:高二物理同步测试（1）—磁场

高中学生学科素质训练

高二物理同步测试（1）—磁场

一

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试用时90分钟。

第Ⅰ卷（选择题，共32分）

一、选择题：（每小题至少有一个选项是正确的，请把正确的答案填入答题卡中，每小题4分，共32分，漏选得2分，错选和不选得零分）

1．下列关于磁感应强度的说法中，正确的是                             （  ）

A．一小段通电直导线放在磁场中某点不受磁场力作用，则该点磁感应强度一定为零

B．一小段通电直导线放在磁场中某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度可能不为零

C．一小段通电直导线放在磁感应强度为零的地方，受到的磁场力可能不为零

D．一小段通电直导线放在磁场中受到的安培力为F，通电电流为I，导线长为△L，

则磁感应强度B的大小等于F/（I△L）

2．如图17-1所示。三根长导线通电电流大小相同，通电方向为b导线和d导线向纸里，c导线向纸外，a点为bd的中点，ac垂直于bd，且ab=ad=ac，磁场在a点处的磁感应强度的方向为（  ）

A．垂直纸面指向纸外

B．垂直纸面指向纸里

C．沿纸面由a指向b

D．沿纸面由a指向c

3．如图17-2所示。金属板abcd置于匀强磁场中，通以水平向左的恒定电流，当达到稳定状态后（  ）

A．电子向cd边偏转，使ab边电势高于cd边电势

B．电子向cd边偏转，使ab边电势低于cd边电势

C．电子不再发生偏转，但ab边电势高于cd边电势

D．电子不再发生偏转，但ab边电势低于cd边电势

4．如图17-3所示，半径为R的绝缘筒中为匀强磁场区域，磁感应强度为B，磁感线垂直纸面向里，一个质量为m、电量为q的正离子，以速度v从圆筒上C孔处沿直径方向射入筒内，如果离子与圆筒碰撞二次（碰撞时不损失能量，且碰撞所用的时间不计），又从C孔飞出，则离子在磁场中运动的时间为（  ）

A．2πR/v    B．πR/v

C．πm/Bq     D．2πm/Bq

5．如图17-4所示，平行薄金属板MN平行于匀强磁场放置，一质量为m，电量为q 的粒子在磁场中运动，速度方向垂直于磁场，第一次穿过金属板的轨迹如图，已知ab：bc=10：9，设每次穿过金属板，粒子所受阻力是不变的，下列说法正确的是（  ）

A．粒子每穿过MN一次，损失的速度是相同的

B．粒子运动的周期越来越短

C．粒子能穿过MN 6次

D．粒子能穿过MN 5次

6．一束混合的离子束，先径直穿过正交匀强电、磁场，

再进入一个磁场区域后分裂成几束，如图17-5所

示，若粒子的重力不计，这分裂是因为（  ）

A．带电性质不同，有正离又有负离子

B．速度不同

C．质量和电量的比值不同

D．以上答案均不正确

7．如图17-6所示，单摆的摆线是绝缘的，长L，摆球带正电，摆悬挂于O点，当它摆过竖直线OC时便进入匀强磁场，磁场方向垂直于

单摆的摆动平面，下列说法正确的是（  ）

A．A与B处于同一水平面

B．在A与B点，线上张力相等

C．单摆的振动周期T＞2π

D．单摆连续两次通过p点时，摆线的张力一样大

8．在图17-7虚线所围的区域内，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，已知从左方水平射入的电子，穿过这区域时未发生偏转。设重力可忽略不计，则在这区域中E和B的方向可能是（  ）

A．E和B都沿水平方向，并与电子的运动方向相同

B．E和B都沿水平方向，并与电子的运动方向相反

C．E竖直向上，B垂直纸面向外

D．E竖直向上，B垂直纸面向里

第Ⅱ卷（非选择题，共68分）

二、填空题（每空4分，共28分，请把答案填写在题中横线上）

9．如图17-8所示，三个带电量相等的粒子在匀强电场中的部分径迹分别是Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，它们进入磁场时具有相等且和磁场垂直的初速。由图可知，径迹Ⅰ表示粒子     电，径迹    的粒子荷质比最大。

10．如图17-9所示，某空间存在着正交的匀强电场和匀强磁场， 场强方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面水平向里，B=1T，E=10N/C。现有一质量m=2×10-6kg，q=+2×10—6C的液滴以某一初速度进入该区域恰能做匀速直线运动，则这个速度的大小为

，方向为

。

11．如图17-10所示，带电液滴从h高处自由落下，进入一个匀强电场与匀强磁场的互相垂直的区域，磁场方向垂直纸面， 电场强度为E，磁感应强度为B。已知液滴在此区域中做匀速圆周运动，则圆周运动的半径R=

