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江西省金溪县第一中学高二实验班物理第三章磁场单元检测题
高中物理考试
考试时间：
分钟
满分：
60 分
*注意事项：
1、填写答题卡的内容用2B铅笔填写 2、提前 xx 分钟收取答题卡
第Ⅰ卷 客观题
第Ⅰ卷的注释
一、选择题（共7题，共35分）
1、 如图所示，两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设有大小不同的电流按如图所示的方向通入两铝环，则两铝环的运动情况是（ ）
A. 都绕圆柱体运动 B. 彼此相向运动，且具有大小相等的加速度 C. 彼此相向运动，电流大的加速度大 D. 彼此相向运动，电流小的加速度大 2、 如图所示，垂直纸面放置的两根固定长直导线a和b中通有大小相等的稳恒直流电流I，在a`、b连线的中垂线上放置另一段可自由运动的直导线c，当c中通以如图所示的直流电流时，结果c不受磁场力，则a、b中电流方向可能是（ ）
A. a中电流向里，b中电流向里 B. a中电流向外，b中电流向外 C. a中电流向里，b中电流向外 D. a中电流向外，b中电流向里 3、 如图所示，带负电的金属环绕其轴OO′匀速转动时，放在环顶部的小磁针最后将（ ）
A. N极竖直向上 B. N极竖直向下 C. N极水平向左 D. 小磁针在水平面内转动 4、 下列说法中正确的有（ ） A. 只要带电粒子在磁场中运动，就会受到洛仑兹力的作用 B. 带电粒子在空间定向运动，其周围空间一定形成磁场 C. 带电粒子垂直射入磁场中，必做圆周运动 D. 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 5、 如图所示是磁感受应强度B、负电荷运动速度v和磁场对运动电荷的作用力f三者方向的相互关系图，其中不正确的是（B、f和v两两垂直）（ ） A. C. 6、 如图所示，空间的某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域并沿直线运动，从C点离开场区；如果这个场区只有电场，则粒子从B点离开场区；如果这个区域只有磁场，则这个粒子从D点离开场区.设粒子在上述三种情况下，从A到B、从A到C和从A到D所用的时间分别是t1、t2和t3，比较t1、t2、和t3的大小，则（ ）
A. t1=t2=t3 B. t1=t2＜t3 C. t1＜t2=t3 D. t1＜t2＜t3 7、 如图所示，在半径为R的圆形区域内有匀强磁场，方向垂直于圆平面（未画出）.一群相同的带电粒子以相同速率
A. 1︰
二、填空题（共3题，共15分）
8、 (5分)如图所示，在x轴的上方(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有一个离子源向x轴上方的各个方向发射出质量为m，电荷量为q的正离子，速率都为v.对那些在xOy平面内运动的离子，在磁场中可能到达的最大值为x＝________，y＝________.
9、 如图所示，质量为m，带电量为+q的粒子，从两平行电极板正中央垂直电场线和磁感线以速度v飞入．已知两板间距为d，磁感强度为B，这时粒子恰能直线穿过电场和磁场区域（重力不计）．今将磁感强度增大到某值，则粒子将落到极板上．当粒子落到极板上时的动能为_____________．
10、 如图所示，水平放置的平行金属板A带正电，B带负电，A、B间距离为d，匀强电场的场强为E，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，今有一带电粒子在A、B间竖直平面内做半径为R的匀速圆运动，则带电粒子的转动方向为______时针方向，速率为__________.
