第一章 磁场 单元检测（Word版含答案）

第一章磁场单元检测2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册
一、单选题
1．垂直于匀强磁场放置一长为1m的通电直导线，导线中电流为2A，所受安培力大小为0.1N，则该磁场的磁感应强度大小为（　　）
A．0.05T B．0.1T C．0.2T D．2T
2．如图所示，长为的直导线垂直磁场方向放置在磁感应强度为的匀强磁场中，直导线中通有的电流时，所受安培力的大小为（　　）
A． B．
C． D．
3．如图所示，光滑斜面上放置一根垂直于纸面且通有恒定电流的导体棒，空间有垂直斜面向上的匀强磁场，导体棒处于静止状态，则关于导体棒电流方向及所受安培力方向，下列说法正确的是（　　）
A．所受安培力方向竖直向上 B．所受安培力方向水平向左
C．电流方向垂直于纸面向外 D．电流方向垂直于纸面向里
4．某磁场中部分磁感线分布如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．a、b两处的磁感应强度的大小相等
B．a、b两处的磁感应强度的大小不等
C．同一小段通电导线放在a处所受安培力一定比放在b处大
D．同一小段通电导线放在a处所受安培力一定比放在b处小
5．以下说法正确的是（　　）
A．磁场和磁感线都是客观存在的
B．磁场中某点磁感应强度的方向跟放在该处通电导线所到的安培力的方向一致
C．磁感应强度是用比值法定义的物理量
D．运动的电荷在磁场中一定受洛伦兹力的作用
6．如图所示，一根长为L的金属细杆通有电流I时，水平静止在倾角为θ的光滑绝缘固定斜面上，空间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。若电流和磁场的方向均不变，仅将磁感应强度大小变为4B，重力加速度为g，则此时（　　）
A．金属细杆中的电流方向垂直于纸面向外
B．金属细杆受到的安培力大小为4BILsinθ
C．金属细杆对斜面的压力大小变为原来的4倍
D．金属细杆将沿斜面加速向上运动，加速度大小为3gsinθ
7．关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是（　　）
A．安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力
B．安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷一定不做功
C．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零
D．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的运动状态
8．如图所示，长度为d、质量为m的导体棒用绝缘细线悬挂并垂直纸面放置，导体棒中有方向由a指向b、大小为I的电流，导体棒处在水平向右的匀强磁场中.现改变匀强磁场方向，使其在竖直平面内逆时针缓慢转到水平向左，此过程中细线与竖直方向的最大夹角为30°，细线始终绷紧.已知重力加速度为g（安培力小于重力）.则匀强磁场的磁感应强度B大小为（　　）
A． B． C． D．
9．小明模仿科技小视频制作电磁“小车”：用铜制裸导线绕制成长螺线管当做轨道，固定在水平桌面上；将两个磁性很强的磁铁固连在一节新干电池的两极上，制成“小车”，磁极与电极如图所示。把“小车”从左侧入口完全推入螺线管、“小车”并没有像视频那样向前运动。以下说法正确的是（　　）
A．电磁“小车”工作原理是螺线管中产生了电磁感应现象
B．若将“小车”从右侧入口完全推入，“小车”可能会向前运动
C．若将左端磁铁反向与电池固连后从左侧入口完全推入，“小车”可能会运动
D．将“小车”放入包有绝缘层的铝制长螺线管中，“小车”可能会运动
10．1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，凭借此项成果，他于1939年获得诺贝尔物理学奖。其原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略；磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，交流电源频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生质子的质量为m、电荷量为+q，在加速过程中不考虑相对论效应和重力离子的影响。则下列说法正确的是（　　）
A．粒子从磁场中获得能量
B．被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大
C．质子离开回旋加速器时的最大动能与D形盒半径成正比
D．该加速器加速质量为4m、电荷量为2q的粒子时，交流电源频率应变为
11．如图所示，真空中竖直放置一根通电长直金属导线，电流方向向上。是一根水平放置的内壁光滑绝缘管，端点分别在以为轴心、半径为R的圆柱面上。现使一个小球自a端以速度射入管，小球半径略小于绝缘管半径且带正电，小球重力忽略不计，小球向b运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．小球的速率始终不变
B．洛伦兹力对小球先做正功，后做负功
C．小球受到的洛伦兹力始终为零
D．管壁对小球的弹力方向先竖直向下，后竖直向上
12．如图所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U，带电粒子以某一初速度沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则：粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和的变化情况为（　　）
A．d随U增大而增大，d与无关
B．d随U增大而增大，d随增大而减小
C．d随增大而增大，d与U无关
D．d随增大而增大，d随U增大而减小
二、填空题
13．质量相同的两个小球，一个带电，另一个不带电，它们从同一高度同时由静止下落，经一个水平方向的场（可能是匀强电场，也可能是匀强磁场）先后落地，那么先落地的是_____（填“带电”、“不带电”）的小球，水平方向所加的场是______
