人教版高中物理选修3-1　第三章《磁场》检测题

《磁场》检测题

一、单选题
1．如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）的总重量M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬于O点，当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力（　　）

A．F=mg B．Mg＜F＜（M+m）g C．F=（M+m）g D．F＞（M+m）g
2．已知电流强度为I的通电直导线在距离为r的地方产生的磁感应强度大小为 ，k 为常数。如图所示，三根通有电流大小相等的长直导线垂直正方向abcd 所在平面，且分别位于 a、c、d 三个顶点。a、d 处导线中的电流方向与 c处导线的电流方向相反。已知 a 处导线在 b 处产生的磁感应强度大小为 B，则 b点的磁感应强度大小为（ ）

A． B． C． D．
3．汤姆生用来测定电子比荷的实验装置如图所示。从真空管中K极发射的一束电子初速度近似为零经KA间的电场加速后，穿过中心的小孔沿中心轴的方向进入到两块平行极板P和P间的区域最后打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点。已知KA间加速电压大小为U，电子电荷量大小为e、质量为m。下列说法正确的是　　

A．电子到达A点时的速度大小为
B．若在PP间加向下的匀强电场，则亮点将出现在点下方
C．若在间加向下的匀强电场，则电子通过间的时间比不加电场时长
D．若在间同时加向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，则亮点仍可能出现在点
4．如图所示为回旋加速器的示意图．两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一质子从加速器的A处开始加速．已知D形盒的半径为R，磁场的磁感应强度为B，高频交变电源的电压为U、频率为f，质子质量为m，电荷量为q.下列说法错误的是(　　)

A．质子的最大速度不超过2πRf
B．质子的最大动能为
C．质子的最大动能与电压U无关
D．只增大磁感应强度B，可减小质子的最大动能
5．如图所示,两根垂直纸面、平行且固定放置的直导线M和N,通有同向等值电流;沿纸面与直导线M、N等距放置的另一根可自由移动的通电导线ab,则通电导线ab在安培力作用下运动的情况是

A．沿纸面逆时针转动 B．沿纸面顺时针转动
C．a端转向纸里，b端转向纸外 D．a端转向纸外，b端转向纸里
6．关于磁感应强度B＝，下列说法正确的是
A．磁感应强度大小是由磁场本身因素决定的，而与有无检验电流无关
B．磁感应强度大小与电流元IL的乘积成反比，与F成正比
C．磁感应强度方向与电流元IL在此点的受力方向相同
D．电流元在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于
7．如图，边长为l的正方形abcd内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面（abcd所在平面）向外。ab边中点有一电子发源O，可向磁场内沿垂直于ab边的方向发射电子。已知电子的比荷为k。则从a、d两点射出的电子的速度大小分别为

A．， B．， C．， D．，
8．如图所示的圆形金属线框竖直放置，线框中通有顺时针方向的电流，在与线框同一平面的右侧放一小磁针，则小磁针静止时N极所指的方向是（忽略地磁场）

A．水平向左 B．水平向右
C．垂直于线框所在的平面向外 D．垂直于线框所在的平面向里
9．如图所示，半径为r的圆形空间内，存在垂直于纸面向外的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为q的带电粒子(不计重力)，从静止经电场加速后从圆形空间边缘上的A点沿半径方向垂直射入磁场，在C点射出。已知∠AOC＝120°，粒子在磁场中运动时间为t0，则加速电场的电压是

A． B． C． D．
二、多选题
10．如图所示，一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和 匀强电场正交的区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方向，有些未发生任何偏转．如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，对这些进入另一磁场的离子，可得出结论

A．它们的动能可能相同 B．它们的比荷一定各不相同
C．它们的电荷量一定各不相同 D．它们的质量一定各不相同
11．如图所示，以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域，磁感应强度为B，∠A＝60°，AO＝a。在O点放置一个粒子源，可以向各个方向发射某种带负电的粒子，粒子的比荷为，发射速度大小都为v0，且满足，发射方向用图中的角度θ表示。对于粒子进入磁场后的运动（不计重力作用），下列说法正确的是

A．粒子不可能打到A点
B．以θ＝0°和θ＝60°飞入的粒子在磁场中运动时间相等
C．以θ＜30°飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等
D．在AC边界上只有一半区域有粒子射出
12．如图所示为一速度选择器，两极板P、Q之间存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场.一束粒子流(重力不计)以速度v从a沿直线运动到b，则下列说法中正确的是

