1、2013届高三单元测试13磁场第I卷（选择题）一、本题共16小题，每小题4分，共64分在每小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，有选错或不选的得0分.1.质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具如图所示为质谱仪的原理示意图现利用这种质谱议对氢元素进行测量氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S，无初速度飘入电势差为的加速电场加速后垂直进入磁感强度为B的匀强磁场中氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成、三条“质谱线”关于三种同位素进人磁场时速度的排列顺序以及、三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是( )A进入磁场时速
2、度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕B进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氘、氚、氕C、三条质谱线依次排列的顺序是氘、氚、氕D、三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕2.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，下列说法中正确的是（ ）A. 在中性面时，通过线圈的磁通量最大 B. 在中性面时，感应电动势最大C. 穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也为零 D. 穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率也为零3.关于磁感应强度的大小，以下说法中正确的是A一段通电导线在磁场中某处所受安培力越大，该处磁感应强度就越大B通电导线在磁场中受安培力为零处，磁感应强度一定为零C磁感线密集处磁感应强度就大D磁感应
3、强度B反比于检验电流元IL4.关于磁通量的概念，下列说法中正确的有（）A磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大；B磁感应强度越大的地方，线圈的面积越大，则穿过线圈的磁通量也越大；C穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率不一定为零；D线圈的匝数增加倍，它的磁通量也增加一倍。5.下列各图中，运动电荷的速度方向、磁场方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是（ ）6.某空间存在着如图甲所示足够大的、沿水平方向的匀强磁场，在磁场中，A、B两个物块叠放在一起，置于光滑绝缘水平地面上，物块A带正电，物块B不带电且表面绝缘，在t1=0时刻，水平恒力F作用在物块B上，使A、B由静止开始做加速度相同的运动。在
4、A、B一起向左运动的过程中，以下说法正确的是（ ）A图乙可以反映A所受洛伦兹力大小随时间t变化的关系，图中y表示洛伦兹力的大小B图乙可以反映A对B的摩擦力大小随时间t变化的关系，图中y表示摩擦力大小C图乙可以反映A对B的压力大小随时间t变化的关系，图中y表示压力大小D图乙可以反映B对A的摩擦力大小随时间t变化的关系，图中y表示压力大小7.关于磁感应强度，下列说法正确的是( )A由可知，B与F成正比与IL成反比B磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定的，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关。C通电导线受安培力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受安培力的地方一定不存在磁场（即B=0）D通电导
