本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分。考试时间90分钟。
注意事项：
1．答卷前将学校、姓名、准考号填写清楚。
2．选择题的每小题选出答案后，用铅笔把机读卡上对应题目的答案标号涂黑。其它小题用钢笔或圆珠笔将答案写在答题卡上。
第一卷（选择题，共48分）
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分) 1．关于磁感应强度B，下列说法中正确的是( )
A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关 B．磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力的方向一致 C．在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零 D．在磁场中磁感线越密集的地方，B值越大
2．关于带电粒子在电场或磁场中运动的表述，以下正确的是( ) A．带电粒子在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同 B．正电荷只在电场力作用下，一定从高电势处向低电势处运动
C．带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力方向与粒子的速度方向垂直 D．带电粒子在磁场中某点受到的洛伦兹力方向与该点的磁场方向相同 3．在雷雨天气时，空中有许多阴雨云都带有大量电荷，在一楼顶有一避雷针，其周围摆放一圈小磁针，当避雷针正上方的一块阴雨云对避雷针放电时，发现避雷针周围的小磁针的S极呈顺时针排列(俯视)，则该块阴雨云可能带( ) A．正电荷
B．负电荷
D．无法判断
C．正、负电荷共存
4．取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图1(a)所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图(b)所示的螺旋管，并通以电流强度也为I的
电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为( ) A．0 B．0.5B C．B D．2B
5．如图所示，直导线通入垂直纸面向里的电流，在下列匀强磁场中，能静止在光滑斜面上的是( )
6.如图2所示，空间存在水平向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场内有一绝缘的足够长的直杆，它与水平面的倾角为θ，一带电荷量为－q、质量为
m的带负电小球套在直杆上，从A点由静止沿杆下滑，小球与杆之间的动摩擦因数μ a点进入电场，仍能通过b点，则电场强度E和磁感应强度B的比值为( ) 1v0 A．v0 B. C．2v0 D. v02 二、不定项选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分) 8．我国第21次南极科考队在南极观看到了美丽的极光．极光是由来自太阳的高能带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球磁场俘获，从而改变原有运动方向，向两极做螺旋运动(如图4所示)，这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气分子或原子，使其发出有一定特征的各种颜色的光．地磁场的存在，使多数宇宙粒子不能到达地面而向人烟稀少的两极偏移，为地球生命的诞生和维持提供了天然的屏障．科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的，这主要与下列哪些因素有关( ) A．洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小 B．空气阻力做负功，使其动能减小 C．靠近南北两极，磁感应强度增强 D．以上说法都不对 9．如图5所示是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连．现分别加速氘核(21H)和氦核(42He)．下列说法中正确的是( ) A．它们的最大速度相同 B．它们的最大动能相同 C．它们在D形盒中运动的周期相同 D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能 10．如图6所示，带电平行板间匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平向里，一带电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由滑下，经过轨道端点P进入板间恰好沿水平方向做直线运动．现使球从 轨道上较低的b点开始滑下，经P点进入板间，在之后运动的一小段时间内 ( ) A．小球的重力势能可能会减小 B．小球的机械能可能不变 C．小球的电势能一定会减少 D．小球动能可能减小 11.