高二年级物理磁场统测试卷

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高二年级物理《磁场》统测试卷
时间:90分钟 分值:100分
一、填空题(共10小题,每小题4分,计40分)
1.如图直导线通人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( )
2.如图所示,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流
1I 和
2I ,且12I I ;a 、b 、c 、d 为导线某一横截面所在平面内的四 点,且a 、b 、c 与两导线共面;b 点在两导线之间,b 、d 的连线与
导线所在平面垂直.磁感应强度可能为零的点是( ) A. a 点 B. b 点 C.c 点 D. d 点
3.如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁的N 极附近,磁铁的 轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面,当线圈内通以图示方向的电流 后,线圈将( )
A .不动
B .转动 C. 向左摆动 D .向右摆动
4.如图所示,一根长直导线穿过载有恒定电流的金属圆环的中心,且垂直于环的平面.导线和环中的电流方向如图所示,那么导体环受到的磁场力( )
A .沿环的半径向外,环有扩张趋势
B .沿环的半径向内,环有收缩趋势
C .等于零 D. 水平向右
5.关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量,下列结论中正确的是 ( ) A . 只与加速器的半径有关,半径越大,能量越大
B .与加速器的磁场和半径均有关,磁场越强、半径越大,能量越大
C .只与加速器的电场有关,电场越强,能量越大
D .与带电粒子的质量和电荷量均有关,质量和电荷量越大,能量越大 6.目前有一种磁强计,用于测定地磁场的磁感应强度.磁强计的原理
如图所示,电路中有一段金属导体,它的横截面是宽为a 、高为b 的长方形,放在沿y 轴正方向的匀强磁场中,导体中通有沿x 轴正 方向、大小为I 的电流.已知金属导体单位体积中的自由电子数为 n ,电子电荷量为e ,金属导电过程中,自由电子所做的定向移动可 视为匀速运动.两电极M 、N 均与金属导体的前后两侧接触,用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U ,则磁感应强度的大小和电极M 、N 的正负为 ( )
A.
nebU I ,M 正,N 负 B. neaU
I ,M 正,N 负 C. nebU I ,M 负,N 正 D. neaU I
,M 负,N 正
7.如图所示为磁流体发电机的原理图:将一束等离子体喷射入磁场,在场中有两块金属板A 、B ,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压.如果射人的等离子体的初速度为v ,两金属板的板长(沿初速度方向)为L ,板间距离为d ,金属板的正对面积为S ,匀强磁场的磁感应强度为B ,方向垂直于离子初速度方向,负载电阻为R ,电离气体充满两板间的空间.当发电机稳定发电时,电流表的示数为I .那么板间电离气体的电阻率为 ( ) A.
S Bdv R d I ⎛⎫- ⎪⎝⎭ B. S BLv R d I ⎛⎫
- ⎪⎝⎭
C.
S Bdv R L I ⎛⎫- ⎪⎝⎭ D. S BLv R L I ⎛⎫
- ⎪⎝⎭
8.如图所示,一半径为R 的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一质量为m ,电荷量为q 的正电荷(重力忽略不计)以速度v 沿正对着圆心O 的方向射人磁场,从磁场中射出时速度方向改变了θ角.磁场的磁感应强度大小为 ( ) A.
tan
2
mv qR θ
B.
cot
2
mv qR θ
C.
sin
2
mv qR θ
D.
cos
2
mv qR θ
9.在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电荷量为q 、质量为m 的带电球体,管道半径略大于球体半径.整个管道处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中,磁感应强度方向与管道垂直.现给带电球体一个水平速度v 0,则在整个运动过程中,带电球体克服摩擦力所做的功不可能为 ( ) A.0 B.
2
1()2mg m qB
C.2012mv
D.2
2012mg m v qB ⎡⎤⎛⎫-⎢⎥ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦
10.质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器,它的工作原理是带电粒子(不计重力)经同一电场加速后,垂直进入同一匀强磁场做圆周运动,然后利用相关规律计算出带电粒子质量.其工作原理如图所示.虚线为某粒子运动轨迹,由图可知( ) A. 此粒子带负电
B .下极板S 2比上极板S l 电势高
C .若只增大加速电压U ,则半径r 变大
D .若只增大入射粒子的质量,则半径r 变小
二、计算题(共60分)
11.(10分)如图所示,两平行金属板间距为d ,电势差为U ,板间电场可视为匀强电场;金属板下方有一磁感应强度为B 的匀强磁场.带电荷量为+q 、质量为m 的粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动.忽略重力的影响,求:
(1)匀强电场场强E 的大小;
(2)粒子从电场射出时速度v 的大小;
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R .
12.(10分)在倾角30θ=的斜面上,固定一金属框,宽l =0. 25 m ,接人电动势E =12 V 、内阻不计的电池.垂直框面放有一根质量m = 0. 2 kg 的金属棒ab ,它与框架的动摩擦因数μ=
,整个装置放在磁感应强度B =0.8T 的垂直框面向上的匀强磁场中.当调节滑动变阻器R 的阻值在什么范围内时,可使金属棒静止在框架上?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,框架与棒的电阻不计,g 取10 m/ s 2)
13.(12分)在实验室中,需要控制某些带电粒子在某区域内的滞留时间,以达到预想的实
验效果.现设想在xOy的纸面内存在如图所示的匀强磁场区域,在O点到P点区域的x 轴上方,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,在x轴下方,磁感应强度大小也为B,方向垂直纸面向里,OP两点距离为x0.现在原点O处以恒定速度v0不断地向第一象限内发射氘核粒子.
(1)设粒子以与x轴成45°角从O点射出,第一次与x轴相交于A点,第n次与x轴交于
P点,求氘核粒子的比荷q
m
(用已知量B、x0、v0、n表示),并求OA段粒子运动轨迹
的弧长(用已知量x0、v0、n表示).
(2)求粒子从O点到A点所经历时间t1和从O点到P点所经历时间t(用已知量x0、v0、n表示).
14.(14分)如图所示的平面直角坐标系xOy,在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场,方
向沿y正方向;在第Ⅳ象限的正三角形abc区域内有匀强磁场,方向垂直于xOy平面向里,正三角形边长为L,且ab边与y轴平行.一质量为m、电荷量为q的粒子,从y轴上的P(0,h)点,以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场,通过电场后从x轴上的a(2h,
0)点进入第Ⅳ象限,又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限,且速度与y轴负方向成
45°角,不计粒子所受的重力.求:
(1)电场强度E的大小;
(2)粒子到达a点时速度的大小和方向;
(3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值.
15.(14分)一圆筒的横截面如图所示,其圆心为O.筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场,
磁感应强度为B.圆筒下面有相距为d的平行金属板M、N,其中M板带正电荷,N板带等量负电荷.质量为m、电荷量为q的带正电粒子自M板边缘的P处由静止释放,经N板的小孔S以速度v沿半径SO方向射入磁场中.粒子与圆筒发生两次碰撞后仍从S孔射出,设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失,且电荷量保持不变,在不计重力的情况下,求:
(1)M、N间电场强度E的大小;
(2)圆筒的半径R;
(3)保持M、N间电场强度E不变,仅将M板向上平移2
3
d.粒子仍从M板边缘P处由
静止释放,粒子自进入圆筒至从S孔射出期间,与圆筒的碰撞次数n.
高二年级物理《磁场》统测试卷
参考答案
1~5ACCCB 6~10AABBC。