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1、高 三 物 理 磁 场 测 试 题 及 答 案、此题共10小题，每题4分，共40分在每题给出的四个选项中，有的小题只有一 个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.1.如图1所示，两根相互平行放置的长直导线 a和b通有大小相等、 的电流，a受到磁场力的大小为Fi，当参加一与导线所在平面垂直 场后，a受到的磁场力大小变为F2.那么此时b受到的磁场力大小为 A. F2B. Fi F2C. F汁F2D. 2Fi F?方向相反 a b 的匀强磁2. 如图2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，一离子 在电场力和磁场力作用下，从静止
2、开始沿曲线acb运动， 的最低点那么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3. 如图3所示，带负电的橡胶环绕轴 OO以角速度co 环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是A.到达b点时速度为零，c为运动B.N极竖直向下N极竖直向上N极沿轴线向左N极沿轴线向右旋转，在C.D.4.每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来，幸 磁场可以有效地改变这些宇宙射线中大多数射线粒 动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命 重要的意义。假设有一个带正电的宇宙射线粒子垂 面向赤道射来如图4,地球由西向东转，虚线表 自转轴，上方为地理北极，在地球磁
3、场的作用下, 什么方向偏转？A向东B向南C向西D.向北好地球 子的运 有十分 直于地 示地球 它将向5.如图5所示，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一 起静置于粗糙的水平地板上，地板上方空间有水平方向的匀强磁场。现用水平恒力拉乙物块，使甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运 在加速运动阶段A.乙物块与地之间的摩擦力不断增大甲&777777777777777动,()假设在磁场()-卫Xv从A沿半径方向入射，并荷，质量B. 甲、乙两物块间的摩擦力不断增大 C .甲、乙两物块间的摩擦力大小不变。D.甲、乙两物块间的摩擦力不断减小6 .如图6，在一水平放置的平板 M
4、N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。带电粒子可 能经过的区域的面积是3 mv 2 1,mv 22 (南).2 (Bq)x 曾一7.在半径为r的圆形空间内有一匀强磁场，一带电粒子以速度 从C点射出，如图7所示0为圆心，/ AOC120。， 中粒子只受洛仑兹力作用，那么粒子在磁场中运行的时间A. 2 rB. 2 3 匕C r3v8.如图8所示，有a、b、c、d四个离子，它们带等量同种电度选择器中射出，进入 B磁场,由此可判定()A.射向P
5、的是a离子B.射向B的是b离子C.射向A的是c离子D.射向A的是d离子9场强为E的匀强电场和磁感强度为图8B的匀强磁场正交。如图 9所示，质量为m的带电粒子在垂直于磁场方向的竖直平面内，做半径为R的匀速圆周运动，设重力加速g，那么以下结论正确的选项是A.粒子带负电，且q= mg/ EB.粒子顺时针方向转动C.粒子速度大小 v = BgR7 Exx不等，有ma=mb< mc=md，以不等的速率VaV Vb=VcV Vd进入速度选择器后，有两种离子从速D.粒子的机械能守恒10如图10是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为R=10cm的圆柱形桶内有B=1X10-4T的匀强磁砀，方向平行于轴
