《磁場》單元測試（人教版選修3-1）2

1、磁場 單元測試abII圖1一、(本題共10小題，每小題4分，共40分在四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確) 1如圖1所示，兩根相互平行放置的長直導(dǎo)線a和b通有大小相等、方向相反的電流，a受到磁場力的大小為F1，當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)镕2.則此時b受到的磁場力大小為（ ）AF2BF1F2CF1+F2D2F1F2圖22如圖2所示，某空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，已知一離子在電場力和磁場力作用下，從靜止開始沿曲線acb運動，到達(dá)b點時速度為零，c為運動的最低點.則 （ ）A離子必帶負(fù)電Ba、b兩點位于同一高度C離子在c點

2、速度最大D離子到達(dá)b點后將沿原曲線返回NSOO/圖33如圖3所示，帶負(fù)電的橡膠環(huán)繞軸OO以角速度勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是 （ ）AN極豎直向下BN極豎直向上CN極沿軸線向左DN極沿軸線向右圖44每時每刻都有大量帶電的宇宙射線向地球射來，幸好地球磁場可以有效地改變這些宇宙射線中大多數(shù)射線粒子的運動方向，使它們不能到達(dá)地面，這對地球上的生命有十分重要的意義。假設(shè)有一個帶正電的宇宙射線粒子垂直于地面向赤道射來（如圖4，地球由西向東轉(zhuǎn)，虛線表示地球自轉(zhuǎn)軸，上方為地理北極），在地球磁場的作用下，它將向什么方向偏轉(zhuǎn)？ （ ）A向東B向南C向西 D向北圖5甲乙FB5如圖5所示，甲是一

3、個帶正電的小物塊，乙是一個不帶電的絕緣物塊，甲、乙疊放在一起靜置于粗糙的水平地板上，地板上方空間有水平方向的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)用水平恒力拉乙物塊，使甲、乙無相對滑動地一起水平向左加速運動， 在加速運動階段（ ）A乙物塊與地之間的摩擦力不斷增大B甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷增大C甲、乙兩物塊間的摩擦力大小不變。D甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷減小圖66如圖6，在一水平放置的平板MN的上方有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場方向垂直于紙面向里。許多質(zhì)量為m帶電量為+q的粒子，以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個方向，由小孔O射入磁場區(qū)域。不計重力，不計粒子間的相互影響。帶電粒子可能經(jīng)過的區(qū)域的面積是（ ） A.

4、 B. C. D. 圖77在半徑為r的圓形空間內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場，一帶電粒子以速度v從A沿半徑方向入射，并從C點射出，如圖7所示(O為圓心)， 已知AOC=120°，若在磁場中粒子只受洛侖茲力作用，則粒子在磁場中運行的時間（ ）A B C D。圖88如圖8所示，有a、b、c、d四個離子，它們帶等量同種電荷，質(zhì)量不等，有ma=mbmc=md，以不等的速率vavb=vcvd進(jìn)入速度選擇器后，有兩種離子從速度選擇器中射出，進(jìn)入B2磁場，由此可判定 （ ）A射向P1的是a離子B射向P2的是b離子C射向A1的是c離子D射向A2的是d離子。圖99場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場和磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場正交。如圖9

5、所示，質(zhì)量為m的帶電粒子在垂直于磁場方向的豎直平面內(nèi)，做半徑為R的勻速圓周運動，設(shè)重力加速度為g，則下列結(jié)論正確的是 （ ）A粒子帶負(fù)電，且qmgEB粒子順時針方向轉(zhuǎn)動C粒子速度大小vBgRED粒子的機(jī)械能守恒圖1010如圖10是某離子速度選擇器的原理示意圖，在一半徑為R=10cm的圓柱形桶內(nèi)有B=1×10-4T的勻強(qiáng)磁碭，方向平行于軸線在圓柱桶某一直徑兩端開有小孔作為入射孔和出射孔離子束以不同角度入射，最后有不同速度的離子束射出現(xiàn)有一離子源發(fā)射荷質(zhì)比為=2×1011C/kg的陽離子，且粒子束中速度分布連續(xù)當(dāng)角=45°，出射離子速度v的大小是 （ ） AB CD二

