磁場章末檢測題及答案

1、，鼐核獲得的最大動能也較大,鼐核獲得的最大動能較小,鼐核獲得的最大動能也較小,鼐核獲得的最大動能較大絲線懸掛于。點，并在豎直平面內(nèi)擺動磁場章末檢測題、單項選擇題（本題共 8小題，每小題4分，共32 分）1. 回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖1所示.它的核心部分是兩個。形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，兩盒間的窄縫中形成勻強電場，使帶電粒子每次通過窄縫都得到加速.兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，帶電粒子在磁場中做圓周運動，通過兩盒間的窄縫時反復被加速，直到達到最大圓周半徑時通過特殊裝置被 引出.如果用同一回旋加速器分別加速麻核（H）和a粒¥（ 24He

2、）,比較它們所加高頻交流電源的周期和獲得的最大動能的大小，有）A. 加速鼐核的交流電源的周期較大B. 加速兄核的交流電源的周期較大C. 加速兄核的交流電源的周期較小D. 加速兄核的交流電源的周期較小2. 如圖2所示，一帶電小球質(zhì)量為成,最大擺角 為60。，水平磁場垂百于小球擺動的平面，當小球自左方擺到最低點 懸線上的張力恰為零，則小球自右方擺到最低點時懸線上的張力為A. 0B. 2mgC. 4mgD. Gmg3. 如圖3所示，在軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應強度為8的勻強磁場，一個不計重力的帶電粒子從坐標原點。處以速度進入磁場，粒子進入磁場時的速度方向垂直于磁場且與軸正方向成120。角，若

3、粒子過y軸正半軸后在磁場中到工軸的最大距離為。，則該粒子的比荷和所帶電荷的正負是3vB我，正電荷A.奇，正電何D矗，負電荷4. 如圖4所示，相距為d的水平金屬板M、N的左側(cè)有一對豎直金屬板P、Q,板戶上的小孔S正對板。上的小孔。，M. N間有垂直于紙面向里的勻強磁場，在小孔S處有一帶負電粒子，其重力和初速度均不計，當滑動變阻器的滑片在A8的中點時，帶負電粒子恰能在N間做直線運動，當滑動變阻器的滑片滑到A點后（）A.粒子在M、N間運動過程中，動能一定不變B. 粒子在M、N間運動過程中，動能一定增大C. 粒子在M、N間運動過程中，動能一定減小D.以上說法都不對5. 如圖5所示，一個質(zhì)量 為m、電荷

4、量為+q的帶電粒子，不計重力，在a點以某一初速度水平向左射入磁場區(qū)域 I，沿曲線瀝M運動，ab、be、以都是半徑為R的圓弧.粒 子在每段圓弧上運動的時間都為，.規(guī)定垂直于紙面向外的磁感應強度為正，則磁場區(qū)I、II、III三部分的磁感應強度 B隨尤變化的關(guān)系可能是圖 6中的ABD圖66. 如圖7所示，為了科學研究的需要，常常將質(zhì)子（:H ）和a粒子（：He）等帶電粒子儲存在圓環(huán)狀空腔中，圓環(huán)狀空腔置于一個與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場（偏轉(zhuǎn)磁場）中，磁感應強度為3.如果質(zhì)子和a粒子在空腔中做圓周運動的軌跡相同（如圖中虛線所示），偏轉(zhuǎn)磁場也相同，則質(zhì)子和a粒子在圓環(huán)狀空腔中運動的動能Eh和彘、運動的周期

5、烏和L的大小關(guān)系是（）A.EH=Ea，Th球TaB.EH=Ea，THTa它受至U磁場力的合力（C.Eh 球 Ea，TnATaD.Eh 球 Ea，Th Ta7. 如圖所示，四邊形的通電閉合線框abed處在垂直線框平面的勻強磁場中，X X X X X XH*PX_茗一 X 覽X釧A.豎直向上B.方向垂直于ad斜向上C.方向垂直于be斜向下D.為零8. 在磁感應強度為 B的磁場中，一面積為S的矩形線圈abed如圖所示放置，此線圈平面向右以00,為軸轉(zhuǎn)動。角，則磁通量的變化量為（）A. 0 B. BSC. BSsin9-BSD. BScos 9-BS二、多項選擇題（本題共3小題，每小題6分，共18分.

6、每小題有多個選項符合題意，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，錯選或不答的得。分）9. 兩根通電的長直導線平行放置，電流分別為L和如 電流的方向如圖10所示，在與導線垂直的平面上有b、c、d四點，其中力在導線橫截面連線的延長線上，c、d在導線橫截面rA ; h連線的垂直平分線上.則導線中的電流在這四點產(chǎn)生的磁場的磁感應強度可能為零（）-0-r-0-A. a點B. b點C. c點D. d點時10. 如圖11所示，在平面直角坐標系中有一個垂直于紙面向里的圓形勻強磁場，其邊界過原點。和y軸上的點。（0, L）. 一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從1點以初速度平行于尤軸正方向射入磁場，并從x軸上的b點射

