域Ⅰ内有竖直向上的匀强电场，区域Ⅱ内有水平向右的匀强电场，两区城内的电场强度大小相等，现有一质量、电荷量的带正电滑块从区域Ⅰ左侧与边界相距的点以的初速度沿粗糙、绝缘的水平面向右运动，进入区域Ⅰ后，滑块立即在竖直平面内做匀速圆周运动，在区域Ⅰ内运动一段时间后离开磁场落回点.已知滑块与水平面间的动摩擦因数，重力加速度.（1）求匀强电场的电场强度大小和区域Ⅰ中磁场的磁感应强度大小;（2）求滑块从点出发到再次落回点所经历的时间（可用分数表示，圆周率用字母π表示）；（3）若滑块在点以的初速度沿水平面向右运动，当滑块进入区域Ⅱ后恰好能做匀速直线运动，求有界磁场区域Ⅰ的宽度及区域Ⅱ内磁场的磁感应强度大小.（可用分数表示）.22.如图所示，ab、cd为两根相距 2 m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，一根质量为 3.6 kg金属棒，当通以 5 A的电流时，金属棒沿导轨做匀速运动；当金属棒中电流增加到8 A时，金属棒能获得 2 m/s2的加速度，求匀强磁场的磁感应强度的大小．23.如图所示，通电导线L垂直放于匀强磁场(各点的磁感应强度大小和方向均相同)中，导线长8m，磁感应强度B的值为 2 T，导线所受的力为32 N，求导线中电流的大小．答案解析1.【答案】C【解析】a粒子要在电场、磁场的复合场区内做直线运动，则该粒子一定做匀速直线运动，故对粒子a有：Bqv＝Eq即只要满足E＝Bv，无论粒子带正电还是负电，都可以沿直线穿出复合场区，当撤去磁场只保留电场时，粒子b由于电性不确定，故无法判断是从O′点的上方还是下方穿出，故A、B错误；粒子b在穿过电场区的过程中必然受到电场力的作用而做类平抛运动，电场力做正功，其电势能减小，动能增大，故C项正确，D项错误．2.【答案】D【解析】根据左手定则可得导体棒受力分析如图所示.因为B与I垂直，故导体棒受到磁场力大小为，故A错误；根据共点力平衡规律得：，得导体棒对轨道的压力大小为，故B错误；由题意知导体棒受到的是静摩擦力，由平衡条件可得：，故C错误，D正确.3.【答案】B【解析】4.【答案】C【解析】等效电流的方向与转动方向相反，由安培定则知轴线上的磁场方向向右，所以小磁针N 极受力向右，故C正确．5.【答案】B【解析】电流与磁场垂直，安培力：F＝BIL当导线长度减少为原来的一半时，导线受到的安培力为：F′＝BI·联立解得：F′＝.6.【答案】A【解析】根据动能定理qU＝mv2得，v＝粒子在磁场中偏转洛伦兹力提供向心力qvB＝m，则R＝.x＝2R＝.知x2∝U.故A正确，B、C、D错误．7.【答案】C【解析】根据安培定则，判断出通电螺线管左边为N，右边为S，则静止时小磁针N极指向磁场方向，所以图中正确的只有小磁针c.8.【答案】A【解析】根据左手定则，带负电的物体沿斜面下滑时受到垂直斜面向下的洛伦兹力，所以物体与斜面间的摩擦力增大，从而使物体滑到斜面底端时速度变小，故A正确．9.【答案】B【解析】由于安培力F＝BIL sinθ，θ为导线和磁场的夹角，当导线的方向与磁场的方向平行时，所受安培力为0；当导线的方向与磁场方向垂直时，安培力最大．10.【答案】A【解析】若a中向纸里，b中向纸外，根据安培定则判断可知：a在P处产生的磁场Ba方向垂直于aP连线向下，如图所示．b在P处产生的磁场Bb方向垂直于bP连线向上，如图所示，根据平行四边形定则进行合成，则得P点的磁感应强度方向水平向左．符合题意．故A正确．若a中向纸外，b中向纸里，同理可知，P点的磁感应强度方向水平向右．故B错误．若a、b中均向纸外，同理可知，P点的磁感应强度方向竖直向上．故C错误．若a、b中均向纸里，同理可知，P点的磁感应强度方向竖直向下．故D错误．11.【答案】AC【解析】粒子由静止开始运动，故开始时电场力向下，故粒子带正电，故A正确；粒子运动到最低点时，合力向上，电场力向下，合力提供向心力，故洛伦兹力大于电场力，故B错误；粒子的初速度为零，将初速度沿着水平方向分解为水平向左和水平向右的两个相等分速度v1和v2，大小均为v，向右的分速度v2，对应的洛伦兹力与电场力平衡，故：qv2B＝qE①向左的分速度v1，做逆时针的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有：qv1B＝m②其中：v1＝v2＝v③联立①②③解得：R＝T＝＝粒子由P点运动到与之等高的Q点所用时间为：t＝·T＝粒子在运动过程中，距x轴的最大距离为：ym＝2R＝故C正确，D错误．12.【答案】CD【解析】离子在区域Ⅰ内不偏转，则有qvB＝qE，v＝，说明离子有相同速度，C对；在区域Ⅱ内半径相同，由r＝知，离子有相同的比荷，D对；至于离子的电荷与质量是否相等，由题意无法确定，故A、B错．13.【答案】CD【解析】两通电导体有相互作用，是通过磁体之间的磁场的作用产生的，故A错误；通电线圈产生磁场的原因是电流的周围存在磁场，与分子电流无关，故B错误；安培提出的分子环形电流假说，解释了为什么磁体具有磁性，说明了磁现象产生的本质，故C正确；安培认为，在原子、分子或分子团等物质微粒内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都形成一个微小的磁体，未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性；磁化时，分子电流的方向大致相同，于是对外界显出显示出磁性，故D正确．14.【答案】6.4×10－2N00.8 T【解析】当磁感应强度B与电流I垂直放置时，由公式B＝可知F＝BIL＝0.8×0.4×0.2 N＝6.4×10－2N当导线放置方向与磁感应强度的方向平行时，受到的磁场力的大小为零，磁场中某点的磁感应强度的大小和是否放置通电导线以及放置的方向无关，B＝0.8 T.15.【答案】0.2 T2×10－3Wb0【解析】线圈的磁通量Ф＝B·S⊥＝BS sin 30°，所以B＝＝＝0.2 T若线圈以一条边为轴转180°，则穿过线圈的磁通量的变化量ΔФ＝Ф－Ф′＝1×10－3Wb－(－1×10－3)Wb＝2×10－3Wb线圈平面和磁场方向之间的夹角变为0°，则Ф0＝0.16.【答案】0Ba20.5Ba2【解析】由图1可知，线圈与磁场的方向平行，根据可知，穿过线圈的磁通量等于0；由图2可知，线圈与磁场垂直，根据可知，穿过线圈的磁通量为；由图3可知，线圈与磁场之间的夹角是30°，根据可知，穿过线圈的磁通量为；由图4可知，线圈与磁场之间的夹角额60°，根据可知，穿过线圈的磁通量为．17.【答案】(1)A(2)A(3)B(4)C【解析】设带电粒子的质量为m，带电荷量为q，匀强电场的电场强度为E，匀强磁场的磁感应强度为B.带电粒子以速度v0垂直射入互相正交的匀强电场和匀强磁场中时，若粒子带正电荷，则所受电场力方向向下，大小为qE；所受磁场力方向向上，大小为Bqv0.沿直线匀速通过时，显然有Bqv0＝qE，v0＝，即沿直线匀速通过时，带电粒子的速度与其质量、电荷量无关．如果粒子带负电荷，电场力方向向上，磁场力方向向下，上述结论仍然成立．所以，(1)(2)两小题应选 A.若质子以大于v0的速度射入两板之间，由于磁场力F＝Bqv，磁场力将大于电场力，质子带正电荷，将向上偏转，第(3)小题应选 B.磁场的磁感应强度B增大时，电子射入的其他条件不变，所受磁场力F ＝Bqv0也增大，电子带负电荷，所受磁场力方向向下，将向下偏转，所以第(4)小题应选择 C.18.【答案】水平向右，，m[v－()2]【解析】19.【答案】(1)M(2)如图所示 1.5(1.4或 1.6)(3)b c S1E(或S2E)【解析】(1)根据左手定则得，正电荷向M端偏转，所以应将电压表的“＋”接线柱与M端通过导线相连．(2)U H—I图线如图所示．根据U H＝k知，图线的斜率为k＝k＝0.375，解得霍尔系数k＝1.5×10－3V·m·A－1·T－1.(3)为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向b，S2掷向c，为了保护电路，定值电阻应串联在S1和E(或S2和E)之间．20.【答案】(1)(2)①应调整探杆的放置位置(或调整探头的方位)，使霍尔电势差达到最大(或使探杆与磁场方向平行；使探头的正对横截面与磁场方向垂直；abb′a′面与磁场方向垂直)②探头沿磁场方向的宽度lB＝【解析】(1)设单位体积内的自由电子数为n，自由电子定向移动的速率为v，则有I＝nehlv当形成恒定电流时，自由电子所受电场力与洛伦兹力相等，因此有evB0＝e解得n＝.(2)①应调整探杆的放置方位(或调整探头的方位)，使霍尔电势差达到最大(或使探杆与磁场方向平行；探头的正对横截面与磁场方向垂直；abb′a′面与磁场方向垂直)．②设探头中的载流子所带电荷量为q，根据上述分析可知，探头处于磁感应强度为B的磁场中，当通有恒定电流I，产生最大稳定霍尔电压U H 时，有qvB＝q又因I＝nqhlv和H＝联立可解得B＝所以，还需要知道探头沿磁场方向的宽度l.21.【答案】（1）（2）（3）【解析】(1)滑块在区域Ⅰ内做匀速圆周运动时，重力与电场力平衡，则有：.解得：滑块在A、N间运动时，由牛顿第二定律可得：由运动公式可得：代入数据得：平抛运动过程满足：做圆周运动满足联立方程求解得：.（2）滑块在A、N间的时间：在磁场中做匀速圆周运动的时间：平抛运动的时间：总时间为：。
