1、单元综合测试八(磁场)本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分，试卷满分为100分考试时间为90分钟第卷(选择题，共40分)一、选择题(本题共10小题，每题4分，共40分有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1关于电场和磁场的概念，以下说法正确的是( )A电荷放入电场中某区域内的任意位置，电荷受到的电场力都相同，则该区域内的电场一定是匀强电场B放入电场中某位置的电荷受到的电场力不为零，则该位置的电场强度一定不为零C一小段长为L的通有电流为I的导体，在磁场中受到的安培力为F，则该磁场的磁感应强度B一定为D一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培
2、力为零，则该位置的磁感应强度一定为零解析：由FEq，可知，q在任意位置的F相同，E一定相同，A正确；F不为零时，E一定不为零，B正确；在磁场中，只有通电导体垂直于磁场时，磁感应强度B才等于，C错误；当电流平行于磁场时，安培力也为零，故D错误答案：AB图12如图1所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平固定放置着一根长直导线，电流方向垂直纸面向外，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中()Aa、b两点磁感应强度相同Bc、d两点磁感应强度大小相等Ca点磁感应强度最大Db点磁感应强度最大解析：磁感应强度是矢量，根据安培定则可确定直导线产生的磁场在a、b、c、d四点磁感应强度的方向根据
3、矢量合成法则，可得A、C错误，B、D正确答案：BD3如下图2所示，两根无限长的平行导线a和b水平放置，两导线中通以方向相反、大小不等的恒定电流，且IaIb.当加一个垂直于a、b放在平面的匀强磁场B时，导线a恰好不再受安培力的作用则与加磁场B以前相比较()图2Ab也恰好不再受安培力的作用Bb受的安培力小于原来安培力的2倍，方向竖直向上Cb受的安培力等于原来安培力的2倍，方向竖直向下Db受的安培力小于原来安培力的大小，方向竖直向下解析：当a不受安培力时，Ib产生的磁场与所加磁场在a处叠加后的磁感应强度为零，此时判断所加磁场垂直纸面向外，因IaIb，所以在b处叠加后的磁场垂直纸面向里，b受安培力向下
4、，且比原来小，故选项D正确答案：D图34如图3所示，两个横截面分别为圆形和正方形的区域内有磁感应强度相同的匀强磁场，圆的直径和正方形的边长相等，两个电子分别以相同的速度分别飞入两个磁场区域，速度方向均与磁场方向垂直，进入圆形磁场的电子初速度方向对准圆心，进入正方形磁场的电子初速度方向垂直于边界，从中点进入则下面判断错误的是()A两电子在两磁场中运动时，其半径一定相同B两电子在两磁场中运动的时间有可能相同C进入圆形磁场区域的电子可能先飞离磁场D进入圆形磁场区域的电子可能后飞离磁场解析：在磁场中洛伦兹力提供做圆周运动的向心力，由qvBm得R，可知两电子运动半径相同，A正确设圆形磁场的半径为r，当r
5、R时，电子的速度v0，此时电子速度竖直向下穿出磁场，这时两电子的运动时间相同，B正确当电子的速度vv0时，进入圆形磁场区域的电子运动轨迹所对应的圆心角小，先飞离磁场，C正确，D错，故选D.答案：D图45半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A点以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B点射出AOB120，如图4所示，则该带电粒子在磁场中运动的时间为()A.B.C. D.图5答案：D6(2012石家庄模拟)医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的使用时，两电极a、b
6、均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图6所示由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 V，磁感应强度的大小为0.040 T则血流速度的近似值和电极a、b的正负为()图6A1.3 m/s，a正、b负 B2.7 m/s，a正、b负C1.3 m/s，a负、b正 D2.7 m/s，a负、b正解析：依据左手定则，正离子在磁场中受到洛伦兹力作用向上偏，负离子在磁场中受到洛伦
