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1第三章《磁场》单元检测题（时量90分钟满分110分）一、单选题(每小题只有一个正确答案,每题3分共45分)1.下列关于磁场的说法中，正确的是（）A．只有磁铁周围才存在磁场B．磁场是假想的，不是客观存在的C．磁场中有在磁极与磁极、磁极和电流发生作用时才产生D．磁极与磁极，磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用2.在匀强磁场中放入通有相同电流的三条不同形状的导线，如图所示．每条导线的两个端点间的距离相等，则所受磁场力最大的导线是()3.如图所示，在x＞0、y＞0的空间内有方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场．现有两个质量及电荷量均相同的带电粒子，由x轴上的P点以不同的初速度平行于y轴射入此磁场，然后分别从y轴上的M、N两点射出磁场，不计粒子重力及它们间的相互作用．比较两粒子的运动，下列说法正确的是()A．从N点射出的粒子初速度较大B．从N点射出的粒子在磁场中的加速度较大C．从M点射出的粒子在磁场中的角速度较大D．从M点射出的粒子在磁场中的时间较短4.一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场．粒子的一段径迹如图所示．径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)．从图中情况可以确定()A．粒子从a到b，带正电B．粒子从a到b，带负电C．粒子从b到a，带正电D．粒子从b到a，带负电5.如图所示，一足够长的直角绝缘粗糙斜面静止放置在水平地面上，一质量为m的物体从斜面顶端由静止开始下滑．现给物体带上一定量的正电荷，且保证物体所带电荷量保持不变，在空间中加入垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度B随时间逐渐增大，物体在斜面上下滑的过程中，斜面相对地面一直保持静止，则下列说法中正确的是()A．物体一直沿斜面向下做加速运动B．斜面与地面间的静摩擦力始终保持不变C．斜面相对地面一直有水平向右的运动趋势D．地面对斜面的静摩擦力方向先水平向左后水平向右6.如图所示，半径为R的圆形区域内匀强磁场的方向垂直于纸面向里，一个不计重力的带电粒子，以速度v从M点水平向右进入磁场，并从N点水平向左离开磁场，MN的长度等于R，若让该粒子从P点，以速度2v，沿半径方向射入磁场，则该粒子在磁场中的运动时间为()A．B．C．D．7.如图所示，长直导线中有从A到B的电流，C为导线正下方的一点，则该电流在C处产生的磁场方向是()A．向右B．向左C．垂直纸面向外D．垂直纸面向里8.在xOy水平面中有一通电直导线，与y轴平行，导线中电流方向如图所示，该区域有匀强磁场，通电导线所受磁场力的方向与Oz轴正方向相同，该磁场的磁感应强度的方向是()A．沿x轴负方向且一定沿x轴负方向B．一定沿y轴负方向C．可能沿z轴正方向D．可能沿x轴负方向9.霍尔元件能转换哪个物理量()A．把温度这个热学量转换成电阻这个电学量B．把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量C．把力这个力学量转换成电压这个电学量D．把光照强度这个光学量转换成电压这个电学量10.下列说法正确的是()A．运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用B．运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零C．洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的速度D．洛伦兹力对带电粒子不做功A．甲线最大B．乙线最大C．丙线最大D．三条线一样大211.如图所示，当开关S闭合后，小磁针处在通电电流的磁场中的位置正确的是()A．B．C．D．12.如图所示，一根金属棒MN，两端用弹簧悬挂于天花板上，棒中通有方向从M流向N的电流．若在图中的虚线范围内加一磁场，可以使弹簧的弹力增大(弹力的方向不变)．关于该磁场的方向，以下判断中正确的是()A．垂直纸面向里B．垂直纸面向外C．平行纸面向上D．平行MN向左13.如图所示，带负电的金属环绕其轴OO′匀速转动时，放在环顶部的小磁针最后将()A．N极竖直向上B．N极竖直向下C．N极水平向左D．小磁针在水平面内转动14.一个不计重力的带正电荷的粒子，沿图中箭头所示方向进入磁场，磁场方向垂直于纸面向里，则粒子的运动轨迹为()A．圆弧aB．直线bC．圆弧cD．a、b、c都有可能15.在地磁场作用下处于静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转；当通过该导线电流为I时，小磁针左偏45°，则当小磁针左偏60°时，通过导线的电流为(已知直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比)()A．2IB．3IC．ID．无法确定二、多选题(每小题至少有两个正确答案，每题4分共20分，少选2分，错选或不选0分)16.(多选)如图是磁流体发电机的装置，a、b组成一对平行电极，两板间距为d，板平面的面积为S，内有磁感应强度为B的匀强磁场．现持续将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而整体呈中性)垂直喷入磁场，每个离子的速度为v，负载电阻阻值为R，当发电机稳定发电时，负载中电流为I，则()A．a板电势比b板电势低B．磁流体发电机的电动势E＝BdvC．负载电阻两端的电压大小为BdvD．两板间等离子体的电阻率ρ＝17.(多选)如图所示，xOy平面的一、二、三象限内存在着垂直纸面向外、磁感应强度为B＝1T的匀强磁场，ON为处于y轴负方向的弹性绝缘薄挡板，长度为9m，M点为x轴正方向上一点，OM＝3m．现有一个比荷大小为＝1.0C/kg可视为质点带正电的小球(重力不计)从挡板下端N处小孔以不同的速度向x轴负方向射入磁场，若与挡板相碰就以原速率弹回，且碰撞时间不计，碰撞时电量不变，小球最后都能经过M点，则小球射入的速度大小可能是()A．3m/sB．3.75m/sC．4.5m/sD．5m/s18.（多选）劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示．置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略．磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U．若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为+q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响．则下列说法正确的是（）A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πRfB．质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比C．