7、出磁場，此時速度方向與x軸正方向的夾角為60。.下列說法中正確的是()yTT TA.電子在磁場中運動的時間為瞥Vqa, vo、Z1III?B.電子在磁場中運動的時間為裝 ;C.磁場區(qū)域的圓心坐標膺，|）圖11D.電子在磁場中做圓周運動的圓心坐標為（0, -2L）11. 帶電粒子以速度。沿 CB方向射入？橫截面為正方形的區(qū)域.C、B均為該正方形兩邊的中點，如圖13所示，不計粒子的重力.當區(qū)域內(nèi)有豎宜方向的勻強電場寸，粒子從A點&出，所用時間為傘當區(qū)域內(nèi)有垂百于紙面向里的磁感應強度為B的勻強磁場時，粒子也從A點&出，所用時間為3下列說法正確的是A.B.， i> ， 2圖 I

8、13 /? */)/E 4C?萬=了三、計算題（本題共5小題,E 5。.萬=泄，共50分解答時請寫岀必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟.只寫岀最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫岀數(shù)值和單位）12.（6分）如圖所示，質(zhì)量為 ni、長度為L、電阻為R的導體棒MN靜止于水平導軌上，導軌中接入電動勢為E、內(nèi)阻為r的直流電源，處在磁感應強度為B的勻強磁場中，方向與導軌平面成。角斜向卜，求（1 ）導體棒中電流的方向。（2）導體棒所受安培力的大小。（3）導體棒受到的支持力和摩擦力的大小。（6分）如圖14所示，回旋加速器。形盒的半徑 為R,用來加速質(zhì)量 為m、 到能量為E后，由A孔射出，

9、求：電荷量為g的質(zhì)子，使質(zhì)子由靜止加速（1）加速器中勻強磁場 B的方向和大小;（2）設(shè)兩。形盒間距為 d,其間電壓為U,電場視為勻強電場，質(zhì)子每次經(jīng)電場加速后能量增加，加速到上述能量所需回旋周數(shù);（3）加速到上述能量所需時間14.（10分）據(jù)報道，最近已研制岀一種可以投入使用的電磁軌道炮，其原理如圖體）置于兩固定的平行導軌之間，并與軌道壁密接.開始時炮彈在導軌的一端，通電流后，炮彈15所示.炮彈（可視為長 方形導會被磁場力加速，最后從位于導軌另端的岀口高速射岀 .設(shè)兩導軌之間的距離 d=0.10m,導軌長L = 5.0m,炮彈質(zhì)量m=0.30kg.導軌上的電流/的方向如圖中箭頭所示.可認為，炮

10、彈在軌道內(nèi)運動時，它所在處磁場的磁感應強度始終為B = 2.0T,方向垂直于紙面向里.若炮彈出口速度為 v = 2.0X10 3 m/s，求通過導軌的電流/.（忽略摩擦力與重力的影響）（12分）？質(zhì)量為m、電荷量為g的帶負電的帶電粒子，從 A點射入寬度為 磁場,MN、PQ為該磁場的邊界線，磁感線垂直于紙面向里，磁場區(qū)域足夠長d、磁感應強度為 B的勻捆.如MXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX圖16所示.帶電粒子射入時的初速度與 PQ成45。 角，旦粒子恰好沒有從瀝 V射 出.(不計粒子所受重 力)求：(1) 該帶電粒子的初速度；圖16 該帶電粒子從PQ邊界射岀的射岀點到 A點的距離x.

11、16. (16分)1932年，勞倫斯和利文斯頓設(shè)計出了回旋加速器.回旋加速器的工作原理如圖17所示，置于 高真空中的£形金屬盒半徑為R,兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計，磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直，A處粒子源產(chǎn)生的粒子，質(zhì)量為電荷量為+q,在加速器中被加速，加速電壓為"加速過程中不考慮相對論 效應和重力作用./X X X x/ X XR出口處'寸! guX X& XX /接流電源 X X X X X / 13 / X XXX/圖17(1) 求粒子第2次和第1次經(jīng)過兩。形盒間狹縫后軌道半徑之比；(2) 求粒子從靜止開始加速到出口處所需的

12、時間Z;(3) 實際使用中，磁感應強度和加速電場頻率都有最大值的限制.若某一加速器磁感應強度和加速電場頻率的最大值分別為Bm、扁，試討論粒子能獲得的最大動能晶.磁場章末檢測答案一、單項選擇題(本題共 8小題，每小題4分，共32分)1、解析：由題意知 %芯 4，回旋加速器交流電源的周期應與帶電粒子在磁場中做圓周運動的周期相等.由T =票可得宇=?,故加速痢核的交流電源的周期較大，因為粒子最后直到達到最大圓vq la Z周半徑時通過特殊裝置被引出，由R = * ='寮可得痢核和a粒子的最大動能之比警 =?,痢核獲Eq qB 晶3得的最大動能較小.故選項B正確.答案：B2、解析：若沒有磁場，

