第三章磁場單元測試卷本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第1～6小題只有一個選項符合題目要求，第7～10小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1．下列四個實驗現象中，不能表明電流能產生磁場的是()A．甲圖中，導線通電后磁針發生偏轉B．乙圖中，通電導線在磁場中受到力的作用C．丙圖中，當電流方向相同時，導線相互靠近D．丁圖中，當電流方向相反時，導線相互遠離2．根據所學知識判斷圖中正確的是()3．水平長直導線中有恒定電流I通過，導線正下方的電子初速度方向與電流方向相同，如圖所示，則電子的運動情況是()A．沿路徑Oa運動B．沿路徑Ob運動C．沿路徑Oc運動D．沿路徑Od運動4．兩條通電的直導線互相垂直，如圖所示，但兩導線相隔一小段距離，其中導線AB是固定的，另一條導線CD能自由轉動或平動。它們通以圖示方向的直流電流時，CD導線將()A．逆時針方向轉動，同時靠近導線ABB．順時針方向轉動，同時靠近導線ABC．逆時針方向轉動，同時離開導線ABD．順時針方向轉動，同時離開導線AB5．如圖所示，a、b是兩個勻強磁場邊界上的兩點，左邊勻強磁場的磁感線垂直紙面向里，右邊勻強磁場的磁感線垂直紙面向外，兩邊的磁感應強度大小相等。電荷量為2e的正離子以某一速度從a點垂直磁場邊界向左射出，當它運動到b點時，擊中并吸收了一個處于靜止狀態的電子，不計正離子和電子的重力且忽略正離子和電子間的相互作用，則它們在磁場中的運動軌跡是()6．如圖所示，三個完全相同的半圓形光滑軌道豎直放置，分別處在真空、勻強磁場和勻強電場中，軌道兩端在同一高度上，三個相同的帶正電小球同時從軌道左端最高點由靜止開始沿軌道運動，P、M、N分別為軌道的最低點，如圖所示，則下列有關判斷正確的是()A．小球第一次到達軌道最低點的速度關系vp＝vM>vNB．小球第一次到達軌道最低點時對軌道的壓力關系FP＝FM>FNC．小球從開始運動到第一次到達軌道最低點所用的時間關系tP<tM<tND．三個小球到達軌道右端的高度都不相同，但都能回到原來的出發點位置7．如圖所示，在射線OA以下有垂直紙面向里的勻強磁場，兩個質量和電荷量都相同的正電粒子a和b以不同的速率由坐標原點O沿著x軸正方向射入磁場，已知va＞vb，若帶電粒子只受磁場力的作用，則下列說法正確的是()A．兩粒子的軌道半徑之比eq\f(Ra,Rb)＝eq\f(va,vb)B．粒子a在磁場中運動時間比b長C．兩粒子在磁場中運動時間相等D．兩粒子離開磁場時速度方向相同8.如圖所示，在沿水平方向向里的勻強磁場中，帶電小球A與B處在同一條豎直線上，其中小球B帶正電荷并被固定，小球A與一水平放置的光滑絕緣板C接觸而處于靜止狀態，若將絕緣板C沿水平方向抽去，則()A．小球A仍可能處于靜止狀態B．小球A將可能沿軌跡1運動C．小球A將可能沿軌跡2運動D．小球A將可能沿軌跡3運動9．)一束粒子流由左端平行于極板P1射入質譜儀，沿著直線通過電磁場復合區后，并從狹縫S0進入勻強磁場B2，在磁場B2中分為如圖所示的三束，則下列相關說法中正確的是()A．速度選擇器的P1極板帶負電B．粒子1帶負電C．能通過狹縫S0的帶電粒子的速率等于E/B1D．粒子2的比荷q/m絕對值最大10．如圖所示，寬d＝2cm的有界勻強磁場，縱向范圍足夠大，磁感應強度的方向垂直紙面向內。現有一群帶正電的粒子從O點以相同的速率沿紙面不同方向進入磁場，若粒子在磁場中做勻速圓周運動的軌道半徑均為r＝5cm，則()A．右邊界：－4cm≤y<4cm的范圍內有粒子射出B．右邊界：y＞4cm和y＜－4cm的范圍內有粒子射出C．左邊界：y＞8cm的范圍內有粒子射出D．