质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为：1D．不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器的最大动能不变19.(多选)如图所示，在x0，y0的空间有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里，大小为B，现有四个质量及电荷量均相同的带电粒子，由x轴上的P点以不同的初速度平行于y轴射入此磁场，其出射方向如图所示，不计重力的影响，则()A．初速度最大的粒子是沿①方向射出的粒子B．初速度最大的粒子是沿②方向射出的粒子C．在磁场中运动时间最长的是沿③方向射出的粒子D．在磁场中运动时间最长的是沿④方向射出的粒子20.(多选)如下各图中已经画出磁场方向和电荷的运动方向，下列关于洛伦兹力方向3的说法中正确的是()A．甲：垂直纸面向外B．乙：水平向左C．丙：垂直纸面向里D．丁：竖直向下三、实验题21.霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展．如图甲所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压UH，这种现象称为霍尔效应，UH称为霍尔电压，且满足UH＝k，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数．某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数．(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电，电流与磁场方向如图甲所示，该同学用电压表测量UH时，应将电压表的“＋”接线柱与________(填“M”或“N”)端通过导线相连．（2分）(2)已知薄片厚度d＝0.40mm，该同学保持磁感应强度B＝0.10T不变，改变电流I的大小，测量相应的UH值，记录数据如下表所示.根据表中数据在图乙中画出UH－I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为________×10－3V·m·A－1·T－1(保留2位有效数字)．（作图4分，结果3分共7分）(3)该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图丙所示的测量电路，S1、S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片(未画出)．为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向________(填“a”或“b”)，S2掷向________(填“c”或“d”)．为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中．在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件____和____(填器件代号)之间．（每空2分共8分）22.霍尔元件可以用来检测磁场及其变化．图甲为使用霍尔元件测量通电直导线产生磁场的装置示意图．由于磁芯的作用，霍尔元件所处区域磁场可看作匀强磁场，直导线通有垂直纸面向里的电流，测量原理如图乙所示，霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路，所用器材已在图中给出，部分电路已经连接好．（连线4分，其余每空2分，共12分）题号1234567891011121314151617181920答案4(1)制造霍尔元件的半导体参与导电的自由电荷带负电，电流从乙图中霍尔元件左侧流入，右侧流出，霍尔元件________(填“前表面”或“后表面”)电势高；(2)在图乙中画线连接成实验电路图；(3)已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为e，霍尔元件的厚度为h，为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B，还必须测量的物理量有________(写出具体的物理量名称及其符号)，计算式B＝________.23.某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验.两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直.(1)在图中画出连线，完成实验电路.要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动.(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：A.适当增加两导轨间的距离B.换一根更长的金属棒C.适当增大金属棒中的电流其中正确的是________(填入正确选项前的标号).四、计算题（每题12分，共24分）24.如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L＝0.5m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝2T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m＝1kg，系在ab棒中点的水平绳跨过定滑轮与重量G＝3N的物块相连．已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10V、内阻r＝0.1Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计．要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？(g取10m/s2)25.如图所示，在第一象限有一匀强电场，场强大小为E，方向与y轴平行，在x轴下方有一匀强磁场，磁场方向与纸面垂直．一质量为m、电荷量为－q(q＞0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场，在x轴上的Q点处进入磁场，并从坐标原点O离开磁场．粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点．已知OP＝l，OQ＝2l.不计重力，求：(1)M点与坐标原点O间的距离；(2)粒子从P点运动到M点所用的时间．5答案解析1.【答案】D【解析】不管是电磁铁还是永久磁体，或电流的周围都存在着磁场，故A错误；磁场是真实存在的一种物质，且具有方向性，故B错误；磁场只对放入磁场中的磁体有力的作用，磁极与磁极，磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用，C错误，D正确.2.【答案】D【解析】由题意可知，三个图中导线的有效长度相同，而且均垂直于磁场，故根据公式F＝BIL可知，三条线所受安培力一样大，故A、B、C错误，D正确．3.【答案】D【解析】分别画出粒子运动的轨迹如图：由于粒子的质量及电荷量均相同，根据r＝可知，初速度大的轨道半径大，由图可知从N点射出的粒子初速度较小，故A错误；根据T＝可知，粒子的在磁场