6、、(本題共2小題，共20分。)NF圖11S11(10分)（1）磁場具有能量，磁場中單位體積所具有的能量叫做能量密度，其值為B2/2，式中B是感應(yīng)強(qiáng)度，是磁導(dǎo)率，在空氣中為一已知常數(shù)。為了近似測得條形磁鐵磁極端面附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，一學(xué)生用一根端面面積為A的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片P，再用力將鐵片與磁鐵拉開一段微小距離L，并測出拉力F，如圖11所示。因為F所做的功等于間隙中磁場的能量，所示由此可得磁感應(yīng)強(qiáng)度B與F、A之間的關(guān)系為B= 。(2)歐姆在探索通過導(dǎo)體的電流和電壓、電阻關(guān)系時，因無電源和電流表，他利用同一金屬塊兩端分別浸在冷水和熱水中產(chǎn)生電動勢來代替電源，用小磁針的偏轉(zhuǎn)檢測電流，具體

7、做法是：在地磁場作用下處于水平靜止的小磁針上方，平行于小磁針?biāo)椒胖靡恢睂?dǎo)線，當(dāng)該導(dǎo)線中通過電流時，小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)；當(dāng)通過該導(dǎo)線電流為I時，小磁針偏轉(zhuǎn)了30º，則當(dāng)他發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)了60º，通過該直導(dǎo)線的電流為(已知直導(dǎo)線在某點產(chǎn)生的磁場與通過直導(dǎo)線的電流成正比，忽略小磁針大小的影響) A2I B3I CI D無圖1212(10分)(1)如圖12所示是用電子射線管演示帶電粒子在磁場中受洛侖茲力的實驗裝置，圖中虛線是帶電粒子的運動軌跡，那么下列關(guān)于此裝置的說法正確的有（ ）AA端接的是高壓直流電源的正極BA端接的是高壓直流電源的負(fù)極CC端是蹄形磁鐵的N極DC端是蹄形磁鐵的S

8、極紫外圖13（2）M、N是真空管中兩平行正對、靠得較近的、用不同材料制成的金屬平板，M板受紫外線照射后，將發(fā)射出沿各種可能的方向運動的光電子，而N在紫外線照射下沒有光電子射出。當(dāng)把M、N板接入如圖13所示的電路中，并用紫外線照射M板，M板因射出光電子形成電流，從而引起電流計指針偏轉(zhuǎn)。若閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)R逐漸增大板間電壓，可以發(fā)現(xiàn)電流逐漸減小，當(dāng)電壓表示數(shù)為U時，電流恰好為零，斷開開關(guān)S，在M、N間加垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，逐漸增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，也能使電流為零。當(dāng)磁感強(qiáng)度為B時，電流恰好為零，則兩極板M、N之間的距離為：（已知光電子的帶電量為e，質(zhì)量為m） （ ）A BC D三、(本題共6小題，共90

9、分。) 13. (14分)用一根長L=0.8m的輕繩，吊一質(zhì)量為m=1.0g的帶電小球，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T，方向如圖14所示的勻強(qiáng)磁場中，將小球拉到與懸點等高處由靜止釋放，小球便在垂直于磁場的豎直面內(nèi)擺動，當(dāng)球第一次擺到低點時，懸線的張力恰好為零（重力加速度g=10m/s2）圖14(1)小球帶何種電荷？電量為多少？（2）小球第二次經(jīng)過最低點時，懸線對小球的拉力多大？14(14分) 圖15所示為一種可用于測量電子電量e與質(zhì)量m比值e/m的陰極射線管，管內(nèi)處于真空狀態(tài)。圖中L是燈絲，當(dāng)接上電源時可發(fā)射電子。A是中央有小圓孔的金屬板，當(dāng)L和A間加上電壓時（其電壓值比燈絲電壓大很多），電子將被

10、加速并沿圖中虛直線所示的路徑到達(dá)熒光屏S上的O點，發(fā)出熒光。P1、P2為兩塊平行于虛直線的金屬板，已知兩板間距為d。在虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)可施加一勻強(qiáng)磁場，已知其磁感強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向外。a、b1、b2、C1、C2都是固定在管殼上的金屬引線。E1、E2、E3是三個電壓可調(diào)并可讀出其電壓值的直流電源。（1）試在圖中畫出三個電源與陰極射線管的有關(guān)引線的連線。OE1E2E3Lb1b2AaSC1C2P1P2圖15（2）導(dǎo)出計算e/m的表達(dá)式。要求用應(yīng)測物理量及題給已知量表示。M圖1615（15分）一微粒質(zhì)量為m帶負(fù)電荷，電量大小是q，如圖16所示，將它以一定初速度在磁場中M點釋放以后，它就做勻速

