1、磁场单元评估限时：90分钟 总分：100分一、选择题(每小题4分，共40分)1下列说法正确的是()A除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷产生的B一切磁现象都起源于运动电荷C一切磁作用都是运动电荷通过磁场产生的D有磁必有电，有电必有磁解析：磁现象的电本质，一切磁现象都起源于运动电荷答案：BC2关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()A磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力方向一致C在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零D在磁场中磁感线越密集的地方，B值越大解析：磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与试探电流元无关
2、，而磁感线可以描述磁感应强度，疏密程度表示大小答案：D图13如图1所示，一圆形区域内存在匀强磁场，AC为直径，O为圆心，一带电粒子从A沿AO方向垂直射入磁场，初速度为v1，从D点射出磁场时的速率为v2，则下列说法中正确的是(粒子重力不计)()Av2v1，v2的方向必过圆心Bv2v1，v2的方向必过圆心Cv2v1，v2的方向可能不过圆心Dv2v1，v2的方向可能不过圆心答案：B图24如图2所示，三个速度大小不同的同种带电粒子沿同一方向从图示长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90、60、30，则它们在磁场中运动时间之比为()A111B123C321 D.1解
3、析：如图3所示，图3设带电粒子在磁场做圆周运动的圆心为O，由几何关系知，圆弧所对应的粒子运动的时间t，因此，同种粒子以不同速度射入磁场，经历时间与它们的偏角成正比，即t1t2t3906030321.答案：C5(2011新课标卷)电磁轨道炮工作原理如下图4所示，待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是()图4A只将轨道长度L变为原来的2倍B只
4、将电流I增加至原来的2倍C只将弹体质量减至原来的一半D将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变解析：由题意可知，安培力做功使炮弹的速度逐渐增大假设轨道宽度为L，则由动能定理可知F安培力Lmv2，而F安培力BIL，又根据题意可知BKI(K为常数)，三个式子整理可得到弹体的出射速度vI，从而判断B，D正确答案：BD6如图5所示，甲是一带正电的小物块，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起置于粗糙的水平地板上，地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场现用水平恒力拉乙物块，使甲、乙无相对滑动一起向左加速运动，在加速运动阶段()图5A甲、乙两物块间摩擦力不断增大B甲、乙两物块间摩擦力不
5、断减小C甲、乙两物块间摩擦力大小不变D乙物块与地面间摩擦力不断增大答案：BD图67利用如图6所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上的两条宽度分别为2d和d的缝，两缝近端相距为L.一群质量为m，电荷量为q，具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场，对于能够从宽度为d的缝射出的粒子，下列说法正确的是()A粒子带正电B射出粒子的最大速度为C保持d和L不变，增大B，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D保持d和B不变，增大L，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大解析：粒子要从右边的缝中射出，粒子进入磁场后向右偏，根据左
6、手定则可以判断粒子带负电，A项错误；由qvBm得v，可见半径越大，速率越大，最大半径为，因此射出的最大速度为，B项正确；同理可求得最小速度为，最大速度与最小速度之差为，这个值与L无关，可以分析，C项正确，D项错误答案：BC8如图7所示，匀强磁场的磁感应强度为B，有一矩形线圈abcd，且abL1，adL2，通有逆时针方向的电流I，让它绕cd边转过某一角度时，使线圈平面与磁场夹角为，则()图7A穿过线圈的磁通量为BL1L2sinB穿过线圈的磁通量为BL1L2cosCcd边受到的安培力为FBIL1sinDad边受到的安培力为FBIL1cos解析：沿cd转过某一角度，使线圈平面与磁场夹角为，此时穿过线
7、圈的有效面积为L1L2sin，所以穿过线圈的磁通量为BL1L2sin，cd边与磁场方向垂直，受到的安培力为BIL1，ad边与磁场方向平行，受到的安培力为0.答案：A9如图8，空间有垂直于xOy平面的匀强磁场t0的时刻，一电子以速度v0经过x轴上的A点，方向沿x轴正方向A点坐标为(，0)，其中R为电子在磁场中做圆周运动的轨道半径不计重力影响，则()图8A电子经过y轴时，速度大小仍为v0B电子在t时，第一次经过y轴C电子第一次经过y轴的坐标为(0，R)D电子第一次经过y轴的坐标为(0，R)解析：因电子在匀强磁场中运动，只受洛伦兹力，做匀速圆周运动，故A正确；画出轨迹，由几何关系可知，当电子转过30
8、角时，到达y轴对应时间tT，故B正确；电子应向下方偏转故穿过y轴时坐标为yR(1cos30)R，故D正确答案：ABD10回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图9所示设D形盒半径为R.若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f.则下列说法正确的是()图9A质子被加速后的最大速度不可能超过2fRB质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关C只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D不改变B和f，该回旋加
9、速器也能用于加速粒子解析：由于回旋加速器所加交变电压周期与粒子转动的周期相同，则粒子的最大速度为2fR，A项正确；质子被加速后的最大速度vm，与加速电场的电压大小无关，B项正确；R足够大，质子速度不能被加速到任意值因为按相对论原理，质子速度接近光速时光子质量发生变化，进一步提高速度就不可能了，C项错误；因为回旋加速器所加交变电压周期与粒子转动周期应相同，粒子转动周期T，粒子与质子的比荷不相同，应调节f或B，故D项错误答案：AB二、填空题(每小题5分，共20分)图1011如图10所示，比荷为的电子，以速度v0沿AB边射入边长为a的等边三角形的匀强磁场区域中，欲使电子从BC边穿出，磁感应强度B的取
