第一章 磁场 单元质量检测（Word版含答案）

第一章 磁场 单元质量检测
一、单选题
1．（2022·河北邯郸·高二期末）如图所示，在x轴上方区域存在着范围足够大的垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小。空间坐标（x=0，y=a）处有一粒子源S，某一时刻向平面内各个方向均匀发射N个（N足够大）质量为m、电荷量为q、速度为v0的带正电粒子。则不能到达x轴上的粒子所占比例为（　　）
A． B． C． D．
2．（2022·浙江·宁波市奉化区教师进修学校高二期末）平面a和平面b相互垂直，平面b中直线PQ和MN垂直。电荷量为＋q的粒子以速度v运动，途径两直线交点，且恰在a平面内，如图甲所示，磁场方向垂直于平面b。该粒子此时所受洛伦兹力方向正确的是（　　）
A．由P指向Q，如图乙中F1所示
B．由N指向M，如图乙中F2所示
C．由Q指向P，如图乙中F3所示
D．位于平面a，垂直于速度v，如图乙中F4所示
3．（2022·河南洛阳·高二期末）现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定，磁场的磁感应强度为B，质子在入口处从静止开始被电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场，若换作a粒子（a粒子带正电，其电荷量为质子的2倍，质量为质子的4倍）在入口处从静止开始被同一电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度改变为（　　）
A． B． C．2B D．
4．（2022·全国·高三专题练习）如图所示是一速度选择器，当粒子速度满足v0＝时，粒子沿图中虚线水平射出；若某一粒子以速度v射入该速度选择器后，运动轨迹为图中实线，则关于该粒子的说法正确的是（　　）
A．粒子射入的速度一定是v>
B．粒子射入的速度可能是v<
C．粒子射出时的速度一定大于射入速度
D．粒子射出时的速度一定小于射入速度
5．（2022·湖北武汉·高三阶段练习）如图所示，电阻为4R的金属圆环固定于匀强磁场中，圆环所在平面与磁场方向垂直，a、b、c、d是圆环的四等分点。直流电源（图中未画出）的电动势为E，内阻为R。将a、c两点与直流电源相接，圆环受到的安培力大小为F1；将a、b两点与直流电源相接，圆环受到的安培力大小为F2.不考虑连接电源与圆环的导线的电阻，不考虑圆环的形变，下列判断正确的是（　　）
A． B． C． D．
6．（2022·山西长治·高二阶段练习）假设有一个带负电的粒子垂直于地球赤道射来，如图所示。在地球磁场（不考虑磁偏角及地球的自转）的作用下，这个粒子偏转的方向是（　　）
A．向北 B．向南 C．向东 D．向西
7．（2022·全国·高三专题练习）如图所示，在半径为R的圆形区域内（圆心为O）有匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平面（未画出）。一群具有相同比荷的负离子以相同的速率由P点在纸平面内沿不同方向射入磁场中，发生偏转后又飞出磁场，若离子在磁场中运动的轨道半径大于R，则下列说法中正确的是（不计离子的重力）（　　）
A．从Q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长
B．沿PQ方向射入的离子飞出时偏转角最大
C．所有离子飞出磁场时的动能一定相等
D．在磁场中运动时间最长的离子可能经过圆心O点
8．（2022·陕西临渭·高二期末）如图所示，空间有水平方向、磁感应强度为B的匀强磁场，长为L的轻绳一端拴一质量为m、带电量为+q的小球，另一端固定在O点。小球在最低点A点时获得向右的初速度v0后能够在竖直面内做完整的圆周运动，空气阻力忽略不计，且，则下列说法正确的是（　　）
A．小球做匀速圆周运动
B．小球在运动过程中所受洛伦兹力大小不变
C．小球在A处所受洛伦兹力方向背离圆心O
D．小球在最高点B时的速度
9．（2022·江苏·泰州中学高二开学考试）如图，虚线上方空间分布着垂直纸面向里的匀强磁场，在纸面内沿不同的方向从粒子源先后发射速率均为的质子和α粒子，质子和α粒子同时到达点。已知，α粒子沿与成角的方向发射，不计粒子的重力和粒子间的相互作用力，则下列说法正确的是（　　）
A．质子在磁场中运动的半径为
B．α粒子在磁场中运动的半径为
C．质子在磁场中运动的时间为
D．质子和α粒子发射的时间间隔为
10．（2022·江苏·南京市第一中学高二开学考试）如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则这两种情况下带电粒子从P点射入到距P点最远处射出，其在磁场中所经历的时间比t1∶t2为（　　）
