第一章磁场 单元训练 （word版含答案）

第一章磁场训练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．某空间同时存在着正交的匀强电场、匀强磁场，一质量为m的带电小球恰好在此空间做匀速直线运动。某时刻突然撤去磁场，则下列说法正确的是（　　）
A．小球可能做类平抛运动 B．小球可能做变加速运动
C．小球可能做匀变速直线运动 D．小球的机械能一定保持不变
2．在赤道附近沿东西方向放置一根导线。若导线中通以由东向西的电流，则它所受地磁场安培力的方向为（　　）
A．向上 B．向下 C．向南 D．向北
3．如图所示，两个折成直角的金属薄板围成足够大的正方形abcd，加上电压，忽略边缘及转角处对电场分布的影响，正方形内部处处可视为方向由a指向c的匀强电场（图中未画出），同时在内部加方向垂直纸面向里的匀强磁场。现在有一个带负电、重力不计的粒子以v0（v0≠0）分别从图示三个方向开始运动，则（　　）
A．只要v0大小合适，可以沿ac方向做直线运动
B．只要v0大小合适，可以沿dc方向做直线运动
C．只要v0大小合适，可以沿db方向做直线运动
D．只能沿db方向做加速直线运动
4．电场和磁场的性质既有相似性，又各有其特殊性，下列关于电场和磁场有关性质的比较，正确的是（　　）
A．电荷在电场中必受电场力，运动电荷在磁场中必受洛伦兹力
B．电场方向与正电荷受电场力方向相同，磁场方向与正电荷受洛伦兹力方向相同
C．电场线分布的疏密表示电场的强弱，磁感线分布的疏密表示磁场的强弱
D．电场线和磁感线都是不闭合的
5．回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狹缝很小，带电粒子穿过的区时间可忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，A处粒子源产生的粒子质量为m、电荷量为，在加速器中被加速，加速电压为U，加速过程中不考虑相对论效应和重力影响，则（　　）
A．加速器加速电压U的周期等于粒子的回旋周期的两倍
B．增大加速电压U，出射粒子动能不变
C．增大磁感应强度B和D形盒半径R，粒子获得动能可能减小
D．粒子在D形盒中运动时间与加速电压U无关
6．中国的特高压直流输电网已达世界先进水平，我们从技术落后到成为世界第一只用了十几年的时间，中国速度再一次惊艳了世界。如图所示为两根等高、相互平行的特高压直流输电线，水平输电线中分别通有同方向的电流I1和I2，I1=I2，a、b、c三点连线与两根输电线等高并垂直，b点位于两根输电线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方，已知通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度，k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线中的电流强度，不考虑地磁场的影响，则（　　）
A．两输电线间的安培力为斥力
B．b、d点处的磁感应强度大小相等
C．a、c点处的磁感应强度大小相等
D．a、c点处的磁感应强度方向相同
7．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
8．电场和磁场的性质既有相似性，又各有其特殊性，下列关于电场和磁场有关性质的比较，正确的是（　　）
A．电荷在电场中必受电场力，运动电荷在磁场中必受洛伦兹力
B．电场线分布的疏密表示电场的强弱，磁感线分布的疏密表示磁场的强弱
C．电场方向与正电荷受电场力方向相同，磁场方向与正电荷受洛伦兹力方向相同
D．电场线和磁感线都是闭合的
9．回旋加速器的内部构造如图甲所示，置于真空中的D形盒半径为R，两盒间狭缝MN的间距为d，与盒面垂直的匀强磁场磁感应强度为B。加在狭缝间的交变电压如图乙所示，电压值的大小为U0，周期T=。t=0s时一质量为m，电荷量为+q的粒子从P处飘入狭缝，其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狹缝均做加速运动。则（　　）
A．粒子每次经过狭缝的最长时间为d
B．粒子第一次回到M板所需要的时间为
C．粒子第二次经过上半个D型盒时粒子的加速度为B
D．若粒子最终从D型盒出射的最大动能为Em，则粒子在电场中运动总时间为
10．如图所示，三根相互平行的水平长直导线通有大小相等且方向相同的电流I，其中P、Q、R为导线上三个点，三点连成的平面与导线垂直，O为PQ连线的中点，且QR=PR。则下列判断正确的是（　　）
A．R点的磁感应强度方向竖直向上
B．P点的磁感应强度方向竖直向下
C．R点与O点的磁感应强度相同
D．在离Q、R两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置
11．图所示，直线OM上方存在着垂直纸面方向的匀强磁场（未画出），一电子从O点垂直OM射入磁场，经过时间t0从O点右侧某位置射出磁场．现使电子从O点向左上方射入磁场，速度方向与OM成150°角，则（　　）
A．磁场方向垂直纸面向里，电子在磁场中经历的时间为 t0
B．磁场方向垂直纸面向外，电子在磁场中经历的时间为t0
C．磁场方向垂直纸面向里，电子在磁场中经历的时间为 t0
D．磁场方向垂直纸面向外，电子在磁场中经历的时间为t0
12．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一段静止的长为L的通电导线，磁场方向垂直于导线。设单位长度导线中有n个自由电荷，每个自由电荷的电荷量都为q，它们沿导线定向移动的平均速率为v。下列选项正确的是（　　）