为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图7所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上、下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前、后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时， 电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是( ) A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高 B．前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关 C．污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大 D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关 12.如图8所示为圆柱形区域的横截面，在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场．带电粒子(不计重力)第一次以速度v1沿截面直径入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转60°角；该带电粒子第二次以速度v2从同一点沿同一方向入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转90°角．则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的( ) A．半径之比为3∶1 C．时间之比为2∶3 B．速度之比为1∶3 D．时间之比为3∶2 第Ⅱ卷(非选择题，共52分) 三、计算题(本题共4小题，共52分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤) 13．(10分)如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上水平放置一条长为0.2 m的直导线PQ，两端以很软的导线通入5 A的电流．当有一个竖直向上的B＝0.6 T的匀强磁场时，PQ恰好平衡，则导线PQ的重力为多少？(sin 37°＝0.6) 14．(12分)电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术来实现的．电子束经过电场加速后，以速度v进入一圆形匀强磁场区，如图所示．磁场方向垂直于圆面．磁场区的中心为O，半径为r.当不加磁场时，电子束将通过O点打到屏幕的中心M点．为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？(已知电子质量为m，电荷量为 e) 15．(15分)在空间存在一个变化的匀强电场和另一个变化的匀强磁场，电场的方向水平向右(如图11甲中由点B到点C)，场强变化规律如图乙所示，磁感应强度变化规律如图丙所示，方向垂直于纸面．从t＝1 s开始，在A点每隔2 s有一个相同的带电粒子(重力不计)沿AB方向(垂直于BC)以速度v0射出，恰好能击中C点，若AB＝BC＝l，且粒子在点A、C间的运动时间小于1 s，求： (1)磁场方向(简述判断理由)． (2)E0和B0的比值． (3)t＝1 s射出的粒子和t＝3 s射出的粒子由A点运动到C点所经历的时间t1和t2之比． 16. (15分)如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴．一质量为m、电荷量为q的带正电荷的小球，从y轴上的A点水平向右抛出．经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与 x轴正方向夹角为θ.不计空气阻力，重力加速度为g，求： (1)电场强度E的大小和方向； (2)小球从A点抛出时初速度v0的大小； (3)A点到x轴的高度h. 高中物理选修3-1《磁场》单元测试题 高二物理阶段性复习质量检测二 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分。考试时间90分钟。 注意事项： 1．答卷前将学校、姓名、准考号填写清楚。 2．选择题的每小题选出答案后，用铅笔把机读卡上对应题目的答案标号涂黑。其它小题用钢笔或圆珠笔将答案写在答题卡上。 第一卷（选择题，共40分） 一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确的选项前的符号填在括号内) 1．在赤道上空，有一条沿东西方向水平架设的导线，当导线中的自由电子自东向西沿导线做定向移动时，导线受到地磁场的作用力的方向为( ) A．向北 B．向南 C．向上 D．向下 2.如右图所示，沿坐标轴方向射入一带电粒子流，粒子流在空间产生磁场，要使第四象限能产生垂直纸面向外的磁场，则该带电粒子流可能为( ) A．沿x轴正向的正离子流 B．沿x轴正向的负离子流 C．沿y轴正向的正离子流 D．沿y轴正向的负离子流 3．在倾角为α的光滑绝缘斜面上，放一根通电的直导线，如图所示，当加上如下所述的磁场后，有可能使导线静止在斜面上的是( ) A．加竖直向下的匀强磁场 B．加垂直斜面向下的匀强磁场 C．加水平向左的匀强磁场 D．加沿斜面向下的匀强磁场 4．带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场如图所示，运动中经过b点，0a＝0b.