博中书香校区高二物理《磁场》练习卷2
练习范围:物理选修3-1第三章磁场;
一、单选题
1.关于静电场电场线和磁感线说法正确的是( )
A.法拉第最早用电场线和磁感线来清晰的描述电场和磁场
B.电场线和磁感线都是客观存在的
C.不画电场线(磁感线)的地方,一定没有电场(磁场)
D.电场线和磁感线都是不闭合的曲线
2.如图所示,四根长直绝缘导线处于同一平面内,它们的电流强度大小关系是,现将其中一根导线中的电流切断(即电流等于零),可使得正方形ABCD的中点处的磁感应强度最大,则切断的电流是( )
A.I1 B.I2 C.I3 D.I4
3.如图,两个半径不同但共心的圆形导线环 A、B 位于同一平面内,A 环的半径大于 B 环的半径,已知在 t=0 到 t=t1的时间间隔内,当导线 A 环中的电流 i发生某种变化,而导线 B 环中的感应电流总是沿顺时针方向,且导线 B 环总有扩张的趋势时。设 A 环中电流 i 的正方向与图中箭头所示的方向相同,则 i 随时间 t 的变化的图线可能是( )
A.B.C. D.
4.假设在真空玻璃盒内有一固定于地面上空附近的N极磁单极子,其磁场分布与正点电荷电场分布相似,周围磁感线呈均匀辐射式分布如图所示.一质量为m、电荷量为q的带电粒子正在该磁单极子上方附近做速度大小为v、半径为R的匀速圆周运动,其轨迹如虚线所示,轨迹平面为水平面.(已知地球表面的重力加速度大小为g,不考虑地磁场的影响),则( )
A.带电粒子一定带负电
B.若带电粒子带正电,从轨迹上方朝下看,粒子沿逆时针方向运动
C.带电粒子做匀速圆周运动的向心力仅由洛伦兹力提供
D.带电粒子运动的圆周上各处的磁感应强度大小为
5.下列各图中,已标出电流I、磁感应强度B的方向,其中符合安培定则的是( )
A. B. C. D.
6.通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内,如图所示,ab边与MN平行。关于MN的磁场对线框的作用力,下列说法正确的是( )
A.线框有两条边所受的安培力方向相同 B.线框有两条边所受的安培力大小相等
C.线框所受的安培力的合力方向向左 D.线框所受的安培力的合力方向向右
7.一束等离子体含有大量带等量正电和负电的微粒,不考虑其重力及电荷间的相互作用,沿图中箭头所示的方向垂直于磁场方向射入一匀强磁场,磁场方向垂直纸面,粒子运动的轨迹如图中a、b所示,则以下说法中正确的是( )
A.a是带负电的微粒的运动轨迹
B.b是带负电的微粒的运动轨迹
C.a是带正电的微粒的运动轨迹
D.a是带正电微粒及负电微粒的共同轨迹
8.在方向如图所示的匀强电场(场强为E)和匀强磁场(磁感应强度为B)共存的场区中,一电子沿垂直电场线和磁感线的方向以速度v0射入场区,设电子射出场区时的速度为v,不计重力的影响,则( )
A.若,电子沿轨迹Ⅱ运动,射出场区时,速度
B.若,电子沿轨迹Ⅰ运动,射出场区时,速度
C.若,电子沿轨迹Ⅱ运动,射出场区时,速度
D.若,电子沿轨迹Ⅰ运动,射出场区时,速度
二、填空题
9.质谱仪
(1)质谱仪构造:主要构件有加速______、偏转______和照相底片
(2)运动过程(如图)
(3)带电粒子经过电压为U的加速电场加速,______=mv2
(4)垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,做匀速圆周运动,r=,可得r=______
(5)分析:从粒子打在底片D上的位置可以测出圆周的半径r,进而可以算出粒子的______
三、解答题
10.如图所示,三块等大且平行正对的金属板水平放置。金属板厚度不计且间距足够大。上面两金属板间有竖直向下的匀强电场。下面两板间有竖直向上的匀强电场,电场强度大小皆为E以中间金属板的中轴线为x轴,右侧边缘O为原点建立平面直角坐标系xOy,在坐标系的第I、IV限象有垂直纸面向里的匀强磁场。现有一重力不计的绝缘带电小球质量为m、电荷量为-q,从中间金属板上坐标位置(-,0)处。以初速度v0沿x轴正方向开始运动,已知,试求:
