高二物理第3章磁場同步練習(xí)測試題（帶答案）

1、10/10高二物理第3章磁場同步練習(xí)測試題帶答案磁場對于生命體有重要作用 ,以下是查字典物理網(wǎng)整理的第3章磁場同步練習(xí)測試題 ,請大家進(jìn)行練習(xí)。一、選擇題(此題10小題 ,每題5分 ,共50分)1.一個質(zhì)子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn) ,那么()A.可能存在電場和磁場 ,它們的方向與質(zhì)子運(yùn)動方向相同B.此空間可能有磁場 ,方向與質(zhì)子運(yùn)動速度的方向平行C.此空間可能只有磁場 ,方向與質(zhì)子運(yùn)動速度的方向垂直D.此空間可能有正交的電場和磁場 ,它們的方向均與質(zhì)子速度的方向垂直答案 ABD解析 帶正電的質(zhì)子穿過一空間未偏轉(zhuǎn) ,可能不受力 ,可能受力平衡 ,也可能受合外力方向與速度方向在同一直線上.2. 兩

2、個絕緣導(dǎo)體環(huán)AA、BB大小相同 ,環(huán)面垂直 ,環(huán)中通有相同大小的恒定電流 ,如圖1所示 ,那么圓心O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)?AA面水平 ,BB面垂直紙面)A.指向左上方B.指向右下方C.豎直向上D.水平向右答案 A3.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B ,以下說法中正確的選項(xiàng)是()A.磁場中某點(diǎn)B的大小 ,跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況有關(guān)B.磁場中某點(diǎn)B的方向 ,跟該點(diǎn)處試探電流元所受磁場力的方向一致C.在磁場中某點(diǎn)試探電流元不受磁場力作用時 ,該點(diǎn)B值大小為零D.在磁場中磁感線越密集的地方 ,B值越大答案 D解析 磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場本身決定 ,與試探電流元無關(guān).而磁感線可以描述磁感應(yīng)強(qiáng)度 ,疏密程度表

3、示大小.4.關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動 ,不考慮其他場力(重力)作用 ,以下說法正確的選項(xiàng)是()A.可能做勻速直線運(yùn)動B.可能做勻變速直線運(yùn)動C.可能做勻變速曲線運(yùn)動D.只能做勻速圓周運(yùn)動答案 A解析 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動時所受的洛倫茲力跟速度方向與磁場方向的夾角有關(guān) ,當(dāng)速度方向與磁場方向平行時 ,它不受洛倫茲力作用 ,又不受其他力作用 ,這時它將做勻速直線運(yùn)動 ,故A項(xiàng)正確.因洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直 ,改變速度方向 ,因而同時也改變洛倫茲力的方向 ,故洛倫茲力是變力 ,粒子不可能做勻變速運(yùn)動 ,故B、C兩項(xiàng)錯誤.只有當(dāng)速度方向與磁場方向垂直時 ,帶電粒子才做勻速圓周運(yùn)動 ,

4、故D項(xiàng)中只能是不對的.5. 1930年勞倫斯制成了世界上第一臺盤旋加速器 ,其原理如圖2所示.這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成 ,其間留有空隙 ,以下說法正確的選項(xiàng)是()圖2A.離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器B.離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器C.離子從磁場中獲得能量D.離子從電場中獲得能量答案 AD解析 此題源于課本而又高于課本 ,既考查考生對盤旋加速器的結(jié)構(gòu)及工作原理的掌握情況 ,又能綜合考查磁場和電場對帶電粒子的作用規(guī)律.由R=mvqB知 ,隨著被加速離子的速度增大 ,離子在磁場中做圓周運(yùn)動的軌道半徑逐漸增大 ,所以離子必須由加速器中心附近進(jìn)入加速器 ,A項(xiàng)正確 ,B項(xiàng)錯誤;離子在

5、電場中被加速 ,使動能增加;在磁場中洛倫茲力不做功 ,離子做勻速圓周運(yùn)動 ,動能不改變.磁場的作用是改變離子的速度方向 ,所以C項(xiàng)錯誤 ,D項(xiàng)正確.6. 如圖3所示 ,一個帶負(fù)電的油滴以水平向右的速度v進(jìn)入一個方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場B后 ,保持原速度做勻速直線運(yùn)動 ,如果使勻強(qiáng)磁場發(fā)生變化 ,那么以下判斷中正確的選項(xiàng)是()圖3A.磁場B減小 ,油滴動能增加B.磁場B增大 ,油滴機(jī)械能不變C.使磁場方向反向 ,油滴動能減小D.使磁場方向反向后再減小 ,油滴重力勢能減小答案 ABD解析 帶負(fù)電的油滴在勻強(qiáng)磁場B中做勻速直線運(yùn)動 ,受堅(jiān)直向下的重力和豎直向上的洛倫茲力而平衡 ,當(dāng)B減小時 ,由F

