第一章 磁场力与现代科技 单元综合测试（Word版含答案）

第1章 磁场力与现代科技 单元综合测试
一、单选题
1．（2022·江苏省天一中学高二期末）回旋加速器工作原理示意图如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可忽略，它们接在电压为U、频率为f的交流电源上．若A处粒子源产生的质子在加速器中被加速，下列说法正确的是（　　）
A．若只增大交流电压U，则质子获得的最大动能增大
B．若只增大交流电压U，则质子在回旋加速器中运行时间会变长
C．若磁感应强度B增大，交流电频率f必须适当增大才能正常工作
D．不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器也能用于加速α粒子
2．（2021·河南省内乡县高级中学高二阶段练习）如图所示，在倾角为α的光滑固定斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，在导体棒中通有垂直纸面向里、大小为I的电流，重力加速度为g，欲使导体棒静止在斜面上，则施加的磁场的最小值和方向为（　　）
A．，垂直斜面向下 B．垂直斜面向下
C．，垂直斜面向上 D．，水平向左
3．（2022·河南·郏县第一高级中学高二开学考试）如图，两条垂直于纸面放置的直导线，通有大小相等、方向相同的电流。O为两导线连线的中点，P、Q为两导线连线中垂线上的两点，且。下列说法正确的是（　　）
A．O点的磁感应强度不为零
B．P、Q两点的磁感应强度方向相同
C．若在Q点放置一条电流方向垂直于纸面向里的通电导线，其受力方向为Q→O
D．若在P点放置一条电流方向垂直于纸面向里的通电导线，其受力方向为水平向左
4．（2021·宁夏·贺兰县景博中学高二阶段练习）物理学的发展是许多物理学家奋斗的结果，下面关于一些物理学家贡献的说法正确的是（　　）
A．安培通过实验发现了通电导线对磁体有作用力，首次揭示了电与磁的联系
B．库仑在前人工作的基础上通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力遵循的规律—库仑定律
C．奥斯特认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，并提出了著名的洛伦兹力公式
D．安培不仅提出了电场的概念，而且采用了画电场线这个简洁的方法描述电场
5．（2021·全国·周至中学高二期末）真空中竖直放置一通电长直细导线，俯视图如图所示。以导线为圆心作圆，光滑绝缘管ab水平放置，两端恰好在圆周上。半径略小于绝缘管半径的带正电小球自a端以速度v0向b端运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．小球先加速后减速
B．小球受到的洛伦兹力始终为零
C．小球在ab中点受到的洛伦兹力为零
D．小球受到洛伦兹力时，洛伦兹力方向竖直向外
6．（2021·山西·晋城市第一中学校高二阶段练习）在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的离子P+和P3+，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，有一定的宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子P+在磁场中转过θ=30°后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，离子P+和P3+（　　）
A．在磁场中运动的半径之比为3∶1 B．在电场中的加速度之比为1∶1
C．在磁场中转过的角度之比为1：2 D．高开电场区域时的动能之比为1：
7．（2022·河南焦作·高三期末）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．
8．（2022·河北·邯郸一中高三阶段练习）如图所示，在一个正三角形区域有方向垂直纸面向里的匀强磁场，速度大小均为v的粒子从边的中点O处沿各个方向射入磁场，若已知粒子的质量为m，电荷量为q，正三角形边长为L，粒子运动的轨道半径为，不计粒子的重力及带电粒子之间的相互作用，则（　　）
A．该磁场的磁感应强度为 B．该磁场的磁感应强度为
C．粒子在磁场中运动的最长时间为 D．粒子在磁场中运动的最长时间为
9．（2022·宁夏·银川二中高二期末）在以下几幅图中，力的方向判断正确的是（　　）
A． B．
C． D．
10．（2022·天津·南开中学高二期末）如图所示，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件，下列说法正确的是（　　）
A．甲图要增大粒子的最大动能，可增加电压
B．乙图可判断出A极板是发电机的正极
C．丙图可以判断出带电粒子的电性，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
D．丁图中若载流子带负电，稳定时D板电势高
11．（2021·辽宁丹东·高三阶段练习）如图，距离为d的两平行金属板P、Q之间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B1，一束速度大小为v的等离子体垂直于磁场喷入板间，将两板分别与两根水平放置的光滑金属导轨M、N连接，电阻为R的金属棒垂直于导轨放置且接触良好，棒的中点用细绳经光滑定滑轮与质量为m的物体相连，导轨间的距离为L，导轨间存在竖直方向大小为B2的匀强磁场，重力加速度为g，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力，为使物体保持静止下列说法正确的是（　　）
