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1磁场测试题学校：＿＿＿＿＿班级：＿＿＿学号：＿＿＿＿＿分数：＿＿＿＿＿＿＿时间120分钟，满分150分第Ⅰ卷选择题（共48分）一、选择题：本大题共12小题。每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中有一个或一个以上选项符合题目要求，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、我国第21次南极科考队在南极观看到了美丽的极光。极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球磁场俘获，从而改变原有运动方向，向两极做螺旋运动，如图1所示。这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气分子或原子，使其发出有一定特征的各种颜色的光。科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减少的，这主要与下列哪些因素有关？（）A、洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减少B、空气阻力做负功，使其动能减少C、南北两极的磁感应强度增强D、太阳对粒子的引力做负功2、目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图4所示表示它的发电原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的粒子，而从整体来说呈中性)沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就聚集了电荷．在磁极配置如图中所示的情况下，下述说法正确的是（）A．A板带正电B．有电流从b经用电器流向aC．金属板A、B间的电场方向向下D．等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力3．如图所示，在一个水平胶木圆盘上有一个带负电荷的金属块P随圆盘一起绕过Ο点的竖直轴匀速转动，圆盘转动的最大角速度为ω．若在竖直方向加一向下的匀强磁场，仍然保持P随圆盘一起转动，圆盘依图示方向匀速转动的最大角速度为ω′．则下面判断正确的是（）A．金属块受到的磁场力方向指向圆心OB．金属块受到的磁场力方向背离圆心OC．ωωD．ωω4．如图4所示，某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E，在竖直平面内建立坐标系xoy，在y0的空间里有与场强E垂直的匀强磁场B，在y＞0的空间内，将一质量为m的带电液滴（可视为质点）自由释放，此液滴则沿y轴的负方向，以加速度a=2g（g为重力加速度）作匀加速直线运动，当液滴运动到坐标原点时，瞬间被安置在原点的一个装置改变了带电性质（液滴所带电荷量和质量均不变），随后液滴进入y0的空间内运动．液滴在y0的空间内运动过程中（）A重力势能一定是不断减小B电势能一定是先减小后增大C动能不断增大D动能保持不变5、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极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，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，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（）A．增大匀强电场间的加速电压2B．增大磁场的磁感应强度C．减小狭缝间的距离D．增大D形金属盒的半径6．如图6所示，两个横截面分别为圆和正方形，但磁感应强度均相同的匀强磁场，圆的直径D等于正方形的边长，两个电子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。进入圆形区域的电子速度方向对准了圆心，进入正方形区域的电子是沿一边的中心且垂直于边界线进入的，则（）A．两个电子在磁场中运动的半径一定相同B．两电子在磁场中运动的时间有可能相同C．进入圆形区域的电子一定先飞离磁场D．进入圆形区域的电子一定不会后飞离磁场7.如图7所示，空间有一垂直纸面的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速放置一质量为0.1kg、电荷量q＝＋0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为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0.6N恒力，g取10m/s2。则（）A．木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动B．最终木板做加速度为3m/s2的匀加速运动C．滑块最终做速度为10m/s的匀速运动D．滑块一直受到滑动摩擦力的作用8、如图所示，在一匀强磁场中有三个带电粒子，其中l和2为质子、3为粒子。它们在同一平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，三者轨道半径r1＞r2＞r3，并相切于P点。设T、v、a、t分别表示它们做圆周运动的周期、线速度、向心加速度以及各自从经过P点算起到第一次通过图中虚线MN所经历的时间，则（）A．T1＜T3B．v1=v2＞v3C．a1＞a2＞a3D．t1＜t2＜t39.如图8所示，荷质比为e/m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的取值为（）A．aemvB03B．aemvB02C．aemvB03D．aemvB0210．如图10所示，虚线框abcd内为一矩形匀强磁场区域，ab＝2bc，磁场方向垂直于纸面；实线框a’b’c’d’是一正方形导线框，a’b’边与ab边平行。若将导线框匀速地拉离磁场区域，以W1表示沿平行于ab的方向拉出过程中外力所做的功，W2表示以同样速率沿平行于bc的方向拉出过程中外力所做的功，则（）A．W1＝W2B．W2＝2W1C．W1＝2W2D．W2＝4W111．如图11所示，虚线间空间存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和磁场，有一个带正电小球（电量为+q，质量为m）从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过下列的哪个电磁混合场：（）312．