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1、第十章磁场【单元检测】考试时间：60分钟 试卷总分：100分注意事项：1. 本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考 场、座位号填写在答题卡上。2. 回答第I卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号框涂黑，如需改动，用 橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号框。写在本试卷上无效。3. 答第11卷时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。第I卷（选择题，共48分）一、选择题：（本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第15题只有一项 符合题目要求，第68题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得
2、3分，有选错的得0 分）。1. （2021届辽宁省朝阳市凌源二中高三质检）指南针常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面，它是中 国古代四大发明之一，指南针的发明对人类的科学技术和文明的发展，都起了无可估量的作用。指南针主 要利用地磁场对磁针的作用来工作，下列关于地磁场的说法正确的是（）A. 地磁场和磁感线都是实际存在的物质B. 地球表面上任意位置的地磁场方向都与地面平行C. 运动电荷在地磁场中受到的洛伦兹力可以对运动电荷做正功，做负功，或者不做功D. 磁针在地磁场的作用下可以自由转动，静止时保持在地磁场磁感线的切线方向上【答案】D【解析】地磁场是实际存在的物质，磁感线是人们假想的曲线，选项A错
3、误；地球表面上只有在赤道处的 地磁场方向与地面平行，选项B错误；运动电荷在地磁场中受到的洛伦兹力与速度垂直，则对运动电荷不 做功，选项C错误；磁针在地磁场的作用下可以自由转动，静止时保持在地磁场磁感线的切线方向上，选 项D正确。故选D。2. （2021 北京丰台区高三一模）两条平行的通电直导线AB、CD通过磁场发生相互作用，电流方向如图所示。下列说法正确的是（）a AA -cA. 两根导线之间将相互排斥B. I2在I1位置产生的磁场方向垂直纸面向外C. AB受到的力是由I2的磁场施加的D.若II2,则AB受到的力大于CD受到的力【答案】C 【解析】A.由于两导线中的电流是沿同一方向的，电流I1
4、在其右侧产生的磁场是垂直纸面向外的，再根 据左手定则可知，I2受到的安培力向左，同理可得I受到的安培力向右，故两根导线之间将相互吸引，选 项A错误；B.根据右手定则可知，I2在I1位置产生的磁场方向垂直纸面向里，选项B错误；C. AB受到 的力是由I2的磁场施加的，选项C正确；D.由于力的作用是相互的，故AB受到的力一定等于CD受到 的力，选项D错误。故选C。3. （2021年山东省高考物理模拟试卷）下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是（）【答案】A 【解析】A、磁场向左，电流垂直直面向外，根据左手定则可得，大拇指方向即为安培力，安培力方向向下， 故A正确；B、磁场向上，电
5、流方向向右，根据左手定则可得，大拇指方向为洛伦兹力，安培力方向垂直直面向外，故B错误；C、磁场向外，电流向里，电流方向与磁场方向平行，可知直导线不受安培力，故C错误；D、磁场向里，电流向右，根据左手定则，大拇指指向上方，即安培力向上，故D错误。故选：A。4. （2021-山东临沂市高三一模）如图所示，在垂直纸面的方向上有三根长直导线，其横截面位于正方形的 三个顶点b、c、d上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示，一带负电的粒子从正方形的中心。点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是（）A.沿O到a方向B.沿O到c方向C.沿O到d方向D.沿O到力方向【答案】A【解析】如图玻璃泡电