。

12．如图17-11，在x轴上方（y≥0）存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。在原点O有一离子源向x轴上方的各个方向发射出质量为m、电量为q的正离子，速率都为v，对那些在xy平面内运动扔离子，在磁场中到达的最大x=    ，最大y=        。

三、计算题（本题共4小题，共40分，解答应写明必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位）

13．（10分）在竖直平面内半圆形光滑绝缘管处在如图17-12所示的匀强磁场中，B=1。1T，管道半径R=0。8m，其直径AOB在竖直线上。在管口A处以2m/s水平速度射入一个小带电球，其电量为10-4C，问：（1）小球滑到B处的速度为多少？  （2）若小球从B处滑出的瞬间，管子对它的压力恰好为零，小球质量为多少？（g=10m/s2）

14．（10分）一带电质点，质量为M，电量为q，以平行于ox轴的速度v从y轴上的a点射入图17-13中的第一象限所示的区域，为了使该质点能从x轴上的B点以垂直于ox轴的速度v射出，可在适当的地方加一垂直于xy平面、磁感应强度为B的匀强磁场。若此磁场仅分布在一圆形区域内，试求这圆形区域的最小半径。重力不计。

15．（10分）如图17-14所示，在足够长的竖直放置的绝缘真空管中，有一电量为4×10—4C、质量为0。1g的带正电的小圆柱体，恰好可在管内部自由滑动。将此管放在相互垂直的水平匀强磁场和水平匀强电场中，已知E=10N/C，B=5T，小圆柱体与管壁的动摩擦因数μ=0。2。设圆柱体在管内静止下落，（1）试说明小圆柱体运动的性质；（2）下落过程中最大和最小的加速度及与此相对应的速度大小为多少？

16．（10分）质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图17-15所示，离子源S产生带电量为q的某种正离子，离子产生出来时的速度很小，可以看成是静止的，离子产生出来后经过电压U加速后形成离子束流，然后垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，沿着半圆周运动而到达记录它的照相底片P上，实验测得：它在P上的位置到入口处S1的距离为a，离子束流的电流为I，回答下列问题：

（1）ts内射到照相底片P上的离子数目为多少？

（2）单位时间穿过入口处S1离子束流的能量为多少？

（3）试证明这种离子的质量为m=qB2a2/8U。

物理参考答案（一）

1．B；2．C；3．D；4．BC；5．D；6．C；7．AC；8．ABC；9．正，Ⅲ；10．20m/s，与E成60°斜向上；

11．E（h/g）/B；12、2mv/qB，2mv/qB；

13．解：（1）小球从A到B，利用动能定理

mg·2R=mvB2/2—mvA2/2得

vB==6m/s

（5分）

（2）在B点，对小球进行受力分析 由于小球做圆周运动，所以有qvB­B—mg=mvB2/R

得   m=1。2×10—5kg。   （5分）

14．解：质点进入xoy平面的磁场区域内作匀速圆周运动，由qvB=mv2/R得：R=mv/qB

（4分）

据题意，要求垂直ox轴射出，它在磁场区域内必经过1/4圆周，且此圆周应与入射方向线相切，过这两个切点M、N作入射和出射方向的垂线，其交点O`即为圆心。因此该粒子在磁场内的轨道就是以O`为圆心，R=mv/qB为半径的一段圆弧。在通过M、N两点所有圆周中，以MN为直径的圆周最小因此所求圆形区域的最小半径为

rmin=MN/2=R /2=mv/2qB

（6分）

15．解：（1）对小圆柱体的受力分析，水平方向：N+qvB=Eq竖直方向：mg—μN=ma

当N=0时，即mg=ma，a=g=10m/s2，此时qvB=Eq得v=E/B=10/5=2m/s（5分）

（2）当速度继续增大时，洛仑兹力随之增大，管壁对小圆柱体的弹力要反向增大，经受力分析得

水平方向：  Eq+N=qvB

竖直方向：  mg—μN=ma

当a=0时，速度达到最大值，即 mg=μ（qvB—Eq）

得

vmax=（mg+μEq）/μqB

代入数据得  vmax=4。5m/s（5分）

16．解：（1）由I=Q/t=nq/t可得。（3分）

（2）离子经电场加速后在入口处S1的动能为

EK=mv2/2=qU，

所以，单位时间内通过入口处S1的离子束流的能量为P=nEK/t=UI。      （3分）

（3）离子在磁场中运动时有  R=mv/qB，其中R=a/2，

消去v即得这种离子的质量为  m=qB2a2/8U。

（4分）

审定意见：对原题中公式不标准的问题进行了修改。

审稿人：贾玉兵