6、=qvB可知洛倫茲力減小 ,重力大于洛倫茲力 ,重力做正功 ,故油滴動能增加 ,A正確;B增大 ,洛倫茲力大于重力 ,重力做負(fù)功 ,而洛倫茲力不做功 ,故機(jī)械能不變 ,B正確;磁場反向 ,洛倫茲力豎直向下 ,重力做正功 ,動能增加 ,重力勢能減小 ,故C錯 ,D正確.7.如圖4所示為一個質(zhì)量為m、電荷量為+q的圓環(huán) ,可在水平放置的足夠長的粗糙細(xì)桿上滑動 ,細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中(不計(jì)空氣阻力).現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0 ,在以后的運(yùn)動過程中 ,圓環(huán)運(yùn)動的速度時間圖象可能是以下圖中的()圖4答案 AD解析 由左手定那么可知 ,圓環(huán)所受洛倫茲力豎直向上 ,如果恰好qv0B=mg ,圓

7、環(huán)與桿間無彈力 ,不受摩擦力 ,圓環(huán)將以v0做勻速直線運(yùn)動 ,故A正確;如果qv0B8. 如圖5所示 ,空間的某一區(qū)域內(nèi)存在著相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場 ,一個帶電粒子以某一初速度由A點(diǎn)進(jìn)入這個區(qū)域沿直線運(yùn)動 ,從C點(diǎn)離開區(qū)域;如果這個區(qū)域只有電場那么粒子從B點(diǎn)離開場區(qū);如果這個區(qū)域只有磁場 ,那么粒子從D點(diǎn)離開場區(qū);設(shè)粒子在上述3種情況下 ,從A到B點(diǎn) ,從A到C點(diǎn)和A到D點(diǎn)所用的時間分別是t1、t2和t3 ,比擬t1、t2和t3的大小 ,那么有(粒子重力忽略不計(jì))()圖5A.t1=t2=t3 B.t2C.t1=t2答案 C解析 只有電場時 ,粒子做類平拋運(yùn)動 ,水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動 ,

8、故t1=t2;只有磁場時做勻速圓周運(yùn)動 ,速度大小不變 ,但沿AC方向的分速度越來越小 ,故t3t2 ,綜上所述可知 ,選項(xiàng)C對.9.如圖6所示 ,a、b是一對平行金屬板 ,分別接到直流電源兩極上 ,右邊有一擋板 ,正中間開有一小孔d ,在較大空間范圍內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場 ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B ,方向垂直紙面向里 ,在a、b兩板間還存在著勻強(qiáng)電場E.從兩板左側(cè)中點(diǎn)c處射入一束正離子(不計(jì)重力) ,這些正離子都沿直線運(yùn)動到右側(cè) ,從d孔射出后分成3束.那么以下判斷正確的選項(xiàng)是()圖6A.這三束正離子的速度一定不相同B.這三束正離子的質(zhì)量一定不相同C.這三束正離子的電荷量一定不相同D.這三束正離子的比

9、荷一定不相同答案 D解析 此題考查帶電粒子在電場、磁場中的運(yùn)動 ,速度選擇器的知識.帶電粒子在金屬板中做直線運(yùn)動 ,qvB=Eq ,v=EB ,說明帶電粒子的速度一定相等 ,而電荷的帶電量、電性、質(zhì)量、比荷的關(guān)系均無法確定;在磁場中R=mvBq ,帶電粒子運(yùn)動半徑不同 ,所以比荷一定不同 ,D項(xiàng)正確.10.如圖7所示 ,兩個半徑相同的半圓形軌道分別豎直放置在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中.軌道兩端在同一高度上 ,軌道是光滑的 ,兩個相同的帶正電小球同時從兩軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放.M、N為軌道的最低點(diǎn) ,那么以下說法正確的選項(xiàng)是()圖7A.兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度vMB.兩小球第一次到達(dá)軌道最低點(diǎn)時對

10、軌道的壓力FMC.小球第一次到達(dá)M點(diǎn)的時間大于小球第一次到達(dá)N點(diǎn)的時間D.在磁場中小球能到達(dá)軌道的另一端 ,在電場中小球不能到達(dá)軌道的另一端答案 D解析 在磁場中運(yùn)動時 ,只有重力做正功 ,在電場中運(yùn)動時 ,重力做正功、電場力做負(fù)功 ,由動能定理可知：12mv2M=mgH12mv2N=mgH-qEd故vMvN ,A、C不正確.最低點(diǎn)M時 ,支持力與重力和洛倫茲力的合力提供向心力 ,最低點(diǎn)N時 ,支持力與重力的合力提供向心力.因vMvN ,故壓力FMFN ,B不正確.在電場中因有電場力做負(fù)功 ,有局部機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢能 ,故小球不能到達(dá)軌道的另一端.D正確.二、填空題(5+5=10分)11. 一

