高二物理同步测试(1)—磁场(A)

高中学生学科素质训练高二物理同步测试（1）—磁场（A）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．由B=F/IL可知，磁感应强度B与一小段通电直导线受到的磁场力成正比B．一小段通电导线所受磁场力的方向就是磁场方向C．一小段通电导线在某处不受磁场力，该处磁感应强度一定为零D．磁感应强度为零的地方，一小段通电导线在该处不受磁场力2．在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线，如图所示，四根导线中电流i4=i3＞i2＞i1。要使O点磁场增强，应切断哪一根导线中的电流（）A．i1B．i2C．i3D．i43．如图所示，一个通电（从左往右为逆时针方向）的闭合线圈套在条形磁铁靠近N极的一端，则下列判断正确的是（）A．线圈环面有缩小的倾向B．线圈环面有扩大的倾向C．线圈将向S极平移D．线圈将向N极平移4．如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场.若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是A．在b、n之间某点B．在n、a之间某点C．a点D．在a、m之间某点5．在赤道处沿东西方向放置一根直导线，导线中电子定向运动的方向是从西向东，则导线受到地磁场作用力的方向是（）A．向东B．向北C．向上D．向下6．关于安培力和洛伦兹力的异同，下列说法中正确的是（）A．两种力本质上都是磁场对运动电荷的作用B．洛伦兹力与带电粒子的运动方向有关，安培力与自由电荷定向移动的方向有关C．两种力的方向均可用右手定则判断D．安培力、洛伦兹力都一定不做功7．一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8．长方体金属块放在匀强磁场中，有电流通过金属块，如图所示.则下面说法中正确是（）A．金属块上、下表面电势相等B．金属块上表面电势高于下表面电势C．金属块上表面电势低于下表面电势D．无法比较上、下表面的电势高低9．如图所示，a、b是位于真空中的平行金属板，a板带正电，b板带负电，两板间的电场为匀强电场，场强为E。同时在两板之间的空间中加匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B。一束电子以大小为0v的速度从左边S处沿图中虚线方向入射，虚线平行于两板，要想使电子在两板间能沿虚线运动，则0v、E、B之间的关系应该是（）A．BEv0B．EBv0C．BEv0D．BEv010．一带电微粒M在相互垂直的匀强电场、匀强磁场中作匀速圆周运动，匀强电场竖直向上，匀强磁场水平且垂直纸面向里，如图所示，下列说法正确的是（）A．沿垂直纸面方向向里看，微粒M的绕行方向为逆时针方向B．运动过程中外力对微粒作功的代数和为零，故机械能守恒C．在微粒旋转一周的时间内重力作功为零D．沿垂直纸面方向向里看，微粒M的绕行方向既可以是顺时针也可以是逆时针方向第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。）11．如图所示，马蹄形磁铁两极间的导体棒ab，当通有自b向a的电流时受到向右的安培力的作用，则磁铁的上端是极。如果磁铁上端是S极，导体棒中的电流方向自a到b，则导体棒受到的安培力的方向向。12．边长为d的正方形区域ABCD内有如图所示的匀强磁场，磁感应强度为B，一束电子在A处沿着A指向B的方向射入。设电子的质量为m、电量e，那么在磁场中能停留的最长时间为；能在CD边上射出磁场的电子中具有的最大速度值为。13．如图所示，两电子沿MN方向从M点射入两平行平面间的匀强磁场中，它们分别以v1、v2的速率射出磁场.则v1∶v2=_________，通过匀强磁场所用时间之比t1∶t2=_________.14．如图所示，在圆心为O、半径为r的圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，一电子以速度v沿AO方向射入，后沿OB方向射出匀强磁场.若已知∠AOB=120°，则电子穿越此匀强磁场所经历的时间是_________.二、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。）14．（11分）如图所示，水平放置的光滑金属导轨，相距为L，导轨所在平面距离地面高度为h，导轨的一端与电源（电动势为E，内阻为r）相连，另一端静止地放着一根质量为m的金属棒ab，导轨处在竖直向上的匀强磁场B中，当开关S接通后，金属棒从导轨上抛出，落地后的水平距离为s，试求电路接通后通过金属棒的电量。16．（9分）如图所示，回旋加速器D形盒的半径为R，用来加速质量为m，电量为q的质子，使质子由静止加速到能量为E后由A孔射出，求：（1）加速器中匀强磁场B的方向和大小。（2）设两D形盒间距离为d，其间电压为U，电场视为匀强电场，质子每次经电场加速后能量增加，加速到上述能量所需回旋周数。