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1、第三章《磁場》單元檢測題 學校：___________姓名：___________班級：___________考號：___________ 題號 一 二 三 四 總分 得分 一、單選題(每題只有一種對的答案) 1.與磁場中某點的磁感應強度的方向相似的是(　　) A． 放在該點的通電直導線所受的磁場力的方向 B． 放在該點的正檢查電荷所受的磁場力的方向 C． 放在該點的小磁針靜止時N極所指的方向 D

2、． 放在該點的小磁針靜止時S極所指的方向 2.回旋加速器工作原理如圖甲所示，D1、D2為D形金屬盒，A粒子源位于回旋加速器正中間，其釋放出的帶電粒子質(zhì)量為m，電荷量為＋q，所加勻速磁場的磁感應強度為B，兩金屬盒之間加的交變電壓變化規(guī)律如圖乙所示，其周期為T＝，不計帶電粒子在電場中的加速時間，不考慮由相對論效應帶來的影響，則下列說法中對的的是(　　) A．t1時刻進入回旋加速器的粒子記為a，t2時刻進入回旋加速器的粒子記為b，a，b在回旋加速器中各被加速一次，a，b粒子增長的動能相似 B．t2，t3，t4時刻進入回旋加速器的粒子會以相似的動能射出回旋加速器 C．t3，t4時刻進入

3、回旋加速器的粒子在回旋加速器中的繞行方向相反 D．t2時刻進入回旋加速器的粒子在回旋加速器中被加速的次數(shù)最多 3.一根容易形變的彈性導線，兩端固定．導線中通有電流，方向如圖中箭頭所示．當沒有磁場時，導線呈直線狀態(tài)；當分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強磁場時，描述導線狀態(tài)的四個圖示中對的的是(　　) A．　　　　B． C．　　　　D． 4.如圖所示，相似的帶正電粒子A和B，同步以vA和vB的速度從寬度為d的有界勻強磁場的邊界上的O點分別以60°和30°(與邊界的夾角)方向射入磁場，又正好不從另一邊界飛出，則下列說法中對的的是(　　) A．A、B兩粒子的速度

4、之比＝ B．A、B兩粒子在磁場中的位移之比1∶1 C．A、B兩粒子在磁場中的路程之比1∶2 D．A、B兩粒子在磁場中的時間之比2∶1 5.在高能粒子研究中，往往要把一束具有大量質(zhì)子和α粒子的混合粒子分離開，如圖所示，初速度可忽視的質(zhì)子和α粒子經(jīng)電壓為U的電場加速后，進入分離區(qū)．如果在分離區(qū)使用勻強電場或勻強磁場把粒子進行分離，所加磁場方向垂直紙面向里，所加電場方向豎直向下，則下列可行的措施是(　　) A． 只能用電場 B． 只能用磁場 C． 電場和磁場都可以

5、 D． 電場和磁場都不可以 6.如圖所示，兩根長直導線m、n豎直插在光滑絕緣水平桌面上的小孔P、Q中，O為P、Q連線的中點，連線上a、b兩點有關(guān)O點對稱，導線中通有大小、方向均相似的電流I.下列說法對的的是(　　) A．O點的磁感應強度為零 B．a(chǎn)、b兩點磁感應強度的大小Ba>Bb C．a(chǎn)、b兩點的磁感應強度相似 D．n中電流所受安培力方向由P指向Q 7.在同一平面有四根彼此絕緣的通電直導線，如圖所示．四根導線中電流I4＝I3>I2>I1，要使O點磁場增強，則應切斷哪一根導線中的電流(　　) A．I1 B．I2

