第一章 磁场 单元练习题（Word版含答案）

第一章磁场单元练习题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．a、b是匀强磁场中的两根通电直导线，其中a垂直磁感线放置，b平行磁感线放置，它们的电流方向如图所示。设磁场B对它们的安培力分别为Fa、Fb，则下列判断正确的是（　　）
A．Fa=0、Fb≠0 B．Fa≠0、Fb=0
C．Fa=0、Fb=0 D．Fa≠0、Fb≠0
2．一根长为5m的直导线垂直磁场方向放置在某匀强磁场中，当给导线通以10A的电流时，它受到的安培力大小为1N，该匀强磁场磁感应强度的大小为（　　）
A．10T B．5T C．1T D．0.02T
3．一段长0.4m，通过2.5A电流的直导线，置于磁感应强度为的匀强磁场中，关于它所受的安培力F，下列说法正确的是（　　）
A．F一定是2N
B．F不可能为0
C．不论F多大，F、电流和磁场三者方向总是两两垂直
D．只要F不为零，F总是垂直于电流和磁场方向
4．如图所示，abcd为边长为L的正方形，在四分之一圆abd区域内有垂直正方形平面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。一个质量为m、电荷量为q的带电粒子从b点沿ba方向射入磁场，结果粒子恰好能通过c点，且射出磁场时的速度反向延长线通过a点，不计粒子的重力，则粒子的速度大小为（　　）
A． B． C． D．
5．如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为v1，离开磁场时速度方向偏转90°；若射入磁场时的速度大小为v2，离开磁场时速度方向偏转60°，不计重力，则为（　　）
A． B． C． D．3
6．如图所示，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一带电小球，玻璃管的右侧存在有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。从某时刻开始，玻璃管在外力作用下，始终保持不变的速度，沿垂直于磁场方向进入磁场中运动，最终小球从上端管口飞出。在这一过程中，小球所带电荷量保持不变，下列说法正确的是（　　）
A．带电小球受到的洛伦兹力做正功
B．玻璃管对带电小球的弹力不做功
C．带电小球在竖直方向做匀加速直线运动
D．带电小球的机械能保持不变
7．如图所示，宽为L的光滑金属导轨与水平面成θ角，质量为m、长为L的金属杆ab水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场，当回路中电流为I时，金属杆恰好能静止。重力加速度为g，则（　　）
A．若磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为
B．若磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为
C．若磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度大小为
D．若磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度大小为
8．某速度选择器示意图如图所示，水平放置的两块平行金属板，板间存在着竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，电场强度为E，磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的带电粒子（不计重力及空气阻力）从b点以初速度v0沿虚线射入场区，恰好做匀速直线运动，则（　　）
A．粒子一定带正电
B．若将粒子从右向左沿虚线以v0射入，粒子仍做匀速直线运动
C．带电粒子初速度
D．其他条件不变，仅让电场方向反向，带电粒子仍能从b点沿虚线向右运动
9．武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图乙所示模型；废液内含有大量正、负离子，从圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（　　）
A．图乙中M点的电势高于N点电势
B．只需要测量磁感应强度B、直径d及M、N两点电压U，就能够推算污水的流量
C．当污水中离子浓度升高，M、N两点电压将增大
D．只需要测量磁感应强度B及M、N两点电压U，就能够推算污水的流速
10．磁铁在弹簧的作用下置于粗糙的斜面上，极性如图所示，在磁铁的中垂线某一位置放置一根通电导线。电流方向垂直于纸面向外，目前弹簧处于压缩状态，磁铁保持静止，则下列说法正确的是（　　）
A．磁铁受到的导线的力垂直于斜面向下
B．若增大通电导线的电流，则磁铁与斜面的摩擦力就会增加
C．若撤去通电导线磁铁会沿斜面向下运动
D．若通电导线沿磁铁的中垂线远离磁铁，磁铁受到的摩擦力不变
11．如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外．纸面内有一直角三角形abc，∠a＝30°，一带电粒子自ab中点P沿Pb方向射入磁场后，恰好经过c点．已知bc长为l，带电粒子的质量为m，电荷量大小为q，不计粒子重力，以下判断正确的是（　　）
A．粒子带正电
B．粒子速度的大小为
C．带电粒子由P到c过程中速度方向改变了120°
D．带电粒子由P到c过程中运动的时间为
12．如图所示，在直角三角形abc区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，∠a = 60°，∠b = 90°，边长ab = L。一个粒子源在b点将质量为m，电荷量为q的带负电粒子以大小和方向不同的速度射入磁场，在磁场中运动时间最长的粒子中，速度的最大值是（ ）