A．1∶2 B．2∶1 C．∶1 D．1∶1
11．（2021·陕西·千阳县中学高三阶段练习）如图所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3垂直纸面放置，三根导线与坐标原点分别位于边长为a的正方形的四个顶点上，L1与L3中的电流均为I，L2中的电流为2I，L1与L2中电流的方向均垂直纸面向外，L3中电流方向垂直纸面向里。已知距导线r处的磁感应强度（其中k为常数）。某时刻，一电子（电荷量为e）正好沿y轴正方向运动，经过原点O时的速度大小为v，则电子此时所受洛伦兹力（　　）
A．方向垂直纸面向里，大小为
B．方向垂直纸面向里，大小为
C．方向垂直纸面向外，大小为
D．方向垂直纸面向外，大小为
二、填空题
12．（2019·四川·高二期末）如图所示，一段静止的长为L的通电导线，每米导线中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为e，它们定向移动的速度为v。现加一匀强磁场，其方向垂直于导线，磁感应强度为B，那么，导体中的电流大小为_________，这段导线受到的安培力大小为_________。
13．（2019·甘肃·高台县第一中学高二期末）如图所示为一束粒子沿Ob方向垂直射入匀强磁场，在磁场中分为a、b、c三束，其中a、c发生偏转，b不发生偏转，不计粒子的重力，请判断，在a、b、c三束粒子中，带正电的是______，带负电的是______。
14．（2019·上海·高二课时练习）电磁炮是一种最新研制的武器.它的主要原理如图所示.1982年在澳大利亚国立大学的实验室中，就已经制成了能把质量为的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到的电磁炮（常规炮弹速度大小约为）.若轨道宽为，长为，通以的电流，则在轨道间所加的匀强磁场的感应强度为_______T，磁场力的最大功率为_______W（轨道忽略摩擦不计）.
三、解答题
15．（河北省沧州市2021-2022学年高二（上）期末考试物理试题）如图所示，两个完全相同的电阻不计的光滑金属圆环平行正对固定在竖直面内。两环与恒流电源相连接，两环间距为，一质量为、长的导体棒静止在圆环的最低点处，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中（磁场未画出）。现闭合开关S，导体棒沿圆环向上运动，当其绕圆心转过37°角时到达最高点。已知导体棒中的电流大小恒为2A，，，g取，试求：
（1）从左向右看，导体棒在圆环上沿顺时针方向转动还是沿逆时针方向转动？
（2）所加匀强磁场的磁感应强度B的大小。
16．（2022·天津·静海一中高二期末）如图所示为一种获得高能粒子的装置。环形区域内存在垂直纸面向外、大小可调的匀强磁场。质量为，电量为的粒子在环中作半径为的圆周运动。、为两块中心开有小孔的极板，初始两板电势均为零，每当粒子飞经板通过小孔进入两板间时，板电势升高为，板电势仍保持为零，粒子在两板间电场中得到加速。每当粒子穿过板小孔时，板电势又降为零。粒子在电场一次次加速下动能不断增大，而绕行半径不变（不计粒子重力，且不考虑因速度变化引起的相对论效应已知）。则：
（1）设时粒子静止在板小孔处，在电场作用下加速，并绕行第一圈。求粒子绕行圈回到板时获得的总动能；
（2）为使粒子始终保持在半径为的圆轨道上运动，磁场必须周期性递增。求粒子绕行第圈时的磁感应强度；
（3）在图中画出板电势与时间的关系图，并写出必要的理论依据。（从起画到粒子第四次离开板时即可）
（4）在粒子绕行的整个过程中，板电势是否可始终保持为？为什么？
17．（2021·广东·五华县教育教学研究室一模）如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场，金属板下方分布有理想边界的匀强磁场，磁感应强度为B。一个带电量为+q、质量为m的粒子，由静止开始，经电场加速后垂直于磁场边界进入磁场。忽略重力的影响。简要回答下列问题：
（1）分析粒子在板间电场中做什么运动；
（2）分析并画出粒子在有界磁场中运动的轨迹；
（3）求解粒子在磁场中运动的时间t。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．C
3．B
4．B
5．D
6．D
7．A
8．D
9．D
10．D
11．B
12． nev nevBL
13． a c
14． 55
15．（1）逆时针方向；（2）0.1T
16．（1）；（2）；
17．（1）匀加速直线运动；（2）
答案第1页，共2页
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