高二物理同步测试(2)—磁场(B)

高中学生学科素质训练高二物理同步测试（2）—磁场（B）YC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40分）一、选择题（每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对得4分，对而不全得2分。）1．下列说法中正确的是（）A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的B．磁感线和磁场一样也是客观存在的物质C．一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用D．根据安培分子电流假说，在外界磁场的作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体被磁化，两端形成磁极2．在xOy坐标的原点处放置一根与坐标平面垂直的通电直导线，电流方向指向纸内（如图所示），此坐标范围内还存在一个平行于xOy平面的匀强磁场，已知在以直导线为圆心的圆周上的a、b、c、d四点中，a点的磁感应强度最大，则此匀强磁场的方向（）A．沿x轴正方向B．沿x轴负方向C．沿y轴负方向D．沿y轴正方向3．如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小为F2，则此时b受到的磁场力的大小为（）A．F2B．F1—F2C．F1+F2D．2F1—F24．一个长螺线管中通有交变电流，把一个带电粒子沿管轴线射入管中，粒子将在管中（不计重力影响）（）A．做圆周运动B．沿轴往返运动C．做匀加速直线运动D．做匀速直线运动5．一根通电导线垂直于匀强磁场放置时，其所受磁场力为F.若将此通电导线绕平行于磁场的轴转动，则（）A．转过90°时，其所受的磁场力为零B．转过45°时，其所受的磁场力F′满足关系式0＜F′＜FC．在转动过程中，其所受磁场力的大小不变，方向改变D．在转动过程中，其所受磁场力的大小不变，方向也不变6．如图所示，条形磁铁放在桌面上，一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图所示.则在这个过程中磁铁受到的摩擦力（保持静止）（）A．为零B．方向由向左变为向右C．方向保持不变D．方向由向右变为向左7．三个电子各具有与磁场方向垂直的速度v、2v、3v，则它们在匀强磁场中回旋的半径之比和频率之比为（）A．1∶2∶3，1∶2∶3B．1∶2∶3，1∶1∶1C．1∶1∶1，1∶2∶3D．1∶1∶1，1∶1∶18．一电子在磁感应强度为B的匀强磁场中，以一固定的正电荷为圆心做匀速圆周运动，已知磁场方向垂直于运动平面，电场力恰好是磁场作用在电子上的洛伦兹力的3倍，电子电荷量为e，质量为m，那么电子运动的可能角速度为（）A．4Be/mB．3Be/mC．2Be/mD．Be/m9．如图所示，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里。许多质量为m带电量为+q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域。不计重力，不计粒子间的相互影响。下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中BqmvR。哪个图是正确的？（）10．如图所示，某空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，已知一离子在电场力和磁场力作用下，从静止开始沿曲线acb运动，到达b点时速度为零，c为运动的最低点.则A．离子必带负电B．a、b两点位于同一高度C．离子在c点速度最大D．离子到达b点后将沿原曲线返回第Ⅱ卷（非选择题，共60分）二、填空题（每小题6分，共24分。把正确答案填写在题中的横线上，或按题目要求作答。）MNOd-211．磁铁的磁场和电流的磁场有相同的来源，都是由产生的，磁现象电本质就是所有磁现象归结为之间通过发生相互作用。12．如图所示，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=。13．MN为水平放置的两块平行金属板,板间距离为d，两板间电势差为U,当带电荷量为q、质量为m的正离子流以速度v0沿水平方向从两板左端的中央O点射入，因受电场力作用,离子做曲线运动,偏向M板（重力忽略不计）。今在两板间加一匀强磁场,使从中央O点处射入的正离子流在两板间做直线运动，如图所示：则磁场方向是_________,磁感应强度B=_________.如果把上述磁场的区域扩大到金属板右侧的空间,则从平板间射出的正离子将在磁场中做圆周运动,完成半个圆周所需的时间为_________.14．一回旋加速器，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，则能使α粒子（42He）加速到的速度为______,能使α粒子获得的动能为_________.三、计算题（共36分。要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分。）15．（11分）如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应.实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U=kdIB，式中的比例系数k称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板一侧，在导体板的两侧将出现匀强电场，电子将受到静电力作用.