高二物理磁场测试题及答案

高二物理同步测试（4）— 磁场 YCY 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分.满分 100 分，考试用时 60 分 钟. 第Ⅰ卷（选择题，共 40 分） 一、选择题（每小题 4 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确 的，全部选对得 4 分，对而不全得 2 分。） 1．下列四个实验现象中，不能表明电流能产生磁场的是 （ ） A．甲图中，导线通电后磁针发生偏转 B．乙图中，通电导线在磁场中受到力的作用 C．丙图中，当电流方向相同时，导线相互靠近 D．丁图中，当电流方向相反时，导线相互远离 2．由磁感应强度的定义式 B=F/IL 可知 （ ） A．若某处的磁感应强度为零，则通电导线放在该处所受安培力一定为零 B．通电导线放在磁场中某处不受安培力的作用时，则该处的磁感应强度一定为零 C．同一条通电导线放在磁场中某处所受的磁场力是一定的 D．磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线无关 3．如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线， 当导线中通以图示方向的电流时 （ ） A．磁铁对桌面的压力增大，且受到向右的摩擦力作用 B．磁铁对桌面的压力减小，且受到向右的摩擦力作用 C．磁铁对桌面的压力增大，且受到向左的摩擦力作用 D．磁铁对桌面的压力减小，且受到向左的摩擦力作用 4．从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子，这些高能粒子流到 达地球会对地球上的生命带来危害，但是由于地球周围存 在磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向， 对地球上的生命起到保护作用，如图所示。那么（ ） A．地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处相同 B．地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在 南、北两极最强，赤道附近最弱 C．地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱，赤道附近最强 D．地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转 5．如图所示，弹簧秤下挂一条形磁铁，其中条形磁铁的一半位于未通电的螺线管内，下列 说法正确的是 （ ） A．若将 a 接电源正极，b 接负极，弹簧秤示数减小 B．若将 a 接电源正极，b 接负极，弹簧秤示数增大 C．若将 b 接电源正极，a 接负极，弹簧秤示数增大 D．若将 b 接电源正极，a 接负极，弹簧秤示数减小 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 如图所示，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧，由于带电粒子使沿 途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)从图中情况可以确 定（ ） A．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．如图所示的天平可用采测定磁感强度．天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为 l，共 N 匝， 线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流 I(方向如图)时，在 天平左、右两边加上质量各为 m1、m2 的砝码，天平平衡．当电流反向(大小不变)时，右 边再加上质量为 m 的砝码后，天平重新平衡，由此可知：（ ） A．磁感强度的方向垂直纸面向里，大小为 NIl gmm )( 21  B．磁感强度的方向垂直纸面向里，大小为 NIl mg 2 C．磁感强度的方向垂直纸面向外，大小为 NIl gmm )( 21  D．磁感强度的方向垂直纸面．向外，大小为 NIl mg 2 8．如图所示，长方体玻璃水槽中盛有 NaCl 的水溶液，在水槽左、右侧壁内侧各装一导体片， 使溶液中通入沿 x 轴正向的电流 I，沿 y 轴正向加恒 定的匀强磁场 B．图中 a、b 是垂直于 z 轴方向上水槽 的前后两内侧面，则（ ） A．a 处电势高于 b 处电势 B．a 处离子浓度大于 b 处离子浓度 C．溶液的上表面电势高于下表面的电势 D．溶液的上表面处的离子浓度大于下表面处的离子浓度 9．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它 的构造原理如图所示，离子源 S 产生的各种不同正离子束(速 度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场， 到达记录它的照相底片 P 上，设离子在 P 上的位置到入口处 S1 的距离为 x，可以判断 （ ） A．离子束是同位素，则 x 越大，离子质量越大 B．若离子束是同位素，则 x 越大，离子质量越小 C．只要 x 相同，则离子质量一定相同 D．只要 x 相同，则离子的荷质比一定相同 10．如图，在 00  yx 、 的空间中有恒定的匀强磁场，磁感强度的方向垂直于 oxy 平面向 里，大小为 B。现有一质量为 m 电量为 q 的带电粒子，在 x 轴上到原点的距离为 0x 的 P 点，以平行于 y 轴的初速度射入此磁场，在磁场作用下沿 垂直于 y 轴的方向射出此磁场。不计重力的影响。由这些 条件可知， A．不能确定粒子通过 y 轴时的位置 B．不能确定粒子速度的大小 C．不能确定粒子在磁场中运动所经历的时间 D．