若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，带电粒子仍以速度v0从a点进入电场，仍能通过b点，则电场强度E和磁感应强度B的比值为( ) A．v0 1B. v0 C．2v0 D. 2 v0 5.如图所示，真空中狭长区域内的匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，区域宽度为d，边界为CD和EF，速度为v的电子从边界CD外侧沿垂直于磁场方向射入磁场，入射方向跟CD的夹角为θ，已知电子的质量为m、带电荷量为e，为使电子能从另一边界EF射出，电子的速率应满足的条件是( ) A．v>B．v Bedm1＋cosθBedm1＋cosθBedm1＋sinθBedm1＋sinθ 6．如图所示，带负电的金属环绕其轴OO′匀速转动时，放在环顶部的小磁针最后将( ) A. N极竖直向上 B. N极竖直向下 C. N极水平向左 D．小磁针在水平面内转动 7.有一质量为m、电荷量为q的带正电的小球停在绝缘平面上，并处在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，为了使小球飘离平面，应该( ) A．使磁感应强度B的数值增大 B．使磁场以v＝C．使磁场以v＝D．使磁场以v＝ mg向上运动 qBmg向右运动 qBmg向左运动 qB8．如图所示，一个带负电的油滴以水平向右的速度v进入一个方向垂直纸面向外的匀强磁场B后，保持原速度做匀速直线运动，若使匀强磁场发生变化，则下列判断正确的是( ) A．磁场B减小，油滴动能增加 B．磁场B增大，油滴机械能不变 C．使磁场方向反向，油滴动能减小 D．使磁场反向后再减小，油滴重力势能减小 9.为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是( ) A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高 B．前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关 C．污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大 D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关 10.如图所示，一束电子从孔a射入正方形容器的匀强磁场中，其中一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，则 ( ) A．从两孔射出的电子在容器中运动的时间比为1:2 B．从两孔射出的电子速率的比为1:2 C．从两孔射出的电子动能的比为2:1 D．从两孔射出的电子在容器中加速度的比为1:2 第Ⅱ卷(非选择题，共60分) 二、填空题(共20分) 11.(5分)如右图所示，铜棒ab长0.1 m，质量为6×10－2 kg，两端与长为1 m的轻铜线相连，静止于竖直平面内．整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5 T，现接通电源，使铜棒中保持有恒定电流通过，铜棒发生摆动，平衡时的偏转角为37°，则在此过程中铜棒的重力势能增加了________J；通电电流的大小为________A．(不计空气阻力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10 m/s2) 12.(7分)如右图所示，有一半径为R、有明显边界的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为B.今有一电子沿x轴正方向射入磁场，恰好沿y轴负方向射出．如果电子的比荷为，则电子射入时的速度为____________，电子通过磁场的时间为____________，此过程中电子的动能增量为______________． 13．(8分)一回旋加速器，在外加磁场一定时，可把质子(11H)加速到v，使它获得动能为Ek，则 (1)能把α粒子(42He)加速到的速度为________． (2)能使α粒子获得的动能为________． (3)加速α粒子的交变电压频率与加速质子的交变电压频率之比为________． em 三、计算题(本题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤) 14.(7分)如图所示，两平行光滑导轨相距为20 cm，金属棒MN的质量为10 g，电阻R＝8 Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝0.8 T，方向竖直向下，电源电动势E＝10 V，内阻r＝1 Ω，当电键K闭合时，MN恰好平衡，求变阻器R1的取值为多少？设θ＝45°. 15．(10分)一个负离子，质量为m，电荷量大小为q，以速率v垂直于屏S经小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示，磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直纸面向里． (1)求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离； (2)如果离子进入磁场后经时间t到达P点，证明直线OP与离子入射方向之间的夹角θ跟t的关系是θ＝ qBt. 2m 16.