左邊界：0＜y≤8cm的范圍內有粒子射出第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共2小題，共14分。把答案直接填在橫線上)11．(6分)(海岳中學2023～2023學年高二上學期檢測)磁流體發電機原理如圖所示，將一束等離子體(正負電荷組成的離子化氣體狀物質)噴射入磁場，在電場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產生電壓。如果射入的等離子體速度為v，板間距離為d，勻強磁場的磁感應強度為B，方向與速度方向垂直，負載電阻為R，電離氣體充滿兩板間的空間。當發電機穩定發電時，電流表示數為I。則以下說法正確的有()(1)圖中________板為電源的正極；(2)有電流從________經用電器流向________；(3)這個發電機的電動勢為________；(4)此發電機的等效內阻是________。12．(8分)圖中虛線框內存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強磁場。現通過測量通電導線在磁場中所受的安培力，來測量磁場的磁感應強度大小、并判定其方向。所用部分器材已在圖中給出，其中D為位于紙面內的U形金屬框，其底邊水平，兩側邊豎直且等長；E為直流電源；R為電阻箱；為電流表；S為開關。此外還有細沙、天平、米尺和若干輕質導線。(1)在圖中畫線連接成實驗電路圖。(2)完成下列主要實驗步驟中的填空：①按圖接線。②保持開關S斷開，在托盤內加入適量細沙，使D處于平衡狀態；然后用天平稱出細沙質量m1。③閉合開關S，調節R的值使電流大小適當，在托盤內重新加入適量細沙，使D________；然后讀出________，并用天平稱出________。④用米尺測量________。(3)用測量的物理量和重力加速度g表示磁感應強度的大小，可以得出B＝________。(4)判定磁感應強度方向的方法是：若________，磁感應強度方向垂直紙面向外；反之，磁感應強度方向垂直紙面向里。三、論述·計算題(共4小題，共46分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位)13．(10分)為m＝0.02kg的通電細桿ab置于傾角為θ＝37°的平行放置的導軌上，導軌的寬度d＝0.2m，桿ab與導軌間的動摩擦因數μ＝，磁感應強度B＝2T的勻強磁場與導軌平面垂直且方向向下，如圖所示。現調節滑動變阻器的觸頭，試求出為使桿ab靜止不動，通過ab桿的電流范圍為多少？14．(12分)(濟南一中2023～2023學年高二上學期期末)如圖所示，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為電場和磁場的理想邊界，一束電子(電量為e，質量為m，重力不計)，由靜止狀態從P點經過Ⅰ、Ⅱ間的電場加速后垂直到達邊界Ⅱ的Q點。勻強磁場的磁感應強度為B，磁場邊界寬度為d，電子從磁場邊界Ⅲ穿出時的速度方向與電子原來的入射方向夾角為30°。求：(1)電子在磁場中運動的時間t；(2)若改變PQ間的電勢差，使電子剛好不能從邊界Ⅲ射出，則此時PQ間的電勢差U是多少？15.(12分)如圖所示，在以坐標原點O為圓心、半徑為R的半圓形區域內，有相互垂直的勻強電場和勻強磁場，磁感應強度為B，磁場方向垂直于xOy平面向里。一帶正電的粒子(不計重力)從O點沿y軸正方向以某一速度射入，帶電粒子恰好做勻速直線運動，經t0時間從P點射出。(1)求電場強度的大小和方向。(2)若僅撤去電場，帶電粒子仍從O點射入，但速度為原來的4倍，求粒子在磁場中運動的時間。