A．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上，
B．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，
C．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上，
D．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，
二、填空题
12．（2021·上海·模拟预测）匀强磁场中有一根长度为0.5m重力为5N垂直于纸面水平放置的导体棒，用细线悬挂于O点，当导体棒通入方向垂直纸面向内的4A电流时，处于如图所示的静止状态，图中细线与竖直方向成30°夹角。磁场磁感应强度的最小值为________T，方向是___________。
13．（2020·河北武强中学高二阶段练习）如图所示，一根质量为m的金属棒AC用长短相同的软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，通入A到C方向的电流时，AC受到的安培力方向向______（选填“上”、“下”、“左”、“右”），若改变电流的方向，悬线受到的张力将______（选填“变大”、“变小”或“不变”），若同时改变电流方向和磁场方向，金属棒受到的安培力方向______（选填“改变”或“不变”）
14．（2021·福建省福州第一中学高三开学考试）三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°，重力不计，则它们在磁场中运动的时间之比为___________。
三、解答题
15．（2022·浙江·丽水第二高级中学高三阶段练习）如图所示，第Ⅰ象限有沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅲ，Ⅳ象限有完全相同的匀强磁场，大小未知，方向垂直纸面（图中未画出）。P点坐标为（0，L），Q点坐标（2L，0），某带电粒子从P点以水平初速度飞入匀强电场，经Q点进入磁场区域，依次经过Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ三个象限后返回P点。带电粒子质量为m，带电量为q，重力大小可忽略。求：
（1）带电粒子经过Q的速度大小v及速度与x轴正方向夹角大小；
（2）匀强磁场B的方向及大小；
（3）带电粒子从出发到返回P点所经历的时间。
16．（2022·广东珠海·高二期末）如图所示，竖直虚线ab的左侧区域存在匀强磁场和竖直向下的匀强电场，电场的电场强度大小为E，在ab右侧一定距离的某矩形区城内存在匀强磁场（图中未画出），磁场均水平向里、感应强度大小均为B。一质为m、带电荷量为+q的带电粒子从c点沿水平线cd向右运动经过d，进入ab右侧的矩形匀强磁场区域，当带电粒子再次运动到ab线时速度方向与ab成θ=60°角，不计粒子的重力，（，）求：
（1）带电粒子在ab右侧的磁场中做匀速圆周运动的半径；
（2）带电粒子在ab右侧的磁场中的运动时间；
（3）右侧的矩形磁场区域的最小面积。
17．（2022·河北·高三学业考试）如图甲所示，在某空间建立xOy平面直角坐标系，在x轴上方有垂直于xOy平面向里、磁感应强度为的匀强磁场，在x轴下方有交替分布的匀强电场和匀强磁场，随时间变化如图乙所示，其中匀强电场平行于y轴，匀强磁场的磁感应强度为，方向垂直于xOy平面向外。一质量为m、电荷量为（）的粒子从y轴上的A点射入第一象限，其速度方向与y轴正方向成60°角，第一次到达x轴时经过x轴上的C点，速度方向垂直于x轴、沿y轴负方向，从A点到C点运动时间为（未知）。若该粒子在时，到达x轴的C点，该粒子的运动方向没有发生改变，第二次到达x轴时经过x轴上的D点（D点未画出）。已知OC=3L，OD=4L（不计粒子重力，电场和磁场互不影响），求：
（1）粒子从A点射入时的速度；
（2）电场强度的大小和方向；
（3）粒子在时刻到达M点，求M点坐标。
18．（2022·云南师大附中高三阶段练习）如图所示，一质量为m的带正电的粒子从O点以初速度v0水平抛出。若在该带电粒子运动的区域内加一方向竖直向下的匀强电场，则粒子恰好能通过该区域中的A点；若撤去电场，加一垂直纸面向外的匀强磁场，仍将该粒子从O点以初速度v0水平抛出，则粒子恰好能经A点到达该区域中的B点。已知B点在O点的正下方，∠BOA=45°，粒子重力不计。求：
（1）粒子在电场中运动，到达A点时的动能EKA；
（2）匀强电场的场强大小E与匀强磁场的磁感应强度大小B的比值。
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参考答案：
1．C
2．A
3．C
4．B
5．C
6．C
7．A
8．B
9．D
10．D
11．C
12． 1.25 沿绳并指向左上方
13． 上 变大 不变
14．3：2：1
15．（1），；（2）磁场方向垂直纸面向外，；（3）
16．（1）；（2），；（3）
17．（1）；（2），沿轴负方向；（3）（12L,2L）
18．（1）；（2）
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