10、值应为_解析：画出刚好不出BC边的临界状态对应的轨迹，应与BC相切，根据轨迹确定半径，再根据r求B.答案：B图1112如图11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，磁感应强度为B，这时粒子恰能直线穿过电场和磁场区域(重力不计)今将磁感应强度增大到某值，则粒子将落到极板上粒子落到极板上的动能为_解析：由题意：qqvB，又当粒子落到极板上有：qEkmv2，所以Ek.答案：13如图12所示，A、B为粗细均匀的铜环直径两端，若在A、B两端加一电压U，则环心O处的磁感应强度为_(已知圆环直径为d)图12答案：014.如图13所示，质量为m的
11、带电微粒，在相互垂直的匀强电磁场中运动，电场强度为E，方向竖直向下，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，此微粒在垂直于磁场的竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动(不计空气阻力)，微粒一定带_电(填“正”或“负”)，微粒的线速度大小为_图13解析：粒子做匀速圆周运动，则重力与电场力等大反向，故电场力竖直向上，则微粒带负电，又R且mgqE，所以v.答案：负；三、论述计算题(共40分)图1415(10分)如图14所示，平行金属导轨间距为0.5 m，水平放置，电源电动势为E1.5 V，内阻r0.2 ，金属棒电阻R2.8 ，与平行导轨垂直，其余电阻不计，金属棒处于磁感应强度B2.0 T、方向与水平方向成60
12、角的匀强磁场中，则开始接通电路瞬间，金属棒受到的安培力的大小和方向如何？若棒的质量为m5102 kg，此时它对轨道的压力是多少？(g取10 m/s2)解：电路刚接通的瞬间，金属棒瞬时速度为零，金属棒受三个力作用，即：重力、支持力、安培力，由于此时金属棒未动，不会产生感应电动势，这时回路中的电流只由电源及回路电阻决定由闭合电路欧姆定律有I A0.5 A.FBIL2.00.50.5 N0.5 N.方向由左手定则可知，与轨道成30角斜向左上方，其竖直的分力Fsin0.5sin30 N0.25 N.因Fsin300.25 N，小于重力mg510210 N0.5 N.说明轨道对金属棒仍有支持力FN存在，
13、由竖直方向受力平衡知：FNFsin30mg0，FNmgFsin300.5 N0.25 N0.25 N.由牛顿第三定律可知，金属棒对轨道的压力为0.25 N.图1516(10分)如图15所示，足够长的绝缘斜面与水平面间的夹角为(sin0.6)，放在水平方向的匀强电场和匀强磁场中，电场强度E50 V/m，方向水平向左，磁场方向垂直于纸面向外一带电量q4.0102 C，质量m0.40 kg的光滑小球，以初速度v020 m/s，从斜面底端A冲上斜面，经过3 s离开斜面，求磁场的磁感应强度(取g10 m/s2)解：带电小球的受力示意图如图16所示小球沿斜面方向做匀减速运动，根据牛顿第二定律，则有：mgs
14、inqEcosma.图16解得：agsincos(100.6) m/s210 m/s2.设小球运动到最高点时速度vt0，所用时间为t1，则有：vtv0at10.解得：t1 s2 s.图17故带电小球上升至最高点后立即下滑，此时小球受力情况如图17所示小球沿斜面加速下滑其加速度仍为：a10 m/s2，下滑时间：t2tt13 s2 s1 s.小球下滑t21 s时的速度为：vat2101 m/s10 m/s.此时小球离开斜面，FN0.则垂直斜面方向有：qEsinqvBmgcos，解得B5.0 T.17图18中左边有一对平行金属板，两板相距为d，电压为U，两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0，方向
15、与金属板面平行并垂直于纸面朝里图中右边有一半径为R，圆心为O的圆形区域，区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面朝里一电荷量为q的正离子沿平行金属板面、垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径EF方向射入磁场区域，最后从圆形区域边界上的G点射出，已知弧所对应的圆心角为，不计重力，求图18(1)离子速度的大小；(2)离子的质量解：(1)由题设知，离子在平行金属板之间做匀速直线运动，它所受到的向上的磁场力和向下的电场力平衡qvB0qE0式中，v是离子运动速度的大小，E0是平行金属板之间的匀强电场的强度，有E0由式得v(2)在圆形磁场区域，离子
16、做匀速圆周运动由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有qvBm图19式中，m和r分别是离子的质量和它做圆周运动的半径由题设，离子从磁场边界上的点G穿出，离子运动的圆周的圆心O必在过E点垂直于EF的直线上，且在EG的垂直平分线上(见上图)由几何关系有rRtan式中，是OO与直线EF的夹角由几何关系有2联立式得，离子的质量为mcot图2018(10分)如图20所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运
17、动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴正方向夹角为.不计空气阻力，重力加速度为g，求：(1)电场强度E的大小和方向；(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小；(3)A点到x轴的高度h.解：(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，其所受电场力必须与重力平衡，有qEmgE重力的方向是竖直向下的，电场力的方向则应为竖直向上，由于小球带正电，所以电场强度方向竖直向上(2)小球做匀速圆周运动，O为圆心，MN为弦长，MOP，(P为MN的中点)设半径为r，由几何关系知sin小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，设小球做圆周运动的速率为v，有qvB由速度的合成与分解得cos由式得v0cot(3)设小球到M点的竖直分速度为vy，它与水平分速度的关系为vyv0tan由匀变速直线运动规律v2gh由式得h