人教版高中物理选修3-1第三章《磁场》检测题(含答案)
《磁场》检测题一、单选题1．如图所示，导线框中电流为I ，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B ，AB 与CD 相距为d ，则MN 所受安培力大小为( )A ．F ＝BIdB ．F ＝sin BIdC ．F ＝BId sin θD ．F ＝BId cos θ2．如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子（正电子质量和电量与电子大小相等，电性相反）分别以相同速度沿与x 轴成60°角从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动时间之比为（ ）A ．1∶2B ．2∶1C ．1D ．1∶13．如图，一质子以速度v 穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转则A ．若电子以相同速度v 射入该区域，将会发生偏转B ．若质子的速度v ′＜v ，它将向下偏转而做类似的平抛运动C ．若质子的速度v ′＞v ，它将向上偏转，其运动轨迹是圆弧线D ．无论何种带电粒子（不计重力），只要都以速度v 射入都不会发生偏转4．如图，半径为R 的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，半径OC 与OB 夹角为60°．一电子以速率v 从A 点沿直径AB 方向射入磁场，从C 点射出。
电子质量为m 、电荷量为e ，不计电子重力，下列说法正确的是（ ）A ．磁场方向垂直纸面向里 B．磁感应强度大小为3eRC．电子在磁场中的运动时间为3RvD ．若电子速率变为3v，仍要从C 点射出，磁感应强度大小应变为原来的3倍5．如图所示，两根长直通电导线互相平行，电流方向相同。
它们的截面处于一个等边三角形ABC 的A 和B 处，且A 、B 两点处于同一水平面上。
两通电电线在C 处的磁场的磁感应强度的值都是B ，则C 处磁场的总磁感应强度的大小和方向是( )A ．B 竖直向上 B ．B 水平向右 C水平向右 D竖直向上 6．如图所示，总长为L 、通有电流I 的导线，垂直磁场方向置于宽度为x 、磁感应强度为B 的匀强磁场中，则导线所受安培力大小为( )A ．BILB ．BIxC ．BI(L －x)D ．BI(L ＋x)7．在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，紧贴边缘内壁放一个圆环形电极，并把它们与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水．如果把玻璃皿放在磁场中，如图所示，通过所学的知识可知，当接通电源后从上向下看( )A ．液体将顺时针旋转B ．液体将逆时针旋转C ．若仅调换N 、S 极位置，液体旋转方向不变D ．若仅调换电源正、负极位置，液体旋转方向不变8．M 点是位于圆形匀强磁场边界的一个粒子源，可以沿纸面向磁场内各个方向射出带电荷量为q 、质量为m 、速度大小相同的粒子，如图所示。
人教版高中物理选修31第三章磁场单元测试
高中物理学习资料金戈铁骑整理制作第三章磁场单元测试（人教版选修3-1）(时间： 90 分钟满分：100分)第Ⅰ卷 (选择题共40分)一、选择题 (本题共 10 小题，每题 4 分，共 40 分 )1．以下关于磁场和磁感线的描述中正确的选项是()A ．磁感线能够形象地描述各点磁场的方向B．磁感线是磁场中客观存在的线C．磁感线总是从磁铁的N 极出发，到 S 极停止D．实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线2．发现通电导线周围存在磁场的科学家是()A ．洛伦兹B．库仑C．法拉第D．奥斯特3．如图 1 所示，带负电的金属环绕其轴OO′匀速转动时，放在环顶部的小磁针最后将 ()图 1A ． N 极竖直向上B．N 极竖直向下C．N 极水平向左D．小磁针在水平面内转动4．如图 2，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直．给导线通以垂直纸面向里的电流，用 F N表示磁铁对桌面的压力，用F f表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前对照较()图 2A ． F N减小，F f＝ 0 C．F N增大，F f＝ 0B． F N减小， F f≠ 0 D ． F N增大， F f≠ 05．在磁感觉强度为 B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根通电长直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图 3 所示， a、 b、 c、 d 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中 ()图 3A ． c、 d 两点的磁感觉强度大小相等B．a、 b 两点的磁感觉强度大小相等C．c 点的磁感觉强度的值最小D． b 点的磁感觉强度的值最大6．一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图 4 所示，径迹上的每一小段可近似看作圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小 (带电荷量不变 ) ．从图中能够确定()图 4A ．粒子从 a 到 b，带正电B．粒子从 b 到 a，带正电C．粒子从 a 到 b，带负电D．粒子从 b 到 a，带负电7．“月球勘探者号”空间探测器运用高科技手段对月球近距离勘探，在月球重力分布、磁场分布及元素测定方面获取了新成就．月球上的磁场极其稍微，经过探测器拍摄电子在月球磁场中的运动轨迹，可解析月球磁场的强弱分布情况，图5是探测器经过月球表面 a、b、 c、 d 四个地址时，拍摄到的电子运动轨迹照片．设电子速率相同，且与磁场方向垂直，则可知四个地址的磁场从强到弱的排列正确的选项是()图 5A． B b→ B a→B d→ B c C．B c→B d→ B a→ B b B． B d→ B c→ B b→B a D． B a→ B b→B c→B d8．如图 6 所示，一圆形地域内存在匀强磁场，AC 为直径，O 为圆心，一带电粒子从 A 沿AO 方向垂直射入磁场，初速度为 v1，从 D 点射出磁场时的速率为 v2，则以下说法中正确的选项是 (粒子重力不计)()图 6A． v2＞ v1， v2的方向必过圆心B．v2＝ v1， v2的方向必过圆心C．v2＞ v1， v2的方向可能但是圆心D． v2＝ v1， v2的方向可能但是圆心9．不时辰刻都有大量宇宙射线向地球射来如图7 所示，地磁场能够改变射线中大多数题号答案带电粒子的运动方向，使它们不能够到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义．假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将()图 7A ．向东偏转B ．向南偏转C．向西偏转 D ．向北偏转10．如图 8 所示，质量为 m，带电荷量 q 的小球从 P 点静止释放，下落一段距离后进入正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向左，磁场方向垂直纸面向里，则小球在经过正交的电场和磁场所区时的运动情况是()图 8A ．