以上三个判断都不对 第Ⅱ卷（非选择题，共 60 分） 二、填空题（每小题 6 分，共 24 分。把正确答案填写在题中的横线上，或按题目要求作答。） 11．如图所示，电子射线管（A 为其阴极），放在蹄形磁轶的 N、S 两极 间，射线管的 A、B 两极分别接在直流高压电源的____极和______ 极。此时，荧光屏上的电子束运动径迹_____偏转。（填“向上”、“向 下”“不”）。 12．如图所示，在倾角都为θ的光滑导轨上，放一根长为 l、质量为 m 的金 属棒 ab，在两通电金属棒所在空间存在磁感应强度为 B、方向竖直向 上的匀强磁场，金属棒 ab 在磁场中始终处于静止状态，则金属棒 ab 中的电流大小为_______，方向为______。 13．电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为 2.0 g 的弹体（包括金属杆 EF 的质量）加速到 6 km/s.若这种装置的轨道宽 2 m，长为 100 m, 通过的电流为 10 A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应 强度为_____ T，磁场力的最大功率 P=________W（轨 道摩擦不计）. 14．40 年代，我国物理学家朱洪元先生提出：电子在加速 器中匀速圆周运动时会发出“同步辐射光”，光的频 率是电子的回转频率的 n 倍，现在“同步辐射光”已被应用于大规模集成电路的光刻工 艺中。设同步辐射光频率为 f，电子质量为 m，电量为 e，则加速器磁场感应强度 B 的大 小为 ，若电子的回转半径为 R，则它的速度为 。 三、计算题（共 36 分。要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤，有数值计 算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分。） 15．（18 分）如图所示，重为 3N 的导体棒，放在间距为 d=1m 的水平放 置的导轨上，其 中电源电动势 E=6V ，内阻 r=0.5  ，定值电阻 R0=11.5 ，其它电阻不计。 试求：（1）若磁场方向垂直导轨平面向上，大小为 B=2T（图 未画出），要使导体棒静止不动，导轨与导体棒间的摩擦力 至少为多大？ （2）若磁场大小不变，方向与导轨平面成  60 角。如图所示，此时导体棒所受的摩 擦力多大？ 16．（18 分）在如图所示的空间区域里，y 轴左方有一匀强电场， 场强方向跟 y 轴正方向成 60°，大小为 N/C100.4 5E ；y 轴右方有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度 B=0.20T．有 一质子以速度 v=2.0× 610 m/s，由 x 轴上的 A 点（10cm，0）沿 与 x 轴正方向成 30°斜向上射入磁场，在磁场中运动一段时间 后射入电场，后又回到磁场，经磁场作用后又射入电场．已知 质子质量近似为 m=1.6× 2710 kg，电荷 q=1.6× 1910 C，质子 重力不计．求：（计算结果保留 3 位有效数字） （1）质子在磁场中做圆周运动的半径． （2）质子从开始运动到第二次到达 y 轴所经历的时间． （3）质子第三次到达 y 轴的位置坐标． 高二物理同步测试（4）参考答案 1．B 2．D 3．B 化出磁感线用右手定则判断，在利用作用力与反作用力的关系。 4．C 对垂直射向地球表面的宇宙射线，在两极因其速度方向和地磁场的方向接近平行，所受洛伦兹力较 小，因而产生的阻挡作用较小；而在赤道附近，宇宙射线速度方向和地磁场方向接近垂直，所受洛伦兹力 较强，能使宇宙射线发生较大偏转，即产生较强的阻挡作用。 5．A C 6．B 由于电离粒子的能量逐渐减小，所以半径减小，粒子从 b 到 a。 7．B 8．B 9．AD 10．D 11．负极，正，向下 12. tanmg Bl  ，b 流向 a 13．1.8×10-5，2.16×10-3 14．2πmf/ne，2πRf/n 15．（1）以金属棒为研究对象，受力分析如图甲 ∵棒静止不动 ∴水平方向 Ff=F 安 根据闭合电路欧姆定律得： rR EI  0 棒所受安培力 F 安=Bid ∴Ff=F 安= NrR BEd 1)( 0  （2）棒受力分析如图乙 ∵安培力的大小没变而此时棒对轨道的正压 力数值是比原来增大。 所以棒与轨道间的最大静摩擦力增大，棒仍静止。 NFFf 2 3sin  安 16．（1）质子在磁场中受洛伦兹力做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律， R vmqvBf 2  得质子做匀速圆周运动的半径为 m10.0 qB mvR ； （2）由于质子的初速度方向与 x 轴正方向夹角为 30°，且 半径恰好 等于 OA，因此，质子将在磁场中做半个圆周到达 y 轴上的 C 点，如答 图所示． 根据圆周运动的规律，质子做圆周运动周期为 qB mT π2 ， 质子从出发运动到第一次到达 y 轴的时间 1t 为 s1057.1π 2 7 1  qB mTt ， 质子进入电场时的速度方向与电场的方向相同，在电场中先做匀减速直线运动，速度减为零后反向做匀 加速直线运动，设质子在电场中运动的时间 2t ，根据牛顿第二定律， 2 2 t vmqE  ，得 s100.12 7 2  qE mvt ． 因此，质子从开始运动到第二次到达 y 轴的时间 t 为 s1057.2 7 21  ttt ． （3）质子再次进入磁场时，速度的方向与电场的方向相同，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，到 达 y 轴的 D 点． 根据几何关系，可以得出 C 点到 D 点的距离为  30cos2RCD ； 则质子第二次到达 y 轴的位置为 cm6.34cm320m32.030cos230cos22  RROCCDy ． 即质子第三次到达 y 轴的坐标为（0，34.6cm）．