6、线.在圆柱桶某一直径两端开有小孔.作为入射孔和出射孔离子束以不同角度入射，最后有不同速度的离子束射出.现有一离子源发射荷质比为丫 =2X 1011C/k 的阳离子，且粒子束中速度分布连续.当角a =45°, 出射离子速度V的大小是A. 2 106m/s B. 2.2 106m/s图10C. 2.2 108m/s D. 4.2 106m/s二、此题共2小题，共20分。把答案填在题中的横线上或按要求作图.11. 10分1磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B72卩，式中B是感应强度，卩是磁导率，在空气中卩为一常数。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度 B,
7、 学 根端面面积为A的条形磁铁吸住一相 的铁片P,再用力将铁片与磁铁拉开一 距离 L,并测出拉力F,如图11所示。SNF二一图11生用一 同面积 段微小 因为F所做的功等于间隙中磁场的能量， 所示由此可得磁感应强度 B与F、A之间的关系为B= 欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时，因无电源和电流表，他利用同一金属块两端分别浸在冷水和热水中产生电动势来代替电源，用小磁针的偏转检测电流， 具体做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通过电流时，小磁针会发生偏转；当通过该导线电流为I时，小磁针偏转了 30o,那么当他发现小磁针偏转了 60o,通过
8、该直导线的电流为直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比，忽略小磁针大小的影响A. 2IB. 3IC.3|D.无12. 10分1如图12所示是用电子射线管演示带电粒子在磁场中受洛仑兹力的实验装置,()A. A端接的是高压直流电源的正极图中虚线是带电粒子的运动轨迹，那么以下关于此装置的说法正确的有B. A端接的是高压直流电源的负极C. C端是蹄形磁铁的N极D. C端是蹄形磁铁的S极(2) M N是真空管中两平行正对、靠得较近.的、用不同材料制成的金属平板，M板受紫外线照射后，将发射出沿各种可能的方向运动的光N在紫外线照射下没有光电子射出。当把M N板接入 所示的电路中，并用紫外线照射 M板
9、，M板因射出光 成电流，从而引起电流计指针偏转。假设闭合开关 S， 逐渐增大板间电压，可以发现电流逐渐减小，当电压电子，而如图13电子形 调节R 表示数为U时，电流恰好为零，断开开关S,在M N间加垂直纸面的匀强 磁场，逐渐增大磁感应强度，也能使电流为零。当磁感强度为B时，电流恰好为零，那么两极板 M N之间的距离为:A.emU4eBI.emUB.C J4emUeBeB.8emUeB(光电子的带电量为e，质量为m)()XXM到低点XX : X19k小球带何XIIX 1 XX6大？XX XX量m比值图14丝，当接L和A间加上电压时(其电压值方向如图 止释放，三、此题共6小题，90分。解容许写出必
10、要的文字说明、方程式和主要演算步骤，只写出 最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值与单位。13. (14分)用一根长L=的轻绳，吊一质量为m=的带电小球，放在磁感应强度 B=，14所示的匀强磁场中，将小球拉到与悬点等高处由静 小球便在垂直于磁场的竖直面内摆动，当球第一次摆 时，悬线的张力恰好为零(重力加速度 g=10m/s2) (1) 种电荷？电量为多少？(2)小球第二次经过最低点时，悬线对小球的拉力多14. (14分)图15所示为一种可用于测量电子电量 e与质e/m的阴极射线管，管内处于真空状态。图中L是灯上电源时可发射电子。A是中央有小圆孔的金属板，当比灯丝电压大很多)
11、，电子将被加速并沿图中虚直线所示的路径到达荧光屏S上的0点,发出荧光。R、P2为两块平行于虚直线的金属板，两板间距为d。在虚线所示的圆形区域内可施加一匀强磁场，其磁感强度为B，方向垂直纸面向外。a、b、b2、C、C2都是固定在管壳上的金属引线。日、巳、吕是三个电压可调并可读出其电压值的直流电源。(1)试在图中画出三个电源与阴极射线管的有关引线的连线。2导出计算e/m的表达式。要求用应测物理量及题给量表示。15.16.15分一微粒质量为m带负E电荷，电量大小是q,如图16所示，将它以一定初速度 在磁场中M点释放以后，它就做匀速 对微粒的阻力大小恒为f，求微粒做匀15分长L=60cm质量为nEX4