5、线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零。8.质量分别为m1和m2、电荷量分别为q1和q2的两粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，已知两粒子的动量大小相等。下列说法正确的是 （ ）A.若q1=q2，则它们作圆周运动的半径一定相等 B.若m1=m2，则它们作圆周运动的半径一定相等C.若q1q2，则它们作圆周运动的周期一定不相等 D.若m1m2，则它们作圆周运动的周期一定不相等9.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形合D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是 ( )A离子由加速器的中心附近进入加速器B
6、离子由加速器的边缘进入加速器C离子从磁场中获得能量D离子从电场中获得能量10.在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示。过c点的导线所受安培力的方向 ( ) A与ab边平行，竖直向上 B与ab边平行，竖直向下 C与ab边垂直，指向右边D与ab边垂直，指向左边11.如图所示，在长方形abcd区域内有正交的匀强电场和匀强磁场，=L，一带电粒子从ad的中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc边的中点P射出，若撤去电场，则粒子从a点射出且射出时的动能为Ek；若撤去磁场，则粒子射出时的动能为（重力不计）（ ）AEk B2Ek C4E
7、k D5Ek12.下列说法正确的是A空间各点磁场的方向就是该点磁感线的切线方向B磁感线越密，该处磁通量越大C磁感线越疏，该处磁感应强度越大D近距离平行放置的两个条形磁铁同名磁极间的磁场是匀强磁场13.如图所示,两个圆环A、B同心放置,且半径RARB.一条磁铁置于两环的圆心处,且与圆环平面垂直.则A、B两环中磁通a，B之间的关系是 A.AB B.AB C.AB D.无法确定 14.下列有关对物理公式的理解，其中正确的是A由公式B=F/IL可知，磁感应强度B由通电直导线所受的安培力F和通过它的电流I及导线长度L决定B由公式a=F/m可知，加速度a由物体受到的合外力F和物体的质量m决定C由公式E=F
8、/q可知，电场强度E由电荷受到的电场力F和电荷的带电量q决定D由公式C=Q/U可知，电容器的电容C由电容器所带电量Q和两极板间的电势差U决定15.下列有关运动电荷和通电导线受到磁场对它们的作用力方向正确判断的是qvFqvFIFIFABCD16.在磁感应强度为2.010-2T的匀强磁场中，放一个面积是5.010-2m2的导线环当环面与磁场方向垂直时，穿过导线环的磁通量等于（ ）A.2.510-3Wb B.1.010-3Wb C.1.510-3Wb D.4.010-3Wb第II卷（非选择题）二、计算题17.（15分）如图所示，在y轴的右方有一磁感应强度为B的方向垂直纸面向外的匀强磁场，在x轴的下方
9、有一场强为E的方向平行x轴向左的匀强电场有一铅板放置在y轴处，且与纸面垂直现有一质量为m、电荷量为q的粒子由静止经过加速电压为U的电场加速， 然后以垂直于铅板的方向从A处沿直线穿过铅板，而后从x轴上的D处以与x轴正向夹角为60的方向进入电场和磁场叠加的区域，最后到达y轴上的C点已知OD长为l，不考虑粒子受到的重力，求：（1）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的时间；（2）粒子经过铅板时损失的动能；（3）粒子到达C点时的速度大小。18.（6分）把一根长l = 10cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中， （1）当导线中通以I1 = 2A的电流时，导线受到的安培力大小为 1.0107N，则该
10、磁场的磁感应强度为多少？（2）若该导线中通以I2 = 3A的电流，则此时导线所受安培力大小是多少？方向如何？ 19.(8分)如图所示，长度为60Cm，质量为60g的均匀金属杆MN，用两条劲度系数k均为：30Nm的轻弹簧将两端悬挂在天花板上，MN处于磁感应强度为02 T、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，并呈水平状态，g取10 m/s2求：(1)要使弹簧恢复原长，应通人什么方向的电流?电流强度多大?（2）若使电流方向改变而大小不变，稳定后弹簧的伸长量为多少?20.（14分）如图所示，空间匀强电场E沿- y方向，匀强磁场B沿- z方向。有一电荷量为q，质量为m的带正电粒子，从O点沿+x轴方向以初速度v
