第一章 磁场 基础练习题（Word版含答案）

第一章磁场基础练习题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．同一通电直导线，按四种方式放在同一匀强磁场中，如图通电导线受到安培力最大的是（　　）
A． B．
C． D．
2．如图所示，半径为r圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过一段时间从C点射出磁场，OC与OB成60°角．则该粒子在磁场中运动的时间为（　　）
A． B． C． D．
3．1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是（　　）
A．离子由加速器的中心附近进入加速器
B．离子由加速器的边缘进入加速器
C．离子从磁场中获得能量
D．离子从电场和磁场中共同获得能量
4．如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住处于静止状态。图中圆圈为垂直于纸面放置的直导线的横截面，当导线中无电流时，磁铁对斜面的压力为；当导线中有电流通过时，磁铁对斜面的压力为。下列说法正确的是(　　)
A．若导线位于图中位置1且电流方向向外，则
B．若导线位于图中位置1且电流方向向里，则弹簧伸长量增大
C．若导线位于图中位置2且弹簧伸长量增大，则导线中电流方向向里
D．若导线位于图中位置2且弹簧伸长量增大，则
5．如图所示，垂直穿过纸面的三根导线a，b和c分别位于等边三角形的三个顶点，通有大小为I、I和的恒定电流，方向如图。导线c所受安培力的方向（　　）
A．与边平行，竖直向上 B．与边平行，竖直向下
C．与边垂直，指向左边 D．与边垂直，指向右边
6．如图所示，质量为m、长为L的铜棒ab，用长度也为L的两根轻导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，未通电时，轻导线静止在竖直方向，通入恒定电流后，棒向外偏转的最大角度为θ，则（　　）
A．棒中电流的方向为b→a B．棒中电流的大小为
C．棒中电流的大小为 D．若只增大轻导线的长度，则θ变小
7．如图所示，一重力不计的带电粒子以一定的速率从a点对准圆心射入一圆形匀强磁场，恰好从b点射出。减小粒子射入磁场的速率（速率不为0），下列判断正确的是（　　）
A．该粒子从ab间射出
B．该粒子从bc间射出
C．该粒子从ad间射出
D．该粒子从cd间射出
8．如图所示，纸面内A、B两点间连接有四段导线ACB、ADB、AEB、AFB，四段导线的粗细相同、材料相同，匀强磁场垂直于纸面向里。现给MN两端加上电压，则下列说法正确的是（ ）
A．四段导线受到的安培力的方向不相同
B．ADB段受到的安培力最大
C．AEB段受到的安培力最小
D．四段导线受到的安培力的大小相等
9．中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，该装置通过磁场将粒子约束在小范围内实现核聚变。其简化模型如图所示，半径为R和两个同心圆之间的环形区域存在与环面垂直的匀强磁场，核聚变原料氕核（H）和氘核（H）均以相同的速度从圆心O沿半径方向射出，全部被约束在大圆形区域内。则氕核在磁场中运动的半径最大为（　　）
A．R B．R C．R D．（-1）R
10．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
11．在粒子加速领域中有开创贡献的物理学家谢家麟获得2011年度国家最高科学技术奖，该奖项被誉为是“中国的诺贝尔奖”。环型对撞机是研究高能粒子的重要装置，如图所示，正、负粒子由静止都经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向同时注入对撞机的高真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B，正、负粒子在环状空腔内只受洛伦兹力作用而沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，然后在碰撞区迎面相撞。不考虑相对论效应，下列说法正确的是（　　）
A．正、负粒子的比荷可以不相同
B．加速电压U一定时，粒子的比荷越大，磁感应强度B越大
C．磁感应强度B一定时，比荷相同的粒子，质量大的粒子进入磁场时动能小
D．对于给定的正、负粒子，加速电压U越大，粒子从静止到碰撞运动的时间越短
二、填空题
12．质谱仪是分离同位素的重要仪器，其原理如图所示，带等量异种电荷的两平行金属板P1，P2之间的电压为U，一个带负电的粒子（不计重力）从P1板中由静止释放，之后从O点进入另一磁感应强度为B的匀强磁场中，在洛仑磁力的作用下，粒子做匀速圆周运动，经过半个圆周后打在挡板MN上的A点．已知粒子的质量为m，电荷量为q，可以判断粒子带________电，OA两点间的距离为________