(1)带电小球进入磁场时的位置坐标(用l表示)与带电小球进入磁场时的速度大小与方向;
(2)若要使带电小球能回到中间金属板下边面与释放点对称的位置,计算匀强磁场的磁感应强度B的大小(用E、v0表示)
11.如图所示,一倾角、高为5R的固定光滑绝缘斜面与左侧光滑水平轨道相连,水平轨道左侧与半径为R的光滑半圆轨道连接,D点为半圆轨道的最高点,整体处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向外。一质量为m、带电荷量为+q的小滑块(可视为质点)在斜面顶端以初速度v0开始沿斜面下滑,小滑块始终没有脱离接触面。不计小滑块在各轨道连接处的能量损失,重力加速度取g。
(1)求小滑块到达D点的速度大小;
(2)求小滑块在D点受到轨道的作用力大小;
(3)若斜面足够长,小滑块运动一段距离后脱离斜面,求小滑块离开斜面时的动能。
12.如图所示,在x轴上方有垂直xy平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场,场强,一质量为m,电量为-q的粒子垂直于y轴从A点射入磁场,A与原点O的距离为L,粒子第一次和第二次通过x轴时都经过x轴上的C点, (不计重力)
(1)求此粒子从A点射出时的速度大小υ0;
(2)粒子第三次通过x轴时经过x轴上的D点,求从A至D运动的总路程s;
(3)粒子从A出发开始计时,经过时间,粒子到达M点,求M点坐标.
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博中书香校区高二物理《磁场》练习卷2答案
1.A【详解】
A.法拉第最早用电场线和磁感线来清晰的描述电场和磁场,故A正确;
B.电场线是为了直观形象地描述电场分布而在电场中引入的一些假想的曲线,实际上并不存在,故B错误;
C.电场线(磁感线)密集的地方场强强,稀疏的地方场强弱,两条场线之间虽然没画电场线(磁感线),但是可能有电场(磁场),故C错误;
D.电场线是不闭合的曲线,磁感线都是闭合的曲线,故D错误。 故选A。
2.A【来源】广西桂林市第十八中学2020-2021学年高二(上)期中物理试题(理)
【详解】根据安培定则,可以判断出I1、I2、I3、I4在O点的磁感应强度方向依次为向外、向内、向内、向内。则易知,切断的电流为I1。故选A。
3.A【来源】2022届广西玉林市高三(上)教学质量监测理综物理试题
【详解】A.A环中顺时针方向的电流减小,导致B环中的指向纸内的磁通减小,根据楞次定律B环中感生电流产生的磁场将阻碍磁通量减小,产生顺时针方向感生电流,两环相吸,B环有扩张的趋势,A正确:
B.A环中逆时针方向的电流减小,导致B环中指向纸外的磁通量减小,根据楞次定律,可知B环中产生逆时针方向电流,两环相吸,B环有扩张的趋势,B错误:
C.A环中顺时针方向的电流增大,导致B环中指向纸内的磁通量增大,根据楞次定律,可知B环将产生逆时针方向的电流,两环相斥,B环有收缩的趋势,C错误:
D.A环中逆时针方向的电流增大,导致B环中指向纸外的磁通量增大,根据楞次定律,可知B环中产生顺时针方向电流,两环相斥,B环有收缩的趋势,D错误。故选A。
4.D【来源】广西南宁第二中学2018-2019学年高二上学期期中物理模拟试题
【详解】根据左手定则知,从轨迹上方朝下看,若该粒子沿顺时针方向运动,该电荷带正电,若该粒子沿逆时针方向运动,该电荷带负电,AB错误;该粒子受到的洛伦兹力与所在处的磁感线方向垂直且斜向上,只是其水平分力(或者说是洛伦兹力与重力的合力)提供做匀速圆周运动的向心力,C错误;由洛伦兹力与重力的合力提供做匀速圆周运动的向心力,结合勾股定理,有,得该粒子所在处磁感应强度大小,C错误D正确.
