: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．i1                        B．i2

C．i3                        D．i4

3．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、E、B之间的关系应该是                 （  ）

A．                      B．

C．                     D．

10．一带电微粒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=。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，可得。

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．。

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

代入①    （2分）

得  ILB·t=m

（2分）

（It）LB=m

（2分）

Q= m/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）

（1分）

（2）E=nuq

转一周加速两次（1分）

旋转周数为（2分）

（3）（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=at2。

（1分）

由上列三式解得：E=。

（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=，               （1分）

tanθ＝

。  （1分）

由上列三式可得：v1=v0。

（1分）

又解得：v=v0，

（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=，

（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=h。

（2分）

最后解得：B=。               （1分）