6、子枪A.减小U，增大IC. 同时减小U和ID.同时增大U和I由安培定则可判断b、c、d三根导线产生的磁场如图所示，由磁场的叠加性原理可知它们的合磁场方向水 平向左，再由左手定则可判断负电的粒子所受洛伦兹力方向沿O到a方向。故选A。5. （2021北京门头沟区高三一模）如图所示，为洛伦兹力演示仪的结构示意图。由电子枪产生电子束，玻 璃泡内充有稀薄气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。当通有恒定电流时前后两个励磁线圈之间产 生匀强磁场，磁场方向与两个线圈中心的连线平行。电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的 加速电压U和励磁线圈的电流I来调节。适当调节U和I，玻璃泡中就会出现电子束的圆形
7、径迹。通过下 列调节，一定能让圆形径迹半径减小的是（）B. 增大U，减小I【答案】A【解析】根据电子所受洛伦兹力的方向结合安培定则判断出励磁线圈中电流方向是顺时针方向，电子在加 速电场中加速，由动能定理有eU= 1 mv02。电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有eBv0 =m K，解得r=竺0 =上。减小电子枪的加速电压U，增大励磁线圈中的电流I从而导 reB B e致电流产生的磁场B增大，都可以使电子束的轨道半径变小。故选A。6. （2021-天津红桥区高三一模）如图所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为m，带电荷量为么小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放入沿水
8、平方向且互相垂直的匀强磁场和匀强电场中设小球电荷量不变，小球由静止下滑的过程中（） , %. (1, E 量丁A.小球加速度一直减小B.小球速度一直增大，直到最后匀速C.杆对小球的弹力一直增大D.小球所受洛伦兹力一直增大，直到最后不变【答案】BD【解析】小球下滑过程中，水平方向受力平衡qvB + N = Eq，竖直方向由牛顿第二定律得mg - / = mg-四N = ma，小球向下加速，所以洛伦兹力增大，则N减小，故加速度增大。因此小球先做 加速度增大的加速运动，当Eq = qvB，此时N为零，加速度等于重力加速度。小球继续加速，水平方向 上qvB = Eq + N，竖直方向上mg - f =
9、 mg fN = ma，速度继续增大，则N增大，故加速度减小，因此小球 做加速度减小的加速运动，最后匀速运动。故整个过程小球先做加速度增大的加速运动，然后做加速度减 小的加速运动，最后匀速运动。故选BD。7. （2021届辽宁省朝阳市高三联考）如图所示，空间存在方向垂直于xOy平面的匀强磁场，在x 2 的区 域，磁感应强度的大小为B，方向向外：在x 0的区域运动半周，再在x 0区域内，存在电场强度大小E=2x105 N/C、方向垂直于x轴的匀强电场和磁感应强度大小B = 0.2 T、方向与xOy平面垂直向外的匀强磁场。在y 轴上有一足够长的荧光屏PQ,在x轴上的M(10 cm,0)点处有一粒子
10、发射枪向x轴正方向连续不断地发射大 量质量m=6.4x10-27 kg、电荷量q=3.2x1019 C的带正电粒子(重力不计)，粒子恰能沿x轴做匀速直线运 动。若撤去电场，并使粒子发射枪以M点为轴在xOy平面内以角速度=2n rad/s顺时针匀速转动(整个装 置都处在真空中)。(1) 判断电场方向，求粒子离开发射枪时的速度；(2) 带电粒子在磁场中运动的轨迹半径；(3) 荧光屏上闪光点的范围距离；(4) 荧光屏上闪光点从最低点移动到最高点所用的时间。【答案】见解析【解析】(1)带正电粒子(重力不计)在复合场中沿x轴做匀速直线运动，据左手定则判定洛伦兹力方向向下， 所以电场力方向向上，电场方向向
11、上有 qE=qvBE 2X105速度 v=b= 0 2 m/s= 106 m/s。V2(2)撤去电场后，有qvB=mR 所以粒子在磁场中运动的轨迹半径mv 6.4X10-27X106R=S= c c_Tn八 c m=0.1 m。qB 3.2x10-19x0.2(3)粒子运动轨迹如图所示，若粒子在荧光屏上能最上端打在B点，最下端打在A点由图可知：dOA=Rtan 60=/3rdOB=R所以荧光屏上闪光点的范围距离为dAB=63 + 1)R0.273 m。(4) 因为粒子在磁场中做圆周运动的周期一 2nm 一-T= 6.28x10-7 sqB所以粒子在磁场中运动的时间可以忽略不计.， 、，.、，