11、個電子(電荷量為e ,質(zhì)量為m)以速率v從x軸上某點(diǎn)垂直x軸進(jìn)入上方勻強(qiáng)磁場區(qū)域 ,如圖8所示 ,上方磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ,且大小為下方勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的2倍 ,將從開始到再一次由x軸進(jìn)入上方磁場作為一個周期 ,那么 ,電子運(yùn)動一個周期所用的時間是_ ,電子運(yùn)動一個周期的平均速度大小為_.圖8答案 3meB 2v3解析電子一個周期內(nèi)的運(yùn)動軌跡如右圖所示.由牛頓第二定律及洛倫茲力公式 ,可知evB=mv2R ,故圓半徑R=mveB ,所以上方R1=mveB ,T1=2下方R2=2mveB ,T2=4meB.因此電子運(yùn)動一個周期所用時間是：T=T12+T22=meB+2meB=3meB ,在這段時間

12、內(nèi)位移大?。簒=2R2-2R1=22mveB-2mveB=2mveB ,所以電子運(yùn)動一個周期的平均速度大小為：v=xT=2mveB3meB=2v3.12.(5分)如圖9所示,正方形容器處在勻強(qiáng)磁場中,一束電子從a孔沿ab方向垂直射入容器內(nèi)的勻強(qiáng)磁場中 ,結(jié)果一局部電子從小孔c豎直射出 ,一局部電子從小孔d水平射出 ,那么從c、d兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動的時間之比tctd=_ ,在容器中運(yùn)動的加速度大小之比acad=_答案 12 21解析 同一種粒子在同一磁場中運(yùn)動的周期相同 ,且tc=14T ,td=12T ,即tctd=12.由r=mvqB知 ,vcvd=rcrd=21 ,而acad=qv

13、cBmqvdBm=vcvd=21.三、計(jì)算題(8+8+12+12=40分)13.如圖10所示 ,在傾角為37的光滑斜面上有一根長為0.4 m ,質(zhì)量為610-2 kg的通電直導(dǎo)線 ,電流I=1 A ,方向垂直紙面向外 ,導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩拴住不動 ,整個裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加0.4 T ,方向豎直向上的磁場中 ,設(shè)t=0時 ,B=0 ,那么需要多長時間斜面對導(dǎo)線的支持力為零?(g取10 m/s2)圖10答案 5 s解析 斜面對導(dǎo)線的支持力為零時受力分析如右圖由平衡條件得：BIL=mgcot 37B=mgcot 37IL=610-2100.80.610.4 T=2 T所需時間t=BB=2

14、0.4 s=5 s14.電子質(zhì)量為m ,電荷量為q ,以速度v0與x軸成角射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中 ,最后落在x軸上的P點(diǎn) ,如圖11所示 ,求：圖11(1)OP的長度;(2)電子由O點(diǎn)射入到落在P點(diǎn)所需的時間t.答案 (1)2mv0Bqsin (2)2mBq解析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動 ,應(yīng)根據(jù)條件首先確定圓心的位置 ,畫出運(yùn)動軌跡 ,所求距離應(yīng)和半徑R相聯(lián)系 ,所求時間應(yīng)和粒子轉(zhuǎn)動的圓心角、周期T相聯(lián)系.(1)過O點(diǎn)和P點(diǎn)做速度方向的垂線 ,兩線交點(diǎn)C即為電子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的圓心 ,如右圖所示 ,那么可知OP=2Rsin Bqv0=mv20R由式可解得：OP=2mv

15、0Bqsin .(2)由圖中可知：2=t又v0=R由式可得：t=2mBq.15.如圖12所示 ,有界勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=210-3T;磁場右邊是寬度L=0.2 m、場強(qiáng)E=40 V/m、方向向左的勻強(qiáng)電場.一帶電粒子電荷量q=-3.210-19 C ,質(zhì)量m=6.410-27 kg ,以v=4104 m/s的速度沿OO垂直射入磁場 ,在磁場中偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入右側(cè)的電場 ,最后從電場右邊界射出.求：圖12(1)大致畫出帶電粒子的運(yùn)動軌跡(畫在給出的圖中);(2)帶電粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑;(3)帶電粒子飛出電場時的動能Ek.答案 (1)見解析圖 (2)0.4 m (3)7.6810-18 J解

16、析 (1)軌跡如以下圖所示.(2)帶電粒子在磁場中運(yùn)動時 ,由牛頓運(yùn)動定律 ,有qvB=mv2R ,R=mvqB=6.410-2741043.210-19210-3 m=0.4 m.(3)Ek=EqL+12mv2=403.210-190.2 J+126.410-27(4104)2 J=7.6810-18 J.16.質(zhì)量為m ,電荷量為q的帶負(fù)電粒子自靜止開始 ,經(jīng)M、N板間的電場加速后 ,從A點(diǎn)垂直于磁場邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場中 ,該粒子離開磁場時的位置P偏離入射方向的距離為L ,如圖13所示 ,M、N兩板間的電壓為U ,粒子的重力不計(jì).圖13(1)正確畫出粒子由靜止開始至離開勻強(qiáng)磁場時的軌跡圖