第十章 磁場(chǎng)（測(cè)試）（原卷版）

學(xué)而優(yōu)教有方第十章磁場(chǎng)測(cè)試卷（考試時(shí)間：90分鐘試卷滿分：100分）注意事項(xiàng)：1．本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務(wù)必將自己的班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)填寫在試卷上。2．回答第I卷時(shí)，選出每小題答案后，將答案填在選擇題上方的答題表中。3．回答第II卷時(shí)，將答案直接寫在試卷上。第Ⅰ卷（選擇題共48分）一、選擇題（共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1-8題只有一項(xiàng)符合題目要求，第9-12題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。）1．一不可伸長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B放置，通過(guò)電流I時(shí)導(dǎo)線受到的安培力為F，將該導(dǎo)線做成半圓環(huán)，圓環(huán)平面仍垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)放置，如圖所示，并保持安培力不變，則圓環(huán)中電流大小為（）

A．I B． C． D．2．如圖所示，在赤道處，將一小球向東水平拋出，落地點(diǎn)為a；給小球帶上電荷后，仍以原來(lái)的速度拋出，考慮地磁場(chǎng)的影響，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．無(wú)論小球帶何種電荷，小球落地時(shí)的速度的大小相等B．無(wú)論小球帶何種電荷，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒C．若小球帶正電荷，小球會(huì)落在更遠(yuǎn)的b點(diǎn)D．若小球帶負(fù)電荷，小球仍會(huì)落在a點(diǎn)3．丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)，他在電與磁學(xué)研究上開(kāi)創(chuàng)性的工作創(chuàng)立了物理研究的新紀(jì)元。某物理探究小組在實(shí)驗(yàn)室重復(fù)了奧斯特的實(shí)驗(yàn)，具體做法是：在靜止的小磁針正上方，平行于小磁針?biāo)椒胖靡桓睂?dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通有電流時(shí)，小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)；當(dāng)通過(guò)該導(dǎo)線的電流為時(shí)，小磁針靜止時(shí)與導(dǎo)線夾角為。已知直導(dǎo)線在某點(diǎn)產(chǎn)生磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與通過(guò)該直導(dǎo)線的電流成正比，若在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時(shí)與導(dǎo)線夾角為，則通過(guò)該直導(dǎo)線的電流為（）A． B． C． D．4．在天花板的O點(diǎn)，用輕質(zhì)細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為l的通電直導(dǎo)線，導(dǎo)線中電流大小為I，方向垂直紙面向外。導(dǎo)線所在空間加上一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向平行于紙面水平向右，使得導(dǎo)線恰好靜止在如圖所示的位置，重力加速度為g。此時(shí)懸掛導(dǎo)線的細(xì)線伸直，且與豎直方向成角。若保持通電直導(dǎo)線的位置和導(dǎo)線中電流不變，將磁場(chǎng)方向順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90°。在此過(guò)程中，關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，說(shuō)法正確的是（）A．磁場(chǎng)方向水平向右時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．磁感應(yīng)強(qiáng)度先增大后減小，最大值為C．磁感應(yīng)強(qiáng)度先減小后增大，最小值為D．若磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，導(dǎo)線也可能靜止在圖示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為5．如圖所示，空間存在垂直于紙面向外的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，邊界MO、NO與豎直方向的夾角相同，均為，質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子以一定的初速度從A點(diǎn)垂直于NO射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并從MO邊界上的B點(diǎn)射出磁場(chǎng)，在B點(diǎn)的速度方向水平，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，不計(jì)粒子的重力，則粒子從A到B的時(shí)間為（）A． B． C． D．6．1922年英國(guó)物理學(xué)家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜儀的研究榮獲了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。若一束粒子（不計(jì)重力）由左端射入質(zhì)譜儀后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．該束帶電粒子帶負(fù)電B．速度選擇器的上極板帶負(fù)電C．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，質(zhì)量越大D．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，比荷越小7．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向豎直向下，磁場(chǎng)中有光滑的水平桌面，在桌面上平放著內(nèi)壁光滑。底部有帶電小球的試管。在水平拉力F作用下，試管向右勻速運(yùn)動(dòng)，帶電小球能從試管口處飛出。關(guān)于帶電小球及其在離開(kāi)試管前的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是（）A．小球帶負(fù)電B．小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條直線C．洛倫茲力對(duì)小球做正功D．維持試管勻速運(yùn)動(dòng)的拉力F應(yīng)逐漸增大8．足夠長(zhǎng)的絕緣木板置于光滑水平地面上，木板的上表面粗糙，帶負(fù)電小物塊（電量保持不變）置于木板的左端，整個(gè)裝置置于足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向如圖所示。在時(shí)刻，木板獲得一水平向左的初速度，關(guān)于此后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩物體速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像，可能正確的是（）