11、0=射入场区，粒子的重力忽略不计，求： （1）此带电粒子距x轴的最大距离；（2）此带电粒子的轨迹与x轴相切的所有点的坐标x所满足的条件。21.（15分）空间有一个水平方向的匀强磁场B，磁场中有a,b两点，相距为s，a 、b连线在水平面上且与B垂直。一个质量为m，电量为+q的带电质点从a点以速度 v0对准b射出，为了使它能够到达b，v0取什么值？22.（25分）空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场，其方向随时间作周期性变化，磁感应强度 B 随时间 t 变化的图线如图 1 所示规定 B 0 时，磁场的方向穿出纸面现在磁场区域中建立一与磁场方向垂直的平面坐标Oxy，如图 2 所示.一电荷量 q = 51
12、0-7c ，质量 m =510-10kg 的带电粒子，位于原点O 处，在 t =0 时刻以初速度v0=m/s沿 x 轴正方向开始运动，不计重力的作用，不计磁场的变化可能产生的一切其它影响1.试在图 2 中画出020 ms 时间内粒子在磁场中运动的轨迹，并标出图 2 中纵横坐标的标度值（评分时只按图评分，不要求写出公式或说明。) 2.在磁场变化 N 个（ N 为整数）周期的时间内带电粒子的平均速度的大小等于_. 23.（15分）空间有半径为R长度L很短的圆拄形的磁场区域，圆拄的轴线为z轴，磁场中任一点的磁感强度的方向沿以z轴为对称轴的圆的切线，大小与该点离z轴的距离r成正比，B=kr （k为常数
13、）如图中的和为磁场方向。电量为q（0）,质量为m的一束带电粒子流如图中一簇平行箭头所示，以很高的速度v沿圆拄轴线方向，穿过该磁场空间，磁场区域外的磁场大小可视为0。试讨论这束带电粒子流穿过磁场区域后的运动情况。试卷答案1.D2.A3.C4.C5.B6.C7.B8.A带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其半径，。已知两粒子动量相等，若，则它们的圆周运动半径一定相等，选项A正确；若，不能确定两粒子电量关系，不能确定半径是否相等，选项B错；由周期公式，仅由电量或质量关系，无法确定两粒子做圆周运动的周期是否相等，选项C、D错。9.AD10.D11.D12.A13.A14.B15.B16.B17.解析：
14、（1） （1分）（1分（2分）（2）由动能定理可知此带电粒子穿过铅板前的动能，（1分）又由几何知识可得，即（2分），故 （1分）带电粒子穿过铅板后的动能，（1分）因此粒子穿过铅板后动能的损失为（2分）（3）从D到C只有电场力对粒子做功 （2分）解得（2分）18.解析：（1）根据 得T （2分）（2）当导线中电流变化时，导线所在处的磁场不变，故N。（2分）根据左手定则，方向垂直于棒向上 （2分）19.(1)要使弹簧恢复原长，安培力方向应向上，由左手定则可判断电流方向为MN (1分)当安培力与重力平衡时弹簧恢复原长BIL=mg (2分) (1分) (2)电流方向改变后，由平衡条件BIL+mg=2k
15、x (2分) (2分)20.解析：利用运动分解法求解此问题。（1）令v0= v1+v=，其中v1= ，v= 其方向与v0方向相同。（2分）则带电粒子的运动可视为速度为v1= 的匀速直线运动与速度为v 的逆时针方向的匀速圆周运动的合运动，如图所示，其圆周运动的半径和周期分别为（2分） （2分）故带电粒子将做螺旋线运动，粒子运动的轨迹如图中实线所示，M点为粒子距x轴的最远点。在这一点粒子的速度vM= v1- v=0，它到x轴的距离为 ym=2R= （2分）（2）图中P点为粒子运动轨迹与x轴的相切点，且粒子在该点的速度为vP= v1+ v= （2分）其与x轴的切点坐标为 xp=v1T= （2分）根据
16、运动的周期性，粒子与x轴的所有相切点的坐标为x=nxp=v1nT=（n=1、2、3） （1分）21.解析：（1）如果洛仑磁力恰好和粒子重力抵消，则（2）如果，则可将分解，必须指向b的，它产生的洛仑磁力恰好和粒子重力抵消，因此由产生的洛仑磁力使粒子作圆周运动。最后粒子作的是圆周运动和匀速直线运动的合运动运动周期，如果是T的整数倍，粒子一定能达到b，这时有：即可见与无关，如果，必须为。如果，可以取任意值。22.解析：23.解析：设想沿Z轴为r的平行线运动的带电粒子进入磁场区，带电粒子受到指向 z轴的径向洛仑磁力向z轴偏转，因为粒子速度很快，粒子经过磁场的时间很小，粒子经过磁场区所受的冲量,粒子出磁场区域后沿直线运动，运动的直线与z轴交于M点，因为粒子沿轴向运动的动量经过磁场区域发生改变可以忽略不计，可得：可见到，粒子与z轴交点M的位置与粒子跟距轴的距离无关，都会交于M 点，由于平行于z的速度分量不变，所以粒子将会同时会聚于M点。