高中物理 第五章《磁场》测试1 鲁科版选修3-1

1 第五章第五章 磁场磁场 测试题测试题 一 选择题 每小题 分 共一 选择题 每小题 分 共 4040 分 请将每小题正确答案的字母填入答卷的分 请将每小题正确答案的字母填入答卷的 表格内 表格内 1 1 磁体之间的相互作用是通过磁场发生的 对磁场认识正确的是 A 磁感线有可能出现相交的情况 B 磁感线总是由 N 极出发指向 S 极 C 某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时 N 极所指方向一致 D 若在某区域内通电导线不受磁场力的作用 则该区域的磁感应强度一定为零 2 2 右图是电子射线管的示意图 接通电源后 电子射线由阴极沿x轴方向射出 在荧光屏 上会看到一条亮线 要使荧光屏上的亮线向下 z轴负方向 偏转 在下列措施中可采用的 是 填选项代号 A 加一磁场 磁场方向沿z轴负方向 B 加一磁场 磁场方向沿y轴正方向 C 加一电场 电场方向沿z轴负方向 D 加一电场 电场方向沿y轴正方向 3 3 如图 用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN 电流I方向从M到N 绳子 的拉力均为F 为使F 0 可能达到要求的方法是 A 加水平向右的磁场 B 加水平向左的磁场 C 加垂直纸面向里的磁场 D 加垂直纸面向外的磁场 4 4 如图 在阴极射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 5 5 取两个完全相同的长导线 用其中一根绕成如图 a 所示的螺线管 当该螺线管中通以 电流强度为I的电流时 测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B 若将另一根长导线对 折后绕成如图 b 所示的螺线管 并通以电流强度也为I的电流时 则在螺线管内中部 的磁感应强度大小为 A 0B 0 5B C B D 2 B 6 6 粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的 4 倍与 2 倍 两粒子均带正电 让它们在匀强磁场中同一点以大小相等 方向相反的速度 开始运动 已知磁场方向垂直纸面向里 以下四个图中 能正确表示两粒子子运动轨迹 的是 荧光屏 狭缝电子束 阴极 阳极 a b 2 7 7 如图所示 长方形abcd长ad 0 6 m 宽ab 0 3 m O e分别是ad bc的中点 以 ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场 边界上无磁场 磁感应强度B 0 25 T 一群不计重力 质量m 3 10 7 kg 电荷量q 2 10 3 C 的带 电粒子以速度v 5 l02 m s 沿垂直ad方向且垂直于磁场射人磁场 区域 A 从Od边射人的粒子 出射点全部分布在Oa边 B 从aO边射人的粒子 出射点全部分布在ab边 C 从Od边射入的粒子 出射点分布在Oa边和ab边 D 从aO边射人的粒子 出射点分布在ab边和bc边 8 8 如图所示 在x轴上方存在着垂直于纸面向里 磁感应强度为B的匀强磁场 一个不计 重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场 粒子进入磁场时的速度方向垂直于 磁场且与x轴正方向成 120 角 若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离 为a 则该粒子的比荷和所带电荷的正负是 A 3 2 v aB 正电荷 B 2 v aB 正电荷 C 3 2 v aB 负电荷 D 2 v aB 负电荷 9 9 下列说法中正确的有 A 只要带电粒子在磁场中运动 就会受到洛仑兹力的作用 带电粒子在空间定向运动 其周围空间一定形成磁场 带电粒子垂直射入磁场中 必做圆周运动 洛仑兹力总是不做功 1010 如图所示 一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动 周 期为T0 轨道平面位于纸面内 质点的速度方向如图中箭头所示 现加一垂直于轨道平面的 匀强磁场 已知轨道半径并不因此而改变 则 A 若磁场方向指向纸里 质点运动的周期将大于T0 B 若磁场方向指向纸里 质点运动的周期将小于T0 a b c d B veO 甲 乙 A 甲 乙 B 乙 甲 C 乙 甲 D v O B x y v 3 C 若磁场方向指向纸外 质点运动的周期将大于T0 D 若磁场方向指向纸外 质点运动的周期将小于T0 二 填空题 每空二 填空题 每空 3 3 分 共分 共 1818 分 分 1111 磁场对放入其中的长为L 电流强度为I 方向与磁场垂直的通电导线有力F的作用 可以用磁感应强度 B 描述磁场的力的性质 磁感应强度的大小 B 在物理学中 用类似方法描述物质基本性质的物理量还有 等 1212 在磁感应强度B的匀强磁场中 垂直于磁场放入一段通电导线 若 任意时刻该导线中有N个以速度v做定向移动的电荷 每个电荷的电量 为q 则每个电荷所受的洛伦兹力f 该段导线所受的安 培力为F 1313 边长为 a 的正方形 处于有界磁场 如图所示 一束电子以 v0水 平射入磁场后 分别从 A 处和 C 处射出 则 vA vC 所经历的时 间之比 tA tB 三 计算与简答 三 计算与简答 1414 1 15 5 1616小题小题1010分 分 