A． B． C． D．
二、填空题
13．如图所示，水平导轨处于蹄形磁铁的磁场中，导体棒ab所在处的磁场方向竖直_____（选填“向上”或“向下”）；闭合电键，通电导体棒ab在磁场中受到的力称为______（选填“安培力”或“洛伦兹力”），由左手定则可知，该力的方向_____（选填“向左”或“向右”）。
14．如图为放置在水平桌面上，测 U 型磁铁两磁极间磁感应强度的实验装置。现将质量为 M、宽度为 d 的 U 型磁铁开口向上放置在电子天平上；匝数为 n、宽度为 d 的矩形线框用导线静止悬挂在绝缘支架上。当通以大小为 I，方向如图所示的电流时，稳定后读得天平的示数为 m，则线框所受安培力方向为______，U 型磁铁两极间的磁感应强度 B=_______只考虑线框下边沿的水平边在磁场中所受的安培力）。
15．如图所示，将一束一价的等离子体（即高温下电离的气体，含有大量的带正电和负电的微粒，而整体呈中性），以一定速度v连续喷入处在匀强磁场中的两平行金属板间，已知微粒喷入的方向与板面平行而与磁场垂直，板间距离为d，磁场的磁感应强度为B．则接在两金属板M、N间的电压表的指针稳定时的示数U＝________．
16．如图所示，两平行导轨与水平面成α=37°角，导轨间距为L=1.0 m，匀强磁场的磁感应强度可调，方向垂直导轨所在平面向下。一金属杆长也为L，质量m=0.2 kg，水平放在导轨上，与导轨接触良好而处于静止状态，金属杆与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，通有图示方向的电流，电流强度I=2.0 A，令最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则磁感应强度的最大值为___________；最小值为___________
17．如图所示，边长为L的一正方形内具有磁感强度为B垂直纸面向里的匀强磁场。在A、B、C、D四点处都开小孔，不同速度的电子从A孔入射后在B、C、D孔都有电子出射，图中α=30°，则出射电子的速率比vB：vC：vD为__________，这些电子在磁场中运动的时间比tB：tC：tD为__________。
18．如图所示，电源E，导线，导电细软绳ab、cd，以及导体棒bc构成闭合回路，导电细软绳ab、cd的a端和d端不动，加上恰当的磁场后，当导体棒保持静止时，闭合回路中abcd所在平面与过ad的竖直平面成30°，已知ad和bc等长且都在水平面内，导体棒bc中的电流I=2A，导体棒的长度L=0.5m，导体棒的质量m=0.5kg，g取10m/s2，关于磁场的最小值为____，方向___。
三、解答题
19．一根长2m的直导线，通有3A的电流，放在如图所示的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T．计算导线受到的安培力的大小，并在图中画出安培力的方向．
20．如图所示，在长方形abcd虚线框区域内，存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面水平向里的匀强磁场，电场强度，磁感应强度为B。O1为ab边中点，O1O2为长方形水平中心线，照相底片与虚线O1O2垂直且离cd边。现有一质量为m电荷量为q的带正电粒子从O1点以速度v（未知）水平射入时，带电粒子沿虚线O1O2做匀速直线运动。保持带电粒子从O1点水平射入的速度v不变，若撤去电场，带电粒子恰好经过d点后打在照相底片上的P点；若撤去磁场，带电粒子打在照相底片上的点。已知，，（不计粒子重力和空气阻力）。求：
（1）从O1点水平射入的速度v；
（2）带电粒子由O1点运动至P点的时间t；
（3）带电粒子打在照相底片上P、两点间的距离。
21．如图甲所示，建立xOy坐标系，两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l，第Ⅰ、Ⅳ象限有一宽度一定的匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右连续发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子。在0～4t0时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极板边缘的影响）．已知t＝0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、l、t0、B为已知量。（不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况）
（1）求两板间的电压U0
（2）0～t0时间内射入两板间的带电粒子都能够从磁场右边界射出，求磁场的最大宽度
（3） t0时刻射入两板间的带电粒子进入磁场和离开磁场时的位置坐标
（4）若两板间电压为0，请设计一种方案：粒子源沿x轴向右连续发射的带电粒子，经过y轴右边的几个有边界的磁场后，带电粒子又返回粒子源。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
2．D
3．D
4．C
5．B
6．C
7．C
8．C
9．B
10．D
11．C
12．B
13． 向上 安培力 向右
14． 竖直向上
15． ；
16． 1.0 T 0.2 T
17．
18． 2.5 b到a
19． ;由左手定则可判断安培力的方向向上
20．（1）；（2）；（3）
21．（1）；（2）；（3）（0，）；（4）见解析
答案第1页，共2页
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