当静电力与洛伦兹力平衡时，两侧之间就会形成稳定的电势差.设电流I是由电子的定向移动而形成的，电子的平均速率为v，电荷量为e.回答下列问题：（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势_________下侧面A′的电势（填“高于”“低于”“等于”）.（2）所受洛伦兹力的大小为_________.（3）当导体板上、下两侧面之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为_________.（4）由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数k=1/ne，n代表单位体积中自由电子的个数.16．（16分）.如图所示，导体杆ab质量为m，电阻为R，放在与水平面夹角为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，电池内阻不计.问：（1）导体光滑时E为多大能使导体杆静止在导轨上？（2）若导体杆与导轨间的动摩擦因数为μ，且不通电时导体杆不能静止在导轨上，要使杆静止在导轨上，E应为多大？17．（9分）如图所示，在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B；在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强为E.一质量为M、电荷量为-q的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向射出.射出之后，第三次到达x轴时，它与原点O的距离为L.求此粒子运动的总路程（重力不计）.参考答案1．ACD；2．C；直导线在圆周上的a、b、c、d四点的磁感应强度等大，若匀强磁场的方向与某点相同，则该点磁感应强度最大。3．A；因a和b载有大小相同、方向相反的电流，a、b受外磁场的作用也等大、反向。故A正确。4．D；粒子的运动方向总是与磁场的方向平行，所以粒子没有受到磁场力的作用。5．C；将通电导线绕平行于磁场的轴转动时，导线仍垂直于匀强磁场，故C正确。6．B；通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，所受安培力由左上方变为右上方，因力的作用是相互的，磁铁所的反作用力由右下方变为左下方。故B正确。7．B；由回旋的半径表达式qBmvR，周期表达式qBm2。故B正确。8．AC；由于磁场的方向和电子的运动方向没有具体确定，所以电场力的方向与洛伦兹力的方向可能相同也可能相反.当两力方向相同时，向心力为F=4f（f是洛伦兹力）；当两力方向相反时，向心力为F=2f.根据F=mrω2和v=rω可以算出答案是4Be/m或2Be/m.9．A；由左手定则和几何知识可确定。10．BC。由题意知离子只受电场力F电和洛伦兹力F洛，根据F电与F洛产生的条件，静止离子只受电场力，产生向下的加速度，进而获得速度；由于速度方向垂直于磁场，将受到洛伦兹力F洛作用，根据轨迹弯曲方向及左手定则可知离子带正电.洛伦兹力永远不做功，电场力做功与路径无关，故到达c点时，因a、c两点电势差最大，所以离子动能最大；到达b点速度为零，表明a、b在同一高度.离子到达b点的受力及运动状态与a点相同，故其将向右下方开始做一轨迹与acb相同形状的运动.11．电荷的运动，运动电荷，磁场；12．2mv/qB，2mv/qB；13．垂直纸面向外，0dvU，qUdmv0；14．v/2，Ek。15．（11分）解：（1）由电流方向用左手定则可判定电子所受洛伦兹力方向向上，电子聚集在上表面，所以UA＜UB.（2分）（2）洛伦兹力F洛=Bev.（1分）（3）电场方向向上，E=U/h,（2分）故F=ehU=Bev.（2分）（4）由二力平衡条件可得ehU=Bev，（1分）又电流的微观表达式为I=nehdv.（1分）解得k=Ud/IB=ne1.（2分）答案：（1）低于（2）F洛=Bev（3）F电=Bev（4）略16．（16分）解：（1）杆受力如图15－17所示，由平衡条件有：F－Nsinθ=0,Ncosθ－mg=0，（2分）而F=BId=BREd（1分）联立得：E=BdRmgtan.（1分）（2）有两种可能：一种是E较大，使F安较大，导体杆有上滑趋势，摩擦力沿斜面向下.由平衡条件有：F1cosθ－mgsinθ－μ（mgcosθ+F1sinθ）=0（2分）F1=BRE1d,（1分）得：E1=)sin(cos)cos(sinBdRmg（2分）另一种可能是E较小，使F安较小，导体杆有下滑趋势，摩擦力沿斜面向上.由平衡条件有：F2cosθ－mgsinθ+μ（mgcosθ+F2sinθ）=0（2分）F2=BRE2d,（1分）得：E2=)sin(cos)cos(sinBdRmg（2分）综上所述，E应满足：E1≤E≤E2.（2分）17．（9分）解：根据题意，粒子从O点射出之后，先在磁场中做匀速圆周运动，设速度为v0，则有qv0B=mRv20（2分）然后进入电场，在电场中先做匀减速直线运动，后又做匀加速直线运动，第二次回到x轴上.设减速位移大小为L0，（1分）有v02=2mqE·L0，（2分）次进入磁场，运动半周后第三次到达x轴，有L=4R,如图所示.由上述等式可得总路程：s=2π·R+2L0（2分）=21π·L+mELqB1622（2分）答案：21π·L+mELqB1622