7、兹力作用向下偏，因此电极a为正、b为负；当稳定时，血液中的离子所受的电场力和洛伦兹力的合力为零，则qEqvB，可得v m/s1.3 m/s，A正确答案：A图77北半球某处，地磁场水平分量B10.8104 T，竖直分量B20.5104 T，海水向北流动，海洋工作者测量海水的流速时，将两极板插入此海水中，保持两极板正对且垂线沿东西方向，两极板相距d20 m，如图7所示，与两极板相连的电压表(可看做是理想电压表)示数为U0.2 mV，则()A西侧极板电势高，东侧极板电势低B西侧极板电势低，东侧极板电势高C海水的流速大小为0.125 m/sD海水的流速大小为0.2 m/s解析：由于海水向北流动，地磁场
8、有竖直向下的分量，由左手定则可知，正电荷偏向西侧极板，负电荷偏向东侧极板，即西侧极板电势高，东侧极板电势低，故选项A正确；对于流过两极板间的带电粒子有：qvB2q，即v m/s0.2 m/s，故选项D正确答案：AD8空间存在一匀强磁场B，其方向垂直纸面向里，另有一个点电荷Q的电场，如图8所示，一带正电粒子q以初速度v0从某处垂直电场、磁场射入，初位置到点电荷的距离为r，则粒子在电、磁场中的运动轨迹可能为()图8A以Q为圆心，r为半径的纸面内的圆周B沿初速度v0方向的直线C开始阶段在纸面内向左偏的曲线D开始阶段在纸面内向右偏的曲线解析：带电粒子q受到洛伦兹力和库仑力，如果Bv0qm，则粒子做以Q
9、为圆心，r为半径的纸面内的圆周运动，A正确；如果没有上述关系，但Bv0q，则粒子向左偏，若Bv0qv2 Bv1v2.答案：A10美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，使人类在获得较高能量带电粒子方面前进了一大步图10为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强恒定，且被限制在A、C板间带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D型盒中的匀强磁场做匀速圆周运动对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是()图10A带电粒子每运动一周被加速两次B带电粒子每
10、运动一周P1P2P2P3C加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关D加速电场方向需要做周期性的变化解析：由图可以看出，带电粒子每运动一周被加速一次，A错误由R和Uqmv22mv12可知，带电粒子每运动一周，电场力做功都相同，动能增量都相同，但速度的增量不相同，故粒子圆周运动的半径增加量不相同，B错误由v可知，加速粒子的最大速度与D形盒的半径R有关，C正确；由T可知，粒子运动的周期不随v而变，故D错误答案：C第卷(非选择题，共60分)二、填空题(本题共2小题，每题8分，共16分)11(2011上海综合)“上海光源”发出的光，是接近光速运动的电子在磁场中做曲线运动改变运动方向时产生的电磁辐射若带正电的
11、粒子以速率v0进入匀强磁场后，在与磁场垂直的平面内做半径为mv0/qB的匀速圆周运动(见图11)，式中q为粒子的电荷量，m为其质量，B为磁感应强度，则其运动的角速度_.粒子运行一周所需要的时间称为回旋周期如果以上情况均保持不变，仅增加粒子进入磁场的速率v0，则回旋周期_(填“增大”、“不变”或“减小”)图11解析：粒子运动的周期T，与v0大小无关，故增大v0，T不变角速度.答案：不变12如图12所示，空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2 kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速度放置一质量为0.1 kg、电荷量q0.2 C的滑块，滑块与绝缘木板
12、之间的动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力现对木板施加方向水平向左，大小为0.6 N的恒力，g取10 m/s2，则木板的最大加速度为_；滑块的最大速度为_图12解析：开始滑块与板一起匀加速，刚发生相对滑动时整体的加速度a2 m/s2，对滑块(mgqvB)ma，代入数据可得此时刻的速度为6 m/s.此后滑块做加速度减小的加速运动，最终匀速mgqvB代入数据可得此时刻的速度为10 m/s.而板做加速度增加的加速运动，最终匀加速板的加速度a3 m/s2答案：3 m/s210 m/s三、计算题(本题共4小题，13、14题各10分，15、16题各12分，共44分，计算时必须有必