13、則到達最低點繩子的張力為八則F - mg = j-八由能量守恒得：mgl( - cos60 ) = Amv2聯(lián)立得F=2mg.當有磁場存在時，由于洛倫茲力不做功，在最低點懸線張力為零，則F洛=2mg當小球自右方擺到最低點時洛倫茲力大小不變，方向必向下rg，mu2可侍 F - F 洛-mg= j-所以此時繩中的張力 F' =4mg.C項正確.答案：C3、解析：從“粒子穿過 y軸正半軸后”可知粒子向右側(cè)偏轉(zhuǎn)，洛倫茲力指向運動方向的右側(cè) 可判定粒子帶負電，作岀粒子運動軌跡示意圖如圖.根據(jù)幾何關(guān)系，,由左手定則有葉rsin30 ° di ,再結(jié)合半徑表達式籍可得£=QD j

14、n Zcid，故C項正確.答案：c/v. / *sA30 °4、解析：當滑片向上滑動時，兩個極板間的電壓減小，粒子所受電場力減小，當滑到A處時，偏轉(zhuǎn)電場的電壓為零，粒子進入此區(qū)域后做圓周運動.而加在PQ間的電壓始終沒有變化,所以進入偏轉(zhuǎn)磁場后動能也就不發(fā)生變化了 .綜上所述，A項正確.答案：A5、解析：由左手定則可判斷出磁感應強度3在磁場區(qū)域I、II、III內(nèi)磁場方向分別為向外、向里、向外，在三個區(qū)域中均運曜圓周，故W由于”滑，求得 B嘴.只有C選項正確.答案：C6、解析：由咯quB可得：腭卷唇，了 =普，又因瘁瘁=】：】,滂KqB qB qB 0a 0H 0a 0H=2 :1 ,故

15、 Eh = Eo , TEa.A 項正確.答案：A7、答茱:D&答案：C"i產(chǎn)生的磁場方向為逆時針方 向，馬產(chǎn)9.解析：由安培定則可知，直線電流的磁場是以導線為圓心的同心圓生的磁場方向為順時針方向，則 4在。點產(chǎn)生的磁場豎直向下，&在。點產(chǎn)生的磁場豎直向上,/i>&Ji在c點產(chǎn)生的磁在d點的磁感應強度也不扣 9 j 解析：由圖可 , A在a點磁感應強度可能為零，此時需滿足；同理，在人點磁感應強度也可能為零，此時需滿足 場斜向左上方，&在。點產(chǎn)生的磁場斜向右上方，則 c點的磁感應強度不可能為零，同理, 可能為零，故選項 A、B 正確.答案： AB1

16、0.以計算出電子做圓周運動的半徑為 2L , 故在磁場中運動的時間為 t = =錯，B正確；油是磁場區(qū)域圓的直徑，故圓心坐標為（爭 ,* ,電子在磁場中做圓周運動的圓心為 0',計算出其坐標為（0 , -L），所以C正確，D錯誤.答案： BC答案： CD11解析：帶電粒子在勻強電場中做類平拋運動，水平方向上做勻速運動，而在勻強磁場中做勻速圓周運動，水平方向上做減速運動，所以 t2>ti , A項正確，B項錯；設(shè)正方形區(qū)域的邊長為I,則當加電場時，有/ =辨1和§ =弁/ ，得"號當加磁場時，根據(jù)幾何關(guān)系，有（穴-分+尹次，得 R = jr -/ ,再由R二器得

17、3二芝*所以* 二§ , D項對，C項錯.IAD/ /三、計算題（本題共 5小題，共 50分解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟 .只寫出最 后答案的 不能得分 . 有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）12. （ 1）導體棒中電流方向為 N 到虬（1 分）, EBLE（2）由閉合電路歐姆定律有 = ,安培力 F=BTL= （3分）R+rR+rC3）對導體棒受力分析，如圖所示，由平衡條件有+ 八廠廠 八BEL cos 0豎直方向：Fn = FcosA + mg =-mg（ 1 分）R+r、BEL sin 0水平方向： Ff=Fsin 9 = （1 分）R + r

18、13. 解析：（1）帶電粒子在磁場中做勻圓周運動 ，由-得，。=俱A ,又E = / = % （邛, 所以 B =' 薩，方向垂直于紙面向里 .F（2）帶電粒子每經(jīng)過一個周期被電場加速二次，能量增加2qU ,則：E=2qUn，二偵3）可以忽略帶電粒子在電場中運動的時間，又帶電粒子在磁場中運行周期"碧 1,所. E、，27im 7imE 7iRl2mE以 1頊=命面=聲訪 IqU ?答案?.（舟方向垂直于紙面向里（2戰(zhàn)14. 解析：當導軌通有電流 / 時，炮彈作為導體受到磁場施加的安培力為圖 15F=ldB設(shè)炮彈加速度的大小為】，則有F= ma炮彈在兩導軌間做勻加速運動，因而v2 = 2aL聯(lián)立式得Amv21 =BdL代入題給數(shù)據(jù)得/=6.0X105a.答案：6.0X10 5a15. 解析：（1）若初速度向右上方，設(shè)軌道半徑為R，如圖甲所示.則&am