必然做曲线运动B．轨迹必然是抛物线C．可能做匀速直线运动D．可能做匀加速直线运动12345678910第Ⅱ卷 ( 非选择题共60分)二、填空题 (本题共 3 小题，共 14 分 )11． (4 分 )将长为 1 m 的导线 ac 从中点 b 折成如图9 所示的形状，放入 B＝0.08 T 的匀强磁场中， abc 平面与磁场垂直．若在导线abc 中通入 25 A 的直流电，则整个导线所受安培力大小为________ N.图 912． (5 分) 如图 10 所示，有一质量为m、电荷量为q 的带正电的小球停在绝缘平面上，并且处在磁感觉强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中．为了使小球飘离平面，匀强磁场在纸面内搬动的最小速度为____________，方向为 ____________ ．图 1013． (5 分 )如图 11 所示，在 x 轴的上方 (y≥ 0)存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为 B.在原点 O 有一个离子源向x 轴上方的各个方向发射出质量为m，电荷量为q 的正离子，速率都为 v.对那些在 xOy 平面内运动的离子，在磁场中可能到达的最大值为 x＝ ________，y＝ ________.图 11三、计算题 (本题共 4 小题，共 46 分 )14．(10 分 )如图 12 所示，在倾角为37°的圆滑斜面上水平放置一条长为0.2 m 的直导线PQ，两端以很软的导线通入 5 A 的电流．当加一个竖直向上的 B＝0.6 T 的匀强磁场时， PQ 恰好平衡，则导线 PQ 的重力为多少？ (sin 37 ＝°0.6)图 1215． (12 分)如图 13 所示，质量为 m、带电荷量为＋q 的粒子，从两平行电极板正中央垂直电场线和磁感线以速度 v 飞入．已知两极间距为 d，磁感觉强度为 B，这时粒子恰能沿直线穿过电场和磁场所区．今将磁感觉强度增大到某值，则粒子将落到极板上．已知粒子重力不计，则粒子落到极板上时的动能为多少？图 1316． (10 分)如图 14 所示，直线 MN 上方为磁感觉强度为 B 的足够大的匀强磁场．一电子 (质量为 m、电荷量为 e) 以 v 的速度从点 O 与 MN 成 30°角的方向射入磁场中，求：图 14(1)电子从磁场中射出时距O 点多远；(2)电子在磁场中运动的时间为多少．17．(14 分 )质量为 m，电荷量为q 的带负电粒子自静止开始，经M、N板间的电场加速后，从 A 点垂直于磁场界线射入宽度为 d 的匀强磁场中，该粒子走开磁场时的地址P偏离入射方向的距离为 L，如图 15 所示．已知 M、 N 两板间的电压为 U，粒子的重力不计．图 15(1)正确画出粒子由静止开始至走开匀强磁场时的轨迹图 (用直尺和圆规规范作图 )；(2)求匀强磁场的磁感觉强度 B.参照答案1． A [ 磁感线是为了形象描述磁场而引入的假想线，它能够描述磁场的强弱和方向，A 对，B 错．磁铁的外面，磁感线从 N 极到 S 极，内部从 S 极到 N 极，内外面磁感线为闭合曲线，C 错．实验中观察到的铁屑的分布可是模拟磁感线的形状，不是磁感线， 磁感线是看不到的，D 错．]2． D [ 洛伦兹研究了磁场对运动电荷的作用力，库仑发现库仑定律，法拉第发现法拉 第电磁感觉规律， 奥斯特经过实验发现电流的周围存在磁场， 提出电流能够产生磁场的 理论，故 D 正确． ]3． C [ 带电金属环形成逆时针电流 ( 从右向左看 )，据安培定则能够确定，经过金属环 轴 OO ′处的磁场方向水平向右，小磁针处的磁场方向水平向左，故小磁针 N 极最后水 平指向左方， C 项正确． ]4． C [ 由于磁铁在导线所在处的磁感觉强度方向水平向左，由左手定则知，磁铁对通电导线的作用力竖直向上，由牛顿第三定律可知，通电导线对磁铁的作用力竖直向下，使磁铁与桌面间的压力变大； 由于通电导线对磁铁的作用力竖直向下，因此磁铁没有水平运动趋势，故 C 正确． ]5． C [ 通电直导线在 c 点的磁感觉强度方向与B 0 的方向相反， b 、 d 两点的电流磁场 与 B 0 垂直， a 点电流磁场与 B 0 同向，由磁场的叠加知 c 点的合磁感觉强度最小． ] 6． B 7．D[ 电子在磁场中做匀速圆周运动，由题图可知在a 、b 、c 、d 四图中电子运动轨迹的半径大小关系为 R d ＞ R c ＞ R b ＞ R a ，由半径公式 R ＝mv可知，半径越大，磁感觉强度qB越小，因此 B a ＞ B b ＞ B c ＞ B d ， D 正确． ]8．B [ 由于洛伦兹力对带电粒子不做功，故v 2＝ v 1，由几何关系可知v 2 的方向必过圆心，故 B 正确， A 、 C 、 D 错误． ]9． A [ 赤道周边的地磁场方向水平向北，一个带正电的射线粒子竖直向下运动时，据左手定则能够确定，它碰到水平向东的洛伦兹力，故它向东偏转，A 正确．] 10．A [ 小球从 P 点静止释放， 下落一段距离后进入正交的匀强电场和匀强磁场中后一定会碰到电场力和洛伦兹力． 电场力和重力会对小球做正功， 洛伦兹力不做功． 小球的 动能会增加，即速度变大，且速度的方向也会发生变化． 洛伦兹力也会变大，方向也会 改变．小球运动的速度和加速度的大小、 方向都会改变． 因此运动情况是必然做曲线运 动． ]11. 3解析折线 abc 受力等效于 a 和 c 连线受力， 由几何知识可知 ac ＝3m ，F ＝ ILB sin θ2＝ 25×× 3× sin 90 °N ＝3 N.mg2水平向左12.qB解析 由左手定则能够判断出，当小球相关于磁场向右运动时， 带正电的小球所受的洛伦兹力方向向上，当其与重力平衡时，小球立刻飘离平面．设此时速度为v ，则由力的mg平衡可知 mg ＝ qvB ，因此最小速度 v ＝ qB .小球相关于磁场向右运动，而小球静止，则 磁场向左运动．2mv2mv 13. qB qB解析 正离子在匀强磁场中做匀速圆周运动， 其偏转方向为顺时针方向， 射到 y 轴上最远的离子是沿 x 轴负方向射出的离子． 而射到 x 轴上最远的离子是沿 y 轴正方向射出的离子．这两束离子可能到达的最大 x 、 y 值恰好是圆周的直径，以下列图．14． 0.8 N解析 对通电导线受力解析以下列图．由平衡条件得： F 安 ＝ mgtan 37 °， 又 F 安＝BIL ， 代入数据得：BIL ＝× 5×N ＝ 0.8 N.3 G ＝mg ＝tan 37 °415.1 212mv － qvBd2解析 带电粒子做匀速直线运动时，有q U＝ qvB ， qU ＝ qvBd.d 磁感觉强度增大，则磁场力增大，粒子向磁场力方向偏转．当粒子到达极板时，电场力做负功，U1 2则－ q2＝ E k－2mv .得 E k ＝ 121121qvBd 2 mv－ qU ＝mv －2 22mv πm16． (1) Be (2)3Be 解析 (1)由左手定则可判断出电子应落在ON 之间，依照几何关系可解得圆心角为60°，则电子出射点距 O 点的距离等于电子的运动半径mveB .1πm(2)电子在磁场中的运动时间应为t ＝ 6T ＝ 3Be2L 2mU 17． (1)轨迹图见解析 (2) L 2＋ d 2 q解析 (1)作粒子经电场和磁场的轨迹图，如图(2)设粒子在M、 N 两板间经电场加速后获取的速度为v，由动能定理得：qU＝12mv2①粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r，则：v2qvB＝ m r②222由几何关系得：r ＝ (r－ L) ＋ d ③磁感觉强度2LB＝L2＋d22mU.q。
人教版高中物理选修3-1第三章《磁场》检测题(包含答案)