（3）加速到上述能量所需的时间。17．（16分）如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外.一电荷量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0,方向沿x轴正方向；然后经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场，并经过y轴上y=-2h处的P3点.不计重力,求：（1）电场强度的大小；（2）粒子到达P2时速度的大小和方向；（3）磁感应强度的大小；参考答案1．D；磁感应强度是反映磁场基本属性的物理量，一旦磁场确定，各处的磁感应强度B也就客观地确定了；磁感应强度B的方向一定和通电直导线所受的磁场力方向垂直；当导线与磁场平行时，导线就不受磁场力了.2．D；根据安培定则，i1、i2、i3、i4在O点产生的磁场的方向分别为垂直纸面向里、向里、向里、向外，且由i3=i4知切断i4可使O点的磁场增强.3．AC；由条形磁铁磁感线的分布可知在通电线圈所在处的磁场方向,由左向右看如图所示.由左手定则可知线圈所受的磁场力是朝向圆心向里的,使线圈的环面有收缩的倾向.4．C；带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,当氢核垂直于ad边从中点m射入,又从ab边的中点n射出,则速度必垂直于ab边,a点为圆心,且R=qBmv.当磁场的磁感应强度变为原来的2倍,则半径变为原来的1/2,氢核从a点垂直于ad边射出,所以选项C正确.5．D；因电流方向为从东向西，地磁场方向为自南向北，由左手定则可得D正确。6．AB；洛伦兹力是磁场对一个运动电荷的作用；安培力是磁场对所有参与定向移动的电荷（即电流）的磁场力的宏观表现.洛伦兹力f=Bqvsinθ，θ是B与v的夹角；安培力F=BILsinθ，θ是B与I的夹角，I的方向是形成电流的所有带电粒子的定向移动方向.对安培力而言，左手的四指应指电流方向；对洛伦兹力而言，左手的四指应指正电荷的运动方向.安培力的方向垂直于B、I组成的平面；洛伦兹力垂直于B、v确定的平面.洛伦兹力永远与电荷运动方向垂直，故洛伦兹力永远不做功；安培力是洛伦兹力的集中表现，对通电导线可以做功，从而实现电能与其他形式能的转化.7．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.8．C；金属导电是由于金属中自由电子定向移动引起的.当金属块中有电流时，自由电子运动方向和电流方向相反，由左手定则可判断自由电子所受洛伦兹力方向向上，即自由电子向上偏转，所以上表面电势较下表面要低.9．A；要想使电子在两板间能沿虚线运动，必须满足电场力和洛伦兹力大小相等，即BqvEq0，可得BEv0。10．AC；因带电微粒M作匀速圆周运动，故电场力与重力平衡，洛伦兹力提供向心力，微粒带正电，M的绕行方向为逆时针方向，因电场力做功，机械能不守恒。AC正确。11．N，右；12．πm/qB，qBd/m；13．1/2，3/2；14．vr332。15．（11分）解：对棒进行受力分析：在水平轨道上，棒在安培力的作用下作匀加速直线运动，这个过程，电路是导通的，设在水平轨道上运动的时间为t，末速度为v0，由动量定理得：ILB·t=mv…①（2分）棒离开水平轨道后只受重力，开始做平抛运动，则有：s=v0t……………②（1分）h=gt2/2……………③（2分）联立②、③，解得hgsv20代入①（2分）得ILB·t=mhgs2（2分）（It）LB=mhgs2（2分）Q=mhgs2/LB。（2分）16．（9分）解：（1）由左手定则判定B的方向垂直纸面向里（1分）RqmEBBqmEBqmvR2)1(2分（1分）（2）E=nuq转一周加速两次（1分）旋转周数为uqEn22（2分）（3）uBqmETntBqmT22)1(2分（2分）17．（16分）解：（1）粒子在电场和磁场中的运动轨迹如图所示。设粒子由P1运动到P2的时间为t，电场强度的大小为E，粒子在电场中的加速度为a，由牛顿第二定律和运动学公式有：qE=ma,（1分）v0t=2h,（1分）h=21at2.（1分）由上列三式解得：E=qhmv220.（2分）（2）粒子到达P2时速度沿x方向，速度分量为v0，以v1为速度沿y方向速度分量的大小，v表示速度的大小，θ为速度与x轴的夹角，则有：v12=2ah,（1分）v=2021vv,（1分）tanθ＝01vv.（1分）由上列三式可得：v1=v0.（1分）又解得：v=2v0,（1分）θ=45°.（1分）（3）设磁场的磁感应强度为B，在洛伦兹力作用下粒子做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得：qvB=rmv2,（2分）r是圆周的半径，与x轴、y轴的交点为P2、P3，因为OP2=OP3，θ=45°，（1分）由几何关系可知，连线P2P3为圆周的直径，由几何关系可求得：r=2h.（2分）最后解得：B=qhmv0.（1分）