第八章 磁场章节测验.doc

第九章 磁场章节测验(时间90分钟，满分100分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分)1如图1所示，通电导线均置于匀强磁场中，其中导线受安培力作用的是 ()2物理学家法拉第在研究电磁学时，亲手做过许多实验，如图2所示的实验就是著名的电磁旋转实验，这种现象是：如果载流导线附近只有磁铁的一个极，磁铁就会围绕导线旋转；反之，载流导线也会围绕单独的某一磁极旋转这一装置实际上就是最早的电动机图中A是可动磁铁，B是固定导线，C是可动导线，D是固定磁铁图中黑色部分表示汞(磁铁和导线的下半部分都浸没在汞中)，下部接在电源上请你判断这时自上向下看，A和C转动方向为 ()A顺时针、顺时针 B顺时针、逆时针 图2C逆时针、顺时针 D逆时针、逆时针3(2008广东高考)带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示 其运动轨迹图3所示是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹，a和b是图3轨迹上的两点，匀强磁场B垂直于纸面向里该粒子在运动时，其质量和电荷量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是 ()A粒子先经过a点，再经过b点B粒子先经过b点，再经过a点C粒子带负电D粒子带正电4(2009重庆高考)在图4所示的电路中，电池均相同，当开关S分别置于a、b两处时，导线MM与NN之间的安培力的大小分别为fa、fb，可判断这两段导线 ()图4A相互吸引，fafb B相互排斥，fafbC相互吸引，fafb D相互排斥，fafb5如图5所示的虚线框为一长方形区域，该区域内有一垂直于纸面向里的匀强磁场，一束电子以不同的速率从O点垂直于磁场方向、沿图中方向射入磁场后，分别从a、b、c、d四点射出磁场，比较它们在磁场中的运动时间ta、tb、tc、td，其大小关系是 ()Atatbtctd Btatbtctd图5Ctatbtctctd6如图6所示，一束正离子从S点沿水平方向射出，在没有电、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标原点O；若同时加上电场和磁场后，正离子束最后打在荧光屏上坐标系的第象限中，则所加电场E和磁场B的方向可能是(不计离子重力及其间相互作用力) ()图6AE向上，B向上 BE向下，B向下CE向上，B向下 DE向下，B向上7地球大气层外部有一层复杂的电离层，既分布有地磁场，也分布有电场假设某时刻在该空间中有一小区域存在如图7所示的电场和磁场；电场的方向在纸面内斜向左下方，磁场的方向垂直于纸面向里此时一带电宇宙粒子，恰以速度v垂直于电场和磁场射入该区域，不计重力作用，则在该区域中，有关该带电粒子的运动情况可能的是 ()A仍做直线运动 B立即向左下方偏转 图7C立即向右上方偏转 D可能做匀速圆周运动8如图8所示，连接平行金属板P1和P2(板面垂直于纸面)的导线的 一部分CD和另一连接电池的回路的一部分GH平行，CD和GH均在纸平面内，金属板置于磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，图8当一束等离子体射入两金属板之间时，CD段导线将受到力的作用，下列判断正确的是 ()A当等离子体从右侧射入时，CD受力的方向远离GHB当等离子体从右侧射入时，CD受力的方向指向GHC当等离子体从左侧射入时，CD受力的方向远离GHD当等离子体从左侧射入时，CD受力的方向指向GH9(2010北京模拟)实验室经常使用的电流表是磁电式仪表这种电流表的构造如图9甲所示蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的当线圈通以如图乙所示的电流，下列说法正确的是 ()图9A线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行B线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动C当线圈转到图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上D当线圈转到图乙所示的位置时，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动10(2010辽宁五校联考)空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场，其方向随时间做周期性变化，磁感应强度B随时间t变化的图象如图10所示规定B0时，磁场的方向穿出纸面一电荷量q5107 C、质量m51010 kg的带电粒子，位于某点O处，在t0时刻以初速度v0 m/s沿某方向开始运动不计重力的作用，不计磁场的变化可能产生的一切其他影响则在磁场变化N个(N为整数)周期的时间内带电粒子的平均速度的大小等于 ()图10A m/s B. m/s C2 m/s D. m/s二、计算题(本题共4小题，共50分)图1111(10分)水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为且指向右斜上方，如图11所示问：(1)当ab棒静止时，ab棒受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？12(11分)空间存在水平方向互相正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度为E10 N/C，磁感应强度为B1 T，方向如图12所示有一个质量m2.0106 kg、带电荷量q2.0106 C的粒子在空间做直线运动，试求其速度的大小和方向(g10 m/s2) 图12 13(14分)如图13所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域、中，直径A2A4与A1A3 的夹角为60.