14．在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样。图中的几幅图象表现的是导线受力的大小F与通过导线的电流I的关系。a、b各代表一组F、I的数据。在A、B、C三幅图中，正确的是________，请说明道理_______。
A．B．C．
15．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”）
16．如图所示，厚度为h、宽度为d的半导体材料放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中。当电流通过导体时，在导体的上侧面A和下侧面A'之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时电势差U、电流I和B的关系为 ，式中的比例系数RH称为霍尔系数。（假设电流I是由电子定向流动形成的，电子的平均定向速度为v、电量为e、导体单位体积的自由电子个数n）。
(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势___________（填“高于”、“低于”或“等于”）下侧面A'的电势；
(2)电子所受的洛伦兹力的大小为___________；
(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受的静电力的大小为___________；
(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，推导可知霍尔系数RH=___________（用微观量表示）。
17．如图所示，为一回旋加速器的示意图，其核心部分为处于匀强磁场中的D形盒，两D型盒之间接交流电源，并留有窄缝，离子在窄缝间的运动时间忽略不计．已知D形盒的半径为R，在D1部分的中央A处放有离子源，离子带正电，质量为m、电荷量为q，初速度不计．若磁感应强度的大小为B．忽略离子的重力等因素．加在D形盒间交流电源的周期T=_____；离子加速后可获得的最大动能Em=_____;
18．某研究性小组为了测定磁极间的磁感应强度，设计了如图所示的实验装置。在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计．水平直铜条AB的两端通过导线与一电源连接成闭合回路，直铜条AB在磁场中的长度为L，AB的电阻为R，电源电动势为E，内阻为r．在开关闭合前，电子测力计的计数为；开关闭合后，电子测力计的计数为。
（1）开关闭合后，铜条所受安培力的大小为______，方向为______．
（2）磁极间的磁感应强度大小B＝______。
三、解答题
19．根据牛顿力学经典理论，只要知道物体的初始条件和受力情况，就可以推断物体此后的运动情况，如图所示，在直线边界MN的右侧空间存在水平方向的匀强磁场（垂直纸面向里），磁感应强度大小为B．一质量为m、电荷量为+q的带电粒子，从磁场边界MN上的P点以速度v垂直磁场方向射入，v的方向与MN垂直，最后从边界MN上的Q点射出磁场．不计粒子所受重力．求PQ间的距离和粒子在磁场中运动的时间．
20．如图所示，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距L=1m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量m=0.2kg，棒的中点用细绳经定滑轮与一物体相连（绳与棒垂直），物体的质量M=0.3kg，导体棒与导轨的动摩擦因数μ=0.5（g取10m/s2），匀强磁场的磁感应强度B=2T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？
21．如图所示，虚线MN为匀强电场和匀强磁场的分界线，匀强电场方向竖直向下，电场强度大小未知，边界MN与水平方向的夹角。匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里、大小未知。现将一质量为m、电荷量为的带电粒子从电场中的P点以水平初速度向左抛出，一段时间后粒子从边界上的M点第一次进入磁场，从边界上的N点第一次离开磁场。已知带电粒子进人磁场时的速度方向与水平方向的夹角也等于30°，MN的长度为d，不计粒子所受重力，电场和磁场的范围足够大。
（1）求P、M两点间的电势差；
（2）求匀强磁场的磁感应强度大小B；
（3）若粒子第一次进入磁场后的某时刻，磁感应强度大小突然变为，但方向不变，此后粒子被束缚在该磁场中，求的最小值。
22．如图所示为某研究小组设计的测定带电粒子速度与比荷的实验装置。一束由速度相同的同种带电粒子组成的粒子束从平行金属板A、B左侧射入（粒子重力和粒子间的相互作用忽略不计），速度方向与金属板平行，金属板右侧为荧光屏，板间未加电场和磁场时可观察到整个荧光屏上都有粒子打到。现在两板间加上磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向里的匀强磁场。选择开关置于“1”，调整滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为U0时又可观察到整个荧光屏上都有粒子打到；选择开关置于“2”，电路稳定时，可观察到荧光屏上只有靠近B板的区域有粒子打到（图中未画出）。已知金属板A、B间距为d，板长为2d。
（1）说明带电粒子带何种电荷；
（2）求带电粒子射入平行金属板时的速度大小；
（3）求带电粒子的比荷。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
2．A
3．C
4．B
5．C
6．D
7．B
8．B
9．B
10．D
11．A
12．C
13． 不带电； 磁场；
14． B 在匀强磁场中，当电流方向与磁场垂直时所受安培力为：，由于磁场强度B和导线长度L不变，因此F与I的关系图象为过原点的直线
15． 上 变大 不变
16． 低于
17．
18． F1- F2 向下
19．
20．2A；方向由a指向b
21．（1）；（2）；（3）
22．（1）负电；（2）；（3）
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