(10分)如图所示边长为L的正方形内有磁感应强度为B的匀强磁场，在A、B、C、D、E五点处都开有小孔，不同速度的电子从A孔入射后，在 B、C、D都有电子射出．图中α＝30°，则求： (1)出射电子的速率之比为vBvCvD； tCtD； (2)电子在磁场中运动的时间之比tB(3)E点有电子射出吗？ 17．(13分)如下图所示，一个质量为m，电量为＋q的带电粒子从A孔以初速度v0垂直于AD进入磁感应强度为B的匀强磁场中，并恰好从C孔垂直于OC射入匀强电场中，电场方向跟OC平行，OC⊥AD，最后打在D点，且OD＝2OC.若已知m，q，v0，B，不计重力，试求： (1)粒子运动到D点所需时间； (2)粒子抵达D点时的动能． 高中物理选修 3-1《磁场》单元测试题 高二物理阶段性复习质量检测三 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分。考试时间90分钟。 注意事项： 1．答卷前将学校、姓名、准考号填写清楚。 2．选择题的每小题选出答案后，用铅笔把机读卡上对应题目的答案标号涂黑。其它小题用钢笔或圆珠笔将答案写在答题卡上。 第一卷（选择题，共50分） 一、选择题(本题共10个小题，每小题5分，共50分) 1．关于磁场的下列说法正确的是( ) A．磁场和电场一样，是同一种物质 B．磁场最基本的性质是对处于磁场里的磁体或电流有磁场力的作用 C．磁体与通电导体之间的相互作用不遵循牛顿第三定律 D．电流与电流之间的相互作用是通过磁场进行的 2．关于磁感应强度，下列说法正确的是( ) A．一小段通电导体放在磁场A处，受到的磁场力比B处的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大 B．由B＝ F 可知，某处的磁感应强度大小与放入该处的通电导线所受磁场力FIL 成正比，与导线的IL成反比 C．一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零 D．小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 3．如图所示，一带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是( ) A．N极竖直向上 B．N极竖直向下 C．N极沿轴线向左 D．N极沿轴线向右 4．下列说法中正确的是( ) A．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值．即B＝ F IL B．通电导线放在磁场中的某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就为零 C．磁感应强度B＝ F 只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、IL I、L以及通电导线在磁场中的方向无关 D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向 5．下面所述的几种相互作用中，通过磁场发生的有( ) A．两个静止电荷之间的相互作用 B．两根通电导线之间的相互作用 C．两个运动电荷之间的相互作用 D．磁体与运动电荷之间的相互作用 6．两长直通电导线互相平行，电流方向相同，其截面处于一个等边三角形的A、B处，如图2所示，两通电导线在C处的磁感应强度均为B，则C处总磁感应强度为( ) A．2B B．B月 C．0 D.3B 7．如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是( ) A．沿路径a运动 B．沿路径b运动 C．沿路径c运动 D．沿路径d运动 8. 如图所示，M、N为一对水平放置的平行金属板，一带电粒子以平行于金属板方向的速度v穿 过平行金属板．若在两板间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，可使带电粒子的运动不发生偏转．若不计粒子所受的重力，则以下叙述正确的是( ) A．若改变带电粒子的电性，即使它以同样速度v射入该区域，其运动方向也一定会发生偏转 B．带电粒子无论带上何种电荷，只要以同样的速度v入射，都不会发生偏转 C．若带电粒子的入射速度v′>v，它将做匀变速曲线运动 D．若带电粒子的入射速度v′ 运动，下列说法正确的是( ) q A．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越大 mq B．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小 mC．对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期越大 D．对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变 10．如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O和y轴上的点a(0，L)．一质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场，并从x轴上的b点射出磁场．此时速度方向与x轴正方向的夹角为60°.下列说法中正确的是( ) A．电子在磁场中运动的时间为 πL v0 B．电子在磁场中运动的时间为C．磁场区域的圆心坐标为( 2πL 3v0 3LL，) 22 D．