磁场单元检测

1 磁场单元检测磁场单元检测 本试卷分为第 卷 选择题 和第 卷 非选择题 两部分 共 110 分 第 卷 选择题 共 60 分 一 选择题 本题共 12 小题 每小题 5 分 共 60 分 在第 1 2 4 6 7 9 10 12 小题给出的 4 个选项中 只有一个选项正确 在第 3 5 8 11 小题给出的四个选项中 有多个选项正确 全部选对的得 5 分 选对但不全 的得 3 分 有选错的得 0 分 1 三根平行的直导线 分别垂直地通过一个等腰直角三角形的三个顶点 如图所示 现使每条通电导线在斜边中点 O 所产生的磁感应强度的大小为 B 下列说法正确的是 A O 点的磁感应强度大小为 2B B O 点的磁感应强度大小为B 5 C O 点的磁感应强度方向水平向右 D O 点的磁感应强度方向沿 OI3方向指向 I3 2 如图所示 在倾角为 的光滑斜面上 垂直斜面放置一根长为 L 质量为 m 的直导 线 当通以电流 I 时 欲使导线静止在斜面上 外加匀强磁场 B 的大小和方向可能是 A B mgtan IL 方向垂直斜面向上 B B mgsin IL 方向垂直斜面向下 C B mgtan IL 方向竖直向上 D B mg IL 方向水平向右 3 如图所示 放在台秤上的条形磁铁两极未知 为了探明磁铁的极性 在它中央的正 上方固定一导线 导线与磁铁垂直 给导线通以垂直纸面向外的电流 则 A 如果台秤的示数增大 说明磁铁左端是 N 极 B 如果台秤的示数增大 说明磁铁右端是 N 极 C 无论如何台秤的示数都不可能变化 D 如果台秤的示数增大 台秤的示数随电流的增大而增大 4 如图所示 一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙的 绝缘杆上 整个装置处于方向如图所示的匀强磁场中 现给滑环一个水平向右的瞬时作用 力 使其开始运动 则滑环在杆上的运动情况不可能的是 A 始终做匀速运动 B 始终做减速运动 最后静止于杆上 C 先做加速运动 最后做匀速运动 D 先做减速运动 最后做匀速运动 5 如图所示 两个横截面分别为圆形和正方形的区域内有磁感应强度相同的匀强磁场 圆的直径和正方形的边长相等 两个电子以相同的速度分别飞入两个磁场区域 速度方向 均与磁场方向垂直 进入圆形磁场的电子初速度方向对准圆心 进入正方形磁场的电子初 2 速度方向垂直于边界 从中点进入 下面判断正确的是 A 两电子在两磁场中运动时 其半径一定相同 B 两电子在磁场中运动的时间一定不相同 C 进入圆形磁场区域的电子一定先飞离磁场 D 进入圆形磁场区域的电子一定不会后飞离磁场 6 如图所示 一个带负电的物体由粗糙绝缘的斜面顶端由静止下滑到底端时速度为 v 若加一个垂直于纸面向外的匀强磁场 则带电体滑到底端时速度将 A 大于 v B 小于 v C 等于 v D 无法确定 7 如图所示是某离子速度选择器的原理示意图 在一半径为 R 的 绝缘圆柱形筒内有磁感应强度为 B 的匀强磁场 方向平行于轴线 在圆柱形筒上某一直径 两端开有小孔 M N 现有一束速率不同 比荷均为 k 的正 负离子 从 M 孔以 角入射 一些具有特定速度的离子未与筒壁碰撞而直接从 N 孔射出 不考虑离子间的作用力和重力 则从 N 孔射出的离子 A 是正离子 速率为 kBR cos B 是正离子 速率为 kBR sin C 是负离子 速率为 kBR sin D 是负离子 速率为 kBR cos 8 如图所示 一个半径为 R 的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交 环上各 点的磁感应强度 B 大小相等 方向均与环面轴线方向成 角 环面轴线为竖直方向 若导 电圆环上载有如图所示的恒定电流 I 则下列说法正确的是 A 导电圆环有收缩的趋势 B 导电圆环所受安培力方向竖直向上 C 导电圆环所受安培力的大小为 2BIR D 导电圆环所受安培力的大小为 2 BIR 9 如图所示 有 a b c d 四个离子 它们带等量同种电荷 质量不等 它们的质 