6、 C．I3 D．I4 8.實驗室常用到磁電式電流表．其構(gòu)造可簡化為如圖所示的模型，最基本的構(gòu)成部分是磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈，OO′為線圈的轉(zhuǎn)軸．忽視線圈轉(zhuǎn)動中的摩擦．當靜止的線圈中忽然通有如圖所示方向的電流時，順著OO′向看，(　　) A． 線圈保持靜止狀態(tài) B． 線圈開始沿順時針方向轉(zhuǎn)動 C． 線圈開始沿逆時針方向轉(zhuǎn)動 D． 線圈既也許順時針方向轉(zhuǎn)動，也也許逆時針方向轉(zhuǎn)動 9.在如圖所示磁場中，ab是閉合電路的一段導體，ab中的電流方向為a→b，則ab受到的安培力的方向為 ( ) A． 向上

7、 B． 向下 C． 向里 D． 向外 10.長為L的直導線，通過電流I，放在磁感應強度為B的勻強磁場中，受到的磁場力為F，則(　　) A．F一定和L、B都垂直，L和B也一定垂直 B．L一定和F、B都垂直，F(xiàn)和B夾角可以是0°和π以內(nèi)的任意角 C．L一定和F、B都垂直，F(xiàn)和L夾角可以是0°和π以內(nèi)的任意角 D．F一定和L、B都垂直，L和B夾角可以是0°和π以內(nèi)的任意角 11.如圖所示，勻強磁場方向豎直向下，有一條與磁場方向垂直的通電直導線，電流方向是水平向右，則導線受到的安培力方向為（　?。? A． 豎

8、直向上 B． 豎直向下 C． 垂直紙面向外 D． 垂直紙面向里 12.如圖所示，甲帶正電，乙是不帶電的絕緣物塊，甲、乙疊放在一起，置于粗糙的固定斜面上，地面上方空間有垂直紙面向里的勻強磁場，現(xiàn)用平行于斜面的力F拉乙物塊，使甲、乙一起無相對滑動沿斜面向上作勻加速運動的階段中(　　) A． 甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷增大 B． 甲、乙兩物塊間的摩擦力保持不變 C． 甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷減小 D． 乙物塊與斜面之間的摩擦力不斷增大

9、二、多選題(每題只有一種對的答案) 13.(多選)下列有關(guān)磁感應強度的方向的說法中，對的的是(　　) A． 某處磁感應強度的方向就是一小段通電導體放在該處時所受磁場力的方向 B． 小磁針N極受磁場力的方向就是該處磁感應強度的方向 C． 垂直于磁場放置的通電導線的受力方向就是磁感應強度的方向 D． 磁場中某點的磁感應強度的方向就是該點的磁場方向 14.(多選)如圖所示，一種帶正電的小球穿在一根絕緣的粗糙直桿AC上，桿與水平方向成θ角，整個

10、空間存在著豎直向上的勻強電場和垂直于桿方向斜向上的勻強磁場．小球沿桿向下運動，在A點時的動能為100 J，在C點時動能減為零，D為AC的中點，在運動過程中，則(　　) A． 小球在D點時的動能為50 J B． 達到C點后小球也許沿桿向上運動 C． 小球電勢能的增長量一定等于重力勢能的減少量 D． 小球在AD段克服摩擦力做的功與小球在DC段克服摩擦力做的功不相等 15.(多選)在直角坐標系xOy平面內(nèi)有一磁場邊界圓，半徑為R，圓心在坐標原點O，圓內(nèi)布滿垂直該平面的勻強磁場，緊靠圓的右側(cè)固定放置與y軸平行的彈性擋板，如圖所示．一種不計重力的帶電粒子以速度v0從A點沿負y方向進入圓內(nèi)，

11、剛好能垂直打在擋板B點上，若該粒子在A點速度v0向右偏離y軸60°角進入圓內(nèi)，粒子與檔板相碰時間極短且無動能損失，則該粒子(　　) A． 在B點上方與擋板第二次相碰 B． 通過時間第二次射出邊界圓 C． 第二次與擋板相碰時速度方向與擋板成60°角 D． 通過時間第二次與擋板相碰 16.(多選)如圖所示是用陰極射線管演示電子在磁場中受洛倫茲力的實驗裝置，圖中虛線是電子的運動軌跡，那么下列有關(guān)此裝置的說法對的的有(　　) A．A端接的是高壓直流電源的負極 B．A端接的是高壓直流電源的正極 C．C端是蹄形磁鐵的S極 D．C端是蹄形磁鐵的N極 17.(多選)如圖，兩個初速度