电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0，－2L) （第二卷，非选择题共50分） 二、填空题(本题共2个小题，满分12分) 11．(6分) 如图所示，阴极射线管(A为其阴极)放在蹄形磁铁的N、S两极间，射线管的A、B两极分别接在直流高压电源的________极和______极．此时，荧光屏上的电子束运动轨迹________偏转(选填“向上”“向下”或“不”)． 12．(6分)地球是个大磁体，在赤道上，地磁场可以看成是沿南北方向的匀强磁场．如果赤道某处的磁感应强度大小为0.5×10－4 T，在赤道上有一根东西方向的直导线，长为20 m，载有从东往西的电流30 A．则地磁场对这根导线的作用力大小为________，方向为________． 三、计算题(本题共4小题，共38分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤) 13．(9分)在磁场中放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长为1 cm，电流为0.5 A，所受的磁场力为5×10 N．求： (1)该位置的磁感应强度多大？ (2)若将该电流撤去，该位置的磁感应强度又是多大？ (3)若将通电导线跟磁场平行放置，该导体所受到的磁场力多大？ －4 14．(9分) 如图所示，导体杆ab的质量为m，电阻为R，放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电源内阻不计，问：若导轨光滑，电源电动势E为多大时才能使导体杆静止在导轨上？ 15．(10分)如图所示，abcd是一个边长为L的正方形，它是磁感应强度为B的匀强磁场横截面的边界线．一带电粒子从ad边的中点O与ad边成θ＝30°角且垂直于磁场方向射入．若该带电粒子所带电荷量为q、质量为m(重力不计)，则该带电粒子在磁场中飞行时间最长是多少？若要带电粒子飞行时间最长，带电粒子的速度必须符合什么条件？ 16．(10分) 如图所示，一质量为m、电荷量为q带正电荷的小球静止在倾角为30°足够长的绝缘光滑斜面顶端时，对斜面的压力恰为零，若迅速把电场方向改为竖直向下，则小球能在斜面上滑行多远？ 高中物理选修3-1《磁场》单元测试题 高二物理阶段性复习质量检测一 参考答案一 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分) 1．答案 D 解析 磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与试探电流元无关．而磁感线可以描述磁感应强度的强弱，疏密程度表示大小． 2．答案 C 解析 当带电粒子带负电时，在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相反，当带电粒子带正电时，受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同， W故A错误；由UAB＝知，若电场力的方向与运动方向相反，电场力做负功，则正 q电荷将从低电势处向高电势处运动，故B错误；根据左手定则，带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力方向一定与速度的方向垂直．故C正确，D错误．所以选C. 3．答案 B 解析 小磁针的S极顺时针排列，说明磁场方向为逆时针，由安培定则可知，电流方向为竖直向上，即该阴雨云带负电荷，故选项B正确． 4．答案 A 解析 用双线绕成的螺丝管，双线中的电流刚好相反，其在周围空间产生的磁场相互抵消，所以螺线管内中部磁感应强度为零． 5．答案 A 6.答案 C 解析 带电小球静止时受到竖直向下的重力G、垂直斜面向上的支持力FN和沿斜面向上的摩擦力Ff，小球下滑后，再受到一个垂直斜面向上的洛伦兹力F，沿斜面方向有：mgsin θ－μ(mgcos θ－F)＝ma，在垂直于斜面方向有：FN＋F＝mgcos θ，由于球加速运动，据F＝qvB，F增大而支持力FN减小，据Ff＝μFN，摩擦力 减小，导致加速度a增加；当速度v增到某个值时，mgcos θ－F＝0，有mgsin θ＝ma，此时加速度最大；此后，F＞mgcos θ，支持力FN反向，且速度继续增大，支持力FN增大，摩擦力Ff也随着增大，最后出现mgsin θ＝Ff，之后小球匀速下滑；所以只有C选项正确． 7.答案 C 解析 设Oa＝Ob＝d，因带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，所以圆周运动的半径正好等于d即d＝ mv0mv0 ，得B＝. qBqdqEd2 () 2mv0 如果换成匀强电场，带电粒子做类平抛运动，那么有d＝得E＝ 2mv02 ，所以＝2v0.选项C正确． qdEB二、不定项选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分) 8、BC mvmv解析 洛伦兹力不做功，空气阻力做负功．由r＝得B＝，速率减小，B增 qBqr大，所以半径减小． 9、AC 10、AC 11、BD 解析 由左手定则可知，正离子受洛伦兹力向后表面偏，负离子向前表面偏，前表面的电势一定低于后表面的电势，流量Q＝＝ Vvbct＝vbc，其中v为离子定向 tt移动的速度，当前后表面电压一定时，离子不再偏转，所受洛伦兹力和电场力达到平衡，即qvB＝q，得v＝ UbUUU，则流量Q＝bc＝c，故Q与U成正比，与a、bBBbBb无关． 