量关系有 ma mb mc md 以不等的速率 va vb vc vd进入速度选择器后 有两个离子从 速度选择器中射出 进入磁感应强度为 B2的磁场 另两个离子射向 P1和 P2 由此可判定 A 射向 P1的是 a 离子 B 射向 P2的是 b 离子 C 射向 A1的是 c 离子 D 射向 A2的是 d 离子 10 利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒 子 板 MN 下方是磁感应强度大小为 B 方向垂直纸面向里的 匀强磁场 板上有一小孔 O 和宽为 d 的缝 AC 小孔与缝左端 A 的距离为 L 一群质量为 m 电荷量为 q 具有不同速度的粒子从小孔垂直于板 MN 进入 磁场 对于能够从宽为 d 的缝射出的粒子 下列说法正确的是 A 这些粒子从缝射出的速度方向不一定垂直于 MN 3 B 从缝右端 C 点射出的粒子比从缝左端 A 点射出的粒子在磁场中运动的时间长 C 射出粒子的最大速度为 L d Bq m D 保持 d 和 B 不变 增大 L 射出粒子的最大速度与最小速度之差不变 11 如图所示 直角三角形 ABC 中存在一匀强磁场 比荷相同的两个粒子沿 AB 方向自 A 点射入磁场 分别从 AC 边上的 P Q 两点射出 则 A 从 P 射出的粒子速度大 B 从 Q 射出的粒子速度大 C 从 P 射出的粒子 在磁场中运动的时间长 D 两粒子在磁场中运动的时间一样长 12 如图所示 有一长方体金属块放在垂直表面 C 的匀强磁场中 磁感应强度大小为 B 金属块的厚度为 d 高为 h 当有稳恒电流 I 沿平行平面 C 的方向通过 金属块时 金属块上 下两面 M N 上的电势分别为 jM jN 则下列说法中正确的是 A 由于磁场力的作用 金属块中单位体积内参与导电的自由电子数目为 BI ed 1 jM jN B 由于磁场力的作用 金属块中单位体积内参与导电的自由电子数目为 BI eh 1 jM jN C M 面比 N 面电势高 D 金属块的左面比右面电势低 第 卷 非选择题 共 50 分 二 计算题 本题共 4 小题 共 50 分 13 12 分 如图所示为一电流表的原理示意图 质量为 m 的均质细金属棒 MN 的中点 处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连 绝缘弹簧劲度系数为 k 在矩形区域 abcd 内有匀强 磁场 磁感应强度大小为 B 方向垂直纸面向外 与 MN 的右端 N 连接的一绝缘轻指针可 指示标尺上的读数 MN 的长度大于 当 MN 中没有电流通过且处于平衡状态时 MN 与 ab 矩形区域的 cd 边重合 当 MN 中有电流通过时 指针示数可表示电流强度 1 当电流表示数为零时 弹簧伸长多少 重力加速度为 g 2 若要电流表正常工作 MN 的哪一端应与电源正极相接 3 若 k 2 0 N m 0 20 m 0 050 m B 0 20 T 此 abcb 电流表的量程是多少 不计通电时电流产生的磁场的作用 4 若将量程扩大 2 倍 磁感应强度应变为多大 4 14 12 分 如图所示 在 xOy 坐标平面的第一象限内存在有场强大小为 E 方向竖直向 上的匀强电场 第二象限内存在有方向垂直纸面向外的匀强磁场 荧光屏 PQ 垂直于 x 轴 放置且距 y 轴的距离为 L 一质量为 m 带电荷量为 q 的粒子 不计重力 自坐标为 L 0 的 A 点以大小为 v0 方向沿 y 轴正方向的速度进入磁场 粒子恰好能够到达原点 O 而不进 入电场 现若使该带电粒子仍从 A 点进入磁场 但初速度大小为 2v0 方向与 x 轴正方 2 向成 45 角 求 1 带电粒子到达 y 轴时速度方向与 y 轴正方向之间的夹角 2 粒子最终打在荧光屏 PQ 上的位置坐标 15 12 分 如图所示 水平放置的矩形容器内充满垂直纸面向外的匀强磁场 容器的高 为 d 右边足够宽 底面 MN 为荧光屏 在荧光屏中心 O 处置一粒子源 可以向纸面内以 OA OB 为边界的区域内连续均匀发射速率为 