5.AB【详解】
A.图A为环形电流的磁场,符合安培定则;
B.图B是直线电流的磁场,符合安培定则;
C.图C是直线电流的磁场,不符合安培定则;
D.图D是通过螺线管的磁场,不符合安培定则。故选AB。
6.BD【详解】由安培定则可知导线MN在线框处所产生的磁场方向垂直于纸面向外,再由左手定则判断出bc边和ad边所受安培力大小相等,方向相反。ab边受到向右的安培力Fab,cd边受到向左的安培力Fcd。因ab所处的磁场强,cd所处的磁场弱,故Fab>Fcd,线框所受合力方向向右。故选BD。
7.BC【来源】广西梧州市藤县第六中学2021-2022学年高二(上)期中物理试题【详解】由左手定则可知,a是带正电的微粒的运动轨迹,b是带负电的微粒的运动轨迹,故选BC.
8.AD【来源】广西陆川中学2017-2018学年高二物理上学期期末考试试题
【详解】电子进入电磁场中,受到洛伦兹力与电场力两个力作用,由左手定则判断可知,洛伦兹力方向向下,而电场力方向向上.若,则,电子向下偏转,沿轨迹Ⅱ运动,洛伦兹力不做功,而电场力对电子负功,动能减小,速度减小,故速度,A正确,B错误;若,则,电子向上偏转,沿轨迹Ⅰ运动,洛伦兹力不做功,而电场力对电子正功,动能增加,速度增大,故速度,C错误,D正确;选AD.
【点睛】电子进入电磁场中,受到洛伦兹力与电场力两个力作用,由已知条件,分析两个力的大小,由左手定则判断出洛伦兹力方向,确定出电场力方向,即可确定电子的偏转方向,根据电场力做功的正负,分析速度的变化.
9.磁场 电场 qU 比荷 【详解】略
10.(1)(0,),速度方向与y轴正向夹角为;(2)
【来源】黑龙江省齐齐哈尔市2018届高三第三次模拟考试理综物理试题
【详解】(1)带电小球在匀强电场中做类平抛运动。水平方向上
竖直方向上 由题意知,,竖直位移
所以带电小球进入磁场时的位置坐标为(0,)
竖直方向速度 所以
因为 所以速度方向与y轴正向夹角为。
(2)若要使带电小球能回到中间金属板下边面与释放点对称的位置,根据对称性可知,它在磁场中做圆周运动的圆心应在x轴上,其运动轨迹如图所示。由几何关系有
据联立解得
11.(1) ; (2);(3) 。
【来源】广西来宾市2019-2020学年高二上学期期末教学质量检测物理试题
【详解】
(1)小滑块运动过程中洛伦兹力不做功,从A到D由动能定理可得 解得
(2)在D点由牛顿第二定律可得
解得
(3)小滑块沿斜面下滑时,垂直斜面方向的加速度为零,有
当时,小滑块开始脱离斜面,此时有
解得
所以动能为
答:(1)小滑块到达D点的速度大小;
(2)小滑块在D点受到轨道的作用力大小;
(3)小滑块离开斜面时的动能。
12.(1)(2)s=2πL(3)(3L,)
【分析】粒子在磁场中做圆周运动,转动四分之一周后到达电场先减速再反向加速,以大小不变的速度反向进入磁场,再次偏转;由题意可知半径大小,由洛仑兹力充当向心力可求得粒子的速度;粒子的总路程包括电场中的路程和磁场中的路程,求出两场中的过程即可求出总路程
解:(1) 粒子在磁场中做圆周运动,由题意得
由解得
(2)在电场中,先做匀减速运动后做匀加速运动
运动的路程
在磁场中做匀速圆周运动,运动的路程
粒子第三次通过x轴时经过x轴上的D点,从A至D运动的总路程
(3)在磁场中做匀速圆周运动,周期为
在在电场中做匀减速运动时间,
由于,所以经过时间,粒子第三次通过x轴后做了时间匀减速运动和时间匀加速运动
所以y轴坐标
M点坐标