磁场章末测试

1、章末测试(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分。16 题为单项选择题，710题为多项选择题。)1.指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说法正确的是()A.指南针可以仅具有一个磁极B.指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C.指南针的指向不会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转答案B2.如图1所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是()图1A.a、b、c的N极都向纸里转B.b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转C.b、c的N极都向

2、纸里转，而a的N极向纸外转D.b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转解析由于圆环带负电荷，故当圆环沿顺时针方向转动时，等效电流的方向为逆时针，由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向内，磁场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时N极的指向，所以b的N极向纸外转，a、c的N极向纸里转。选项B正确。答案B3.(2017四川成都石室中学二诊)如图2所示，一个边长为L的正方形金属框竖直放置，各边电阻相同，金属框放置在磁感应强度大小为B、方向垂直于金属框向里的匀强磁场中，若A、B两端与导线相连，由A到B通以如图所示方向的电流(由A点流入，从B点流出)，流过AB边的电流为I，

3、则金属框受到的安培力大小和方向分别为()图2A.2BIL，竖直向下 B.BIL，竖直向上C.BIL，竖直向上 D.BIL，竖直向下解析设流过DC边的电流为I，根据并联电路知识有I3RIR，得I，AD、BC边所受的安培力的合力为零，DC边中的电流方向向右，根据左手定则可知，DC边所受安培力方向向上，大小为FDCBLBIL，AB边所受的安培力方向向上，大小为FABBIL，所以金属框受到的安培力为F安FDCFABBIL，方向竖直向上，故选项B正确。答案B4.如图3所示，两根垂直纸面平行放置的直导线a和b，通有等值电流。在纸面上距a、b等远处有一处P。若P点合磁感应强度B的方向水平向左，则导线a、b中

4、的电流方向是()图3A.a中向纸里，b中向纸外B.a中向纸外，b中向纸里C.a、b中均向纸外D.a、b中均向纸里解析因为通电直导线周围磁场的磁感线是多组以导线上各点为圆心垂直于导线的同心圆，所以直导线a中电流在P处激发的磁场方向垂直于a、P连线；直导线b中电流在P处激发的磁场方向垂直于b、P连线。又因为P点合磁感应强度B的方向水平向左，所以由矢量合成法则可知，a中电流在P处激发的磁场方向垂直aP向下，b中电流在P处激发的磁场方向垂直bP向上，再根据安培定则很容易判断a、b中的电流方向，a中向纸里，b中向纸外，A正确。答案A5.带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场如图4所示，运动中经过b点，O

5、aOb。若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，带电粒子仍以速度v0从a点进入电场，仍能通过b点，则电场强度E和磁感应强度B的比值为()图4A.v0 B. C.2v0 D.解析设OaObd，因带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，所以圆周运动的半径正好等于d，即d，得B。如果换成匀强电场，带电粒子做类平抛运动，那么有d得E，所以2v0，选项C正确。答案C6.电磁轨道炮工作原理如图5所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹体在

6、轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是()图5A.只将轨道长度L变为原来的2倍B.只将电流I减为原来的一半C.只将弹体质量减至原来的一半D.将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变解析由题意可知磁感应强度BkI，安培力FBIdkI2d，由动能定理可得FLmv2，解得vI，由此式可判断只有选项D正确。答案D7.如图6所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电量均相同的正、负离子(不计重力)，从点O以相同的速度先后射入磁场中，入射方向与边界成角，则正、负离子在磁场中()图6A.运动时间相同B.运动轨迹的半径相同

7、C.重新回到边界时速度的大小和方向相同D.重新回到边界的位置与O点距离不相等解析粒子在磁场中运动的周期T，则知两个离子做圆周运动的周期相等。根据左手定则分析可知，正离子逆时针偏转，负离子顺时针偏转，重新回到边界时正离子的速度偏转角为(22)，轨迹的圆心角为(22)，运动时间tT。同理，负离子运动时间t T，显然时间不等，A错误；根据牛顿第二定律得qvBm ，得r，由题意可知m、q、v、B大小均相同，则r相同，B正确；正、负离子在磁场中均做匀速圆周运动，速度沿轨迹的切线方向，根据圆的对称性可知，重新回到边界时速度大小与方向相同，C正确；根据几何知识可知重新回到边界的位置与O点距离s2rsin ，

8、r、相同，则s相同，D错误。答案BC8.如图7所示，正方形容器处在匀强磁场中，一束电子从孔a垂直于磁场沿ab方向射入容器中，其中一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，容器处在真空中，下列说法中正确的是()图7A.从两孔射出的电子速率之比vcvd21B.从两孔射出的电子在容器中运动所用时间之比tctd12C.从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比acad1D.从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比acad21解析从c孔射出的粒子与从d孔射出的粒子做圆周运动的半径之比RcRd21，根据qvB可知，A正确；根据T可知TcTd，但二者圆心角cd12，因此，B正确；根据a，可得，C错误，D