A．粒子的带电性质不确定 B．粒子一定带正电
C．粒子的速度一定等于 D．粒子的速度一定等于
13．如图所示，PQ是匀强磁场里的一片薄金属片，其平面与磁场方向平行，一个带电粒子从某点以垂直PQ的速度v0射出，动能为E，射出后带电粒子的运动轨迹如图所示.今测得它在金属片两边的轨迹的半径之比是10：9，若在穿越金属片过程中粒子受到的阻力大小及电荷量恒定，则（ ）

A．带电粒子每穿过一次金属片，速度减小了0.1v0
B．带电粒子每穿过一次金属片，动能减少了0.19E
C．带电粒子在第6次穿过金属片的过程中陷在金属片里
D．带电粒子在第10次穿过金属片的过程中陷在金属片里
14．如图所示，电路中有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流，已知金属导体中单位体积的自由电子数为n，电子电荷量为e，金属导电过程中，自由电子做定向移动可视为匀速运动，测出金属导体前后两个侧面间的电势差的大小为U，则下列说法正确的是 （ ）

A．前侧面电势较高 B．后侧面电势较高
C．磁感应强度为 D．磁感应强度的大小
三、实验题
15．如图所示，在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”的实验中，M，N是通电螺线管轴线上的两点，且这两点到螺线管中心的距离相等。用磁传感器测量轴线上M、N之间各点的磁感应强度B的大小，并将磁传感器顶端与M点的距离记作x.

(1)如果实验操作正确，得到的Bx图象应为图2中的______________

(2)本实验中用到的传感器为_______________.
(3)请写出通电螺线管中轴线上各点磁感应强度大小随x变化的特点（请写出两个）
①_________________________________________________________；
②_________________________________________________________。

四、计算题
16．如图平面直角坐标系中，x轴上方区域存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B=0.2T．原点O处有一粒子源，可在坐标平面内沿各个方向向磁场区发射比荷均为q/m=2.5×105C/kg的带负电的粒子．在x0=0.64m处垂直于x轴放置一块足够长的粒子收集板PQ，当粒子运动到收集板时即被吸收，不计粒子间相互作用和重力的影响，粒子被吸收的过程中收集板始终不带电．

(1)能被收集的粒子速度至少多大？
(2)设某时刻粒子源沿+y方向射入一系列粒子，速度大小从0到vm=2×104m/s不等，至少经多长时间有粒子到达收集板？求刚有粒子到达收集板时，该系列所有粒子所在位置构成的图线的方程；
(3)粒子源沿各个方向均匀地向磁场区发射速度大小均为vm=2×104m/s的粒子，会有两个不同方向入射的粒子在PQ上的同一位置被收集，求PQ上这种位置分布的区域长度，以及落在该区域的粒子占所发出粒子总数的百分比．
17．在平面直角坐标系x0y中，第I象限内存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，在A(L，0)点有一粒子源，沿y轴正向发射出速率分别为υ、5υ、9υ的同种带电粒子，粒子质量为m，电荷量为q。在B(0，L)、C(0，3L)、D(0，5L)放一个粒子接收器，B点的接收器只能吸收来自y轴右侧到达该点的粒子，C、D两点的接收器可以吸收沿任意方向到达该点的粒子。已知速率为υ的粒子恰好到达B点并被吸收，不计粒子重力。

(1)求第I象限内磁场的磁感应强度B1;
(2)计算说明速率为5v、9v的粒子能否到达接收器;
(3)若在第Ⅱ象限内加上垂直于坐标平面的匀强磁场，使所有粒子均到达接收器，求所加磁场的磁感应强度B2的大小和方向。
18．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。____

五、作图题
19．如图所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．





参考答案
1．D2．B3．D4．D5．C6．A7．B8．C9．A
10．AB11．BD12．AC13．BC14．BC
15．B 磁传感器 轴线上各点的磁感应强度随 x 先增大后减小 通电螺线管中轴线上中心两侧对称点的磁感应强度大小基本相等
16．(1) (2) (3)%
17．(1)(2)故速率为的粒子被吸收，速率为的粒子不能被吸收(3)（或），垂直坐标平面向外
18．（1）；（2）；（3），
19．