A．导线中的电流大小为nLqv
B．这段导线受到的安培力大小为nLqvB
C．沿导线方向电场的电场强度大小为vB
D．导线中每个自由电荷受到的平均阻力大小为qvB
二、填空题
13．匀强磁场中有一段长为的直导线，它与磁场方向垂直，当通过3A的电流时，直导线受到的磁力作用，拿走直导线后，该磁场的磁感应强度是______
14．磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能．如图是磁流体发电机的装置：A、B组成一对平行电极，两极间距为d，内有磁感强度为B的匀强磁场，现持续将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的带电粒子，而整体呈中性)垂直喷射入磁场，A、B两板间便产生电压．A、B板哪一个是发电机的正极________每个离子的速度为v，电量大小为q，稳定时，磁流体发电机的电动势E＝________
15．在匀强磁场中，有一段5cm的导线跟磁场垂直。当导线通过的电流是1A时，受磁场的作用力是0.1N，那么磁感应强度B是____T；现将导线长度增大为原来的3倍，通过它的电流减小为原来的一半，那么导线受磁场的作用力为______N。
16．如图甲所示，在与水平方向成θ角的倾斜光滑导轨上，水平放置一根质量为m的导体棒ab，导轨下端与一电源和定值电阻相连，电源的电动势和内阻、定值电阻的阻值均未知．整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B的大小也未知．已知导轨宽度为L，重力加速度为g．
（1）若断开电键k，将导体棒由静止释放，经过时间t，导体棒沿斜面下滑的距离是多少？____
（2）若闭合电键k，导体棒b恰好在导轨上保持静止．由b向a方向看到的平面图如图乙所示，请在此图中画出此时导体棒的受力图，
( )
并求出导体棒所受的安培力的大小．____
（3）若闭合电键k，导体棒ab静止在导轨上，对导体棒ab的内部做进一步分析：设导体棒单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e，自由电子定向移动的平均速率为v，导体棒的粗细均匀，横截面积为S．
a．请结合第（2）问的结论和题目中所给的已知量，推理得出每个电子受到的磁场力是多大？____
b．将导体棒中电流与导体棒横截面积的比值定义为电流密度，其大小用j表示，请利用电流的定义和电流密度的定义推导j的表达式．____
17．一初速度为零的带电粒子，经电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中，已知带电粒子的质量为m，电量为q，则带电粒子所受的洛仑兹力为______，轨道半径为______．
18．如图所示，一个质量为m、电荷量为e的粒子从容器A下方的小孔S，无初速度地飘入电势差为U的加速电场，然后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片M上．粒子进入磁场时的速率_______,粒子在磁场中运动的轨道半径_______。
三、解答题
19．一质量为2×10-26Kg、带电量q=8.0×10-19 C的带电粒子以速度v=2×106m/s垂直进入一个匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面，磁感应强度为 B=0.5T 。不计粒子的重力，则圆周的半径为多大？
20．如图所示，直线上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度。两带有等量异种电荷的粒子，同时从点以相同速度射入磁场，速度方向与成角。已知粒子的质量均为，电荷量，不计粒子的重力及两粒子间相互作用力，求：
（1）它们从磁场中射出时相距多远？
（2）射出的时间差是多少？
21．如图甲所示，建立Oxy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，第一四象限有磁场，方向垂直于Oxy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。在两板间加上如图乙所示的周期性变化的电压（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2t0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）（若tanθ＝b，θ∈（﹣，），则θ＝arctanb）
（1）求两极板间电压U0的大小。
（2）求t0＝0时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径。
（3）何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短？求此最短时间。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
2．B
3．C
4．C
5．B
6．C
7．C
8．B
9．D
10．D
11．A
12．B
13．0.1
14． B板 Bdv
15． 2 0.15
16．（1）；（2）；（3），
17．
18．
19．0.1m
20．（1）0.2m；（2）
21．（1）；（2）；（3）在t0到2t0之间进入， 。
答案第1页，共2页
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