(粒子的比荷滿足eq\f(q,m)＝eq\f(4\r(3),Bt0))16.(12分)在某空間存在著水平向右的勻強電場和垂直于紙面向里的勻強磁場，如圖所示，一段光滑且絕緣的圓弧軌道AC固定在紙面內，其圓心為O點，半徑R＝1.8m，OA連線在豎直方向上，AC弧對應的圓心角θ＝37°。今有一質量m＝×10－4kg、電荷量q＝＋×10－4C的帶電小球(可視為質點)，以v0＝4.0m/s的初速度沿水平方向從A點射入圓弧軌道內，一段時間后從C點離開，小球離開C點后做勻速直線運動，已知重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝，不計空氣阻力，求(1)勻強電場的場強E；(2)小球射入圓弧軌道后的瞬間對軌道的壓力。第三章磁場單元測試卷答案1．答案：B解析：甲、丙、丁中小磁針或導線所受的磁場力都是導線中電流產生的磁場給的力，但乙中的磁場是磁鐵產生的。2．答案：A解析：由左手定則知A正確，B錯誤；由安培定則知D錯誤；電場中某點場強方向應沿電場線的切線方向，正電荷受力與其方向相同，C錯誤。3．答案：D解析：水平電流下方的磁場垂直向外，且離導線越遠，磁感應強度B越小，根據左手定則可以確定電子從開始運動向下偏轉，再由r＝eq\f(mv,qB)知電子運動曲率半徑逐漸增大，故A、B、C錯，D對。4．答案：A解析：由安培定則可知直線電流產生的磁場是以直線電流為圓心的同心圓，AB中電流所產生的磁場在CD導線所在平面內的磁感線如圖甲所示(俯視圖甲)。由左手定則可知，CD通電導線在M點受到的磁場力垂直于紙面向里，在N點受到的磁場力垂直于紙面向外。由于磁場的對稱性，M、N兩點的磁場力大小相等、方向相反，使得CD通電導線轉動起來，即CD電流將會轉到與AB同向的位置。在圖乙中，CD中的電流所受到的磁場力由左手定則可知，CD將向AB靠近。5．答案：D解析：正離子以某一速度擊中并吸收了一個處于靜止狀態的電子后，速度不變，電荷量變為＋e，由左手定則可判斷出正離子過b點時所受洛倫茲力方向向下，由r＝mv/qB可知，軌跡半徑增大到原來的2倍，所以在磁場中的運動軌跡是圖D。6．答案：A解析：小球沿P、M軌道下滑過程都只有重力做功，根據動能定理WG＝mgR＝eq\f(1,2)mv2知到達底端速度相等，小球沿N軌道下滑過程電場力做負功，根據動能定理WG－W電＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,N)，其到達最低點速度要小于沿P、M軌道下滑情況，故選項A正確；根據上述分析知到達最低點的時間關系tP＝tM<tN，故選項C錯誤；選項B中，小球沿P軌道到達底端時，根據牛頓第二定律：FP－mg＝eq\f(mv2,R)＝2mg，所以FP＝3mg，同理小球沿M軌道到達底端時，對軌道的壓力為FM＝3mg＋F洛，小球沿N軌道到達底端時FN－mg＝eq\f(mv\o\al(2,N),R)<2mg，故FM>FP>FN，故選項B錯誤；小球沿軌道P、M下滑后，能到達右端同樣高度的地方，故選項D錯誤。7．答案：ACD解析：粒子在磁場中做勻速圓周運動時，由洛倫茲力提供向心力，根據qvB＝meq\f(v2,r)，得：r＝eq\f(mv,qB)，則得eq\f(Ra,Rb)＝eq\f(va,vb)，故A正確；粒子運動周期T＝eq\f(2πm,qB)，T相同，兩個粒子從OA射出磁場時，速度與OA夾角相同，方向平行，則兩個粒子軌跡對應的圓心角都是60°，根據t＝eq\f(θ,2π)T知兩粒子在磁場中運動時間相等，故B錯誤，CD正確。8.答案：AB解析：若小球所受庫侖力和重力二力平衡，則撤去絕緣板后，小球仍能繼續處于平衡狀態，A正確。若小球在庫侖力、重力、絕緣板彈力三力作用下處于平衡狀態，則撤去絕緣板后，小球所受合力向上，小球向上運動并受到向左的洛倫茲力而向左偏轉，B正確，C、D錯誤。