高二实验班物理磁场单元测试题(含答案解析)

1、高二实验班物理磁场单元测试题注意:本试卷分为第卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分，共100分，考试时间90分钟。第卷（选择题 共52分） 一、选择题（本题共13小题，每小题4分，共52分。在每小题给出的四个选项中，1-8小题只有一个选项正确，9-13小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。）1关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是()A磁感线从磁体的N极出发，终止于S极B磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向C沿磁感线方向，磁场逐渐减弱D在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小解析：选D磁感线是一些闭合的曲线，没

2、有出发点和终止点，A选项错；磁场的方向与通电导体在磁场中某点受磁场力的方向垂直，B选项错；磁感线的疏密可定性表示磁场强弱，不是沿磁感线方向磁场减弱，C选项错；通电导体在磁场中受的安培力最小为零，最大为BIL，同一通电导体在不同的磁场中安培力在零到BIL之间，由此可见D选项正确。2由磁感应强度的定义式可知，磁场中某处的磁感应强度的大小 （ D ）A随通电导线中的电流I的减小而增大B随IL乘积的减小而增大C随通电导线所受磁场力F的增大而增大D跟F、I、L的变化无关3在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴在匀强磁场中做逆时针方向的水平匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示

3、若小球运动到点时，绳子突然断开，关于小球在绳断开后可能的运动情况，以下说法中不正确的是 B小球仍做逆时针匀速圆周运动，半径不变小球仍做逆时针匀速圆周运动，但半径减小小球做顺时针匀速圆周运动，半径不变小球做顺时针匀速圆周运动，半径减小4回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f。则下列说法正确的是()A质子被加速后的最大速度不可能超过2fRB质子

4、被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关C只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速粒子(氦原子核)解析：选A由evBm可得回旋加速器加速质子的最大速度为veBR/m，由于回旋加速器高频交流电频率等于质子运动的频率，则有feB/2m，联立解得质子被加速后的最大速度不可能超过2fR，选项A正确、B错误；由相对论可知，质子的速度不可能无限增大，C错误；由于粒子在回旋加速器中运动的频率是质子的1/2，不改变B和f，该回旋加速器不能用于加速粒子，选项D错误。5如图所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。P为屏上的一个小孔。PC与

5、MN垂直。一群质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力)，以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域。粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角为的范围内。则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为()A. B.C. D. 解析由图可知，沿PC方向射入磁场中的带负电的粒子打在MN上的点离P点最远，为PR，沿两边界线射入磁场中的带负电的粒子打在MN上的点离P点最近，为PQcos ，故在屏MN上被粒子打中的区域的长度为：QRPRPQ，选项D正确。答案D6在长方形abcd区域内有正交的电磁场，abbc/2L，一带电粒子从ad的中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc边的中点P射出，

6、若撤去磁场，则粒子从c点射出；若撤去电场，则粒子将(重力不计)()A从b点射出B从b、P间某点射出C从a点射出D从a、b间某点射出解析：选C粒子在复合场中沿直线运动，则qEqv0B，当撤去磁场时，Lat2，t，a。撤去电场时，qv0B，可以求出rL。故粒子从a点射出，C正确。7如图所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起，置于粗糙的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场，现用一水平恒力F拉乙物块，使甲、乙无相对滑动一起向左加速运动，在加速运动阶段()A甲、乙两物块间的摩擦力不断增大B甲、乙两物块间的摩擦力不断减小C甲、乙两物块间的摩擦力保持不变D乙物块与地面之间的摩擦力

7、不断减小解析：选B甲、乙无相对滑动一起向左加速运动，并且甲带正电，由左手定则可判断出甲所受洛伦兹力竖直向下，在加速运动阶段，乙对地面压力逐渐增大，乙与地面的摩擦力不断增大，选项D错误；整体的加速度a逐渐减小，隔离甲，由牛顿第二定律，Ffma，甲、乙两物块间的摩擦力Ff不断减小，选项B正确，A、C错误。8如图所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U，带电粒子以某一初速度v0沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和v0的变化情况为()Ad随v0增大而增大，d与U无关Bd随v0增大而增大，d随U增大

8、而增大Cd随U增大而增大，d与v0无关Dd随v0增大而增大，d随U增大而减小解析：选A设粒子从M点进入磁场时的速度大小为v，该速度与水平方向的夹角为，故有v。粒子在磁场中做匀速圆周运动半径为r。而MN之间的距离为d2rcos 。联立解得d2，故选项A正确。9用两个一样的弹簧吊着一根铜棒，铜棒所在虚线范围内有垂直于纸面的匀强磁场，棒中通以自左向右的电流（如图所示），当棒静止时，弹簧秤的读数为F1；若将棒中的电流方向反向(大小不变)，当棒静止时，弹簧秤的示数为F2，且F2F1，根据这两个数据，可以确定 ACDA磁场的方向 B磁感强度的大小 C安培力的大小 D铜棒的重力10设有一固定的极磁单极子，其

9、磁场分布与负点电荷电场分布相似，周围磁感线呈均匀辐射状分布，如图所示，距离它处磁感应强度大小为，为常数，现有一带正电的小球在极附近做匀速圆周运动，则关于小球做匀速圆周运动的判断正确的是 （ AC ）A小球的运动轨迹平面在的正上方，如图甲所示B小球的运动轨迹平面在的正下方，如图乙所示C从极看去小球的运动方向是顺时针的D从极看去小球的运动方向是逆时针的11利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场B，当通以图示方向电流I时，在导体上、下表面间用理想电压表可测得电压为U。已知自由电子的电荷量为e，则下列判

