【寒假作业】人教版2019 高中物理 高二寒假巩固提升训练 第13天 磁场测试题-练习.zip

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单项选择题（每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）
1．在竖直向上的匀强磁场中水平放置一根长度L=0.2m，通电电流I=0.5A的直导线，测得它受到的磁场力F=1.0N，将导线从磁场中撤走，匀强磁场的磁感应强度为（ ）
A．0B．10TC．0.1TD．2T
2.如图所示,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于纸面的匀强磁场(未画出)。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出,从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O。已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变。不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为( )
A.1∶2B.2∶1
C.2∶2D.2∶1
3．如图所示，OACD是一长为OA＝L的矩形，其内存在垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为m、带电量为q的粒子从O点以速度垂直射入磁场，速度方向与OA的夹角为α，粒子刚好从A点射出磁场，不计粒子的重力，则（ ）
A．粒子一定带正电
B．匀强磁场的磁感应强度为
C．粒子从O到A所需的时间为
D．矩形磁场的宽度最小值为
4．一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板A、B之间的磁场可视为匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）射入磁场，带电粒子在洛仑兹力的作用下向两极板偏转，A、B两板间便产生了电压。金属板A、B和等离子体整体可视为一个内阻不可忽略的直流电源。现将金属板A、B与电阻R相连，下列说法正确的是（ ）
A．A板是电源的正极
B．A、B两金属板间的电势差等于电源电动势
C．增大等离子体的入射速度，电源电动势将增大
D．减小A、B两板间的距离，电源电动势将增大
5.英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列说法正确的是( )
A.该束带电粒子带负电
B.速度选择器的P1极板带负电
C.在B2磁场中运动半径越大的粒子,质量越大
D.在B2磁场中运动半径越大的粒子,比荷qm越小
6.如图所示，在第二象限中有水平向右的匀强电场，在第一象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场。有一重力不计的带电粒子(电量为q，质量为m)以垂直于x轴的速度v0从x轴上的P点进入匀强电场，恰好与y轴成45°角射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限。已知OP之间的距离为d，则( )
A.带电粒子通过y轴时的坐标为(0，d)
B．电场强度的大小为 eq \f(mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,qd)
C．带电粒子在电场和磁场中运动的总时间为 eq \f(（3π＋4）d,2v0)
D．磁感应强度的大小为 eq \f(\r(2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,4qd)
7.在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕轴O在匀强磁场中作逆时针方向的匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示。若小球运动到A点时绳子忽然断开，则以下运动不可能发生的是（ ）
A．小球仍作逆时针匀速圆周运动，半径不变
B．小球仍作逆时针匀速圆周运动，但半径减小
C．小球作顺时针匀速圆周运动，半径不变
D．小球作顺时针匀速圆周运动，半径减小
8．如图，一正三角形abc区域（包含三角形边界）内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，三角形所在平面与磁场方向垂直。P点为一粒子源，可以产生某种带正电的同种粒子，粒子从静止开始经MN两板间的加速电场加速后从a点沿ab方向射入匀强磁场区域内。加速电压的大小可以调节，当加速电压为U1时粒子经磁场偏转后恰好打到bc的中点，当加速电压为U2时粒子经磁场偏转后恰好打到c点，不计粒子的重力以及粒子间的相互作用，则两加速电压的比值U1：U2为（ ）
9：4B．3：2C．9：1D．3：1
二、不定项选择题（每小题5分，共20分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分）
9.如图所示,通电导体棒静止于水平导轨上,棒的质量为m,长为l,通过的电流大小为I且垂直于纸面向里,匀强磁场的磁感应强度B的方向与导轨平面成θ角,则导体棒受到的( )
A.安培力大小为Bil B.安培力大小为BIlsin θ
C.摩擦力大小为BIlcs θ D.支持力大小为mg+BIlcs θ
10.如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直于纸面向里，一个带电微粒由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线向上匀速运动，下列说法正确的是( )
A.微粒可能带负电，也可能带正电
B．微粒的电势能一定减小
C．微粒的机械能一定增加
D．洛伦兹力对微粒做负功
11.如图所示，三根通电长直导线a、b、c都垂直于纸面放置，彼此之间的距离都相等，b、c电流等大反向，a、c电流方向相同，a电流大小为c电流大小的一半。已知a受到c所产生磁场的安培力为F，若直线电流在某点所产生磁感应强度大小与电流成正比，与该点到直线电流的距离成反比，则下列说法正确的是( )
A.b、c对a作用力的合力大小等于F
B．b、c对a作用力的合力方向垂直于ac连线
C．a、c对b作用力的合力方向垂直于ac连线
D．a、c对b作用力的合力大小等于 eq \r(7) F
12．如图所示，P、Q、S是三个带同种电荷完全相同的带电小球，将P、Q、S三小球从同一水平面上静止释放，P小球经过有界的匀强电场落到地面上，Q小球经过有界的匀强磁场落到地面上，S小球直接落到地面上，O点是它们释放点在地面上的投影点，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．只有S小球能落在O点上，且P、Q小球可以落在O点的异侧
B．只有S小球能落在O点上，且P、Q小球一定落在O点的同侧
C．三小球落地时，动能大小关系为EkP>EkQ=EkS
D．三小球所用的时间关系为tP=tS>tQ
三、实验题
13．（10分）如图所示，虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小，并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；A为电流表；S为开关，此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线，实验电路图如图所示。
（1）完成下列主要实验步骤中的填空。
①按图接线。
②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量m1。
③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D重新处于平衡状态；然后读出 ，并用天平称出 。
④用米尺测量 。
（2）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B = 。
（3）判定磁感应强度方向的方法是：若 ，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。
14．（8分）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。如图丙所示，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，这个现象称为霍尔效应，UH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丙所示，该同学用电压表测量UH时，应将电压表的“+”接线柱与 （选填“M”或“N”）端通过导线相连。
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，记录数据如表所示。
根据表中数据在给定坐标纸上画出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）。

