磁场章末检测.docx
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磁场章末检测
章末检测(B)
(时间:
90分钟,满分:
100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=
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F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1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( )
图1
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=
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=
只是定义式,它的大小取决于场源以及磁场中的位置,与F、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
图2
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.2BB.B
C.0D.
B
7.如图3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( )
图3
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4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( )
图4
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′ 9.如图5所示,环型对撞机是研究高能粒子的重要装置.正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后,沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内,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.两种带电粒子将被局限在环状空腔内,沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动,从而在碰撞区迎面相撞.为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动,下列说法正确的是( ) 图5 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 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 C.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6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( ) 图6 A.电子在磁场中运动的时间为 B.电子在磁场中运动的时间为 C.磁场区域的圆心坐标为( , ) D.电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0,-2L) 题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答 案 姓名: ________ 班级: ________ 学号: ________ 得分: ________ 二、填空题(本题共2个小题,满分12分) 11.(6分)如图7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”). 图7 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0.5×10-4T,在赤道上有一根东西方向的直导线,长为20m,载有从东往西的电流30A.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个小题,满分38分) 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1cm,电流为0.5A,所受的磁场力为5×10-4N.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? 14.(9分)如图8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? 图8 15.(10分)如图9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? 图9 16.(10分)如图10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? 图10 第三章 磁 场(B)答案 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= 只是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= 是反应磁场力的性质的物理量,是采用比值的方法来定义的,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×Bcos30°= B.] 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,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′ 9.BD 10.BC 11.负 正 向下 12.3.0×10-2N 竖直向下 解析 地磁场的磁感应强度为0.5×10-4T,方向由南向北;导线垂直于地磁场放置,长度为20m,载有电流30A,则其所受安培力F=BIL=0.5×10-4×30×20N=3.0×10-2N,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)0.1T (2)0.1T (3)0 解析 (1)根据公式B= 得: B= T=0.1T. (2)该处的磁感应强度不变,B=0.1T. (3)电流元平行磁场放置时,所受磁场力为零,F=0. 14. 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=mgtanθ,F安=BId,由以上各式可得出E= . 15. v≤ 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OM上.带电粒子在磁场中运动,洛伦兹力提供向心力,有qvB= ,r= ① 运动的周期为T= = ② 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O2OE均为等腰三角形,所以有∠OO2E= . 轨迹所对的圆心角为a=2π- = 运动的时间t= = 由图还可以得到 r0+ = ,r0= ≥ 得v≤ 带电粒子在磁场中飞行时间最长是 ;带电粒子的速度应符合条件v≤ . 16. 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= 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 qvB=(mg+Eq)cos30°,v= 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: (mg+Eq)h= mv2,所以h= 所以小球在斜面上下滑的距离为 x= =2h= .
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