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高二物理下册第四单元磁场单元测试题  

2012-04-06 12:04:02|  分类: 【高二试题】 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 高二物理下册第四单元磁场单元测试题

 

 (90分钟  100分)
一.选择题(本题共10小题,每题4分,满分40分。每题所给的选项中,有的只有一个是正确的,有的有几个是正确的。将正确选项的序号选出填入题后的括号中。全部选对的得4分,部分选对的得2分,有错选或不选的得0分)
1.指南针静止时,其位置如图中虚线所示.若在其上方放置一水平方向的导线,并通以恒定电流,则指南针转向图中实线所示位置.据此可能是 (    )                                    
A.导线南北放置,通有向北的电流                      
B.导线南北放置,通有向南的电流
C.导线东西放置,通有向西的电流
D.导线东西放置,通有向东的电流
2.磁场中某区域的磁感线,如图所示,则     (    )
A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba>Bb
 B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba<Bb
 C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大
 D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小
3.由磁感应强度的定义式 可知,磁场中某处的磁感应强度的大小 (    )
 A.随通电导线中的电流I的减小而增大
 B.随IL乘积的减小而增大
 C.随通电导线所受磁场力F的增大而增大
 D.跟F、I、L的变化无关
4.如图所示的四种情况,通电导线均置于匀强磁场中,其中通电导线受安培力作用的是
     (    )
 
A               B                  C                 D
5.质量为m、带电量为q的小球,从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑,整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中,其磁感强度为B,如图所示。
若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零,下面说
法中正确的是(    )
 ①小球带正电     
 ②小球在斜面上运动时做匀加速直线运动
 ③小球在斜面上运动时做加速度增大,而速度也增大的变加速直线运动
 ④则小球在斜面上下滑过程中,当小球对斜面压力为零时的速率为mgcosθ/Bq
 A.①②③     B.①②④    C.①③④    D.②③④
6.用两个一样的弹簧吊着一根铜棒,铜棒所在虚线范围内有垂直于纸面的匀强磁场,棒中通以自左向右的电流,如图所示。当棒静止时,弹簧秤的读数为F1;若将棒中的电流方向反向,当棒静止时,弹簧秤的示数为F2,且F2>F1,根据这两个数据,可以确定(      )
A.磁场的方向         B.磁感强度的大小  
C.安培力的大小       D.铜棒的重力
7.如图所示,三根通电直导线P、Q、R互相平行,通过正三角形的三个顶点,三条导线通入大小相等,方向垂直纸面向里的电流;通电直导线产生磁场的磁感应强度B=KI/r,I为通电导线的电流强度,r为距通电导线的距离的垂直距离,K为常数;则R受到的磁场力的方向是(      )
A.垂直R,指向y轴负方向
B.垂直R,指向y轴正方向
C.垂直R,指向x轴正方向
D.垂直R,指向x轴负方向
8.下图所示的是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图(其中B垂直于F与v决定的平面,B、F、v两两垂直)。其中正确的是(     )
9.在光滑绝缘水平面上,一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴O在匀强磁场中做逆时针方向的水平匀速圆周运动,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,绳子突然断开,关于小球在绳断开后可能的运动情况,以下说法正确的是   (      ) 
 A.小球仍做逆时针匀速圆周运动,半径不变
 B.小球仍做逆时针匀速圆周运动,但半径减小
 C.小球做顺时针匀速圆周运动,半径不变
 D.小球做顺时针匀速圆周运动,半径减小
10.如图所示,在水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁场,匀强电场方向竖直向下,匀强磁场方向水平向里。现将一个带正电的金属小球从M点以初速度v0水平抛出,小球着地时的速度为v1,在空中的飞行时间为t1。若将磁场撤除,其它条件均不变,那么小球着地时的速度为v2,在空中飞行的时间为t2。小球所受空气阻力可忽略不计,则关于v1和v2、t1和t2的大小比较,以下判断正确的是(      )
A.v1>v2,t1>t2          B.v1<v2,t1<t2  
C.v1=v2,t1<t2            D.v1=v2,t1>t2
二.填空题(本题共3小题,每题4分,满分12分;将正确、完整的答案填入相应的横线中。)
11.某地地磁场的磁感应强度的水平分量是3.0×l0-5T,竖直分量是4.0×10-5T,则地磁场磁感应强度的大小为__________,方向为__________________,在水平面上,面积为5m2的范围内,地磁场的磁通量为____________Wb。
12.把长L=0.15m的导体棒置于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁场中,使导体棒和磁场方向垂直,如图所示。若导体棒中的电流I=2.0A,方向向左,则导体棒受到的安培力大小F=     N,安培力的方向为竖直向     .(选填“上”或“下”)
13.如图所示,倾角为θ的光滑绝缘斜面,处在方向垂直斜面向上的匀强磁场和方向未知的匀强电场中,有一质量为m、带电量为 - q的小球,恰可在斜面上做匀速圆周运动、其角速度为ω,那么,匀强磁场的磁感应强度的大小为     ,未知电场的最小场强的大小为       ,方向沿          。                
三.科学探究与实验  (本题共2小题,满分10分)
14.如图所示,铜棒ab长0.1m,质量为6×10-2kg,两端与长为1m的轻铜线相连,静止于竖直平面上,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T。现接通电源,使铜棒中保持有恒定电流通过,铜棒发生偏转。已知最大偏转角为370,则在此过程中铜棒的重力势能增加了_________J;恒定电流的大小为_________A。(不计空气阻力,sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2)
15.在同时存在匀强电场合匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz(z轴正方向竖直向上),如图所示。已知电场方向沿z轴正方向,场强大小为E;磁场方向沿y轴正方向,磁感应强度的大小为B;重力加速度为g.问:一质量为m、带电量为+q的从原点出发的质点能否在坐标轴(x、y、z)上以速度v做匀速运动?若能,m、q、E、B、v及g应满足怎样的关系?若不能,说明理由.
四、计算题:本题包括4个小题,共38分。要求写出必要的文字说明,方程式或重要的演算步骤,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。
16.(8分)如图,水平放置的光滑的金属导轨M、N,平行地置于匀强磁场中,间距为d,磁场的磁感强度大小为B,方向与导轨平面夹为α ,金属棒ab的质量为m,放在导轨上且与导轨垂直。电源电动势为E,定值电阻为R,其余部分电阻不计。则当电键调闭合的瞬间,棒ab的加速度为多大?


