: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．F2

B．F1—F2

C．F1+F2                       D．2F1—F2

4．一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′＜F

C．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∶3               B．1∶2∶3，1∶1∶1

C．1∶1∶1，1∶2∶3               D．1∶1∶1，1∶1∶1

8．一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/m         B．3Be/m         C．2Be/m         D．Be/m

9．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。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。）

11．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（H）加速到v，使它获得动能为Ek，则能使α粒子（He）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=k，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，周期表达式。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 ，，；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=e=Bev。

（2分）

（4）由二力平衡条件可得e=Bev，  （1分）

又电流的微观表达式为I=nehdv。    （1分）

解得

k=Ud/IB=。    （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=Bd

（1分）

联立得：E=。

（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=Bd，

（1分）

得：E1=

（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=Bd，

（1分）

得：E2=

（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=m

（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=2·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）

=π·L+                （2分）

答案：π·L+