v0 质量为 m 电荷量为 q 的正粒子 其中 沿 OA 方向发射的粒子刚好不碰到容器的上板面打在荧光屏上产生荧光 OA OB 与 MN 的夹角分别为 60 30 不计粒子的重力及粒子间的相互作用 求 1 磁场的磁感应强度 B 的大小 2 分别沿 OA OB 方向发射的粒子在磁场中运动的时间 差 t 16 14 分 如图所示 第一象限的某个矩形区域内 有方向垂直纸面向外的匀强磁场 B1 磁场的下边界与 x 轴重合 一质量 m 1 10 14kg 电荷量 q 1 10 10C 的带正电微 粒以某一速度 v 沿与 y 轴负方向成 60 角的方向从 N 点射入 经 P 点进入第四象限内沿直 线运动 一段时间后 微粒经过 y 轴上的 M 点并沿与 y 轴负方向成 60 角的方向飞出 第 四象限内有互相正交的匀强电场 E 与匀强磁场 B2 E 的大小为 0 5 103 V m B2的大小为 0 5 T M 点的坐标为 0 10 cm N 点的坐标为 0 30 cm 不计微粒重力 1 求匀强磁场 B1的大小和微粒的运动速度 v 2 B1磁场区域的最小面积为多少 5 磁场单元检测答案磁场单元检测答案 本试卷分为第 卷 选择题 和第 卷 非选择题 两部分 共 110 分 第 卷 选择题 共 60 分 一 选择题 本题共 12 小题 每小题 5 分 共 60 分 在第 1 2 4 6 7 9 10 12 小题给出的 4 个选项中 只有一个选项正确 在第 3 5 8 11 小题给出的四个选项中 有多个选项正确 全部选对的得 5 分 选对但不全 的得 3 分 有选错的得 0 分 1 解析 由安培定则可知电流大小为 I3的导线在 O 点产生的磁感应强度方向垂直于 O 点指向 I2 同样由安培定则可知 I1与 I3在 O 处磁感应强度相同 I2在 O 点磁感应强度方 向指向 I3 由平行四边形定则可得 B0 B 设方向与 OI3连线夹角为 可 B B 2 B25 得 tan 2 所以 arctan2 2B B 答案 B 2 解析 当磁场方向垂直斜面向上时 由左手定则可知 安培力方向沿斜面向下 导线 不可能静止 A 错误 同理可知 C D 错误 磁场方向垂直斜面向下时 安培力沿斜面向上 由 平衡条件得 BIL mgsin 解得 B 故答案为 B mgsin IL 答案 B 3 解析 如果台秤的示数增大 说明导线对磁铁的作用力竖直向下 由牛顿第三定律 知 磁铁对导线的作用力竖直向下 根据左手定则可判断 导线所在处磁场方向水平向右 由磁铁周围磁场分布规律可知 磁铁的左端为 N 极 选项 A 正确 选项 B C 错误 由 F BIL 可知选项 D 正确 答案 AD 4 解析 给滑环一个瞬时作用力 滑环获得一定的速度 v 当 qvB mg 时 滑环将以 v 做匀速直线运动 故 A 正确 当 qvBmg 时 滑环先做减速运动 当减速到 qvB mg 后 以速度 v 做匀速直 mg qB 线运动 故 D 对 由于摩擦阻力作用 滑环不可能做加速运动 故 C 错 应选 C 答案 C 5 解析 两个电子以相同的速度分别飞入两个磁感应强度相同的磁场区域 两电子在 两磁场中运动时 其半径一定相同 A 正确 当运动的轨道半径等于圆形磁场区域的半径时 两电子在磁场中运动的时间都为 T 4 时间相同 B 错误 进入圆形磁场区域的电子不一定先 飞离磁场 二者可能同时飞出磁场 进入圆形磁场区域的电子一定不会后飞离磁场 C 错误 6 D 正确 答案 AD 6 解析 由左手定则判断带负电的物体沿斜面下滑时所受洛伦兹力方向垂直斜面向下 所以使物体与斜面之间的弹力增大 滑动摩擦力增大 从顶端滑到底端的过程中克服摩擦力 做的功增多 根据动能定理可知 滑到底端时的动能小于无磁场时滑到底端的动能 故速率 变小 答案 B 7 解析 根据左手定则可判断出 从 N 孔射出的离子是正离子 从 N 孔射出的离子在磁场中做匀速圆周运动 其运动轨迹所对圆心角等于 入射离子的偏向角 2 如图所示 根据几何关系可得 粒子做圆周运动 的轨道半径 r R sin 根据洛伦兹力提供向心力得 Bvq 