人教版高中物理选修3-1第三章《磁场》检测题（包含答案）1 / 9《磁场》检测题一、单选题1．如图所示为一有界匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向外，MN 、PQ 为其两个边界，两边界间的距离为L .现有两个带负电的粒子同时从A 点以相同速度沿与PQ 成30°的方向垂直射入磁场，结果两粒子又同时离开磁场．已知两带负电的粒子质量分别为2m 和5m ，电荷量大小均为q ，不计粒子重力及粒子间的相互作用，则粒子射入磁场时的速度为( )AC ．2BLq mD ．5BLq m 2．方向如图所示的匀强电场（场强为E ）和匀强磁场（磁感应强度为B ）共存的场区，电子沿垂直电场线和磁感线方向以速度0v 射入场区，则（ ）A ．若0E v B>，电子沿轨迹Ⅰ运动，出场区时速度0v v > B ．若0E v B>，电子沿轨迹Ⅱ运动，出场区时速度0v v > C ．若0E v B<，电子沿轨迹Ⅰ运动，出场区时速度0v v > D ．若0E v B <，电子沿轨迹Ⅱ运动，出场区时速度0v v < 3．如图所示，一个半径为R 的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交，环上各点的磁感应强度B 大小相等，方向均与环面轴线方向成θ角（环面轴线为竖直方向），若导电圆环上通有如图所示的恒定电流I ，则下列说法不正确的是（ ）A．导电圆环有收缩的趋势 B．导电圆环所受安培力方向竖直向上C．导电圆环所受安培力的大小为2BIR D．导电圆环所受安培力的大小为2πBIR sin θ4．1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，核心部分为两个铜质D 形盒构成，其间留有空隙，将其置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连，下列说法正确的是（）A．粒子被加速后的最大动能随加速电场电压的增大而增大B．粒子由加速器的边缘进入加速器C．电场变化周期由粒子的质量、电荷量和磁感应强度决定D．为使被加速的粒子获得的动能增加为原来的4倍，可只将D形盒的半径增大为原来的4倍5．如图所示，竖直平面内粗糙绝缘细杆（下）与直导线（上）水平平行固定，导线足够长。
高二物理(人教版)选修3-1第三章磁场 单元测试卷 含答案
高二物理人教版选修3-1第三章磁场单元测试卷一、单选题1.如图所示，在通电螺线管的周围和内部a、b、c、d四个位置分别放置了小磁针，小磁针涂黑的一端是N极．图中正确表示小磁针静止时的位置是A. aB. bC. cD. d2.下列说法中正确的是（）A. 通电导线受磁场作用力为零的地方磁感应强度一定为零B. 通电导线在磁感应强度大的地方受磁场作用力一定大C. 磁感应强度等于通电直导线在磁场中所受的安培力与导线中的电流及其长度乘积IL的比值D. 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受磁场作用力的大小和方向无关3.在匀强磁场中固定一根与磁场方向垂直的通电直导线，其中通有向纸面外的恒定电流，匀强磁场的磁感应强度为1T，以直导线为中心作一个圆，圆周上a处的磁感应强度恰好为零，则下述说法对的是A. b处磁感应强度为2T，方向水平向右B. c处磁感应强度也为零C. d处磁感应强度为，方向与匀强磁场方向成角D. c处磁感应强度为2T，方向水平向左4.如图所示,线框平面与匀强磁场方向垂直.现将线框沿垂直磁场方向拉出磁场的过程中,穿过线框磁通量的变化情况是 ( )A. 变小B. 变大C. 不变D. 先变小后变大5.下列图是一根通电直导线在匀强磁场中的四种放置情况，其中通电直导线所受磁场力为零的是（）A. B. C. D.6.两条导线互相垂直，如图所示，但相隔一段小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由活动，当直流电流按图方向通与两条导线时，导线CD将（从纸外向纸内看）（）A. 顺时针方向转动，同时靠近导线ABB. 逆时针方向转动，同时靠近导线ABC. 逆时针方向转动，同时离开导线ABD. 顺时针方向转动，同时离开导线AB7.α粒子为氦原子核，质量约为质子的4倍，与质子电性相同，所带电荷量为质子电量的2倍。
若使质子、α粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动。
关于它们的半径之比A. 当质子、α粒子的速度大小相等时，半径之比为1：2B. 当质子、α粒子的速度大小相等时，半径之比为2：1C. 当质子，α粒子的动能大小相等时，半径之比为1：2D. 当质子、α粒子的动能大小相等时．半径之比为2：18.我们通常用阴极射线管来研究磁场、电场对运动电荷的作用，如图所示为阴极射线管的示意图。
高中物理选修3-1：第三章 磁场 单元测试(含答案)
高二物理选修3-1：第三章磁场单元测试一、单选题1.下列关于磁场的说法正确的是（）A. 地理的北极就是地磁场的北极B. 安培发现了电流的磁效应C. 磁场是客观存在的，但是磁感线是人们假想出来的D. 某点磁场的方向与小磁针静止时S极的指向相同2.如图所示为某条形磁铁磁场的部分磁感线。
则下列说法正确的是A. 该磁场是匀强磁场B. a点的磁感应强度比b点的磁感应强度小C. a点的磁感应强度比b点的磁感应强度大D. a、b两点的磁场方向相反3.下列关于电场强度E、磁感应强度B的叙述正确的是A. 电场中某点的场强大小与放入试探电荷无关B. 电场中某点的场强方向就是检验电荷在该点所受电场力的方向C. 通电导线在磁场中某点不受磁场力作用，则该点的磁感应强度一定为零D. 根据定义式B=F，磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL成反比IL4.如图所示，匀强磁场垂直于纸面，磁感应强度为B．边长为a的正方形线框与磁场垂直，且一条对角线与磁场边界重合．则通过线圈平面的磁通量为（）A. Ba22B. BaC. Ba2D. 2Ba5.如图所示为电磁轨道炮的工作原理图。
待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在两平行轨道之间无摩擦滑动。
电流从一条轨道流入，通过弹体后从另一条轨道流回。
轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道平面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与电流I成正比。
通电的弹体在安培力的作用下离开轨道，则下列说法正确的是( )A. 弹体向左高速射出B. I为原来的2倍，弹体射出的速度也为原来的4倍C. 弹体的质量为原来的2倍，射出的速度也为原来的2倍D. 轨道长度L为原来的4倍，弹体射出的速度为原来的2倍6.质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是( )A. M带负电，N带正电B. M的速率小于N的速率C. 洛伦兹力对M、N做正功D. M的运行时间大于N的运行时间7.如图所示，一电荷量为q的负电荷以速度v射入匀强磁场中．其中电荷不受洛伦兹力的是()A. B.C. D.8.一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连．下列说法中正确的是（）A. 质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大B. 质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大C. 只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D. 不需要改变任何量，这个装置也能用于加速α粒子二、多选题9.质谱仪的工作原理示意图如图，它由速度选择器和有边界的偏转磁场构成。
人教版高中物理选修3-1《磁场》单元测试试卷(精品整理含答案)
