第一章 磁场力与现代科技 单元检测题（Word版含答案）

第1章 磁场力与现代科技 单元检测题
一、单选题
1．（2022·重庆市育才中学高二阶段练习）如图所示，圆形区域的圆心为，区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，为圆的直径，从圆上的点沿方向，以相同的速度先后射入甲、乙两个粒子，甲粒子从点离开磁场，乙粒子从点离开磁场．已知，不计粒子受到的重力，下列说法正确的是（　　）
A．乙粒子带正电荷，甲粒子带负电荷
B．乙粒子与甲粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为
C．乙粒子与甲粒子的比荷之比为
D．乙粒子与甲粒子在磁场中运动的时间之比为
2．（2021·湖北·模拟预测）如图所示，空间存在四分之一圆形磁场区域，磁场方向垂直纸面向外。一电子以初速v从圆心O沿着OD方向射入磁场，经过时间t恰好由A点离开磁场。若电子以初速v′从O沿着OD方向射入磁场，经时t′恰好由C点离开磁场。已知圆弧AC长度是圆弧CD长度的一半，则（　　）
A．v′v B．v′v C．t′t D．t′t
3．（2021·河北·张家口市第一中学高二阶段练习）如图所示，以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域，磁感应强度为B，∠A=60°，AO=L，在O点放置一个粒子源，可以向各个方向发射某种带负电粒子。已知粒子的比荷为，发射速度大小都为，设粒子发射方向与OC边的夹角为θ，不计粒子重力及它们之间的相互作用。对于粒子进入磁场后的运动，下列判断不正确的是（　　）
A．粒子在磁场中运动的半径R = L
B．当θ=0°时，粒子射出磁场时的速度方向与AC边垂直
C．当θ=0°时，粒子在磁场中运动时间
D．当θ=60°时，粒子在磁场中运动时间
4．（2017·福建·泉州市教科所高二期末）如图所示，三角形为匀强磁场的边界，磁场方向垂直于纸面，三个同种粒子垂直边射入匀强磁场中做匀速圆周运动，①、②和③三条实线分别为它们的运动轨迹，其中①、③两条轨迹长度相等，则关于它们的速率和在磁场区域中飞行时间的关系，正确的是（　　）
A．， B．， C．， D．，
5．（2022·全国·高二）图甲是回旋加速器的示意图，粒子出口处如图所示．图乙是回旋加速器所用的交变电压随时间的变化规律。某物理学习小组在学习了回旋加速器原理之后，想利用同一回旋加速器分别加速两种带正电的粒子，所带电荷量分别为q1、q2，质量分别为m1、m2。保持交变电压随时间变化的规律不变，需要调整所加磁场的磁感应强度的大小，则（　　）
A．所加磁场的磁感应强度大小之比为
B．粒子获得的最大动能之比为
C．粒子的加速次数之比为
D．粒子在回旋加速器中的运动时间之比为
6．（2022·全国·模拟预测）如图所示，边长为L的正六边形abcdef区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，正六边形中心O处有一粒子源，可在纸面内向各个方向发射不同速率带正电的粒子，已知粒子质量均为m、电荷量均为q，不计粒子重力和粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　）
A．可能有粒子从ab边中点处垂直ab边射出
B．从a点垂直af离开正六边形区域的粒子在磁场中的运动时间为
C．垂直cf向上发射的粒子要想离开正六边形区域，速率至少为
D．要想离开正六边形区域，粒子的速率至少为
7．（2022·河南南阳·高二期末）如图所示，区域Ⅰ和区域Ⅱ是宽度相同的匀强磁场，区域Ⅰ内磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里；区域Ⅱ内磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外。一质量为、电荷量为的粒子从区域Ⅰ的左边界垂直于边界射入区域Ⅰ，粒子离开区域Ⅰ时速度方向改变了60°，然后进入区域Ⅱ，不计粒子重力，粒子在磁场中运动的时间为（ ）
A． B． C． D．
8．（2022·山东山东·一模）利用质谱仪可以测量带电粒子的比荷，如图所示为一种质谱仪的原理示意图。某带电粒子从容器A下方的小孔飘入加速电场（其初速度可视为零），之后自O点垂直磁场边界进入匀强磁场中，最后打到照相底片上的P点，粒子重力不计。此过程中，比荷越大的带电粒子（　　）
A．进入磁场时的速度越小 B．在加速电场中的加速时间越长
C．在磁场中的运动时间越长 D．在磁场中做匀速圆周运动的半径越小
9．（2022·福建省建瓯市芝华中学高二阶段练习）如图，磁感应强度大小B=2T的匀强磁场，方向垂直纸面向外，一根长为0.2m的直导线垂直磁场方向放置。当导线通有I=0.5A的电流时，导线所受安培力的大小和方向分别为（　　）
A．0.2N，水平向左 B．0.2N，水平向右
C．1.0N，水平向左 D．1.0N，水平向右
二、多选题
10．（2021·四川·成都外国语学校高二期末）利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场B，当通以图示方向电流I时，在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U。已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是（　　）