A．

B．

C．

D．

9．磁強(qiáng)計(jì)是一種測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的儀器，其原理如圖所示，取一塊長(zhǎng)方體金屬導(dǎo)體，使磁場(chǎng)方向垂直于金屬前后表面（即沿x軸方向），通過(guò)外加電源使金屬導(dǎo)體中的電流沿y軸正方向并保持電流不變，測(cè)量金屬導(dǎo)體上下表面（即沿軸方向）的電壓，經(jīng)過(guò)處理后即可測(cè)得磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，下列說(shuō)法正確的是（）A．若金屬導(dǎo)體上表面電勢(shì)高，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿x軸正方向B．若電壓表讀數(shù)增大，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定增大C．僅增大金屬導(dǎo)體沿z軸方向的高度，電壓表的示數(shù)將增大D．僅增大金屬導(dǎo)體沿x軸方向的寬度，電壓表的示數(shù)將減小10．2021年11月1日，央視實(shí)地報(bào)道了一種新型消防用電磁炮發(fā)射的新聞。電磁發(fā)射是一種全新的發(fā)射技術(shù)，通過(guò)電磁發(fā)射遠(yuǎn)程投送無(wú)動(dòng)力的炮彈，可以實(shí)現(xiàn)比較高的出口速度，且它的能量是可調(diào)控的。電磁軌道炮工作原理如圖所示。待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動(dòng)，并與軌道保持良好接觸。電流從一條軌道流入，通過(guò)導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(chǎng)（可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)），磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與成正比。通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出?，F(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來(lái)的2倍，理論上可采用的辦法是（）A．只將彈體質(zhì)量減至原來(lái)的二分之一B．只將軌道長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍C．只將電流增加至原來(lái)的2倍D．將彈體質(zhì)量減至原來(lái)的一半，軌道長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，其它量不變11．如圖所示，半徑為R、圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，直徑ab水平。電子帶電荷量為、質(zhì)量為m，以速率v從a處始終沿紙面射入磁場(chǎng)，當(dāng)電子在a處的速度方向與aO夾角為30°、斜向下時(shí)，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度方向相比進(jìn)入時(shí)的改變了60°。不計(jì)電子的重力，下列說(shuō)法正確的是（）

A．圓形區(qū)域中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．改變?nèi)肷浞较?，?dāng)電子經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)，電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為C．改變?nèi)肷浞较?，電子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度方向不變D．改變?nèi)肷浞较?，電子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度方向可能改變12．如圖區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面向里，和是兩平行邊界，區(qū)域?qū)挾葹閐。許多質(zhì)量為、電荷量為的粒子以相同速率，沿紙面內(nèi)各個(gè)方向，由邊界上的點(diǎn)射入磁場(chǎng)，入射速度大小為。不考慮粒子間相互影響，不計(jì)粒子重力，磁場(chǎng)區(qū)域足夠長(zhǎng)，則（）A．粒子在磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為B．粒子在磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為C．粒子在磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為D．粒子在磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為第II卷（非選擇題共52分）二、計(jì)算題13．（10分）如圖所示，電阻不計(jì)的水平導(dǎo)軌間距L=0.5m，導(dǎo)軌處于方向與水平面成α=53°角斜向右上方的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。導(dǎo)體棒ab垂直于導(dǎo)軌放置且處于靜止?fàn)顟B(tài)，其質(zhì)量m=1kg，電阻R=0.9Ω，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5.電源電動(dòng)勢(shì)E=10V，其內(nèi)阻r=0.1Ω，定值電阻的阻值R0=4Ω。不計(jì)定滑輪的摩擦，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，細(xì)繩對(duì)ab的拉力沿水平方向，重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求：（1）通過(guò)ab的電流大小和方向；（2）ab受到的安培力大?。唬?）重物重力G的取值范圍。

14．（12分）2022年，我國(guó)階段性建成并成功運(yùn)行了“電磁撬”，創(chuàng)造了大質(zhì)量電磁推進(jìn)技術(shù)的世界最高速度紀(jì)錄。一種兩級(jí)導(dǎo)軌式電磁推進(jìn)的原理如圖所示。兩平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌固定在水平面，導(dǎo)軌間垂直安放金屬棒。金屬棒可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，電流從一導(dǎo)軌流入，經(jīng)過(guò)金屬棒，再?gòu)牧硪粚?dǎo)軌流回，圖中電源未畫出。導(dǎo)軌電流在兩導(dǎo)軌間產(chǎn)生的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流i的關(guān)系式為（k為常量）。金屬棒被該磁場(chǎng)力推動(dòng)。當(dāng)金屬棒由第一級(jí)區(qū)域進(jìn)入第二級(jí)區(qū)域時(shí)，回路中的電流由I變?yōu)?。已知兩?dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距為L(zhǎng)，每一級(jí)區(qū)域中金屬棒被推進(jìn)的距離均為s，金屬棒的質(zhì)量為m。求：（1）金屬棒經(jīng)過(guò)第一級(jí)區(qū)域時(shí)受到安培力的大小F；（2）金屬棒經(jīng)過(guò)第一、二級(jí)區(qū)域的加速度大小之比；（3）金屬棒從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)兩級(jí)區(qū)域推進(jìn)后的速度大小v。

15．（14分）如圖，在空間直角坐標(biāo)系中，的區(qū)域存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)（未畫出），在的區(qū)域存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，x軸正半軸上有一垂直于x軸的足夠大的光屏。在x=﹣L處，一帶正電的粒子以大小為的初速度沿著x軸正方向出發(fā)，粒子經(jīng)過(guò)yOz平面時(shí)的坐標(biāo)為（0，﹣L，0）。已知粒子的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，光屏與x軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為，不計(jì)粒子的重力。求：（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大??；（2）粒子經(jīng)過(guò)yOz平面時(shí)，沿y軸方向的速度大??；（3）粒子擊中光屏?xí)r的位置坐標(biāo)。

16．（16分）現(xiàn)代科技可以利用電場(chǎng)、磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的作用來(lái)控制其運(yùn)動(dòng)軌跡，讓其到達(dá)所需的位置，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)生活、儀器電器等方面有廣泛的應(yīng)用。如圖所示是此種儀器中電磁場(chǎng)的簡(jiǎn)化示意圖。以豎直向上為y軸正方向建立直角坐標(biāo)系，該真空中存在方向沿x軸正方向、電場(chǎng)強(qiáng)度大小的勻強(qiáng)電場(chǎng)和方向垂直xOy平面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。原點(diǎn)O處的粒子源連續(xù)不斷地發(fā)射速度大小和方向一定、質(zhì)量、電荷量的帶正電的粒子束，