12、大小相似的同種粒子a和b，從O點沿垂直磁場方向進人勻強磁場，其中粒子b的速度方向與磁場邊界垂直，粒子a的速度方向與b成夾角θ，兩粒子最后打到O點左側(cè)的屏P上．不計重力，下列說法對的的有(　　) A．a(chǎn)、b均帶正電 B．a(chǎn)和b在P上的落點相似 C．a(chǎn)在磁場中運動的軌道半徑比b的小 D．a(chǎn)在磁場中運動的時間比b的長 三、實驗題 18.霍爾效應是電磁基本現(xiàn)象之一，近期國內(nèi)科學家在該領域的實驗研究上獲得了突破性進展．如圖甲所示，在一矩形半導體薄片的E、F間通入電流I，同步外加與薄片垂直的磁場B

13、，在C、D間浮現(xiàn)電壓UCD，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應，UCD稱為霍爾電壓，且滿足UCD＝k，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，某同窗通過實驗來測定該半導體薄片的霍爾系數(shù)． 　 (1)若該半導體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導電，電流與磁場方向如圖所示，該同窗用電壓表測量UCD時，應將電壓表的“＋”接線柱與________(填“C”或“D”)端通過導線相連． (2)已知薄片厚度d＝0.40 mm，該同窗保持磁感應強度B＝0.10 T不變，變化電流I的大小，測量相應的UCD值，記錄數(shù)據(jù)，描點作圖，畫出UCD－I圖線，如圖乙所示，運用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為________×10－3V·m·A－

14、1·T－1(保存2位有效數(shù)字)． 19.1879年美國物理學家霍爾在研究載流導體在磁場中受力狀況時，發(fā)現(xiàn)了一種新的電磁效應：將導體置于磁場中，并沿垂直磁場方向通入電流，則在導體中垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生一種橫向電勢差，這種現(xiàn)象后來被稱為霍爾效應，這個橫向的電勢差稱為霍爾電勢差． (1)如圖甲所示，某長方體導體abcd－a′b′c′d′的高度為h、寬度為l，其中的載流子為自由電子，自由電子電荷量為e，導體處在與abb′a′面垂直的勻強磁場中，磁場的磁感應強度為B0.在導體中通有垂直于bcc′b′面的恒定電流，若測得通過導體的恒定電流為I，橫向霍爾電勢差為UH，此導體中單位體積內(nèi)自由電子的

15、個數(shù)為________． (2)對于某種擬定的導體材料，其單位體積內(nèi)的載流子數(shù)目n和載流子所帶電荷量q均為定值，人們將H＝定義為該導體材料的霍爾系數(shù)．運用霍爾系數(shù)H已知的材料可以制成測量磁感應強度的探頭，有些探頭的體積很小，其正對橫截面(相稱于圖甲中的abb′a′面)的面積可以在0.1 cm2如下，因此可以用來較精確地測量空間某一位置的磁感應強度．如圖乙所示為一種運用霍爾效應測磁感應強度的儀器，其中探頭裝在探桿的前端，且使探頭的正對橫截面與探桿垂直．這種儀器既可以控制通過探頭的恒定電流的大小I，又可以監(jiān)測探頭所產(chǎn)生的霍爾電勢差UH，并自動計算出探頭所測位置磁場的磁感應強度的大小，且顯示在儀器

16、的顯示窗內(nèi)． ①在運用上述儀器測量磁感應強度的過程中，對控桿的放置方位規(guī)定為：______________. ②要計算出所測位置磁場的磁感應強度，除了要懂得H、I、UH外，還需要懂得物理量__________________．推導出用上述物理量表達所測位置磁感應強度大小的體現(xiàn)式：_____________. 四、計算題 20.如圖所示的狹長區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，區(qū)域的左、右兩邊界均沿豎直方向，磁場磁感應強度的大小為B.某種質(zhì)量為m