11、直線運動，已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，空氣對微粒的阻力大小恒為f，求微粒做勻速運動時的速度。圖1716（15分）長L=60cm質(zhì)量為m=6.0×10-2kg，粗細(xì)均勻的金屬棒，兩端用完全相同的彈簧掛起，放在磁感強(qiáng)度為B=0.4T，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，如圖17所示，若不計彈簧重力，問(1)要使彈簧不伸長，金屬棒中電流的大小和方向如何?(2)如在金屬中通入自左向右、大小為I=0.2A的電流，金屬棒下降x1=1cm，若通入金屬棒中的電流仍為0.2A，但方向相反，這時金屬棒下降了多少?ddCEGDFHBBv0圖1817（16分）如圖18所示，兩個寬度為d的有界磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度

12、都為B，方向如圖18所示，不考慮左右磁場相互影響且有理想邊界。一帶電質(zhì)點質(zhì)量為m，電量為q，以一定的初速度從邊界外側(cè)垂直磁場方向射入磁場，入射方向與CD成角。若帶電質(zhì)點經(jīng)過兩磁場區(qū)域后又與初速度方向相同的速度出射。求初速度的最小值以及經(jīng)過磁場區(qū)域的最長時間。（重力不計）。18（16分）如圖19甲所示，在兩平行金屬板的中線OO某處放置一個粒子源，粒子沿OO方向連續(xù)不斷地放出速度的帶正電的粒子。在直線MN的右側(cè)分布有范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.01T，方向垂直紙面向里，MN與中線OO垂直。兩平行金屬板間的電壓U隨時間變化的Ut圖線如圖19乙所示。已知帶電粒子的荷質(zhì)比，粒子的重力和粒子之

13、間的作用力均可忽略不計，若時刻粒子源放出的粒子恰能從平行金屬板邊緣離開電場（設(shè)在每個粒子通過電場區(qū)域的時間內(nèi)，可以把板間的電場看作是恒定的）。求： （1）時刻粒子源放出的粒子離開電場時的速度大小和方向。 （2）從粒子源放出的粒子在磁場中運動的最短時間和最長時間。t/s0.20.40.30.10100U/V圖19乙MNOO/+-圖19甲 答 案1.A 2.BC 3.C 4.A 5.BD 6.A 7.D 8.A 9.ABC 10.B11.(1) (5分) (2)B (5分) 12.(1)BC (5分) (2)D (5分)13.解：(1)設(shè)小球第一次到達(dá)最低點速度為v，則由動能定律可得： (3分)

14、(3分)解得q=7.5×10-2C， 帶負(fù)電. (3分)(2)根據(jù)向心力公式得： (3分) 解得F=0.06N (3分)14.解：（1）在b1b2間接E1作為燈絲的加熱電源，對于電源的極性沒有要求；在ab2間接E2作為加速電壓，要求a接E2的正極；在C1C2間接E3作為速度選擇器的偏轉(zhuǎn)電壓，要求C2接E3的正極。具體連線略。(4分) （2）設(shè)電子經(jīng)過E2加速以后獲得的速度為v，則據(jù)動能定理可得： （1） (4分)調(diào)節(jié)E3使電子在P1P2間不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電場力和洛侖茲力平衡，即： （2） (4分)mgfFv圖20由（1）、（2）式得： (2分)15解：帶電微粒在運動過程中受到重力mg、洛

15、侖茲力F=Bqv和阻力f的作用。受力圖如圖20所示。 (4分)根據(jù)平衡條件可得： (4分)圖21mgFF1F2I (4分) 方向與豎直方向成 (3分)16解：(1)要使彈簧不伸長，則重力應(yīng)與安培力平衡，所以安培力應(yīng)向上，據(jù)左手定則可知電流方向應(yīng)向右，因mg=BLI，所以I=mg/BL=2.5A. (4分)(2)因在金屬中通入自左向右、大小為I1=0.2A的電流，金屬棒下 降x1=1mm，由平衡條件得：mg=BLI+2kx1. (4分)當(dāng)電流反向時，由平衡條件得：mg=-BLI+2kx2. (4分)解得： (3分)17解：帶電質(zhì)點只要能進(jìn)入第二磁場，就可滿足要求。即帶電質(zhì)點至少能進(jìn)入的第二個磁場的速度為最小值。d=R(1+cos) (4分) (4分) 所以 (4分)因為，所以 (4分)18解： （1）設(shè)板間距為d，t=0.1s時刻釋放的粒子在板間做類