三、解答题（共2题，共10分）
11、 一带电质点，质量为m、电荷量为q，以平行于Ox轴的速度v从y轴上的a点射入图中第Ⅰ象限所示的区域(下图所示)．为了使该质点能从x轴上的b点以垂直于Ox轴的速度v射出，可在适当的地方加一个垂直于xOy平面、磁感应强度为B的匀强磁场．若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求这圆形磁场区域的最小半径，重力忽略不计． 12、 串列加速器是用来产生高能离子的装置，图中虚线框内为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b处有很高的正电势U，a、c两端均有电极接地（电势为零）。现将速度很低的负一价碳离子从a端输入，当离子到达b处时，可被设在b处的特殊装置将其电子剥离，成为n价正离子，而不改变其速度大小。这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感强度为B的匀强磁场中，在磁场中做半径为R的圆周运动，已知碳离子的质量m=2.0×10-26㎏，U=7.5×105V，B=0.50T，n=2，基元电荷e=1.6×10-19C ,求R。
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江西省金溪县第一中学高二实验班物理第三章磁场单元检测题
1、
如图所示，两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设有大小不同的电流按如图所示的方向通入两铝环，则两铝环的运动情况是（ ）
A. 都绕圆柱体运动 B. 彼此相向运动，且具有大小相等的加速度
C. 彼此相向运动，电流大的加速度大 D. 彼此相向运动，电流小的加速度大
B
根据电流间相互作用规律：“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”可知，两圆环应相互吸引，即彼此相向运动，再根据牛顿第二定律和牛顿第三定律可知，两圆环的加速度大小相等，所以B正确，ACD错误．故选B．
2、
如图所示，垂直纸面放置的两根固定长直导线a和b中通有大小相等的稳恒直流电流I，在a`、b连线的中垂线上放置另一段可自由运动的直导线c，当c中通以如图所示的直流电流时，结果c不受磁场力，则a、b中电流方向可能是（ ）
A. a中电流向里，b中电流向里 B. a中电流向外，b中电流向外
C. a中电流向里，b中电流向外 D. a中电流向外，b中电流向里
CD
导线a和b的磁感线都是同心圆．根据题意可知，当c中通以电流I1时，c并未发生运动，则说明直线c处的磁场与导线平行，而对c上半段，a导线的磁感应强度与b导线的磁感应强度的叠加，与导线c平行，根据右手螺旋定则，则有a、b中的电流方向相反；同理也可以分析出c下半段，a导线的磁感应强度与b导线的磁感应强度的叠加，与导线c平行，根据右手螺旋定则，则有a、b中的电流方向相反；故CD正确；AB错误；故选CD．
3、
如图所示，带负电的金属环绕其轴OO′匀速转动时，放在环顶部的小磁针最后将（ ）
A. N极竖直向上
B. N极竖直向下
C. N极水平向左
D. 小磁针在水平面内转动
C
试题分析：带负电旋转，则可知电流方向，再由右手螺旋定则可知磁极的方向，再根据磁极间的相互作用可知小磁针的偏转方向．
解：带负电金属环，如图所示的旋转．则金属环的电流方向与旋转方向相反．再由右手螺旋定则可知电流产生的磁极的方向是：右端是N极，左端是S极；小磁针所在处的磁场的方向与OO′轴的磁场的方向是相反的，所以小磁针处的磁极的方向：左端N极，右端S极．因此小磁针N极水平向左．故C正确，ABD错误；
故选：C
4、
下列说法中正确的有（ ）
A. 只要带电粒子在磁场中运动，就会受到洛仑兹力的作用
B. 带电粒子在空间定向运动，其周围空间一定形成磁场
C. 带电粒子垂直射入磁场中，必做圆周运动
D. 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
BCD
带电粒子的速度方向与磁场方向共线时，粒子不受洛伦兹力，选项A错误； 带电粒子在空间定向运动，等效于直线电流，则其周围空间一定形成磁场，选项B正确；带电粒子垂直射入磁场中，洛伦兹力垂直磁场方向，则粒子必做圆周运动，选项C正确；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，选项D正确；故选BCD.
5、
如图所示是磁感受应强度B、负电荷运动速度v和磁场对运动电荷的作用力f三者方向的相互关系图，其中不正确的是（B、f和v两两垂直）（ ）
A. 
B. 
C. 
D. 
D
根据左手定则：磁感线穿入手心，四指指向负电荷运动的相反，即向左，拇指指向洛伦兹力方向，可知，洛伦兹力方向向上，符合左手定则．故A正确．根据左手定则：磁感线穿入手心，四指指向负电荷运动的相反，即向下，拇指指向洛伦兹力方向，可知，洛伦兹力方向向左，符合左手定则．故B正确．根据左手定则：磁感线穿入手心，四指指向负电荷运动的相反，即向外，拇指指向洛伦兹力方向，可知，洛伦兹力方向向左，符合左手定则．故C正确．根据左手定则：磁感线穿入手心，四指指向负电荷运动的相反，即向左，拇指指向洛伦兹力方向，可知，洛伦兹力方向向里，所以图中f的方向不符合左手定则．故D错误．
本题选错误的，故选D.
6、
如图所示，空间的某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域并沿直线运动，从C点离开场区；如果这个场区只有电场，则粒子从B点离开场区；如果这个区域只有磁场，则这个粒子从D点离开场区.设粒子在上述三种情况下，从A到B、从A到C和从A到D所用的时间分别是t1、t2和t3，比较t1、t2、和t3的大小，则（ ）
A. t1=t2=t3 B. t1=t2＜t3 C. t1＜t2=t3 D. t1＜t2＜t3
B
带电粒子由A点进入这个区域沿直线运动，从C点离开场区，这个过程粒子受到的电场力等于洛伦兹力qE=qvB，水平方向做匀速直线运动，运动时间t1=
，如果只有电场，带电粒子从B点射出，做类平抛运动，水平方向匀速直线运动，运动时间：t2=，如果这个区域只有磁场，则这个粒子从D点离开场区，此过程粒子做匀速圆周运动，速度大小不变，方向改变，所以速度的水平分量越来越小，所以运动时间：t3＞，所以t1=t2＜t3，故B正确．故选B.