人教版高中物理选修3-1《磁场》单元测试卷限时：90分钟总分：100分一、选择题(每小题4分，共40分)1．下列说法正确的是()A．除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷产生的B．一切磁现象都起源于运动电荷C．一切磁作用都是运动电荷通过磁场产生的D．有磁必有电，有电必有磁2．关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B．磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力方向一致C．在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零D．在磁场中磁感线越密集的地方，B值越大3．如图所示，一圆形区域内存在匀强磁场，AC为直径，O为圆心，一带电粒子从A沿AO方向垂直射入磁场，初速度为v1，从D点射出磁场时的速率为v2，则下列说法中正确的是(粒子重力不计)()A．v2>v1，v2的方向必过圆心B．v2＝v1，v2的方向必过圆心C．v2>v1，v2的方向可能不过圆心D．v2＝v1，v2的方向可能不过圆心4．如图所示，三个速度大小不同的同种带电粒子沿同一方向从图示长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90˚、60˚、30˚，则它们在磁场中运动时间之比为()A．1∶1∶1B．1∶2∶3C．3∶2∶1D.3∶2∶15．电磁轨道炮工作原理如下图所示，待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是()A．只将轨道长度L变为原来的2倍B．只将电流I增加至原来的2倍C．只将弹体质量减至原来的一半D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变6．如图所示，甲是一带正电的小物块，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起置于粗糙的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场．现用水平恒力拉乙物块，使甲、乙无相对滑动一起向左加速运动，在加速运动阶段()A．甲、乙两物块间摩擦力不断增大B．甲、乙两物块间摩擦力不断减小C．甲、乙两物块间摩擦力大小不变D．乙物块与地面间摩擦力不断增大7．利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子．图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上的两条宽度分别为2d和d的缝，两缝近端相距为L.一群质量为m，电荷量为q，具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场，对于能够从宽度为d的缝射出的粒子，下列说法正确的是()A．粒子带正电B．射出粒子的最大速度为qB(3d＋L)2mC．保持d和L不变，增大B，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D．保持d和B不变，增大L，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大8．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，有一矩形线圈abcd，且ab＝L1，ad＝L2，通有逆时针方向的电流I，让它绕cd边转过某一角度时，使线圈平面与磁场夹角为θ，则()A．穿过线圈的磁通量为Φ＝BL1L2sinθB．穿过线圈的磁通量为Φ＝BL1L2cosθC．cd边受到的安培力为F＝BIL1sinθD．ad边受到的安培力为F＝BIL1cosθ9．如图，空间有垂直于xOy平面的匀强磁场．t＝0的时刻，一电子以速度v0经过x轴上的A点，方向沿x轴正方向．A点坐标为(－R2，0)，其中R为电子在磁场中做圆周运动的轨道半径．不计重力影响，则() A．电子经过y轴时，速度大小仍为v0B．电子在t＝πR6v0时，第一次经过y轴C．电子第一次经过y轴的坐标为(0，2－32R)D．电子第一次经过y轴的坐标为(0，－2－32R)10．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示．设D形盒半径为R.若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f.则下列说法正确的是()A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfRB．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子二、填空题(每小题5分，共20分)11．如图所示，比荷为em的电子，以速度v0沿AB边射入边长为a的等边三角形的匀强磁场区域中，欲使电子从BC边穿出，磁感应强度B的取值应为________．12．如图所示，质量为m，带电量为－q的粒子，从两平行电极板正中央垂直电场线和磁感线以速度v飞入．已知两板间距为d，磁感应强度为B，这时粒子恰能直线穿过电场和磁场区域(重力不计)．今将磁感应强度增大到某值，则粒子将落到极板上．粒子落到极板上的动能为________．13．如图所示，A、B为粗细均匀的铜环直径两端，若在A、B两端加一电压U，则环心O处的磁感应强度为________．(已知圆环直径为d)14.如图所示，质量为m的带电微粒，在相互垂直的匀强电磁场中运动，电场强度为E，方向竖直向下，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，此微粒在垂直于磁场的竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动(不计空气阻力)，微粒一定带________电(填“正”或“负”)，微粒的线速度大小为________．三、计算题(共40分)15．(10分)如图所示，平行金属导轨间距为0.5 m，水平放置，电源电动势为E＝1.5 V，内阻r＝0.2 Ω，金属棒电阻R＝2.8 Ω，与平行导轨垂直，其余电阻不计，金属棒处于磁感应强度B＝2.0 T、方向与水平方向成60˚角的匀强磁场中，则开始接通电路瞬间，金属棒受到的安培力的大小和方向如何？若棒的质量为m＝5×10－2 kg，此时它对轨道的压力是多少？(g取10 m/s2)16．(10分)如图所示，足够长的绝缘斜面与水平面间的夹角为α(sinα＝0.6)，放在水平方向的匀强电场和匀强磁场中，电场强度E＝50 V/m，方向水平向左，磁场方向垂直于纸面向外．一带电量q＝＋4.0×10－2C，质量m＝0.40 kg的光滑小球，以初速度v0＝20 m/s，从斜面底端A冲上斜面，经过3 s离开斜面，求磁场的磁感应强度．(取g＝10 m/s2)17．图中左边有一对平行金属板，两板相距为d，电压为U，两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0，方向与金属板面平行并垂直于纸面朝里．图中右边有一半径为R，圆心为O的圆形区域，区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面朝里．一电荷量为q的正离子沿平行金属板面、垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径EF方向射入磁场区域，最后从圆形区域边界上的G点射出，已知弧FG所对应的圆心角为θ，不计重力，求(1)离子速度的大小；(2)离子的质量．18．(10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.人教版高中物理选修3-1《磁场》单元测试试卷参考答案一、选择题(每小题4分，共40分)1．下列说法正确的是()A．除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷产生的B．一切磁现象都起源于运动电荷C．一切磁作用都是运动电荷通过磁场产生的D．有磁必有电，有电必有磁解析：磁现象的电本质，一切磁现象都起源于运动电荷．答案：BC2．关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B．磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力方向一致C．在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零D．在磁场中磁感线越密集的地方，B值越大解析：磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与试探电流元无关，而磁感线可以描述磁感应强度，疏密程度表示大小．答案：D图13．如图1所示，一圆形区域内存在匀强磁场，AC为直径，O为圆心，一带电粒子从A沿AO方向垂直射入磁场，初速度为v1，从D点射出磁场时的速率为v2，则下列说法中正确的是(粒子重力不计)()A．v2>v1，v2的方向必过圆心B．v2＝v1，v2的方向必过圆心C ．v 2>v 1，v 2的方向可能不过圆心D ．v 2＝v 1，v 2的方向可能不过圆心答案：B图24．