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丁所示的测量电路。S1、S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）。为使电流自Q端流入，P端流出，应将S1掷向 （选填“a”或“b”），S2掷向 （选填“c”或“d”）。
三、计算题
15.(12分)如图所示，两根倾斜直金属导轨MN、PQ平行放置，导轨平面与水平面之间的夹角θ＝37°，两导轨之间的距离L＝0.50 m。一根质量m＝0.20 kg的均匀直金属杆ab垂直放在两导轨上且接触良好，整个装置处于与ab杆垂直的匀强磁场中。在导轨的上端接有电动势E＝36 V、内阻r＝1.6 Ω的直流电源和电阻箱R。已知导轨与金属杆的电阻均可忽略不计，sin 37°＝0.60，cs 37°＝0.80，重力加速度g取10 m/s2。
(1)若金属杆ab和导轨之间的摩擦可忽略不计，当电阻箱接入电路中的电阻R1＝2.0 Ω时，金属杆ab静止在导轨上。
①如果磁场方向竖直向下，求满足条件的磁感应强度的大小；
②如果磁场的方向可以随意调整，求满足条件的磁感应强度的最小值及其方向。
(2)如果金属杆ab和导轨之间的摩擦不可忽略，整个装置处于垂直于导轨平面斜向下、磁感应强度大小B＝0.40 T的匀强磁场中。当电阻箱接入电路中的电阻R2＝3.4 Ω时，金属杆ab仍保持静止，求此时金属杆ab受到的摩擦力Ff的大小及方向。
16．（10分）16．（10分）如图所示，在y>0区域存在着垂直xOy平面向外的匀强磁场，在第四象限的空间中存在着平行于xOy平面沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m，带电量为q的带正电粒子从坐标原点以初速度v0射入磁场，方向与x轴负方向成60°角斜向上，然后经过M点进入电场，并从y轴负半轴的N点垂直y轴射出电场。已知M点坐标为(L，0)，粒子所受的重力不计，求：
(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小；
(2)匀强电场的电场强度E的大小。

17．(10分)某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压U1=5×103V；B为速度选择器，磁场与电磁正交，磁感应强度为B1=0.1T，两板间距离为d=5cm；C为偏转分离器，磁感应强度为B2=0.5T。今有一质量为m=1.0×10-25kg、电荷量为q=1.6×10-18C的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：
（1）粒子经过加速器后的速度v为多大？
（2）速度选择器两板间电压U2为多大？
（3）粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？
18. （10分）．如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场。一个带电粒子X第一次从x轴上的P1点以一定的速度进入磁场。已知粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成60°角，粒子穿过y轴正半轴的P2点时方向沿 - x方向，粒子X从x轴上的P3点离开磁场。该带电粒子X第二次以相同的速度仍从P1点进入磁场，经过P2点时与一个静止的不带电的粒子Y发生正碰并立即结合为一个整体Z继续运动，离开磁场时经过x轴上的P4点。已知粒子X和粒子Y质量均为m，两个粒子的重力均不计。求：
（1）两次粒子离开磁场的位置P3、P4之间的距离d；
（2）粒子第一次与第二次在磁场中运动时间之比。
。I/10-3A
3.0
6.0
9.0
12.0
15.0
18.0
UH/10-3V
1.1
1.9
3.4
4.5
6.2
6.8