7、
如图所示，在半径为R的圆形区域内有匀强磁场，方向垂直于圆平面（未画出）.一群相同的带电粒子以相同速率
0，由P点在纸平面内向不同方向射入磁场.当磁感应强度大小为B1时，所有粒子出磁场的区域占整个圆周长的1/3；当磁感应强度大小为B2时，这些粒子在磁场中运动时间最长的是
.则磁感应强度B1、B2的比值（不计重力）是（ ）
A. 1︰
B. 2︰
C. 3︰
D. 4︰
D
当磁感应强度大小为B1时，所有粒子出磁场的区域占整个圆周长的
，其临界为以实线为直径的圆，由几何知识得：
又
，得：
当磁感应强度大小减小为B2时，粒子半径增大，对应弦长最长时所用时间最长，最长的弦即为磁场区域的直径：由题意运动时间最长的是
，则有：
解得：θ＝
，所以r=2R，根据
，解得：
，则有：
．故D正确，ABC错误．故选D．
8、
(5分)如图所示，在x轴的上方(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有一个离子源向x轴上方的各个方向发射出质量为m，电荷量为q的正离子，速率都为v.对那些在xOy平面内运动的离子，在磁场中可能到达的最大值为x＝________，y＝________.
试题分析：正离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其偏转方向为顺时针方向，射到y轴上最远的离子是沿x轴负方向射出的离子．而射到x轴上最远的离子是沿y轴正方向射出的离子．这两束离子可能到达的最大x、y值恰好是圆周的直径，如下图所示：
9、
如图所示，质量为m，带电量为+q的粒子，从两平行电极板正中央垂直电场线和磁感线以速度v飞入．已知两板间距为d，磁感强度为B，这时粒子恰能直线穿过电场和磁场区域（重力不计）．今将磁感强度增大到某值，则粒子将落到极板上．当粒子落到极板上时的动能为_____________．
带电粒子做匀速直线运动时，电场力与洛伦兹力等大反向，有：q
=qvB，得：U=vBd．
磁感应强度增大，则磁场力增大，粒子向磁场力方向偏转，当粒子到达极板时，电场力做负功，根据动能定理：
得：
10、
如图所示，水平放置的平行金属板A带正电，B带负电，A、B间距离为d，匀强电场的场强为E，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，今有一带电粒子在A、B间竖直平面内做半径为R的匀速圆运动，则带电粒子的转动方向为______时针方向，速率为__________.
顺， BRg/E
11、
一带电质点，质量为m、电荷量为q，以平行于Ox轴的速度v从y轴上的a点射入图中第Ⅰ象限所示的区域(下图所示)．为了使该质点能从x轴上的b点以垂直于Ox轴的速度v射出，可在适当的地方加一个垂直于xOy平面、磁感应强度为B的匀强磁场．若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求这圆形磁场区域的最小半径，重力忽略不计．
质点进入xOy平面的磁场区域内做匀速圆周运动，由
qvB＝m
得R＝
据题意，要求质点垂直Ox轴射出，它在磁场区域内必经过
圆周，且此圆周应与入射和出射的方向线相切，过这两个切点M、N作入射和出射方向的垂线，其交点O′即为圆心(下图所示)．因此该粒子在磁场内的轨道就是以O′为圆心，R＝
为半径的一段圆弧
(图中虚线圆弧)．
在通过M、N两点的所有圆周中，以MN为直径的圆周最小(如图中实线所示)．因此所求圆形区域的最小半径为
rmin＝
MN＝
·
R＝
.
12、
串列加速器是用来产生高能离子的装置，图中虚线框内为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b处有很高的正电势U，a、c两端均有电极接地（电势为零）。现将速度很低的负一价碳离子从a端输入，当离子到达b处时，可被设在b处的特殊装置将其电子剥离，成为n价正离子，而不改变其速度大小。这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感强度为B的匀强磁场中，在磁场中做半径为R的圆周运动，已知碳离子的质量m=2.0×10-26㎏，U=7.5×105V，B=0.50T，n=2，基元电荷e=1.6×10-19C ,求R。
0.75m
由动能定理：eU=
neU=
-eU
（n+1）eu=
v2=
解得：R=
=
=
=0.75m