如图2所示，三个速度大小不同的同种带电粒子沿同一方向从图示长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90˚、60˚、30˚，则它们在磁场中运动时间之比为( )A ．1∶1∶1B ．1∶2∶3C ．3∶2∶1 D.3∶2∶1解析：如图3所示，图3设带电粒子在磁场做圆周运动的圆心为O ，由几何关系知，圆弧MN ︵ 所对应的粒子运动的时间t ＝MN ︵v ＝Rαv ＝m v qB ·αv ＝mαqB ，因此，同种粒子以不同速度射入磁场，经历时间与它们的偏角α成正比，即t 1∶t 2∶t 3＝90˚∶60˚∶30˚＝3∶2∶1.答案：C5．(2011·新课标卷)电磁轨道炮工作原理如下图4所示，待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I 从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是()图4A．只将轨道长度L变为原来的2倍B．只将电流I增加至原来的2倍C．只将弹体质量减至原来的一半D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变解析：由题意可知，安培力做功使炮弹的速度逐渐增大．假设轨道宽度为L′，则由动能定理可知F安培力L＝12，而F安培力＝BIL′，又根据题意可知B＝KI(K2m v为常数)，三个式子整理可得到弹体的出射速度v＝I2KLL′，从而判断B，Dm正确．答案：BD6．如图5所示，甲是一带正电的小物块，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起置于粗糙的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场．现用水平恒力拉乙物块，使甲、乙无相对滑动一起向左加速运动，在加速运动阶段()图5A．甲、乙两物块间摩擦力不断增大B．甲、乙两物块间摩擦力不断减小C ．甲、乙两物块间摩擦力大小不变D ．乙物块与地面间摩擦力不断增大答案：BD图67．利用如图6所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子．图中板MN 上方是磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上的两条宽度分别为2d 和d 的缝，两缝近端相距为L .一群质量为m ，电荷量为q ，具有不同速度的粒子从宽度为2d 的缝垂直于板MN 进入磁场，对于能够从宽度为d 的缝射出的粒子，下列说法正确的是( )A ．粒子带正电B ．射出粒子的最大速度为qB (3d ＋L )2mC ．保持d 和L 不变，增大B ，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D ．保持d 和B 不变，增大L ，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大解析：粒子要从右边的缝中射出，粒子进入磁场后向右偏，根据左手定则可以判断粒子带负电，A 项错误；由q v B ＝m v 2r 得v ＝qBr m ，可见半径越大，速率越大，最大半径为3d ＋L 2，因此射出的最大速度为qB (3d ＋L )2m，B 项正确；同理可求得最小速度为qBL 2m ，最大速度与最小速度之差为3qBd 2m ，这个值与L 无关，可以分析，C 项正确，D 项错误．答案：BC8．如图7所示，匀强磁场的磁感应强度为B ，有一矩形线圈abcd ，且ab ＝L 1，ad ＝L 2，通有逆时针方向的电流I ，让它绕cd 边转过某一角度时，使线圈平面与磁场夹角为θ，则( )图7A．穿过线圈的磁通量为Φ＝BL1L2sinθB．穿过线圈的磁通量为Φ＝BL1L2cosθC．cd边受到的安培力为F＝BIL1sinθD．ad边受到的安培力为F＝BIL1cosθ解析：沿cd转过某一角度，使线圈平面与磁场夹角为θ，此时穿过线圈的有效面积为L1L2sinθ，所以穿过线圈的磁通量为BL1L2sinθ，cd边与磁场方向垂直，受到的安培力为BIL1，ad边与磁场方向平行，受到的安培力为0.答案：A9．如图8，空间有垂直于xOy平面的匀强磁场．t＝0的时刻，一电子以速度v0经过x轴上的A点，方向沿x轴正方向．A点坐标为(－R2，0)，其中R为电子在磁场中做圆周运动的轨道半径．不计重力影响，则()图8A．电子经过y轴时，速度大小仍为v0B．电子在t＝πR6v0时，第一次经过y轴C．电子第一次经过y轴的坐标为(0，2－32R)D．电子第一次经过y轴的坐标为(0，－2－32R)解析：因电子在匀强磁场中运动，只受洛伦兹力，做匀速圆周运动，故A正确；画出轨迹，由几何关系可知，当电子转过30˚角时，到达y轴对应时间t＝112T＝1 12×2πRv0＝πR6v0，故B正确；电子应向下方偏转．故穿过y轴时坐标为∶y＝－R(1－cos30˚)＝－2－32R，故D正确．答案：ABD10．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图9所示．设D形盒半径为R.若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f.则下列说法正确的是()图9A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfRB．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子解析：由于回旋加速器所加交变电压周期与粒子转动的周期相同，则粒子的最大速度为2πfR，A项正确；质子被加速后的最大速度v m＝BqRm，与加速电场的电压大小无关，B项正确；R足够大，质子速度不能被加速到任意值．因为按相对论原理，质子速度接近光速时光子质量发生变化，进一步提高速度就不可能了，C 项错误；因为回旋加速器所加交变电压周期与粒子转动周期应相同，粒子转动周期T＝2πmBq，α粒子与质子的比荷不相同，应调节f或B，故D项错误．答案：AB二、填空题(每小题5分，共20分)图1011．如图10所示，比荷为e m 的电子，以速度v 0沿AB 边射入边长为a 的等边三角形的匀强磁场区域中，欲使电子从BC 边穿出，磁感应强度B 的取值应为________．解析：画出刚好不出BC 边的临界状态对应的轨迹，应与BC 相切，根据轨迹确定半径，再根据r ＝m v 0eB 求B .答案：B ≤3m v 0ae图1112．如图11所示，质量为m ，带电量为－q 的粒子，从两平行电极板正中央垂直电场线和磁感线以速度v 飞入．已知两板间距为d ，磁感应强度为B ，这时粒子恰能直线穿过电场和磁场区域(重力不计)．今将磁感应强度增大到某值，则粒子将落到极板上．粒子落到极板上的动能为________．解析：由题意：q U d ＝q v B ，又当粒子落到极板上有：－q ·U 2＝E k －12m v 2，所以E k ＝m v 2－q v Bd 2. 答案：m v 2－q v Bd 213．如图12所示，A 、B 为粗细均匀的铜环直径两端，若在A 、B 两端加一电压U，则环心O处的磁感应强度为________．(已知圆环直径为d)图12答案：014.如图13所示，质量为m的带电微粒，在相互垂直的匀强电磁场中运动，电场强度为E，方向竖直向下，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，此微粒在垂直于磁场的竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动(不计空气阻力)，微粒一定带________电(填“正”或“负”)，微粒的线速度大小为________．图13解析：粒子做匀速圆周运动，则重力与电场力等大反向，故电场力竖直向上，则微粒带负电，又R＝m vqB 且mg＝qE，所以v＝qBRm＝gBRE.答案：负；BRg E三、论述计算题(共40分)图1415．(10分)如图14所示，平行金属导轨间距为0.5 m，水平放置，电源电动势为E＝1.5 V，内阻r＝0.2 Ω，金属棒电阻R＝2.8 Ω，与平行导轨垂直，其余电阻不计，金属棒处于磁感应强度B＝2.0 T、方向与水平方向成60˚角的匀强磁场中，则开始接通电路瞬间，金属棒受到的安培力的大小和方向如何？若棒的质量为m＝5×10－2 kg，此时它对轨道的压力是多少？