1717小题小题1212分共分共4242分 解答时要求写出分 解答时要求写出 必要的文字说明 方程式和重要的演算步骤 必要的文字说明 方程式和重要的演算步骤 1414 据报道 最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮 其原理如图所示 炮弹 可视 为长方形导体 置于两固定的平行导轨之间 并与轨道壁密接 开始时炮弹在轨道的一端 通以电流后炮弹会被磁力加速 最后从位于导轨另一端的出口高 速射出 设两导轨之间的距离w 0 10 m 导轨长L 5 0 m 炮 弹质量m 0 30 kg 导轨上的电流I的方向如图中箭头所示 可 认为 炮弹在轨道内运动时 它所在处磁场的磁感应强度始终为 B 2 0 T 方向垂直于纸面向里 若炮弹出口速度为v 2 0 103 m s 求通过导轨的电流I 忽略摩擦力与重力的影响 1515 磁谱仪是测量 能谱的重要仪器 磁谱仪的工作原理如图所示 放射源S发出质量为 m 电量为q的 粒子沿垂直磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场 被限束光栏Q限制 在 2 的小角度内 粒子经磁场偏转后打到与束光栏平行的感光片P上 重力影响不计 若能量在E E E E 0 且 EE 范围内的 粒子均垂直于限 束光栏的方向进入磁场 试求这些 粒 子打在胶片上的范围 x1 实际上 限束光栏有一定的宽度 粒子将在 2 角内进入磁场 试求能量 均为E的 粒子打到感光胶片上的范 围 x2 1616 在半径为R的半圆形区域中有一匀强磁场 磁场的方向垂直于纸面 磁感应强度为B 一质量为m 带有电量q的粒子以一定的速度沿垂直于半圆直径AD方向经P点 AP d 射入磁场 不计重力影响 如果粒子恰好从A点射出磁场 求入射粒子的速度 如果粒子经纸面内Q点从磁场中射出 出射方向与半圆在Q点切线方向的夹角为 如图 求入射粒子的速度 I Q S P x R A O P D Q 4 1717 两平面荧光屏互相垂直放置 在两屏内分别取垂直于两屏交线的直线为x轴和y轴 交 点O为原点 如图所示 在y 0 0 x a的区域有垂直于纸面向里的匀强磁场 在 y 0 x a 的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场 两区域内的磁感应强度大小均为B 在O 点有一处小孔 一束质量为m 带电量为q q 0 的粒子沿x轴经小孔射入磁场 最后扎 在竖直和水平荧光屏上 使荧光屏发亮 入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种 数值 已知速度最大的粒子在 0 x a的区域中运动的时间与在x a的区域中运动的时间 之比为 2 5 在磁场中运动的总时间为 7T 12 其中T为该粒子在磁感应强度为B的匀强磁 场中作圆周运动的周期 试求两个荧光屏上亮线的范围 不计重力的影响 Oax y 5 第五章第五章 磁场磁场 测试题答案测试题答案 一 选择题 一 选择题 题号题号1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010 答案答案CBCAAADCBCDAD 二 填空题 二 填空题 1111 IL F 电场强度 1212 qvB NqvB 1313 1 2 2 1 三 计算与简答 三 计算与简答 1414 炮弹的加速度为 FIwB a mm 炮弹做匀加速运动 有 2 2vaL 解得 2 5 0 6 10 A 2 mv I BwL 1515 1 设 粒子以速度v进入磁场 打在胶片上的位置距S的距离为x 圆周运动 2 v qvBm R 粒子的动能 2 1 2 Emv 且 x 2R 解得 2 2mE x qB 由上式可得 1 2mE xE qBE 2 动能为E的 粒子沿 角入射 轨道半径相同 设为R 圆周运动 2 v qvBm R 粒子的动能 2 1 2 Emv 由几何关系得 2 2 2 24 2 22 cos 1 cos sin 2 mEmE xRR qBqB 6 1616 由于粒子在 P 点垂直射入磁场 故圆弧轨道的圆心在 AP 上 AP 是直径 设入射粒子的速度为 v1 由洛伦兹力的表达式和牛顿第二定律得 2 1 1 2 v mqBv d 解得 1 2 qBd v m 设 O 是粒子在磁场中圆弧轨道的圆心 连接O Q 设O Q R 由几何关系得 OQO OORRd 由余弦定理得 2 22 2cosOORRRR 解得 2 2 1 cos dRd R Rd 设入射粒子的速度为 v 由 2 v mqvB R 解出 2 2 1 cos qBdRd v m Rd 1717 粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中运动的半径为 mv r qB 速度小的粒子将在x a的区域走完半圆 射到 竖直屏上 半圆的直径在y轴上 半径的范围 从 0 到a 屏上发亮的范围从 0 到 2a 轨道半径大于a的粒子开始进入右侧磁场 考 虑r a的极限情况 这种粒子在右侧的圆轨迹 与x轴在D点相切 虚线 OD 2a 这是水平 屏上发亮范围的左边界 速度最大的粒子的轨迹如图中实线所示 它由两段圆弧组成 圆心分别为C和C C在y轴 上 由对称性可知C 在x 2a直线上 设t1为粒子在 0 x a的区域中运动的时间 t2为在x a的区域中运动的时间 由题意可 知 1 2 2 5 t t 12 7 12 T tt 解得 1 6 T t