10、断正确的是()A上表面电势高B下表面电势高C该导体单位体积内的自由电子数为D该导体单位体积内的自由电子数为解析：选BD画出平面图如图所示，由左手定则可知，自由电子向上表面偏转，故下表面电势高，B正确，A错误。再根据eevB，IneSvnebdv得n，故D正确，C错误。12环形对撞机是研究高能粒子的重要装置，其核心部件是一个高度真空的圆环状的空腔。若带电粒子初速度可视为零，经电压为U的电场加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的环状机腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B。带电粒子将被限制在圆环状空腔内运动。要维持带电粒子在圆环内做半径确定的圆周运动，下列说法中正确的是()A对

11、于给定的加速电压，带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度B越大B对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度B越小C对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期越小D对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变解析：选BC带电粒子经过加速电场后速度为v ，带电粒子以该速度进入对撞机的环状空腔内，且在圆环内做半径确定的圆周运动，因此R ，对于给定的加速电压，即U一定，则带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度B应越小，A错误，B正确；带电粒子运动周期为T2R ，对于给定的粒子，m/q确定，R确定，故C正确，D错误。13如图所示，在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正

12、交坐标系Oxyz，一质量为m，电荷量为q的带正电粒子从原点O以速度v沿x轴正方向出发，下列说法正确的是()A若电场、磁场分别沿z轴正方向和x轴正方向，粒子只能做曲线运动B若电场、磁场均沿z轴正方向，粒子有可能做匀速圆周运动C若电场、磁场分别沿z轴负方向和y轴负方向，粒子有可能做匀速直线运动D若电场、磁场分别沿y轴负方向和z轴正方向，粒子有可能做平抛运动解析：选BCD磁场沿x轴正方向，则与粒子运动的速度v的方向平行，粒子不受洛伦兹力的作用，只受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力作用，若重力和电场力大小不相等，则粒子所受合力方向与速度方向不在同一直线上，粒子将做曲线运动；若相等，粒子将做匀速直线运

13、动，所以A选项错误。B项，磁场竖直向上，根据左手定则，洛伦兹力沿y轴正方向，若电场力和重力大小相等，则洛伦兹力刚好能提供向心力，则粒子可能在xOy平面内做匀速圆周运动，所以B项正确。C项，粒子受到竖直向下的电场力，竖直向上的洛伦兹力和竖直向下的重力，若重力和电场力的合力与洛伦兹力的大小相等，则粒子所受合力为零，粒子将做匀速直线运动，所以C项正确。D项，粒子受到沿y轴负方向的电场力，沿y轴正方向的洛伦兹力和竖直向下的重力，若洛伦兹力与电场力的大小相等，则粒子的合力就是竖直方向的重力，粒子将做平抛运动，所以D项正确。第II卷（非选择题 共48分）二、解答题（本大题共4小题，共48分。解答应写出必要

14、的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）14(12分)下图是导轨式电磁炮实验装置示意图两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块（即实验用弹丸）滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为BkI，其中比例常量k2.5×106T/A已知两导轨内侧间距为l3.0cm，滑块的质量为m30g，滑块沿导轨滑行5m后获得的发

15、射速度为v=3.0km/s（此过程视为匀加速运动）（1）求发射过程中金属滑块的加速度大小；（2）求发射过程中电源提供的电流强度大小；电 源lm（3）若电源输出的能量有9%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大？14解析：（1）由匀加速运动公式 a9×105m/s2 (2分)（2）由安培力公式和牛顿第二定律，有 FIBlkI2l (2分)kI2lma (1分)因此 I6.0×105A (1分)（3）滑块获得的动能是电源输出的能量转化的，所以Pt×9%mv2 (2分)发射过程中电源供电时间t×102s (1分)所需的电源输出功率为P4

16、.5×108W (1分)（或PFv/9%mav/9%）由功率P=IU，解得输出电压 U 750V (2分)15(12分)如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第象限以ON为直径的半圆形区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从 y轴正半轴上yh处的M点，以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上x2h处的P点进入磁场，最后以垂直于y轴的方向射出磁场不计粒子重力求：(1)电场强度的大小E；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间t.15解:粒子的运动轨迹如图所示 （1

17、）设粒子在电场中运动的时间为t1 x、y方向 2h = v0t1 (2分)v45°POyMNxv0135°BO 根据牛顿第二定律 Eq = ma (1分) 求出 (1分)（2）根据动能定理 (1分)设粒子进入磁场时速度为v，根据(2分) 求出 (1分)（3）粒子在电场中运动的时间 粒子在磁场中运动的周期 (2分)设粒子在磁场中运动的时间为t2 (1分)求出 (1分)16(12分)载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为BkI/r，式中常量k>0，I为电流强度，r为距导线的距离。在水平长直导线MN正下方，矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流，被两根等长的轻质绝缘细线静

18、止地悬挂，如图所示。开始时MN内不通电流，此时两细线内的张力均为T0。当MN通以强度为I1的电流时，两细线内的张力均减小为T1，当MN内的电流强度变为I2时，两细线的张力均大于T0。(1)分别指出强度为I1、I2的电流的方向；(2)求MN分别通以强度为I1和I2电流时，线框受到的安培力F1与F2大小之比；(3)当MN内的电流强度为I3时两细线恰好断裂，在此瞬间线圈的加速度大小为a，求I3。解析：(1)I1方向向左，I2方向向右。 (2分)(2)当MN中通以强度为I的电流时，线框受到的安培力大小为FkIiL。 (2分)式中r1、r2分别为ab、cd与MN的间距，i为线圈中的电流，L为ab、cd的长度。F1F2I1I2。 (2分)(3)设MN中电流强度为I3时，线框受到的安培力大小为F3。由题设条件有2T0G, (1