(g取10 m/s2)解：电路刚接通的瞬间，金属棒瞬时速度为零，金属棒受三个力作用，即：重力、支持力、安培力，由于此时金属棒未动，不会产生感应电动势，这时回路中的电流只由电源及回路电阻决定．由闭合电路欧姆定律有I＝ER＋r ＝ 1.52.8＋0.2A＝0.5 A.F＝BIL＝2.0×0.5×0.5 N＝0.5 N.方向由左手定则可知，与轨道成30˚角斜向左上方，其竖直的分力F sinθ＝0.5×sin30˚ N＝0.25 N.因F sin30˚＝0.25 N，小于重力mg＝5×10－2×10 N＝0.5 N.说明轨道对金属棒仍有支持力F N存在，由竖直方向受力平衡知：F N＋F sin30˚－mg＝0，F N＝mg－F sin30˚＝0.5 N－0.25 N＝0.25 N.由牛顿第三定律可知，金属棒对轨道的压力为0.25 N.图1516．(10分)如图15所示，足够长的绝缘斜面与水平面间的夹角为α(sinα＝0.6)，放在水平方向的匀强电场和匀强磁场中，电场强度E＝50 V/m，方向水平向左，磁场方向垂直于纸面向外．一带电量q＝＋4.0×10－2C，质量m＝0.40 kg的光滑小球，以初速度v0＝20 m/s，从斜面底端A冲上斜面，经过3 s离开斜面，求磁场的磁感应强度．(取g＝10 m/s2)解：带电小球的受力示意图如图16所示．小球沿斜面方向做匀减速运动，根据牛顿第二定律，则有：mg sinα＋qE cosα＝ma.图16解得：a＝g sinα＋qEm cosα＝(10×0.6＋4×10－2×50×0.80.40) m/s2＝10 m/s2.设小球运动到最高点时速度v t＝0，所用时间为t1，则有：v t＝v0－at1＝0.解得：t1＝v0a＝2010s＝2 s.图17故带电小球上升至最高点后立即下滑，此时小球受力情况如图17所示．小球沿斜面加速下滑其加速度仍为：a＝10 m/s2，下滑时间：t2＝t－t1＝3 s－2 s＝1 s.小球下滑t2＝1 s时的速度为：v′＝at2＝10×1 m/s＝10 m/s.此时小球离开斜面，F N＝0.则垂直斜面方向有：qE sinα＋q v′B＝mg cosα，解得B＝mg cosα－qE sinαq v′＝5.0 T.17．图18中左边有一对平行金属板，两板相距为d，电压为U，两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0，方向与金属板面平行并垂直于纸面朝里．图中右边有一半径为R，圆心为O的圆形区域，区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面朝里．一电荷量为q的正离子沿平行金属板面、垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径EF方向射入磁场区域，最后从圆形区域边界上的G点射出，已知弧FG所对应的圆心角为θ，不计重力，求图18(1)离子速度的大小；(2)离子的质量．解：(1)由题设知，离子在平行金属板之间做匀速直线运动，它所受到的向上的磁场力和向下的电场力平衡q v B0＝qE0①式中，v是离子运动速度的大小，E0是平行金属板之间的匀强电场的强度，有E0＝Ud②由①②式得v ＝U B 0d ③ (2)在圆形磁场区域，离子做匀速圆周运动．由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有q v B ＝m v 2r ④图19式中，m 和r 分别是离子的质量和它做圆周运动的半径．由题设，离子从磁场边界上的点G 穿出，离子运动的圆周的圆心O ′必在过E 点垂直于EF 的直线上，且在EG 的垂直平分线上(见上图)．由几何关系有r ＝R tan α⑤式中，α是OO ′与直线EF 的夹角．由几何关系有2α＋θ＝π⑥联立③④⑤⑥式得，离子的质量为m ＝qBB 0Rd U cot θ2⑦图2018．(10分)如图20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.解：(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＝mg①E＝mg q ②重力的方向是竖直向下的，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，(P为MN 的中点)．设半径为r，由几何关系知L2r＝sinθ③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q v B＝m v2 r④由速度的合成与分解得v0v＝cosθ⑤由③④⑤式得v0＝qBL2m cotθ⑥(3)设小球到M点的竖直分速度为v y，它与水平分速度的关系为v y＝v0tanθ⑦由匀变速直线运动规律v2y＝2gh⑧由⑥⑦⑧式得h＝q2B2L2 8m2g⑨。
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第三章《磁场》单元测试题一、单选题（每小题只有一个正确答案）1．有关电场和磁场，下列说法正确的是（）.A．带电粒子在电场和磁场中都一定会受到力的作用B．电场和磁场都可用假想的闭合曲线进行形象的描述C．电场和磁场在本质上属于同一种基本相互作用D．电场和磁场不是客观存在的物质2．下列说法中正确的是（）A．点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体B．根据F=，当r→0时，可得出F→∞C．由可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的I、L成反比D．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，该处磁感应强度不一定为零3．实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图．则（）A．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外C．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里4．下列关于磁感应强度的说法中正确的是( )A．若长为L、电流为I的导线在某处受到的磁场力为F，则该处的磁感应强度必为B．磁感应强度的方向就是小磁针北极所受磁场力的方向C．由B＝知，B与F成正比，与IL成反比D．由B＝知，磁场中某处的磁感应强度的大小随通电导线中电流I的减小而增大5．如图是一根通电直导线在匀强磁场中的四种放置情况，其中通电直导线所受磁场力为零的是（）A． B．C． D．6．如图所示，两个横截面分别为圆形和正方形的区域内有磁感应强度相同的匀强磁场，圆的直径和正方形的边长相等，两个电子分别以相同的速度分别飞入两个磁场区域，速度方向均与磁场方向垂直，进入圆形磁场的电子初速度方向对准圆心；进入正方形磁场的电子初速度方向垂直于边界，从中点进入。
则下面判断正确的是（）A．两电子在两磁场中运动时，其半径一定相同B．两电子在磁场中运动的时间有可能相同C．进入圆形磁场区域的电子可能先飞离磁场D．进入圆形磁场区域的电子可能后飞离磁场7．如图所示，空间中有一足够大的区域内分布着匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，某时刻一带正电粒子沿纸面向右运动，若不计粒子所受重力，带电粒子在匀强磁场中的运动是（）A．匀速直线运动B．匀变速曲线运动C．顺时针转向的圆周运动D．逆时针转向的圆周运动8．在物理学发展过程中，下列叙述符合史实的是（）A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应B．安培提出了分子内部存在环形电流的假说C．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流D．法拉第在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化9．如图所示，在正交的匀强电场和磁场的区域内磁场水平向里，有一离子恰能沿直线飞过此区域不计离子重力A．若离子带正电，E方向应向下B．若离子带负电，E方向应向上C．若离子带正电，E方向应向上D．不管离子带何种电，E方向都向上10．一带电粒子（不计重力)以一定速度垂直射入匀强磁场中，则关于它的物理量不变的是（）A．速度 B．加速度 C．洛仑兹力 D．动能11．如图所示，有两根长均为 L 、质量均为 m 的细导体棒 a 、 b ，其中 a 被水平放置在倾角为45°的绝缘光滑斜面上， b 被水平固定在斜面的右侧，且与 a 在同一水平面上， a 、 b 相互平行。
