1、单元质检九 磁场(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 8 小题,每小题 8 分,共 64 分。在每小题给出的四个选项中,第 15 题只有一项符合题目要求,第 68 题有多项符合题目要求。全部选对的得 8 分,选对但不全的得 4 分,有选错的得 0 分)1.(2019河南郑州模拟)如图所示,两根无限长导线均通以恒定电流 I,两根导线的直线部分和坐标轴非常接近,弯曲部分是以坐标原点 O 为圆心、半径相同的一段圆弧,规定垂直于纸面向里的方向为磁感应强度的正方向,已知直线部分在原点 O 处不形成磁场,此时两根导线在坐标原点处的磁感应强度为B,下列四个选项中均有四根同样的、通以恒定电
2、流 I 的无限长导线,O 处磁感应强度也为 B 的是()2.(2019江西南昌模拟)奥斯特在研究电流的磁效应实验时,将一根长直导线南北放置在小磁针的正上方,导线不通电时,小磁针在地磁场作用下静止时 N 极指向北方。现在导线中通有由南向北的恒定电流 I,小磁针转动后再次静止时 N 极指向()A.北方B.西方C.西偏北方向D.北偏东方向3.(2019浙江杭州月考)如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度,下列各选项所示的载流线圈匝数相同,边长 MN 相等,将它们分别挂在天平的右臂下方,线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态,若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是()4.在绝缘圆柱体上 a、
3、b 两个位置固定有两个金属圆环,当两环通有图示电流时,b 处金属圆环受到的安培力为 F1;若将 b 处金属圆环移动位置 c,则通有电流为 I2的金属圆环受到的安培力为 F2。今保持b 处于金属圆环原来位置不变,在位置 c 再放置一个同样的金属圆环,并通有与 a 处金属圆环同向、大小为 I2的电流,则在 a 位置的金属圆环受到的安培力()A.大小为|F1-F2|,方向向左B.大小为|F1-F2|,方向向右C.大小为|F1+F2|,方向向左D.大小为|F1+F2|,方向向右5.(2019福建漳州模拟)不计重力的两个带电粒子 1 和 2 经小孔 S 垂直于磁场边界,且垂直于磁场方向进入匀强磁场,在磁
4、场中的轨迹如图所示。分别用 v1与 v2,t1与 t2,与 表示它们的速率、在磁场中运动的时间及比荷,则下列说法正确的是()A.若 ,则 v1v2B.若 v1=v2,则 C.若 ,则 t1r2,如果 ,则不能确定 v1和 v2的关系,A 错误;若 v1=v2,因r1r2,则 ,选项 B 正确;带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动,T=,t=,若 ,则 t1t2,选项 C 错误;若 t1=t2,则 ,选项 D 错误。6.CD 根据左手定则,等离子体中的带正电粒子受到的洛伦兹力向上,带正电粒子累积在上极板,可变电阻 R 中电流方向从 P 到 Q,B 错误;当带电粒子受到的电场力与洛伦兹力平衡时,两
5、极板间电压稳定,设产生的电动势为 E,则有 qvB=q ,E=Bdv,A 错误;发电导管内等离子体的电阻 r=,若可变电阻的阻值为 R=,由闭合电路欧姆定律有I=,可变电阻消耗的电功率 P=I2R=,C、D 正确。7.BD 速度不同的同种带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期相等,对着圆心入射的粒子,速度越大在磁场中轨道半径越大,弧长越长,轨迹对应的圆心角 越小,由 t=T 知,运动时间 t 越小,故 A 错误;带电粒子的运动轨迹是圆弧,根据几何知识可知,对着圆心入射的粒子,其出射方向的反向延长线一定过圆心,故 B 正确;速度不同,半径不同,轨迹对应的圆心角不同,对着圆心入射的粒子,出射后不一定
6、垂直打在 MN 上,与粒子的速度有关,故 C 错误;速度满足 v=时,粒子的轨迹半径为 r=R,入射点、出射点、O 点与轨迹的圆心构成菱形,射出磁场时的轨迹半径与最高点的磁场半径垂直,粒子一定垂直打在MN 板上,故 D 正确。8.BD 边界上有粒子射出的范围是偏转圆直径为弦对应的边界圆弧长,即偏转圆半径r=,得 v=,所以 B 正确,A 错误;磁感应强度增加到原来的 倍时,直径对应的弦长为 R,则粒子射出的边界圆弧对应的圆心角为 60,所以弧长变为原来的 ,D 正确,C错误。9.答案(1)5 A(2)1 N(3)0.2 kg解析(1)由闭合电路欧姆定律得电路中的电流为 I=A=5 A;(2)导
7、轨间距为 L=20 cm=0.2 m由左手定则可判定金属棒受到的安培力沿斜面向上。安培力的大小为:F=BIL=1.050.2 N=1 N;(3)由平衡条件得:BIL-mgsin=0解得:m=0.2 kg。10.答案(1)B1的大小是 ;(2)B1与 B2的比值是 。解析(1)设粒子经 U 加速后获得的速度为 v,根据动能定理有:qU=mv2 在区域的磁场中偏转,有:qB1v=m 粒子在磁场中做匀速圆周运动,恰好不从上边界穿出,粒子与 PQ 相切,画出轨迹如图。由几何关系得 R1=2d 联立得 B1=(2)两区域磁场方向相反(如垂直纸面向外,垂直纸面向里),则粒子的运动轨迹如图线 ACD,带电粒
8、子在区域的磁场中偏转,由洛伦兹力提供向心力,有:qB2v=m 由几何关系有:R2sin 30+R2=d 联立得:11.答案(1)E=1 N/C(2)(3 m,0)解析(1)带电粒子在第二象限的电场中只受电场力,且电场力方向与初速度方向垂直,所以,粒子做类平抛运动;粒子从 A 点到 C 点用时 t=s=s;粒子在水平方向上有 a=,所以,OA=at2,则有 E=a=N/C=1 N/C;(2)粒子进入磁场时的速度为 v,则其竖直分量 vy=v0=20 m/s,水平分量 vx=at=t=20m/s;所以,v=20 m/s,v 与 y 轴正方向的夹角为 45;在洛伦兹力作向心力的作用下,Bvq=,粒子在磁场中做圆周运动的半径R=m=m;粒子做圆周运动的周期 T=s,所以,由题图乙可知,粒子每运动半个圆周则偏转方向相反,则粒子在磁场中的运动如图所示,因为 4=8R,所以粒子运动第四个半圆的过程中第一次经过 x 轴,由等腰三角形性质可知,粒子第一、二次经过 x 轴,在 x 轴上对应的弦长为 R=1 m,所以 OD=3 m,则粒子第一次经过 x 轴时的位置坐标为(3 m,0)。