A．上表面电势高 B．下表面电势高
C．该导体单位体积内的自由电子数为 D．该导体单位体积内的自由电子数为
11．（2022·安徽·合肥市第八中学高二开学考试）如图所示，图甲为磁流体发电机原理示意图，图乙为质谱仪原理图，图丙和图丁分别为速度选择器和回旋加速器的原理示意图，忽略粒子在图丁的D形盒狭缝中的加速时间，不计粒子重力，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，将一束等离子体喷入磁场，A、B板间产生电势差，A板电势高
B．图乙中，两种氢的同位素从静止经加速电场射入磁场，打到A1位置的粒子比荷比较小
C．图丙中，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的速度
D．图丁中，随着粒子速度的增大，交变电流的频率也应该增大
三、填空题
12．（2021·全国·高二专题练习）若v⊥B，此时初速度方向、洛伦兹力的方向均与磁场方向______，粒子在垂直于______方向的平面内运动．
（1）洛伦兹力与粒子的运动方向______，只改变粒子速度的______，不改变粒子速度的______．
（2）带电粒子在垂直于磁场的平面内做______运动，______力提供向心力．
13．（2020·福建省福州教育学院附属中学高二期中）如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里。长L=2m的直导线ab水平放置在磁场中并与磁场方向垂直，ab中通有I=1.0A，方向从a到b的电流时，导线受到0.8N的安培力，导线受到的安培力方向沿纸面______（选填“竖直向上”或“竖直向下”）通电导线所在空间的磁感应强度B的大小为_______T，若把导线改为平行于磁场方向放置，仍通以1A的电流，则导线所受安培力的大小为______N。
14．（2021·山东临沂·高二期中）如图所示，可用洛伦兹力演示仪观察运动电子在匀强磁场励磁线中的偏转。不加磁场时，电子束的运动轨迹是一条直线，加上磁场时，电子束的运动轨迹是圆；如果保持出射电子的速度不变，减小磁场的磁感应强度，轨迹圆半径__________（填“减小”、“不变”或“增大”），如果保持磁感应强度不变，增大出射电子的速度轨迹圆半径__________（填“减小”、“不变”或“增大”）。
四、解答题
15．（2022·山东·青岛西海岸新区第一高级中学高二期末）如图，足够长平行导轨与水平面的夹角，导轨宽L=0.8m。质量m=0.6kg、长L=0.8m的金属杆ab水平放置在导轨上，电源电动势E=9V、内阻r=0.5Ω，金属杆的电阻R1=1.5Ω，导轨电阻不计，金属轩与导轨垂直且接触良好。空间存在着竖直向下的匀强磁场。当电阻箱的电阻R2=1Ω时，闭合开关S，金属杆恰好能静止。已知金属杆与导轨间的摩擦因数=0.5，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
（1）求磁感应强度的大小范围；
（2）若磁感应强度取最大值，并把电阻箱的电阻调为，其他条件不变，闭合开关S的同时由静止释放金属杆，求此时金属杆的加速度。
16．（2022·吉林通化·高二期末）如图所示，在平面直角坐标系的第一象限中有垂直纸面向里的匀强磁场，第二、三、四象限有与第一象限大小相等、方向相反的匀强磁场，P、M分别为y轴和x轴上两点，且，现有一质量为m、电荷量为的带负电粒子从y轴上的P点沿连线垂直磁场射入第一象限，不计粒子重力。
（1）若已知粒子入射的速度大小为时，粒子经第一象限磁场的一次偏转，恰好经O到达M点，求磁场的磁感应强度的大小及粒子从P到M的运动时间；
（2）若已知磁场的磁感应强度大小为B，粒子入射的初速度大小可以调节，方向不变，使粒子能始终经O到达M点，求粒子初速度v的大小应满足的条件。
17．（2022·四川宜宾·高二期末）真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图．己知电子质量为m，电荷量为e，忽略重力。（）
（1）若电子以速率v，从实线圆外沿半径方向射入磁场，为使电子不能进入内部无磁场区域，求磁场的磁感应强度最小值；
（2）若电子以速率v，从圆心沿半径方向进入磁场，为使该电子的运动能被限制在图中实线圆围成的区域内，求磁场的磁感应强度最小；
（3）在上述（1）、（2）两问中，带电粒子第一次在磁场中运动的时间之比。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．B
3．C
4．C
5．C
6．C
7．B
8．D
9．B
10．BD
11．BC
12． 垂直 磁场 垂直 方向 大小 匀速圆周 洛伦兹
13． 竖直向上 0.4T 0
14． 增大 增大
15．（1）；（2），方向沿斜面向上
16．（1）；；（2）
17．（1）；（2）；（3）
答案第1页，共2页
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