17、，電荷量為q的帶正電粒子從左邊界上的P點以水平向右的初速度v進入磁場區(qū)域，該粒子的運動軌跡正好與磁場右邊界相切．重力的影響忽視不計． (1)求該粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑和周期； (2)求磁場左、右兩邊界之間的距離L. 21.回旋加速器的D型金屬盒半徑為R，兩D型盒間電壓為U，電場視為勻強電場，用來加速質(zhì)量為m，電荷量為q的質(zhì)子，使質(zhì)子由靜止加速到能量為E后，由小孔射出．(設質(zhì)子每次通過電場加速后增長相似的能量)求： (1)加速器中勻強磁場B的大?。? (2)加速到上述能量所需的回旋次數(shù)． (3)加速到上述能量所需時間．(不計通過電場的時

18、間) 答案解析 1.【答案】C 【解析】 2.【答案】B 【解析】由圖乙知，t1時刻與t2時刻兩金屬盒間的電壓不等，根據(jù)動能定理得qU＝ΔEk，可知a、b在回旋加速器中各被加速一次增長的動能不同，故A錯誤． 當粒子的軌跡半徑等于D形盒的半徑時，獲得的動能最大，將射出回旋加速器，設D形盒的半徑為R，則由R＝知v＝，粒子獲得的最大動能為：Ekm＝mv2＝，可知粒子射出加速器時的動能，即最大動能與加速電壓無關(guān)，不同步刻進入回旋加速器的粒子會以相似的動能射出回

19、旋加速器．故B對的． t3、t4時刻進入回旋加速器的粒子獲得的速度方向相反，進入磁場后，由左手定則可知，在回旋加速器中的繞行方向相似，故C錯誤． 設加速次數(shù)為n，則nqU＝Ekm，n＝，可知t2時刻進入回旋加速器的粒子加速電壓最大，加速次數(shù)至少，故D錯誤． 3.【答案】D 【解析】A圖中I與B平行，彈性導線不受安培力，故A錯誤，由左手定則知B、C錯誤，D對的． 4.【答案】A 【解析】設粒子速度方向和磁場邊界的夾角為θ，粒子做圓周運動的半徑為r，如圖所示， 有r＋rcosθ＝d 得r＝ 又由軌跡半徑公式r＝ 因此＝＝，故A對的； 粒子在磁場中的位移x＝2rsinθ，因

20、此＝，故B錯誤； 粒子在磁場中的路程s＝r×(2π－2θ) 因此＝，故C錯誤； 軌跡的圓心角為α時，粒子在磁場中的運動時間為t＝T，而周期T＝，兩個粒子的周期是相似的．因此＝＝，故D錯誤． 5.【答案】B 【解析】在加速電場中，由動能定理得：qU＝mv 若分離區(qū)加豎直向下的電場： 設偏轉(zhuǎn)電場的寬度為L，則在電場中偏轉(zhuǎn)時有： 沿電場方向y＝at2＝··()2＝ 聯(lián)立得粒子在分離區(qū)偏轉(zhuǎn)距離為y＝，加速電壓U相似，偏轉(zhuǎn)電場的E和L相似，則y相似，因此不能將質(zhì)子和α粒子進行分離； 若分離區(qū)加垂直紙面向里的磁場： 粒子進入偏轉(zhuǎn)磁場時，軌跡半徑為r＝＝，由于質(zhì)子和α粒子的比荷不同，運

