【精品】高二物理磁场_检测题 (2)

高二物理磁场测试题 一 本题共 12 小题 每小题 4 分 共 48 分 在每小题给出的四个选项中 有的小题只有 一个选项正确 有的小题有多个选项正确 选不全的得 2 分 有选错或不答的得 0 分 1 关于磁场 磁感线和磁性材料的描述 下列说法正确的是 A 异名磁极相互吸引 同名磁极相互排斥 同向电流相互吸引 异向电流相互排斥 都是通过磁场发生的相互作用 B 磁感线可以形象地描述各点的磁场的强弱和方向 磁感线上每一点的切线方向都和 小磁针在该点静止时 N 极所指的方向一致 C 磁感线可以用铁屑来模拟 在磁场中铁屑在磁场力的作用下有序排列起来 所以磁 感线就是细铁屑连成的实际存在的曲线 D 根据物质在外磁场作用下被磁化的程度不同 分为顺磁性材料 如锰 铬和铝 抗 磁性材料 如铜 银等 以及铁磁性材料 如铁 钴 镍和铁氧体等 2 用回旋加速器分别加速 粒子和质子时 若磁场相同 则加在两个 D 形盒间的交变电 压的频率应不同 其频率之比为 A 1 1 B 1 2 C 2 1 D 1 3 3 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 有ma mb mc md 以不等的速率va vb vc vd进入速 度选择器后 有两种离子从速度选择器中射出 进入B2磁场 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 4 如图 是某离子速度选择器的原理示意图 在一半径为 R 10cm 的圆柱形桶内有B 1 10 4T 的匀强磁砀 方向平行于轴 线 在圆柱桶某一直径两端开有小孔 作为入射孔和出射孔 离 子束以不同角度入射 最后有不同速度的离子束射出 现有一离子源 发射荷质比为 2 1011C kg 的阳离子 且粒子束中速度分布连 续 当角 45 出射离子速度v的大小是 A B sm 102 6 sm 1022 6 C D sm 1022 8 sm 1024 6 5 场强为 E 的匀强电场和磁感强度为 B 的匀强磁场正交 如图 所示 质量为 m 的带电粒子在垂直于磁场方向的竖直平面内 做半径为 R 的匀速 圆周运动 设重力加速度为 g 则下列结论正确的是 A 粒子带负电 且 q mg E B 粒子顺时针方向转动 C 粒子速度大小 v BgR E D 粒子的机械能守恒 6 如图甲所示 在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场 电场的方 向水平向右 图甲中由 B 到 C 场强大小随时间变化情况如图乙所示 磁 感应强度方向垂直于纸面 大小随时间变化情况如图丙所示 在 t 1s 时 从 A 点沿 AB 方向 垂直于 BC 以初速度 v0射出第一个粒子 并在此之后 每隔 2s 有一个相同的粒子沿 AB 方向均以初速度 v0射出 并恰好均能击中 C 点 若 AB BC l 且粒子由 A 运动到 C 的运动时间小于 1s 不计空气阻力 对于各粒 子由 A 运动到 C 的过程中 以下说法正确的是 t s 丙 B0 B 02468t s 乙 E0 E 02468 甲 C A B v0 A 电场强度 E0和磁感应强度 B0的大小之比为 3 v0 1 B 第一个粒子和第二个粒子运动的加速度大小之比为 1 2 C 第一个粒子和第二个粒子运动的时间之比为 2 D 第一个粒子和第二个粒子通过 C 的动能之比为 1 5 7 如图 11 3 15 所示 比荷为 e m 的电子 以速度 0 v 从 A 点沿 AB 边射入边长为 a 的等边三角形的匀强磁场区域中 欲使电子能从 BC 边穿出 磁感应强度 B 的取值为 A ae mv B 0 3 B ae mv B 0 2 C ae mv B 0 3 D ae mv B 0 2 8 如图 在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场 磁感 应强度的大小为B 磁场方向垂直于纸面向里 许多质量为m 带电量为 q的粒子 以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向 由小孔O射入磁场区域 不计重力 不计粒子间的相互影响 带电粒子可能经过的区域的面积是 A B C D 2 2 3 Bq mv 2 2 1 Bq mv 2 Bq mv 2 2 Bq mv 9 场强为 E 的匀强电场和磁感强度为 B 的匀强磁场正交 如图 所示 质量为 m 的带电粒子在垂直于磁场方向的竖直平面内 做半径为 R 的匀 速圆周运动 设重力加速度为 g 则下列结论正确的是 A 粒子带负电 且 q mg E B 粒子顺时针方向转动 C 粒子速度大小 v BgR E D 粒子的机械能守恒 10 如图所示 一水平导轨处于与水平方向成 45 角向左上方的匀强磁 场中 一根通有恒定电流的金属棒 由于受到安培力作用而在粗糙的导 轨上向右做匀速运动 现将磁场方向沿顺时针缓慢转动至竖直向上 在 此过程中 金属棒始终保持匀速运动 已知棒与导轨间动摩擦因数 fm 所以在没有安培力的情况下 金属杆 ab 将下滑 金属杆 ab 所受的安培力方向沿斜面向上 如果所取电阻较小 电流强 度较大 则安培力 BIL 可能大于金属杆 ab 的重力沿斜面方向的分力 G1 金属杆 ab 有向上 滑动的趋势 静摩擦力沿斜面向下 当静摩擦力为最大值时 