9．答案：BC解析：若粒子帶正電，在平行金屬板中受到電場力和洛倫茲力兩個力作用而做勻速直線運動，由左手定則可知，洛倫茲力方向豎直向上，則電場力方向向下，電場強度方向向下，所以速度選擇器的P1極板帶正電，故A錯誤；由圖可知，粒子1進入勻強磁場B1時向上偏轉，根據左手定則判斷得知該束粒子帶負電，故B正確；粒子能通過狹縫，電場力與洛倫茲力平衡，則有：qvB1＝qE，解得v＝eq\f(E,B1)，故C正確；根據qvB＝meq\f(v2,r)得，r＝eq\f(mv,qB)，知r越大，比荷越小，所以D錯誤。10．答案：AD解析：當粒子的軌跡恰好與x軸方向的右邊界相切時，如圖，根據幾何知識得到y1＝eq\r(r2－r－22)＝eq\r(52－5－22)cm＝4cm當粒子沿－y軸方向射入磁場時，粒子從磁場右邊界x軸下方射出時，則有y2＝－eq\r(r2－r－22)＝－eq\r(52－5－22)cm＝－4cm所以右邊界：－4cm≤y＜4cm有粒子射出，故A正確，B錯誤。由圖可知，粒子只能從x軸上方從左邊界射出磁場，y的最大值為y＝8cm。所以左邊界：0＜y≤8cm有粒子射出，故C錯誤，D正確。11．(6分)答案：(1)A(2)a，b(3)Bdv(4)eq\f(Bdv,I)－R解析：大量帶正電和帶負電的微粒進入磁場時，由左手定則可以判斷正電荷受到的洛倫茲力向上，所以正電荷會聚集在A板上，負電荷受到的洛倫茲力向下，負電荷聚集到B板上，故A板相當于電源的正極，B板相當于電源的負極，所以通過電阻R的電流從a到b。根據qvB＝qeq\f(E,d)得，E＝Bdv。根據歐姆定律得，r＝eq\f(E,I)－R＝eq\f(Bdv,I)－R。12．答案：(1)如圖所示(2)③重新處于平衡狀態；電流表的示數I；此時細沙的質量m2；④D的底邊長度L(3)eq\f(|m2－m1|g,IL)(4)m2>m1解析：考查了安培力作用下物體的平衡，解題的關鍵是弄清實驗原理。分析知，兩次細沙的重力差與D的底邊所受安培力相等，即BIL＝|m2－m1|g，所以磁感應強度B＝eq\f(|m2－m1|g,IL)；根據m1和m2的關系及左手定則可判斷磁感應強度的方向。13．答案：0.14A≤I≤0.46A解析：桿ab中的電流為a到b，所受的安培力方向平行于導軌向上。當電流較大時，導體有向上的運動趨勢，所受靜摩擦力向下；當靜摩擦力達到最大時，磁場力為最大值F1，此時通過ab的電流最大為Imax；同理，當電流最小時，應該是導體受向上的最大靜摩擦力，此時的安培力為F2，電流為Imin。正確地畫出兩種情況下的受力圖，由平衡條件列方程求解。根據第一幅受力圖列式如下：F1－mgsinθ－Fμ1＝0FN－mgcosθ＝0，Fμ1＝μFN，F1＝BImaxd解上述方程得：Imax＝0.46A根據第二幅受力圖，F2＋Fμ2－mgsinθ＝0，FN－mgcosθ＝0，Fμ2＝μFN，F2＝BImind.解上述方程得：Imin＝0.14A。14．答案：(1)eq\f(πm,6eB)(2)eq\f(eB2d2,2m)解析：(1)由evB＝meq\f(v2,R)T＝eq\f(2πR,v)得電子在磁場中運動周期T＝eq\f(2πm,eB)電子在磁場中運動時間：t＝eq\f(30°,360°)T＝eq\f(1,12)T得：t＝eq\f(πm,6eB)(2)電子剛好不從邊界Ⅲ穿出時軌道與邊界相切，運動半徑為R＝d由evB＝meq\f(v2,R)得v＝eq\f(eBd,m)PQ間由eU＝eq\f(mv2,2)得U＝eq\f(eB2d2,2m)15.答案：(1)電場強度的大小為eq\f(BR,t0)，沿x軸正方向；(2)粒子在磁場中運