21、動的半徑r也不同，因此能將兩種粒子分離，故A、C、D錯誤，B對的． 6.【答案】A 【解析】根據(jù)安培定則，m在O點產(chǎn)生的磁場方向垂直ab連線向里，n在O點產(chǎn)生的磁場方向垂直ab連線向外，根據(jù)對稱性，磁感應強度大小相等，磁場矢量和等于0，選項A對．根據(jù)對稱性，m、n在a、b兩點產(chǎn)生的合磁場大小相等，但是方向不同，選項B、C錯．同向電流相吸引，n中電流所受安培力方向由Q指向P，選項D錯． 7.【答案】D 【解析】由安培定則判知，只有電流I4在O點的磁場方向與其他三段相反，根據(jù)磁場的矢量疊加，知選D. 8.【答案】B 【解析】由左手定則知線圈的左邊受力向上，右邊受力向下，故線圈開始沿順時

22、針方向轉(zhuǎn)動，A、C、D錯誤，B對的． 9.【答案】C 【解析】根據(jù)左手定則：伸開左手，拇指與手掌垂直且共面，磁感線向下穿過手心，則手心朝上，四指指向電流方向，則指向紙外，拇指指向右側(cè)，故導線受到的安培力向里，C對的． 10.【答案】D 【解析】根據(jù)左手定則，可知：磁感線穿過掌心，安培力與磁感線垂直，且安培力與電流方向垂直，因此安培力垂直于磁感線與電流構(gòu)成的平面．但磁感線不一定垂直于電流，故只有D對的，A、B、C均錯誤． 11.【答案】D 【解析】根據(jù)左手定則，讓磁感線穿過手心，即手心向上，四指指向電流方向，即水平向右，大拇指垂直于紙面向里，故安培力方向垂直于紙面向里，故A、B、C錯

23、誤，D對的． 12.【答案】B 【解析】對整體，分析受力狀況：重力、斜面的支持力和摩擦力、拉力F和洛倫茲力，洛倫茲力方向垂直于斜面向上，則由牛頓第二定律得： F－m總gsinα－μFN＝m總a① FN＝m總gcosα－F洛② 隨著速度的增大，洛倫茲力增大，則由②知：FN減小，乙所受的滑動摩擦力f＝μFN減小； 以甲為研究對象，有： m甲gsinθ－f＝m甲a③ 由①知，f減小，加速度不變，因此根據(jù)③可知，甲、乙兩物塊之間的摩擦力保持不變，故B對的，A、C、D錯誤． 13.【答案】BD 【解析】本題考核對磁感應強度方向的理解．磁場中某點磁感應強度的方向表達該點的磁場的方向，磁

24、場方向也就是小磁針N極受力的方向．但電流受力的方向不代表磁感應強度和磁場方向． 14.【答案】BD 【解析】從A點到C點的運動過程中，小球與桿之間的壓力減小，摩擦力也在減小，因此小球在AD段克服摩擦力做的功與在DC段克服摩擦力做的功不相等，根據(jù)動能定理，動能的變化量不同，故A錯誤，D對的；若電場力不小于重力，小球?qū)⒀貤U向上運動，故B對的；重力勢能的減少量等于電勢能的增長量減去動能的減少量，故C錯誤． 15.【答案】BC 【解析】粒子以速度v0從A點沿負y方向進入圓內(nèi)，剛好能垂直打在擋板B點上，作出軌跡，如圖所示： 故軌道半徑為：r＝R 該粒子在A點速度v0向右偏離y軸60°角進

25、入圓內(nèi)時，軌跡如圖所示： 圖中第二次與擋板的碰撞點顯然在B點下方，故A錯誤； 從A點射入磁場到離開磁場，兩段圓弧的圓心角之和為π，故在磁場中運動的時間為t1＝＝， 在磁場外運動的路程為x＝2(R－Rsin 30°)＝R 故在磁場外運動的時間為t2＝＝， 故t＝t1＋t2＝，故B對的； 從A點射入磁場到離開磁場，兩段圓弧的圓心角之和為π，射入磁場時速度方向與y軸成60°角，射出磁場時速度方向與y軸仍然成60°角，故C對的； 從A點射入磁場到離開磁場的時間為t＝， 第二次離開磁場到與擋板相撞，時間為t3＝， 故從A點射入磁場到第二次與擋板碰撞的時間為 t′＝t＋t3＝，故