12.答案 AC 解析 设磁场半径为R，当第一次以速度v1沿截面直径入射 时，根据几何知识可得： r1 ＝cos 30°，即r1＝3R.当第二次以速度v2沿截面2Rr1r2 3 ，A正确．两次情况下都是1 直径入射时，根据几何知识可得：r2＝R，所以＝ 同一个带电粒子在相等的磁感应强度下运动的，所以根据公式r＝ mvv1r1 ，可得＝Bqv2r2 60° T 32πmt1360° ＝，B错误．因为周期T＝，与速度无关，所以运动时间比为＝1Bqt290° T360°2 ＝，C正确，D错误．故选A、C. 3 三、计算题(本题共4小题，共52分) 13．(10分)答案 0.8 N 解析 对PQ画出截面图且受力分析如图所示 由平衡条件得F安＝mgtan 37°，又F安＝BIL 代入数据得G＝mg＝14．(12分)答案 BILtan 37° ＝0.6×5×0.2 N＝0.8 N 3/4 mvθtan er2 解析 如图所示，作入射速度方向的垂线和出射速度方向的垂线，这两条垂线的交点就是电子束在圆形磁场内做匀速圆周运动的圆心，设其半径为R，用m、e分别表示电子的质量和电荷量， v2 根据牛顿第二定律得evB＝m R根据几何关系得tan联立解得B＝ θr＝ 2Rmvθtan er2 15．(15分)答案 (1)垂直纸面向外(理由见解析) (2)2v0 (3)2∶π 解析 (1)由题图可知，电场与磁场是交替存在的，即同一时刻不可能同时既有电场，又有磁场．据题意对于同一粒子，从点A到点C，它只受电场力或磁场力 中的一种，粒子能在电场力作用下从点A运动到点C，说明受向右的电场力，又因场强方向也向右，故粒子带正电．因为粒子能在磁场力作用下由A点运动到点 C，说明它受到向右的磁场力，又因其带正电，根据左手定则可判断出磁场方向垂直于纸面向外． (2)粒子只在磁场中运动时，它在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动．因为AB＝BCmv2mv00 ＝l，则运动半径R＝l.由牛顿第二定律知：qv0B0＝，则B0＝ Rql粒子只在电场中运动时，它做类平抛运动，在点A到点B方向上，有l＝v0t 在点B到点C方向上， qE012 有a＝，l＝at. m2E0 解得E0＝，则＝2v0 qlB0 (3)t＝1 s射出的粒子仅受到电场力作用，则粒子由A点运动到C点所经历的时间t1＝.t＝3 s射出的粒子仅受到磁场力作用，则粒子由A点运动到C点所经12πmπm历的时间t2＝T，因为T＝，所以t2＝；故t1∶t2＝2∶π. 4qB02qB0 2mv20 lv0 mgqBLq2B2L2 16. (15分)答案 (1) 竖直向上 (2)cot θ (3)2 q2m8mg解析 (1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动， 其所受电场力必须与重力平衡， 有qE＝mg ① ② mgE＝ q 重力的方向是竖直向下，电场力的方向则应为竖直向上，由于小球带正电，所以电场强度方向竖直向上．(2)小球做匀速圆周运动，O′为圆心，MN为弦长，∠MO′P＝θ，如图所示．设半径为r，由几何关系知 L＝sin θ 2r ③ 小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，设小球做圆周运动的速率为v， qvB＝mv2 有r ④ 由速度的合成与分解知v0v＝cos θ ⑤ 由③④⑤式得vqBL0＝ 2mcot θ ⑥ (3)设小球到M点时的竖直分速度为vy，它与水平分速度的关系为vy＝v0tan 由匀变速直线运动规律v2y＝2gh ⑧ ＝q2B2L2 由⑥⑦⑧式得h8m2g θ 高中物理选修3-1《磁场》单元测试题 高二物理阶段性复习质量检测二 参考答案二 一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确的选项前的符号填在括号内) 1．解析 赤道上空的地磁场的方向是平行地面由南向北的，是安培定则，可知C选项正确． 答案 C 2.解析 由安培定则可以判断B、D选项正确． 答案 BD 3．解析 对通电导线进行受力分析，有可能合力为零的情况下，磁场的方向可能的情况，A、B、C选项正确． 答案 ABC 4．解析 设0a＝0b＝d，因带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，所以圆周运动的半径正好等于d即d＝ mv0mv0 ，得B＝. qBqb1qEd2 () 2mv0 如果换成匀强电场，带电粒子做类平抛运动，那么有d＝得E＝ 2mv20 所以＝2v0.选项C正确． qdEB答案 C 5.解析 由题意可知电子从EF射出的临界条件为到达边界EF时，速度与EF平行，轨迹与EF相切，如右图．由几何知识得R＋Rcosθ＝d，R＝ mv0 ，解得v0＝eBBedm1＋cosθ答案 A ，v>v0，即能从EF射出． 6．解析 带电金属环匀速转动，形成逆时针的等效电流(从右向左看)，根据安培定则可以确定通过金属环轴OO′的磁场方向水平向右，小磁针处的磁场方向水平向左，故小磁针N极最后水平指向左方，故C选项正确． 答案 C 7.解析 当带电粒子在磁场中垂直磁场运动时受到洛伦兹力作用，当带电粒子静止，而磁场运动时，带电粒子同样会受到洛伦兹力作用，欲使带电小球飘起来，受洛伦兹力向上且等于小球重力，即qvB＝mg，得v＝ mg，小球带正电，由qB左手定则可知小球应向右运动，故小球静止，磁场应水平向左运动，故D选项正确． 