当两细棒中均通以大小为 I 的同向电流时， a 恰能在斜面上保持静止，下列说法正确的是（）A．斜面对导体a的作用力大小为mgB．b中电流在a处产生的磁场的磁感应强度B方向竖直向上，大小为mg ILC．b中电流在a处产生的磁场的磁感应强度BD．若使b竖直向下移动，a仍能保持静止12．如图所示，在x轴上方的空间存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B．许多相同的离子，以相同的速率v，由O点沿纸面向各个方向(y>0)射入磁场区域．不计离子所受重力，不计离子间的相互影响．图中曲线表示离子运动的区域边界，其中边界与y轴交点为M，边界与x轴交点为N，且OM＝ON＝L．由此可判断（）A．这些离子是带负电的 B．这些离子运动的轨道半径为LC．这些离子的荷质比为 D．当离子沿y轴正方向射入磁场时会经过N点13．图中能正确表示通电导线附近磁感线分布的是（ ）A ．B ．C ．D ．14．在匀强磁场中放入通有相同电流的三条不同形状的导线，如图所示。
每条导线的两个端点间的距离相等，问所受磁场力最大的导线是 （ ）A ．甲线最大B ．乙线最大C ．丙线最大D ．三条线一样大15．如图所示，P 、Q 为相距较近的一对平行金属板，间距为2d ，OO ′为两板间的中线。
一束相同的带电粒子，以初速度0v 从O 点射入P 、Q 间，0v 的方向与两板平行。
如果在P 、Q 间加上方向竖直向上、大小为E 的匀强电场，则粒子束恰好从P 板右端的a 点射出；如果在P 、Q 间加上方向垂直纸面向外、大小为B 的匀强磁场，则粒子束将恰好从Q 板右端的b 点射出。
不计粒子的重力及粒子间的相互作用力，如果同时加上上述的电场和磁场，则（ ）A. 粒子束将沿直线OO ′运动B. 粒子束将沿曲线运动，射出点位于O ′点上方C. 粒子束将沿曲线运动，射出点位于O ′点下方D. 粒子束可能沿曲线运动，但射出点一定位于O ′点二、多选题（每小题至少有两个正确答案）16．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地刺偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图，结合上述材料，下列说法正确的是（ ）A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D．形成地磁场的原因可能是带负电的地球自转引起的17．如图所示，小车上有条形磁铁，沿磁铁轴线正对放置．某时刻将两小车在光滑水平面上由静止释放，则它们的( )A．加速度越来越大B．加速度越来越小C．速度越来越大D．速度越来越小18．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使带电粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直盒面的匀强磁场中，如图所示，已知D形盒半径为R，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交变电压的频率为f。
当用此加速器加速质子H）时，下列说法正确的是（）（11A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfRB．加速电压越大，质子最后获得的速度越大C．交变电压的频率与质子做匀速圆周运动的频率相等D．B和f都不改变，该回旋加速器也可用于加速α粒子（42He）19．如图所示，相距为d的两金属板A、B水平放置，A板接地，A板上方高h处有一负，电生成器，带负电的小液滴不断的从它的下端口滴下，每一滴的质量为m，电荷量为q小液滴通过A板上的小孔进入两板间后，在两极板间磁感应器强度为B的磁场作用下向右偏转。
开始液滴还能落到B板上，当B板上的液滴积累到一定数量时，板间电压为U，再滴下的液滴恰好以速度v从下极板右端水平飞出板间，则有（）A ．()212mg h d mv +=B ．()212mg h d qU mv +=+ C ．U mg qvB q d =+ D ．U mg qvB q d <+ 20．如图所示，有一垂直于纸面向外的、磁感应强度为B 的有界匀强磁场(边界上有磁场)，其边界为一边长为L 的等边三角形，A B C 、、为三角形的顶点.今有一质量为m 、电荷量为q +的粒子(不计重力)，以速度v =从AB 边上某点P 既垂直于AB 边又垂直于磁场的方向射入磁场，然后从BC 边上某点Q 射出，则（ ）A ．PB L < B ．PB L <C ．QB LD ．14QB L ≤三、实验题21．如图所示是测量磁感应强度B 的一种装置。
把一个体积很小的电阻为R 、匝数为N 、面积为S 的测量线圈L 放在通电螺线管内待测处，线圈平面与螺线管轴线垂直，将测量线圈跟测量电量的仪器G 表串联。
当闭合电键K 时，G 表可测得瞬间流过测量线圈的电量ΔQ ，则：（1）（多选题）测量磁感应强度B 所依据的物理规律是 （ ）A ．法拉第电磁感应定律和焦耳定律B．闭合电路欧姆定律和焦耳定律C．法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律D．法拉第电磁感应定律和楞次定律（2）用此方法测量通电螺线管内轴线处磁感应强度的表达式为B=______________。
22．利用超导体可以实现磁悬浮，如图是超导磁悬浮的示意图。
在水平桌面上有一个周长为L的超导圆环，将一块质量为m的永磁铁从圆环的正上方缓慢下移，由于超导圆环跟磁铁之间有排斥力，结果永磁铁悬浮在超导圆环的正上方h1高处平衡。
（1）若测得圆环a点磁场如图所示，磁感应强度为B1，方向与水平方向成θ1角，问此时超导圆环中电流的大小和方向？（2）在接下来的几周时间内，人们发现永磁铁在缓慢下移。
经过较长时间T后，永磁铁的平衡位置在离桌面h2高处。
有一种观点认为超导体也有很微小的电阻，只是现在一般仪器无法直接测得，超导圆环内电流的变化造成了永磁铁下移，并设想超导电流随时间缓慢变化的I2-t图，你认为哪张图相对合理，为什么？（3）若测得此时a点的磁感应强度变为B2，夹角变为θ2，利用上面你认为相对正确的电流变化图，求出该超导圆环的电阻？四、解答题23．如图所示，在倾角为30°的斜面OA的左侧有一竖直档板，其上有一小孔P，OP=0.5m．现有一质量m=4×10﹣20kg，带电量q=+2×10﹣14C的粒子，从小孔以速度v0=3×104m/s水平射向磁感应强度B=0.2T、方向垂直纸面向外的一圆形磁场区域．且在飞出磁场区域后能垂直打在OA面上，粒子重力不计．求：（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径；（2）粒子在磁场中运动的时间；（3）圆形磁场区域的最小半径．24．如图所示，以O为圆心的环状匀强磁场区域的磁感应强度B1=0.2T，环形磁场的内半径R1=0.5m，外半径R2=1.0m，带电粒子的比荷。
AB连线过O点，A、B两点均在磁场内并分别位于磁场的两边界处。
（不考虑粒子的重力及粒子间的相互作用，粒子的速度方向都与纸面平行，边界处于有磁场）求：（1）若A点有一粒子源，沿环状磁场半径方向由A点射入磁场的粒子，不能穿越磁场的最大速度多大？（2）若B点有一粒子源，从B点沿切线方向向右射入B1磁场区，为使粒子始终在磁场中运动不从边界离开磁场，则粒子的速度满足什么条件？参考答案1．C2．D3．D4．B5．C6．D7．D8．A9．A10．D11．B12．D13．B14．D15．B16．ABD17．BC18．AC19．BD20．AD21．C 、D （2分）， B="R ΔQ/NS" （2分）22．（1）111cos mg I B L θ＝（2）乙图（3）22222121212222211222()()L h h B B cos cos R mgT B cos B cos θθθθ-=+ 23．（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径为0.3m ；（2）粒子在磁场中运动的时间是5103s -⨯π（3）圆形磁场区域的最小半径是0.15m ．24．（1） （2） 或。