26、D錯誤． 16.【答案】AD 【解析】陰極射線管電子從A極射向B極，電子帶負電，可以判斷A、B所接電源的極性．電子從A極射向B極，電子帶負電，則B端應接正極，A端應接負極，故A對的，B錯誤．電子向下偏轉(zhuǎn)，洛倫茲力方向向下，根據(jù)左手定則判斷可知，C端是蹄形磁鐵的N極，故C錯誤，D對的． 17.【答案】AD 【解析】a、b粒子的運動軌跡如圖所示： 粒子向左偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知，a、b均帶正電，故A對的； 粒子在磁場中做勻速圓周運動，由牛頓第二定律得：qvB＝m，解得：r＝，兩粒子半徑相等，由圖示可知，a、b在P上的落點不同，故B、C錯誤； 設粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角為θ′，則粒子

27、在磁場中的運動時間：t＝T＝×＝，粒子a在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角θ′不小于b轉(zhuǎn)過的圓心角，則a在磁場中運動的時間比b的長，故D對的． 18.【答案】(1)C　 (2)1.3 【解析】(1)根據(jù)左手定則得，正電荷向C端偏轉(zhuǎn)，因此應將電壓表的“＋”接線柱與C端通過導線相連． (2)UCD－I圖線如圖所示． 根據(jù)UCD＝k知，圖線的斜率為＝×10－3≈0.333， 解得霍爾系數(shù)k≈1.3×10－3V·m·A－1·T－1. 19.【答案】(1) (2)①應調(diào)節(jié)探桿的放置位置(或調(diào)節(jié)探頭的方位)，使霍爾電勢差達到最大(或使探桿與磁場方向平行；使探頭的正對橫截面與磁場方向垂直；abb′a′面與磁

28、場方向垂直) ②探頭沿磁場方向的寬度l B＝ 【解析】(1)設單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，自由電子定向移動的速率為v， 則有I＝nehlv 當形成恒定電流時，自由電子所受電場力與洛倫茲力相等，因此有 evB0＝e 解得n＝. (2)①應調(diào)節(jié)探桿的放置方位(或調(diào)節(jié)探頭的方位)，使霍爾電勢差達到最大(或使探桿與磁場方向平行；探頭的正對橫截面與磁場方向垂直；abb′a′面與磁場方向垂直)． ②設探頭中的載流子所帶電荷量為q，根據(jù)上述分析可知，探頭處在磁感應強度為B的磁場中， 當通有恒定電流I，產(chǎn)生最大穩(wěn)定霍爾電壓UH時， 有qvB＝q 又因I＝nqhlv和H＝ 聯(lián)立可解得B

29、＝ 因此，還需要懂得探頭沿磁場方向的寬度l. 20.【答案】(1)R＝　T＝　(2) 【解析】(1)粒子在磁場中做圓周運動的過程中，則洛倫茲力充當向心力，根據(jù)Bqv＝m，得R＝，根據(jù)公式T＝，聯(lián)立可得T＝. (2)該粒子的運動軌跡正好與磁場右邊界相切，故L＝R＝ 21.【答案】(1) (2) (3) 【解析】(1)根據(jù)qvmB＝m，得最大動能E＝mv＝， 因此加速器中勻強磁場B的大小：B＝； (2)加速電壓為U，則質(zhì)子每次經(jīng)電場加速后能量為Ek0＝qU； 設共加速n次，則有：n＝＝； (3)根據(jù)T＝，結(jié)合磁場的大小，則有：T＝πR， 因質(zhì)子在磁場中運動的周期與交變電場的周期相等，則交變電場的周期為T＝πR. 質(zhì)子在一種周期內(nèi)，被加速兩次，則加速時間為t＝；