金属杆 ab 处于临界状态 反 之 如果所取电阻较大 电流强度较小 则安培力 BIL 可能小于 G1 金属杆 ab 有向下滑 动的趋势 静摩擦力沿斜面向上 当静摩擦力为最大值时 金属杆 ab 又处于临界状态 在 两个临界状态的临界条件分别为 m fGLBI 11 和 12 GfLBI m 对应的电流强度 A BL fG I m 4 1 1 和 1 1 2 BL fG I m A 根据闭合电路欧姆定律最小电阻 5 2 1 1 rr I E R ab 和最大电阻 5 11 2 2 rr I E R ab 14 答案答案 1 m qBL 3 v0 m qBL 2 qB m 5 解析解析 1 若粒子速度为 v0 则 qv0B R v m 2 0 所以有 R qB mv0 设圆心在 O1处对应圆弧与 ab 边相切 相应速度为 v01 则 R1 R1sin 2 L 将 R1 qB mv01 代入上式可得 v01 m qBL 3 类似地 设圆心在 O2处对应圆弧与 cd 边相切 相应速度为 v02 则 R2 R2sin 2 L 将 R2 qB mv02 代入上式可得 v02 m qBL 所以粒子能从 ab 边上射出磁场的 v0应满足 m qBL 3 v0 m qBL 2 由 t T 2 及 T qB m 2 可知 粒子在磁场中经过的弧所对的圆心角 越长 在磁场 中运动的时间也越长 由图可知 在磁场中运动的半径 r R1时 运动时间最长 弧所对 圆心角为 2 2 所以最长时间为 t qB m 22 qB m 5 15 解析解析 带电微粒经加速电场加速后速度为 v 根据动能定理 2 11 2 1 mvqU m qU v 1 1 2 1 0 104m s 带电微粒在偏转电场中只受电场力作用 做类平抛运动 在水平方向微粒做匀速直线运 动 水平方向 t L v 1 带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动 加速度为 a 出电场时竖直方向速度为 v2 竖直方向 dm qU m Eq a 2 1 2 2 v L dm qU atv 由几何关系 1 2 2 1 2 2 2 2 tan dU LU dmv LqU v v tan 2 1 2 L dU U 得 U2 100V 带电微粒进入磁场做匀速圆周运动 洛伦兹力提供向心力 设微粒轨道半径为 R 由几 何关系知 D R R 2 DR 3 2 设微粒进入磁场时的速度为 v 0 1 30cos v v 由牛顿运动定律及运动学规律 R vm Bvq 2 得 0 1 30cos 3 2 v Dq m qR vm B B 0 1T 若带电粒子不射出磁场 磁感应强度 B 至少为 0 1T D B U 1 U 2 v L f qvB N qE 16 解析解析 小球在沿杆向下运动时 受力情况如图所示 在水平方向 N qvB 所以摩擦力 f N qvB 当小球做匀速运动时 qE f qvbB 小球在磁场中做匀速圆周运动时 R v mBqv b b 2 又 所以 3 L R m qBL vb 3 小球从 a 运动到 b 的过程中 由动能定理得 2 2 1 bf mvWW 电 而 m LBq BLqvqELW b 10 222 电 所以 m LqB mvWW bf 45 2 2 1 222 2 电 则 9 4 电 W Wf 17 解析解析 做直线运动有 0 qEqB v 做圆周运动有 2 0 0 0 qBm R v v 只有电场时 粒子做类平抛 有 解得 qEma 00 Rt v y at v 0y vv 粒子速度大小为 速度方向与 x 轴夹角为 22 00 2 y v vvv 4 粒子与 x 轴的距离为 2 0 1 22 R Hhath 撤电场加上磁场后 有 解得 2 qBm R v v 0 2RR 粒子运动轨迹如图所示 圆心 C 位于与速度 v 方向垂直的直线上 该直线与 x 轴和 y 轴的夹角均为 4 有几何关系得 C 点坐标为 0 2 C xR 0 0 2 C R yHRh 过 C 作 x 轴的垂线 在 CDM 中 0 2CMRR 解得 0 2 C R CDyh 22 22 00 7 4 DMCMCDRR hh M 点横坐标为 22 000 7 2 4 M xRRR hh 18 解析解析 1 设磁场左边界与 x 轴相交子 D 点 与 CO 相交于 O 点 由几何关系可知 直线 OO 与粒子过 O 点的速度 v 垂直 在直角三角形 OO D 中已知 OO D 300设磁场左 右边界间距为 d 则 OO 2d 依题意可知 粒子第一次进人磁场的运动轨迹的圆心即为 O 点 圆弧轨迹所对的圈心角为 300 且 OO 为圆弧的半径 R 由此可知 粒子自 A 点射 人磁场的速度与左边界垂直 A 点到 x 轴的距离 AD R 1 cos300 由洛仑兹力公式 牛顿第二定律及圆周运动的规律 得 qvB mv2 R 联立 式得 AD mv 1 2 qB 2 设粒子在磁场中做圆周运动的周期为 T 第一次在磁场中飞行的时间为 t1 有 t1 T 12 T 2 m qB 依题意 匀强电场的方向与 x 轴正向夹角应为 1500 由几何关系可知 粒子再次从 O 点进 人磁场的速度方向与磁场右边界夹角为 600 设粒子第二次在磁场中飞行的圆弧的圆心为 O O 必定在直线 OC 上 设粒子射出磁场时与磁场右边界文于 P 点 则 OO P 1200 设粒子第二次