13．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．
14．如图，为了研究磁体S极附近Q点的磁场强弱，在该处垂直于磁场方向放置“很短”的一小段通电导线，设导线中的电流为I，导线的长为l，受到的磁场力为F。若改变I或l，则比值将______（选填“发生变化”或“保持不变”）。试问通电导线为什么要取得“很短”？______。
15．电磁流量计主要由一个非磁性材料做成的直径为d的圆形管道和一个已知磁感应强度为B的匀强磁场构成。现让此圆形管道垂直于磁场放置。请回答下列问题：要测出管中流体的流量，还需测量的物理量有：______。用所给的和测得的物理量写出流量的表达式：______。
16．电子自静止开始经M、N板间的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为d，磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示。（已知电子的质量为m，电量为e），则
（1）电子在磁场中运动时的圆周半径为_____________
（2）M、N板间的电压为_______________
三、解答题
17．在与水平方向成θ角的倾斜光滑导轨上放一质量为m的导体棒ab（导轨宽度为L,导轨和棒的电阻不计），电源电动势为E，内电阻为r，定值电阻阻值为R，整个装置放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，如图所示．
（1）求释放瞬间导体棒所受安培力的大小和方向．
（2）求导体棒由静止释放瞬间的加速度的大小．
18．如图所示，在同一水平面的两导轨相互平行，并在方向竖直向上、大小为1T的匀强磁场中，一根质量为2kg，有效长度为1m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5A时，金属棒做匀速运动，重力加速度g取10m/s2.求：金属棒与水平导轨之间的动摩擦因数大小？
19．2021年3月16日，浙江“海洋贝尔”号浮油回收船在蒙蒙细雨中顺利滑入长江（如图甲），该船投入使用后，将为浙江沿海地区防治溢油污染提供优质服务。船的结构简图（俯视图）见图乙，ABCD区域长L1=12m，宽L2=4m，内有竖直向下的匀强磁场，通道侧面AB、CD用金属板制成，分别与电源的正、负极相接，油污海水进入通道后，海水在安培力作用下加速运动，和油发生摩擦起电，使上面的浮油层在通过磁场左边界AC前形成一颗颗带正电的小油珠。海水在船尾的出口被喷出，小油珠在洛仑兹力作用下，通过D处的油污通道流入油污收集箱。表面油层中的电场力、油珠之间的相互作用力、海水对油层的带动均可忽略，油层在海面上厚度均匀（）。
(1)海水所受安培力的方向；
(2)当船速v0=12m/s，通电电流为I时，小油珠比荷=0.6C/kg，油污的回收率恰好达到100％，则区域ABCD内所加磁场的磁感应强度大小多少？
(3)小油珠运动过程中的加速度大小；
(4)当船速达到v=18m/s，油污的回收率为多少？若小油珠的比荷只与电流的平方根成正比，要使油污的回收率仍达到100％，则通电电流是速度为v0时的多少倍？
20．2021年3月，浙江满洋船务的“海洋贝尔”号浮油回收船试航成功，其回收原理如图（俯视）所示。当船在静水中以v0=10m/s的速度匀速前行时，从进水口进入的浮油，由于摩擦在到达AC边界前形成一颗颗带负电的小油珠，其比荷为。之后进入长、宽L2=10m，竖直向下的匀强磁场区域APDC。小油珠在洛伦兹力的作用下偏入油污收集箱，洁净的海水从船尾流出。若油污的回收率恰好达到100%（即从A点沿AP边进入的小油珠恰可从D点进入收集箱），忽略油珠间的相互作用力、海水对油层的带动等，求：
（1）匀强磁场磁感应强度的大小；
（2）从A点进入的小油珠在磁场中运动的时间。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
2．A
3．A
4．C
5．C
6．C
7．A
8．B
9．A
10．B
11．D
12． 负
13． 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
14． 保持不变 为了研究磁场中较精确地属于某一点的磁场强弱
15． M、N之间的电压E
16．
17．（1），方向水平向右（2）a=mg（R+r）sinθ-BLEcosθ/m(R+r)
18．
19．(1)指向出水口；(2)1T；(3)7.2m/s2；(4)63%；
20．（1）；（2）
答案第1页，共2页
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