答案 D 8．解析 油滴带负电，在磁场中受洛伦兹力和重力，二力平衡做匀速直线运动，若磁场B减小，则洛伦兹力减小，油滴将向下运动，重力做正功，动能增加，故A选项正确；油滴在磁场中运动，只有重力做功，洛伦兹力不做功，故机械能守恒，B选项正确；当磁场反向后，洛伦兹力和重力要向下，油滴将向下运动，重力做正功，动能增加，重力势能减小，故D选项正确． 答案 ABD 9.解析 由左手定则可知，正离子受洛伦兹力向后表面偏，负离子向前表面偏，前表面的电势一定低于后表面的电势，流量Q＝＝Vvbct＝vbc，其中v为离 tt子定向移动的速度，当前后表面电压一定时，离子不再偏转，受洛伦兹力和电场力达到平衡，即qvB＝q，得v＝与a、b无关． 答案 BD UbUUU则流量Q＝，bc＝c，故Q与U成正比，bBBbB10.解析 由T＝ 2πmqB可知从d射出的电子和从c点射出的电子在磁场中运 动的周期相同，从d点射出的电子运动轨迹为半个圆周，从c点射出的电子运动1 轨迹为圆周，故在磁场中的运动时间之比2:1，故A选项正确． 4 答案 A 第Ⅱ卷(非选择题，共60分) 二、填空题(共20分) 11. 解析 ΔEp＝mgL1(1－cos37°)＝6×10－2×10×1×(1－0.8) J＝0.12 J 以导体棒为研究对象，受力如图． 受重力mg，悬线拉力T及安培力F，处于平衡状态， 则mgtanθ＝F，F＝BIL2， 得I＝ mgtanθ＝9 A. BL2 答案 0.12 9 12.解析 如图所示电子运动的圆心为O′，由几何知识可知电子做圆周运动的轨迹半径为R. mv2eBR由evB＝，得v＝. Rm由T＝ 2πmeB，得电子运动时间 Tπmt＝＝. 42eB由于洛伦兹力不做功，故动能不变，动能增量ΔEk＝0. 答案 eBRπm 0 m2eBmv，质子11H的质qB13．(8分)解析 回旋加速器的最大半径是一定的，由R＝ m1 量和电荷量的比值即＝， e1 4 而α粒子质量和电量的比值为， 2 mvmαvαRH＝，Rα＝. eBqBvRH＝Rα，得vα＝， 2 12R2q2B2mv＝. 22m所以α粒子动能与质子相同，带电粒子进入磁场做匀速圆周运动的周期T2πm＝. qB所以α粒子的周期是质子运动周期的2倍，即所加交变电场的周期的比为2:1的关系，则频率之比为1:2. 答案 (1) 2(2)Ek (3)1:2 三、计算题(本题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤) 14.解析 v 先根据左手定则判定安培力的方向，然后根据平衡条件列方程，再利用安培力公式以及闭合电路欧姆定律进行求解． 解：金属棒平衡时的平面受力图，如右图所示． 当MN平衡时，有mgsinθ－BILcosθ＝0 ① 由电路欧姆定律，得I＝ E ② R＋R1＋r由①②式联立并代入数据，得R1＝7 Ω. 答案 7 Ω 15．(10分)解析 (1)离子的初速度与磁场方向垂直，在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动，设圆半径为r，则根据牛顿第二定律可得 mv2 qvB＝. r得r＝ mv. qB2mv如图，离子回到屏S上的位置A与O的距离，AO＝2r，所以AO＝ qB. (2)离子到达P时，圆心角α＝因为α＝2θ，所以θ＝ vt. rαvtqB＝＝t. 22r2m答案 (1) 2mvqB (2)证明略 16.(10分)解析 (1)如图所示，不同速度的电子从B、C、D射出磁场区域过程的运动轨迹． 由几何知识可知 LmvBRB＝＝， 2qBRC＝L＝RD＝ mvC， qB23mvDL＝. 3qB∴vB:vC:vD＝3:6:43. (2)从B、C、D射出的电子圆周运动所对应圆心角之比为6:3:2. 由T＝ 2πmqB，t＝ θ2π T， 可得tB:tC:tD＝6:3:2. (3)电子受洛伦兹力作用不可能从E点射出． 答案 (1)3:6:43 (2)6:3:2 (3)无 17．(13分)解析 带电粒子垂直进入磁场，在磁场中将作匀速圆周运动， 运动时间t1＝. 4 带电粒子在电场中作类似平抛运动，在电场中运动时间 t2＝ TODv0 . 带电粒子在磁场中运动，由于洛伦兹力不做功，只有粒子在电场中运动时电场力对粒子做正功．由动能定理可求粒子抵达D点时的动能． (1)带电粒子在磁场中运动时间t1为 Tπmt1＝＝ . 42Bq带电粒子在电场中作类平抛运动，运动时间t2为 t2＝ ODv0 ＝ 2rv0 ＝ 2mv0 Bqv0Bq＝ 2m. 所以粒子运动到D点的时间为 t＝t1＋t2＝ πm2 mmπ ＋＝(＋2)． 2 BqBqBq2 (2)电场力对带电粒子做正功．由动能定理求粒子到达D点时动能Ek， W＝Ek－mv20，W＝F电 r＝mar. 12 而r＝at2， 2 所以W＝ 2 mr2 12 ① t22 . ② 122 mr2 由①②式得Ek＝mv0＋＝mv20. 2 2r2 v0 答案 (1) mπ (＋2) (2)mv20 Bq2 高中物理选修3-1《磁场》单元测试题 高二物理阶段性复习质量检测三 参考答案三 1．BD [电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，磁场是存在于磁体和电流周围的一种特殊物质，二者虽然都是客观存在的，但有本质的区别，A项错；磁体与磁体、磁体与电流，电流与电流间的相互作用的磁场力与其它性质的力一样，都遵循牛顿第三定律，所以C项错误；根据磁场的性质判断B、D项正确．] 