一质量为m、带电荷量为q的粒子以某一速度从区的边缘点A1处沿与A1A3成30角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进入区，最后再从A4处射出磁场已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t，求区和区中磁感应强度的大小B1和B2(忽略粒子重力) 图1314(15分)(2009山东高考)如图14甲所示，建立xOy坐标系两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l.在第一、四象限有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里位于极板左侧的粒子源沿x轴向右连续发射质量为m、电荷量为q、速度相同、重力不计的带电粒子在03t0时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极板边缘的影响)已知t0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场上述m、q、l、t0、B为已知量(不考虑粒子间相互影响及返回极板间的情况)图14(1)求电压U0的大小(2)求t0时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径(3)何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短？求此最短时间答案：1. 图1解析：只有当通电导线和磁场平行时，才不受安培力的作用，而A、D中导线均与磁场垂直，B中导线与磁场方向夹角为60，因此都受安培力的作用，故正确选项为A、B、D.答案：ABD2. 解析：根据电流的方向判定可以知道B中的电流方向是向上的，那么在B导线附近的磁场方向为逆时针方向，即为A磁铁N极的受力方向；由于D磁铁产生的磁场呈现出由N极向外发散，C中的电流方向是向下的，由左手定则可知C受到的安培力方向为顺时针故选项C正确答案：C3. 解析：从粒子运动的轨迹可以判断，粒子在a点的曲率半径大于在b点的曲率半径由R可知，半径越小速度越小，所以粒子在b点的速度小于在a点的速度，故粒子先经过a点，再经过b点，即在运动中，使气体电离、损失动能、速度变小，A正确，B错误；根据左手定则可以判断粒子带负电，C正确，D错误答案：AC4. 解析：无论开关置于a还是置于b，两导线中通过的都是反向电流，相互间作用力为斥力，A、C错误开关置于位置b时电路中电流较大，导线间相互作用力也较大，故B错误、D正确答案：D5. 解析：带电粒子的运动轨迹如图所示，由图可知，从a、b、c、d 四点飞出的电子对应的圆心角abcd，而带电粒子的周期T相同，其在磁场中运动时间tT，故tatbtctd.D项正确答案：D6. 解析：带电粒子在电场中沿y轴方向偏转，在磁场中沿x轴方向偏转，现带电粒子最后打在第象限中，故粒子偏向y轴负方向，则E向下；粒子还偏向x轴负方向，由左手定则可知B向下，因此选项B正确答案：B7. 解析：假定粒子带正电，则粒子受力如图所示，若EqqvB，则A项正确，若EqqvB，则B项正确，若EqqvB，则C项正确因粒子做曲线运动时电场力做功会改变粒子速度的大小，故D项错误综上所述A、B、C选项正确答案：ABC8. 解析：由电路知识知GH中的电流方向向下等离子体从右方射入时，由左手定则可知，正离子向下偏转，负离子向上偏转，CD中的电流方向向上，由异向平行的电流相互排斥可知，CD受力的方向背离GH，A对B错同理可知，等离子体从左方射入时，CD受力的方向指向GH，C错D对答案：AD9. 解析：由于磁场是均匀辐向分布的，因此线圈平面始终与磁感线平行，故A正确；线圈转动时，会使螺旋弹簧扭动，产生一个阻碍线圈转动的力，故B正确；当线圈转到图乙所示位置时，a端所受安培力向上，b端所受安培力向下，使线圈沿顺时针方向转动，故选项D正确，C错误答案：ABD10. 解析：带电粒子在磁场中的运动半径为r0.01 m，周期为T0.02 s，作出粒子的轨迹示意图如图所示，所以在磁场变化N个(N为整数)周期的时间内，带电粒子的平均速度的大小等于2 m/s，即C选项正确答案：C11. 解析：(1)Fx合F摩Fsin0 Fy合FNFcosmg0 FBILBL 解式得FNmg；F摩sin.(2)要使ab棒受的支持力为零，其静摩擦力必然为零，满足上述条件的最小安培力应与ab棒的重力大小相等、方向相反，所以有Fmg，即BminLmg.解得最小磁感应强度Bmin，由左手定则判断出这种情况B的方向应水平向右答案：(1)mgsin(2)方向水平向右12. 解析：经分析可知，该粒子在重力、电场力与磁场力作用下做匀速直线运动粒子的受力如图所示qEmgtan qvBcosmg 解得v20 m/s60 速度方向与电场方向成60角斜向上答案：20 m/s方向为与电场方向成60角斜向上13. 解析：设粒子的速度为v，在区中运动半径为R1，周期为T1，运动时间为t1；在区中运动半径为R2，周期为T2，运动时间为t2；磁场的半径为R.(1)粒子在区运动时：轨迹的圆心必在过A1点垂直速度的直线上，也必在过O点垂直速度的直线上，故圆心在A2点，由几何知识和题意可知，轨道半径R1R，又R1，则：R 轨迹所对应的圆心角1/3，则运动时间t1(2)粒子在区运动时：由题意及几何关系可知R2R/2，又R2，则R 轨迹对应的圆心角2，则运动时间t2 又t1t2t，将代入得：t 由式联立解得B22B1，代入式解得：B1，B2.答案：14. 解析：(1)t0时刻进入两板间的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动，t0时刻刚好从极板边缘射出，在y轴负方向偏移的距离为l，则有E qEma lat02 联立式，解得两板间电压为U0 (2)t0时刻进入两板间的带电粒子，前t0时间在电场中偏转，后t0时间两板间没有电场，带电粒子做匀速直线运动带电粒子沿x轴方向的分速度大小为v0 带电粒子离开电场时沿y轴负方向的分速度