解得 mv2 r v kBR sin B 项正确 答案 B 8 解析 若导线圆环上载有如图所示的恒定电流 I 由左手定则可得导线圆环上各小段 所受安培力斜向内 导电圆环有收缩的趋势 导电圆环所受安培力方向竖直向上 导电圆环 所受安培力的大小为 2 BIRsin 选项 AB 正确 答案 AB 9 解析 通过在磁场中的偏转轨迹知 离子带正电 在速度选择器中 有 qE qvB v 只有速度满足一定值的离子才能通过速度选择器 所以只有 b c 两离子能通过速度选择 E B 器 a 的速度小于 b 的速度 所以 a 受到的电场力大于洛伦兹力 a 向 P1偏转 故 A 正确 B 错误 b c 两离子通过速度选择器进入磁感应强度为 B2的磁场中 根据 r 知 质量大的 mv qB 半径大 故射向 A1的是 b 离子 射向 A2的是 c 离子 故 C D 错误 答案 A 10 解析 由几何关系可知 当粒子垂直于 MN 射入磁场时 一定以垂直于 MN 的方向 射出磁场 在磁场中运动的时间与速度大小无关 故选项 A B 错误 射出粒子的最大半径 为 R 由 Bqv m得最大速度为 选项 C 错误 最小速度为 最大速度 L d 2 v2 R L d Bq 2m LBq 2m 与最小速度之差 v 与 L 无关 故选项 D 正确 dBq 2m 答案 D 7 11 解析 作出各自的轨迹如图所示 根据圆周运动特点知 分别从 P Q 点射出时 速 度方向与 AC 边夹角相同 故可判定从 P Q 点射出时 半径 R1 R2 所 以从 Q 点射出的粒子速度大 B 正确 根据图示可知 两个运动轨迹所 对应的圆心角相等 所以从 P Q 点射出时 两粒子在磁场中的运动时间 相等 BD 正确 答案 BD 12 解析 由于洛伦兹力作用使电子堆积在金属块上表面且形成一附加电场 方向向 上 设两面 M N 上的电势差为 U 则 U jM jN 稳定时电子所受的洛伦兹力与电场力相 平衡 则 evB eU h 根据金属导电时的规律 I neSv 式中 S dh 联立各式可得金属块中 单位体积内参与导电的自由电子数目 n 选项 A 对 B 错 由左手定则可知 电 BI ed 1 jM jN 子积累在上端面 电势低 故 C 错 由于电源外的电路中电流由高电势流向低电势 故 D 错 答案 A 第 卷 非选择题 共 50 分 二 计算题 本题共 4 小题 共 50 分 13 解析 1 设当电流表示数为零时 弹簧的伸长量为 x 则有 mg k x 解得 x mg k 2 为使电流表正常工作 作用于通有电流的金属棒 MN 的安培力必须向下 因此 M 端 应接正极 3 设电流表满偏时通过 MN 的电流强度为 Im 则有 BIm mg k x abcb 联立并代入数据得 Im 2 5 A 4 设量程扩大后 磁感应强度变为 B 则有 2B Im mg k x abcb 解得 B kcb 2Imab 代入数据得 B 0 10 T 答案 1 2 M 端 3 2 5 A 4 0 10 T mg k 14 解析 1 设磁场的磁感应强度为 B 则由题意可知 当粒子以速度 v0进入磁场时 设其圆周运动的半径为 R 有 Bqv0 m 其中 R v2 0 R L 2 当粒子以初速度大小为 2v0 方向与 x 轴正方向成 45 角进入 2 8 磁场时 设其圆周运动的半径为 R 则有 Bq2v0 m 2 8v2 0 R 由以上各式可解得 R L 2 由几何关系可知粒子做圆周运动的圆心在 y 轴上 所以该粒子必定垂直于 y 轴进入匀强 电场 故粒子到达 y 轴时 速度方向与 y 轴正方向之间的夹角为 90 2 由几何关系可知 CO 1 L 2 带电粒子在电场中做类平抛运动 设其运动时间为 t 在电场中向上运动的距离为 h 则 有 L 2v0t h at2 a 2 1 2 qE m 以上各式联立可解得 h qEL2 16mv2 0 所以粒子最终打在荧光屏 PQ 上的位置坐标为 L 1 L qEL2 16mv2 02 答案 1 90 2 L 1 L qEL2 16mv2 02 15 解析 如图为粒子