2．D [磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是磁场本身性质的反映，其大小由磁场以及磁场中的位置决定，与F、I、L都没有关系，B＝ F 只是IL 磁感应强度的定义式．同一通电导体受到的磁场力的大小由所在处B和放置的方式共同决定，所以A、B、C都是错误的；磁感应强度的方向就是该处小磁针N极所受磁场力的方向，不是通电导线的受力方向，所以D正确．] 3．C [从左向右看圆盘顺时针转动，环形电流方向为逆时针方向，由安培定则可知，环的左侧相当于磁铁的N极，故小磁针最后平衡时N极沿轴线向左．] 4．C [磁感应强度B＝ F 是反应磁场力的性质的物理量，是采用比值的方IL 法来定义的，该公式是定义式而不是决定式，磁场中各处的B值是唯一确定的，与放入该点的检验电流的大小、方向无关．] 5．BCD [在磁铁的周围和通电导线周围都存在着磁场，磁体间、电流间、磁体与电流间的相互作用都是通过磁场发生的，而静止电荷间的相互作用是通过电场发生的．] 6．D [根据安培定则(右手螺旋定则)可以判断A导线在C处的磁感应强度为BA，大小为B，方向在纸面内垂直于连线AC，B导线在C处的磁感应强度为BB，大小为B，方向在纸面内垂直于连线BC.如图所示，由BA、BB按平行四边形定则作出平行四边形，则该平行四边形为菱形，故C处的总磁感应强度B′＝2×Bcos 30°＝ 3B.] 7．B [由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上．则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确，A错误．] 8．B [本题实际上是一个速度选择器的模型，带电粒子以速度v平行于金E 属板穿出，说明其所受的电场力和洛伦兹力平衡，即qE＝qvB，可得v＝.只要 BE 带电粒子的速度v＝，方向为如题图所示方向，均可以匀速通过速度选择器，B与粒子的种类、带电的性质及电荷量多少无关，因此A错误，B正确． 若v′>v，则有qv′B>qE，洛伦兹力大于电场力，粒子将向洛伦兹力方向偏转而做曲线运动，电场力做负功，粒子的速度将减小，但当粒子速度变化，洛伦兹力也随之发生变化，所以粒子所受合外力时刻发生变化，因此粒子不做匀变速曲线运动，C错．若v′ 12．3.0×10－2 N 竖直向下 解析 地磁场的磁感应强度为0.5×10－4 T，方向由南向北；导线垂直于地磁场放置，长度为20 m，载有电流30 A，则其所受安培力F＝BIL＝0.5×10－ 4 ×30×20 N＝3.0×10－2 N，根据左手定则可以判断导线所受安培力的方向竖直 向下． 13．(1)0.1 T (2)0.1 T (3)0 F 解析 (1)根据公式B＝得： IL5×10－4 B＝ T＝0.1 T. 0.01×0.5 (2)该处的磁感应强度不变，B＝0.1 T. (3)电流元平行磁场放置时，所受磁场力为零，F＝0. 14. mgRtan θ Bd 解析 由闭合电路欧姆定律得：E＝IR，导体杆受力情况如图所示，则由共点力平衡条件可得F安＝mgtan θ，F安＝BId，由以上各式可得出E＝ 15. 5πmqBL v≤ 3qB3m mgRtan θ . Bd 解析 从题设的条件中，可知带电粒子在磁场中只受洛伦兹力作用，它做匀速圆周运动，粒子带正电，由左手定则可知它将向ab方向偏转，带电粒子可能的轨道如下图所示(磁场方向没有画出)，这些轨道的圆心均在与v方向垂直的mv2mvOM上．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有qvB＝，r＝① rqB 运动的周期为T＝ 2πr2πm ＝② vqB 由于带电粒子做匀速圆周运动的周期与半径和速率均没有关系，这说明了它在磁场中运动的时间仅与轨迹所对的圆心角大小有关．由图可以发现带电粒子从入射边进入，又从入射边飞出，其轨迹所对的圆心角最大，那么，带电粒子从ad边飞出的轨迹中，与ab相切的轨迹的半径也就是它所有可能轨迹半径中的临界半径r0：r＞r0，在磁场中运动时间是变化的，r≤r0，在磁场中运动的时间是相同的，也是在磁场中运动时间最长的．由上图可知，三角形O2EF和三角形O2OEπ 均为等腰三角形，所以有∠OO2E＝. 3 π5π 轨迹所对的圆心角为a＝2π－＝ 33运动的时间t＝ Ta5πm ＝ 2π3qB 由图还可以得到 r0LLmvr0＋＝，r0＝≥ 223qB 得v≤ qBL 3m 5πm ；带电粒子的速度应符合条件3qB 带电粒子在磁场中飞行时间最长是qBLv≤. 3m 3m2g16.22 2qB 解析 由分析知：当小球静止在斜面顶端时，小球受重力mg、电场力Eq，且mg＝Eq，可得E＝ mg q 当电场反向时，小球由于受到重力和电场力作用而沿斜面下滑，产生速度，同时受到洛伦兹力的作用，F＝qvB，方向垂直斜面向上． 速度v是在不断增大的，直到mg和Eq的合力在垂直斜面方向上的分力等于洛伦兹力，小球就要离开斜面了，此时 3mgqvB＝(mg＋Eq)cos 30°，v＝ qB 又因为小球在下滑过程中只有重力和电场力做功，所以由动能定理可得： 123m2g (mg＋Eq)h＝mv，所以h＝22 24qB所以小球在斜面上下滑的距离为 h3m2g x＝＝2h＝22. sin 30°2qB （资料整理来源于网络） 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容