12、0-2 kg，粗细均匀的金2 全相同的弹簧挂起，放在磁感强度为 B=，方向垂直纸面图 场中，如图17所示，假设不计弹簧重力，问 要使弹簧 中电流的大小和方向如何？2如在金属中通入自左向bi1-d 丫占加时的速度二 CB,空气P2 xxX图16属棒，两端用完 向里的匀强磁 不伸长，金属棒 右、大小为1 =的电流，金属棒下降X1=1cm，假设通入金属棒中的电流仍 反，这时金属棒下降了多少？17. 16分如图18所示，两个宽度为d的有界磁场区域, 都为B,方向如图18所示，不考虑左右磁场相互影响且 一带电质点质量为 m电量为q,以一定的初速度从边 磁场方向射入磁场，入射方向与 CD成 0角。假设带电
13、质为，但方向相X X X X图17磁感应强度 有理想边界 界外侧垂直 点经过两磁D F h图18速度的最 计。中线OO 断地放出MN的右侧B=，方金属板间 示。+1oO:x ix ix I'X'nxXX图19甲s参考答案2AF 分2B5分12.1BC5分2D5 分场区域后又与初速度方向相同的速度出射。 求初 小值以及经过磁场区域的最长时间。重力不 18. 16分如图19甲所示，在两平行金属板的 某处放置一个粒子源，粒子沿 OO方向连续不 速度01.0 105m/s的带正电的粒子。在直线分布有范围足够大的匀强磁场，磁感应强度向垂直纸面向里，MN与中线OO垂直。两平行 的电压U随时
14、间变化的U t图线如图19乙所带电粒子的荷质比q 1.0 108C/kg ,粒子的重力和粒子之间的作用力均可忽略不计，m假设t 0.1s时刻粒子源放出的粒子恰能从平行金属板边缘离开电场设在每个粒子通过电场区域的时间内，可以把板间的电场看作是恒定的。求：1t 0.1s时刻粒子源放出的粒子离开电场时的速度大小和方向。2从粒子源放出的粒子在磁场中运动的最短时间和最长时间。13. 解：1设小球第一次到达最低点速度为 v,那么由动能定律可得:12mgLmv2 3 分Bqv mg m3 分2L解得q=X10-2C,带负电.3分根据向心力公式得：F Bqv mg 2mg 3分解得F=3分14. 解：1在b1
15、b2间接日作为灯丝的加热电源，对于电源的极性没有要求；在ab2间接作为加速电压，要求a接的正极；在GC2间接巳作为速度选择器的偏转电压，要求 C2 接3的正极。具体连线略。4分2设电子经过2加速以后获得的速度为v,那么据动能定理可得：1 2 e2 mv 1 4 分2调节3使电子在RP2间不发生偏转，电场力和洛仑兹力平衡，即：e3 eBv 2 4 分 d由1、 2式得：-2 分m 22Bd15.解：带电微粒在运动过程中受到重力 mg洛仑兹力F=Bqv 作用。受力图如图20所示。4分根据平衡条件可得：mg2f2 Bqv24分v,m2g2 f2 /Bq4 分和阻力f的方向与竖直方向成arccos丄3
16、分mg16解：1要使弹簧不伸长，那么重力应与安培力平衡，所以 向上，据左手定那么可知电流方向应向右，因mg=BLI，I=mg/BL=.4 分 因在金属中通入自左向右、大小为丨1=的电流，金属 降X1=1mm由平衡条件得：mg=BLI+2kx1.4分 当电流反向时，由平衡条件得：mg=-BLI+2kx2.4分XF2X5 X X XFt5X XHXX XXmgIVXX安培力应所以棒下就可满足要求。即带电质点至少能进入的第二个磁解得：x2 SHLH 1.16cm3 分d=R1+cos 0 4 分Bqv。2m 4分所以v。BqRBqd、4 分Rmm1 cos因为t1t2T ,m所以t 2t22m 4
17、分17.解：带电质点只要能进入第二磁场, 场的速度为最小值。18.解：1设板间距为d，t=时刻释放的粒子在板间做类平抛运动在沿电场方向上-qUt22分2 2dm粒子离开电场时，沿电场方向的分速度 Vy gUt2分dm粒子离开电场时的速度V2分粒子在电场中的偏角为tan 2分0由得v v0 qU 1.4 105m/s1分 mtan 空 1451 分mv22带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期T 纱 2 10 6s2 分qB不同时刻释放的粒子在电场中的偏角 不同，进入磁场后在磁场中运动的时间不同, 的磁场中的偏角大，运动时间长。t 0时刻释放的粒子，在电场中的偏角为0,在磁场中运动的时间最短匕 T 1 10 6 s2 分2t 0.1s时刻释放的粒子，在电场中的偏角最大为45°，在磁场中的运动时间t23T 1.5 10 6s2 分4