17.(9分)如图所示,一束电子流以速率v通过一个处于矩形空间的匀强磁场,速度方向与磁感线垂直,且平行于矩形空间的其中一边,矩形空间边长分别为 和 ,电子刚好从矩形的相对的两个顶点间通过,求电子在磁场中的飞行时间。

 

18.(10分)如图所示,在y<0的区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外,磁感应强度为B。一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场,入射方向在xy平面内,与x轴正向的夹角为θ。若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L,求该粒子的电量和质量之比

 

19. (11分)下图是导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸).滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源.滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流的关系为B=kI,其中比例常量k=2.5×10-6T/A.已知两导轨内侧间距为l=3.0cm,滑块的质量为m=30g,滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速度为v=3.0km/s(此过程视为匀加速运动).
(1)求发射过程中金属滑块的加速度大小;
(2)求发射过程中电源提供的电流强度大小;
(3)若电源输出的能量有9%转换为滑块的动能,则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大?

参考答案及评分标准:
一、选择题1.B   2.B  3. D  4. ABD  5. B  6. ACD  7. A  8. D  9. ACD  10. D
二、填空
11.5.0×l0-5T(1分)   与竖直方向成37°斜向下(或斜向上)(1分), 2.0×10-4(2分)
12.答案:3.0×10-3(2分),下(2分)
13.  (2分)    (1分)  沿斜面向下(1分)
三、实验探究题
14.0.12(2分),9  (3分)
15.能沿x轴正向:Eq+Bqv=mg;(1分)能沿x轴负向:Eq=mg+Bqv;(1分)
能沿y轴正向或负向:Eq=mg;(1分)
不能沿z轴,因为电场力和重力的合力沿z轴方向,洛伦兹力沿x轴方向,合力不可能为零. (2分)
四、计算题16.解析:画出导体棒ab受力的截面图,如图所示
导体棒ab所受安培力:F = BIL     (3分)          
由牛顿第二定律得:   Fsinα=ma     (2分)   
导体棒ab 中的电流:  I=E/R       (1分)  
得 (2分)
17.解析:电子进入匀强磁场中作匀速圆周运动,轨迹如图,由几何关系得,
    (2分)
解得电子运动半径 ,圆心角    (2分)
电子在磁场中运动时间   (3分)
将 代入上式解得    (2分)
18.解析: 带正电的粒子射入磁场后,由于受到洛伦兹力的作用,粒子将沿图示的轨迹运动,从A点射出磁场,O、A间的距离为L,射出时速度的大小仍为v0,射出方向与x轴的夹角仍为θ。
由于洛伦兹力提供向心力,则: ,R为圆轨道的半径,(4分)
解得:       (2分)
圆轨道的圆心位于OA的中垂线上,,由几何关系可得:
       (2分)
联立两式解得       (2分)
19解析:(1)由匀加速运动公式 a=v22s =9×105m/s2(3分)
(2)由安培力公式和牛顿第二定律,有 F=IBl=kI2l(2分)
kI2l=ma(1分)
因此  I=makl =6.0×105A(1分)
(3)滑块获得的动能是电源输出的能量转化的,所以
PΔt×9%=12 mv2(1分)
发射过程中电源供电时间Δt=va =13 ×10-2s(1分)
所需的电源输出功率为P=12mv2Δt×9% =4.5×108W(1分)
(或P=12 Fv/9%=12 mav/9%
由功率P=IU,解得输出电压  U= PI =750V(1分)

 

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