第一章磁场 单元巩固 （word版含答案）

第一章磁场单元巩固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．匀强磁场垂直纸面向内，纸面内有一通电导体棒，电流方向如图所示．保持电流大小不变，以导体棒的中点为转轴，在纸面内逆时针转过的过程中，导体棒所受的安培力大小（　　）
A．不变 B．一直变大
C．先变大后变小 D．先变小后变大
2．一个环形电流的中心有一根通电导线，如图所示。关于通电直导线的受力情况是（　　）
A．受向左的磁场力 B．受向右的磁场力
C．受磁场力使直导线偏离圆环中心 D．不受磁场力
3．如图所示是一速度选择器，当粒子速度满足v0＝时，粒子沿图中虚线水平射出；若某一粒子以速度v射入该速度选择器后，运动轨迹为图中实线，则关于该粒子的说法正确的是（　　）
A．粒子射入的速度一定是v>
B．粒子射入的速度可能是v<
C．粒子射出时的速度一定大于射入速度
D．粒子射出时的速度一定小于射入速度
4．三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的.将一根直导线悬挂在磁铁两极间，分别将“2、3”和“1、4”接到电源上，两次通过直导线的电流相同，这一操作探究的是（ ）
A．电流大小对安培力的影响
B．磁感应强度方向对安培力的影响
C．磁感应强度大小对安培力的影响
D．通电导线长度对安培力的影响
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，边长为的等边三角形导线框用轻质绝缘细线悬挂于天花板，图中虚线过ab和ac边中点，在虚线的下方有一垂直于导线框向里的匀强磁场，导线框中通一大小为I的逆时针方向电流时，线框处于静止状态，此时细线的拉力恰好为零。已知导线框的质量为m，重力加速度为g，则磁场的磁感应强度为（　　）
A． B． C． D．
7．美国物理学家劳伦斯于1932年发明了回旋加速器，利用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，由此，人类在获得高能粒子方面前进了一大步。如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在MN板间，两虚线中间区域无电场和磁场，带正电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）
A．D形盒中的磁场方向垂直于纸面向外
B．加速电场方向需要做周期性的变化
C．增大板间电压，粒子最终获得的最大动能不变
D．粒子每运动一周半径的增加量都相等
8．如图所示，两平行金属板、水平放置，上极板带正电下极板带负电，两极板间存在匀强电场和匀强磁场（图中未画出）.现有一个带电粒子在两平行板间，沿水平方向做匀速直线运动后，从点垂直进入另一个垂直纸面向外的匀强磁场中，最后打在挡板上的A点，不计粒子重力。下列说法正确的是（　　）
A．金属板、间的磁场垂直纸面向外
B．只要具有相同动能的粒子都一定能在两平行板间做匀速直线运动
C．另一个与该粒子具有相同比荷的带电粒子，在两平行板间也一定能做匀速直线运动
D．若另一个带电粒子也能沿相同的轨迹运动，则它一定与该粒子具有相同的比荷
9．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短
C．若磁感应强度B增大，交流电频率f必须适当减小才能正常工作
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
10．如图所示，在直角坐标xOy平面内，有一半径为R的圆形匀强磁场区域（含边界），磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向里，边界与x轴、y轴分别相切于a、b两点，ac为直径，d点为圆弧bc的中点。一质量为m、电荷量为q的带电粒子从b点以某一初速度沿平行于x轴正方向进入磁场区域，则从a点垂直于x轴离开磁场；粒子从d点以相同初速度沿x轴正方向平行于x轴进入磁场区域，从a点离开磁场，不计粒子重力。则（　　）
A．该粒子带正电荷
B．到达a点时，粒子的速率为
C．粒子在磁场中运动的时间为
D．粒子离开磁场时速度方向与x轴负方向的夹角为22.5°
11．如图甲所示，一个带正电的小球M从光滑绝缘桌面的边缘以水平向右的速度v0抛出，离开桌面后进入垂直纸面向外的匀强磁场，最后落到地板上，此过程中，M在水平方向的分速度一直向右；如图乙所示，一个带正电的小球N从光滑绝缘桌面的边缘以水平向右的速度v0抛出，离开桌面后进入水平向右的匀强电场，最后落到地板上。甲、乙两图，桌面离地的高度相同，两球的质量和电荷量均相同，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．M的落地时间比N长
B．M的落地速度比N大
C．M在水平方向的分速度越来越小，N在水平方向的分速度越来越大
D．落地时M、N的速度方向可能相同
二、填空题
12．如图所示，电子射线管，放在蹄形磁铁的N、S两极间，当射线管的A端接在直流高压电源的________填（“正”、“负”）极时，可观察到荧光屏上的电子束运动径迹是：靠近B端的部分向_______（填“上”、“下”）偏转．
13．如图所示，利用电流天平可以测量匀强磁场的磁感应强度，电流天平的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为L，bc边处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直，当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向；大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂达到新的平衡。
（1）用已知量和可测量n、m、L、I计算B的表达式为______；
（2）当，，，时，磁感应强度为______T。（重力加速度g取）
14．分析航天探测器中的电子束运动轨迹可知星球表面的磁场情况。在星球表面某处，探测器中的电子束垂直射入磁场。在磁场中的部分轨迹为图中的实线，它与虚线矩形区域ABCD的边界交于a、b两点。a点的轨迹切线与AD垂直，b点的轨迹切线与BC的夹角为。已知电子的质量为m，电荷量为e，电子从a点向b点运动，速度大小为v0，矩形区域的宽度为d，此区域内的磁场可视为匀强磁场。据此可知，星球表面该处磁场的磁感应强度大小为___________，电子从a点运动到b点所用的c时间为___________。
15．如图，两平行放置的长直导线a和b中载有电流强度相等、方向相反的电流。则b右侧O点处的磁感应强度方向为_________；在O点右侧再放置一根与a、b平行共面且通有与导线a同向电流的直导线c后，导线a受到的磁场力大小将__________（选填“变大”、“变小”或“无法确定”）。
16．若带电粒子运动方向与磁场方向垂直。则F洛=___________。若带电粒子运动方向与磁场方向平行时，则带电粒子所受洛伦兹力为___________。
三、解答题
17．如图所示，通电导线L垂直放于匀强磁场（各点的磁感应强度大小和方向均相同）中，导线长8 m，磁感应强度B的值为2 T，导线所受的力为32 N，求导线中电流的大小。
18．回旋加速器中带电粒子的运动涉及匀速圆周运动（磁场中）和匀加速直线运动（电场中），有时还需综合运用前面所学的相关知识解决问题。
用电源频率为f的回旋加速器对电荷量为q、质量为m的氦核加速，使氦核的能量达到Ek。氦核在第n次加速后进入D形盒中的回旋半径与第n+1次加速后进入另一D形盒中的回旋半径之比是多少？
19．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。
20．如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，在第一、四象限内有水平向左的匀强电场，在第二、三象限内有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B=2T，两区域的电场强度大小均为E=2V/m。一可视为质点的带电小球用绝缘细线拴住并静止在第一象限的P点，P点的坐标为（5cm，5cm），细线与竖直方向的夹角为θ=45°。现剪断细线，小球开始运动，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）小球第二次经过x轴时的x坐标值和第二次经过y轴时的y坐标值；
（2）小球第三次经过y轴的速度大小。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
2．D
3．B
4．D
5．C
6．C
7．C
8．D
9．B
10．C
11．C
12． 负； 下；
13． 1
14．
15． 垂直纸面向外 无法确定
16． qvB 零
17．2 A
18．
19．（1）；（2）；（3）（0，）；（4）见解析
20．（1），；（2）
答案第1页，共2页
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