13、要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)图1313有两个相同的全长电阻为9 的均匀光滑圆环，固定于一个绝缘的水平台面上，两环分别在两个互相平行的、相距为20 cm的竖直面内，两环的连心线恰好与环面垂直，两环面间有方向竖直向下的磁感应强度B0.87 T的匀强磁场，两球的最高点A和C间接有一内阻为0.5 的电源，连接导线的电阻不计今有一根质量为10 g，电阻为1.5 的棒置于两环内侧且可顺环滑动，而棒恰好静止于如图13所示的水平位置，它与圆弧的两接触点P、Q和圆弧最低点间所夹的弧对应的圆心角均为60，取重力加速度g10 m/s2.试求此电源电动势E的大小解析：在题图中，从左向右看，棒PQ的
14、受力如图14所示，棒所受的重力和安培力FB的合力与环对棒的弹力FN是一对平衡力，且FBmgtanmg图14而FBIBL，所以I A1 A在题图所示的电路中两个圆环分别连入电路中的电阻为R，则R 2 由闭合电路欧姆定律得EI(r2RR棒)1(0.5221.5) V6 V答案：6 V图1514如图15所示，一质量为m、电量为q的带电小球以与水平方向成某一角度的初速度v0射入水平方向的匀强电场中，小球恰能在电场中做直线运动若电场的场强大小不变，方向改为反向，同时加一垂直纸面向外的匀强磁场，小球仍以原来的初速度重新射入，小球恰好又能做直线运动，求电场强度的大小、磁感应强度的大小和初速度与水平方向的夹角
15、.解析：在没有磁场，只有电场时，设小球的运动方向与水平方向的夹角为，受力情况如图16甲所示，根据已知得：Eq图16在既有磁场又有电场时，E不变，受力情况如图16乙由几何知识得45小球仍做直线运动，有：qv0BEqcosmgsin解得：BE答案：45图1715如图17所示的竖直平面内有范围足够大、水平向左的匀强电场，在虚线的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一绝缘形杆由两段直杆和一半径为R的半圆弧形成，固定在纸面所在的竖直平面内，PQ、MN水平且足够长，半圆环MAP在磁场边界左侧，P、M点在磁场边界线上，NMAPQ是光滑的，现有一质量为m，带电量为q的小环套在MN杆上，它所受的电
16、场力是重力的.现在M右侧D点由静止释放小环，小环刚好到达P点(1)求DM间的距离x0；(2)求上述过程中小环第一次通过与O点等高的A点时半圆弧对小环作用力的大小解析：(1)由动能定理qEx02mgR0，qEmg故x04R(2)设小环在A点的速度为vA，由动能定理qE(x0R)mgRmvA2vA，由向心力公式FNqvABqEmFNmgqB答案：(1)4R(2)mgqB16(2011安徽理综)如图18所示，在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内，有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直于xOy平面向里一带正电的粒子(不计重力)从O点沿y轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好
17、做匀速直线运动，经t0时间从P点射出(1)求电场强度的大小和方向(2)若仅撤去磁场，带电粒子仍从O点以相同的速度射入，经时间恰从半圆形区域的边界射出求粒子运动加速度的大小(3)若仅撤去电场，带电粒子仍从O点射入，但速度为原来的4倍，求粒子在磁场中运动的时间图18解析：(1)设带电粒子的质量为m，电荷量为q，初速度为v，电场强度为E.可判断出粒子受到的洛伦兹力沿x轴负方向，于是可知电场强度沿x轴正方向且有qEqvB又Rvt0则E.(2)仅有电场时，带电粒子在匀强电场中做类平抛运动在y方向位移为yv由式得y设在水平方向位移为x，因射出位置在半圆形区域边界上，于是xR又由xa()2得a.(3)仅有磁场时，入射速度v4v，带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动，设轨道半径为r，由牛顿第二定律有图19qvBm又qEma由式得r由几何知识sin即sin，带电粒子在磁场中运动周期T则带电粒子在磁场中运动时间tBT所以tBt0.答案：(1)E沿x轴正方向(2)(3)t0