如图所示，一电子从a点以速度v垂直进入长为d、宽为h的矩形磁场区域沿曲线ab运动，且通过b点离开磁场。已知电子的质量为m，电量为e，磁场的磁感应强度为B，ab的弧长为s，不计重力，则该电子在磁场中运动的时间为()A.t=B.t=C.t=arcsin()D.t=arcos()二、非选择题：本题共8小题，共102分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明。方程式和重要演算步骤。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和单位。13．（13分）如图12所示，在竖直平面内有一圆形绝缘轨道，半径R=1m，处于垂直于轨道平面向里的匀强磁场中，一质量为kgm3101，带电量为Cq2103的小球，可在内壁滑动。现在最低点处给小球一个水平初速度v0，使小球在竖直平面内逆时针做圆周运动，图13甲是小球在竖直平面内的速率v随时间变化的情况，图13乙是小球所受轨道的弹力F随时间变化的情况，已知小球能有两次到达圆形轨道的最高点。结合图象和数据（g=10m/s2），求：（1）磁感应强度的大小；（2）小球从开始运动至图甲中速度为2m/s的过程中，摩擦力对小球做的功。14．（13分）、1998年6月，我国科学家和工程师研制的阿尔法磁谱仪由发现号航天飞机搭载升空，探测宇宙中是否有反物质．我们知道物质的原子是由带正电的原子核及带负电的电子组成，原子核是由质子和中子组成，而反物质的原子则是由带负电的反原子核及带正电的正电子组成，反原子核由反质子和反中子组成．与质子、中子、电子等这些物质粒子相对应的反质子、反中子、反电子等均称为反粒子．由于反粒子具有与相应粒子完全相同的质量及相反的电磁性质，故可用下述方法探测：如图14所示，设图中各粒子或反粒子沿垂直于匀强磁场B方向（OO）进入横截面为MNPQ的磁谱仪时速度相同，若氢（H11）原子核在Ox轴上的偏转位移为0x，且恰为其轨道半径的一半．（1）请画出反氢核（H11）和反氦核（He42）的轨迹；（2）求出它们在Ox轴上的偏转位移1x和2x．15、如图6–14所示，在x轴上方有磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场．X轴下方有磁感应强度大小为B/2，方向垂直纸面向外的匀强磁场．一质量为m、电量为–q的带电粒子（不计重力），从x轴上的O点以速度v0垂直x轴向上射出．求：（1）射出之后经多长时间粒子第二次到达x轴，粒子第二次到达x轴时离O点的距离是多少？（2）若粒子能经过在x轴距O点为L的某点，试求粒子到该点所用的时间（用L与v0表达）．v0v/(ms-1)F/10-2NOOt/st/s55甲乙416．（13分）如图17所示，两个宽度为d的有界磁场区域，磁感应强度都为B，方向如图18所示，不考虑左右磁场相互影响且有理想边界。一带电质点质量为m，电量为q，以一定的初速度从边界外侧垂直磁场方向射入磁场，入射方向与CD成θ角。若带电质点经过两磁场区域后又与初速度方向相同的速度出射。求初速度的最小值以及经过磁场区域的最长时间。（重力不计）。17（15分）、如图18所示，质量为M=2kg的小车A静止在光滑水平面上，A的右端停放有一个质量为m=0.4kg带正电荷q=0.8C的小物体B．整个空间存在着垂直纸面向里磁感应强度B=0.5T的匀强磁场，现从小车的左端，给小车A一个水平向右的瞬时冲量I=26N·s，使小车获得一个水平向右的初速度，物体与小车之间有摩擦力作用，设小车足够长，求：（1）瞬时冲量使小车获得的动能．（2）物体B的最大速度．（3）在A与B相互作用过程中系统增加的内能．（g=10m/s2）18、（16分）某塑料球成型机工作时，可以喷出速度v0=10m/s的塑料小球，已知喷出的每个小球的质量m=1.0×10–4kg，并且在喷出时已带了q=–1.0×10–4C的电荷量．如图6–25所示，小球从喷口飞出后，先滑过长d=1.5m的水平光滑的绝缘轨道，而后又滑过半径R=0.4m的圆弧形竖立的光滑绝缘轨道并从某处飞出．今在水平轨道上加上水平向右的场强大小为E的匀强电场，小球将恰好从圆弧轨道的最高点M处水平飞出；若再在圆形轨道区域加上垂直纸面向里的匀强磁场后，小球将恰好滑过圆弧轨道上与圆心等高的N点，最后落入放在地面上接地良好的金属容器内，g=10m/s2，求（1）所加电场的场强E多大？（2）所加磁感应强度B多大？在此种情况下，小球经过M点时对轨道的压力多大？19、（17分）如图21所示,水平直线MN为两个匀强磁场的分界面,MN上方的磁感应强度B1=B,MN下方的磁感应强度B2=2B,磁场方向均垂直纸面向外.在磁场的空间还存在匀强电场,电场强度大小为E,竖直向上.一带电小球从界面上的A点盐电场方向射入上部磁场区域后恰能在竖直方向上做匀速圆周运动.在A点的右侧的界面上有一点P,与A点的距离为d.要使小球能经过P点,则小球从A点射出的速度v应满足什么条件？磁场测试题参考答案1、BC。解析：带电粒子在磁场中运动轨道半径为：R=mv/(qB)，由于这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦，速度越来越小，另外越靠近两极地磁场的强度越强，所以粒子的轨道半径将减小。2、BD。根据左手定则和力的平衡可知本题答案选BD。3、答案：BD。解析：金属块转动形成的电流方向与金属块转动的方向相反，由左手定则可判定金属块所受的洛沦兹力方向背离圆心O，因此A对；假设金属块不带电，根据牛顿定律有mgμ=mω2r，带电时根据牛顿定律有mgμ-qvB=mω/2r，可见要使金属块与圆盘相对静止则转盘的加速度变小，则D对。4、D．[点拨：根据牛顿定律有FD电场+G=2mg，即液滴受的电场力等于FD电场=mg，液滴进入y0的空间后将做匀速直线运动，因此答案选D。5、答案：BD。解析：设离子的最大回旋半径为R，由牛顿第二定律可得：RmvqvB/2，离5子的最大动能为：mqBRmvE2)(2122。答案为BD。6、A[点拨：根据公式R=mv/qB可知答案A正确，若两个粒子的轨道半径R=D/2那么两电子在磁场中运动的时间相同，因此答案B正确；粒子在磁场中的可能运动情况如图所示，由于它们的轨道半径是相同的，由图可以看出进入圆形区域的电子一定先飞离磁场，因此C对；由于离子的圆心一定在入射点的切线上，所以粒子一定会飞出磁场，因此D错误]7、BC。[点拨：由于动摩擦因数为0.5，静摩擦力能提供的最大加速度为5m/s2，所以当0.6N的恒力作用于木板时，系统一起以2m/s2的加速度一起运动，当滑块获得向左运动的速度以后又产生一个方向向上