9、正确。答案ABD9.1932年，美国的物理学家劳伦斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图8所示，置于高真空中的两D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的质量为m、电荷量为q的粒子在加速器中被加速，其加速电压恒为U。带电粒子在加速过程中不考虑相对论效应和重力的作用，则()图8A.带电粒子在加速器中第1次和第2次做曲线运动的时间分别为t1和t2，则t1t212B.带电粒子第1次和第2次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比r1r22C.两D形盒狭缝间的交变电场的周期TD.带电粒子离开回旋加速器时获得的动能为解析带电

10、粒子在磁场中运动的周期与电场变化的周期相等，根据qvBm，得v，周期T，与粒子的速度无关，t1t211，交变电场的周期也为，A错误，C正确；根据mvnqU得，带电粒子第1次和第2次经过加速后的速度比为2，根据r知，带电粒子第1次和第2次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比r1r22，B正确；根据qvBm，知v，则带电粒子离开回旋加速器时获得动能Ekmv2，D正确。答案BCD10.已知一质量为m的带电液滴，经电压U加速后，水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，液滴在此空间的竖直平面内做匀速圆周运动，如图9所示，则()图9A.液滴在空间可能受4个力作用B.液滴一定带负电C.液滴做圆周运动的半径r

11、 D.液滴在场中运动时总能量不变解析液滴受到重力、电场力和洛伦兹力的作用，所以选项A错误；由于液滴做匀速圆周运动，所以电场力与重力为平衡力，电场力方向向上，可以判定液滴带负电，B正确；根据qUmv2，r，qEmg，解得r ，选项C正确；液滴在场中运动的整个过程能量守恒，选项D正确。答案BCD二、非选择题(共4小题，共50分。)11.(10分)如图10所示，将长为50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两只相同的弹簧悬挂成水平状态，位于垂直纸面向里的匀强磁场中，当金属棒中通以0.4 A的电流时，弹簧恰好不伸长，求：(取g9.8 m/s2)图10(1)匀强磁场中磁感应强度是多大？(2)当

12、金属棒通以0.2 A由a到b的电流时，弹簧伸长1 cm，如果电流方向由b到a，而电流大小不变，弹簧伸长又是多少？解析(1)当ab棒受到向上的安培力BIL和向下的重力mg大小相等时，弹簧不伸长，由BILmg可得出磁感应强度B T0.49 T。(2)当0.2 A的电流由a流向b时，ab棒受到两根弹簧向上的拉力2kx1及向上的安培力BI1L和向下的重力mg作用，处于平衡状态。根据平衡条件有：2kx1mgBI1L当电流反向后，ab棒受到两个弹簧向上的拉力2kx2及向下的安培力BI2L和重力mg作用，处于平衡状态，有2kx2mgBI2L两式相除并整理，得弹簧伸长x2为x2x11 cm3 cm。答案(1)

13、0.49 T(2)3 cm12.(12分)如图11所示，在足够长的绝缘板MN上方距离为d的O点处，水平向左发射一个速率为v0，质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(不考虑粒子重力)。图11(1)若在绝缘板上方加一电场强度大小为E、方向竖直向下的匀强电场，求带电粒子打到板上距P点的水平距离(已知OPMN)；(2)若在绝缘板的上方只加一垂直纸面、磁感应强度B的匀强磁场，求：带电粒子在磁场中运动的半径；若O点为粒子发射源，能够在纸面内向各个方向发射带电粒子(不考虑粒子间的相互作用)，求发射出的粒子打到板上的最短时间。解析(1)根据牛顿第二定律有qEma，而E，得出加速度a，粒子做类平抛运动：dat2，

14、xv0t联立得x2d。(2)加匀强磁场，由洛伦兹力提供圆周运动的向心力：qv0Bm而B，联立解得rd。以OP为弦长时粒子打到板上的时间最短，对应的圆心角60，t，而T联立得最短时间t。答案(1)2d(2)d13.(14分)如图12，空间存在方向垂直于纸面(xOy平面)向里的磁场。在x0 区域，磁感应强度的大小为B0；x0区域，磁感应强度的大小为B0(常数1)。一质量为m、电荷量为q(q0)的带电粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴正向射入磁场，此时开始计时，当粒子的速度方向再次沿x轴正向时，求(不计重力)图12(1)粒子运动的时间；(2)粒子与O点间的距离。解析(1)在匀强磁场中，带电粒子做圆周运

15、动。设在x0区域，圆周半径为R1；在x0区域，圆周半径为R2。由洛伦兹力公式及牛顿运动定律得qB0v0mqB0v0m粒子速度方向转过180时，所需时间t1为t1粒子再转过180时，所需时间t2为t2联立式得，所求时间为t0t1t2(1)(2)由几何关系及式得，所求距离为d02(R1R2)(1)答案(1)(1)(2)(1)14.(14分)如图13所示，在平面直角坐标系xOy中，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第象限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轴正半轴上的M点以一定的初速度垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成60角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，已知ONd。不计粒子重力，求：图13(1)粒子在磁场中运动的轨道半