12、j 5n闪光点从最低点移到最高点的过程中，粒子发射枪转过的圆心角=5f5n所用的时间 t=%=2| s=* s-0.42 s。12. (8分)(2021广东高三模拟)电视机中的显像管、喷墨打印机等电子仪器都是利用了粒子在电磁场中 的偏转，因此研究粒子在电磁场中的偏转是非常有意义的。如图所示，在xO_y平面坐标系第一、四象限内 存在一个圆心为坐标原点的圆环状的均匀辐向电场，圆环在V轴上的截面长度为R，电场中各点电势C=-，式中C为正的已知吊重，l为该点到圆心O的距离。在y轴左侧，圆心为(-R，0)、半径为R的 虚线圆内分布着方向垂直于圆面向里的匀强磁场，在X = -3R处有一竖直放置的足够长的荧
13、光屏。今在x = 2R处圆弧上的一点放置一个粒子源，能不断释放初速度为0，质量为m、电荷量为+q的粒子，粒子穿出磁场后偏转了 60,不计粒子重力及粒子间相互作用力，不考虑空气阻力。求:（1）粒子进入磁场时速度大小;（2）粒子打在荧光屏上的坐标;。（3）磁场的磁感应强度B0【答案】（1）V =、:C ；（2）（-3R，-2君R）；（3）B =、 qm：Rm03qR2【解析】（1）辐向电场的电势差为U = -C - （- C）=2 RR 2 R粒子在电场中的加速过程，根据动能定理有qU =1 mv2解得速率V =、:乌Rm（2）画出粒子运动轨迹如图所示，则Za=60,由几何关系可知，打到荧光屏上的
14、竖直高度为y = 2R tan602 3r因此粒子打在荧光屏上的坐标为（-3R，-2、R粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径,=亮=廊mv2由 B qv =3CqRm 解得B =.匕 03qR 213. （10分）（2021湖南娄底市高三零模）如图所示，水平界线MN上方有竖直向下的匀强电场，电场强 度大小为E，MN下方有垂直于纸面向外的水平匀强磁场，光滑绝缘板斜放在匀强电场中，下端C在MN上，板与MN间夹角9为45, 一个质量为朋，电荷量为g的带电粒子在板上A点由静止释放，粒子在电场力作用下沿板向下运动，运动到C点以一定的速度进入磁场、粒子经磁场偏转再次进入电场、并以水平向右的速度打在板上，已知A
15、C间的距离为乙，不计粒子的重力，求:（1）带电粒子进入磁场时速度大小；（2）粒子打在板上的位置离C点的距离；【答案】（1） v =：、克亚1 ；（2）1L ；（3）4m23qLqL（3）匀强磁场的磁感应强度大小。解得a12m【解析】（1）设匀强电场的电场强度大小为E，由题意知，带电粒子沿板向下做匀加速直线运动。根据牛顿第二定律有qE sin 45 = maJlqEL解得vm解得v =匹竺m设运动到C点的速度大小为V，根据运动学公式有V2 = 2a L（2）设粒子出磁场时的位置在D点，由于粒子第二次在电场中运动做类平抛运动的逆运动，以水平方向 的速度打在板上，设此过程粒子运动的加速度为a 2，根
16、据牛顿第二定律qE = ma?（v sin 45 （2平行电场方向运动的距离J =上厂L 粒子打在板上的位置离C点的距离d = ；2y = L（3）粒子第二次在电场中运动，平行电场方向速度与时间的关系为v sin45 = t垂直电场方向位移为x = v cos45-1根据对称性可知，C、D间的距离为s = X +业2 d = 电 L2433粒子在磁场中做圆周运动的半径尸=s = - L24cV 2根据牛顿弟二定律qvB = m 一 rC 4 解得B = qL14. (10分)(2021广东高三模拟)如图所示，金属板的右侧存在两种左右有理想边界的匀强磁场，磁场 的上边界AE与下边界BF间的距离足
17、够大。ABCD区域里磁场的方向垂直于纸面向里，CDEF区域里磁场 的方向垂直于纸面向外，两区域中磁感应强度的大小均为瓦两磁场区域的宽度相同.当加速电压为某一兀 m .值时，一电子由静止开始，经电场加速后，以速度v0垂直于磁场边界AB进入匀强磁场，经t = 的时间后，垂直于另一磁场边界EF离开磁场。已知电子的质量为皿电荷量为e。求:(1) 每一磁场的宽度d；(2) 若要保证电子能够从磁场右边界EF穿出，加速度电压U至少应大于多少?(3) 现撤去加速装置，使ABCD区域的磁感应强度变为2可使电子仍以速率从磁场边界AB射入，可 改变射入时的方向(其它条件不变)。要使得电子穿过ABCD区域的时间最短时
18、，求电子穿过两区域的时 间t。【答案】d =萼0 ；(2)mv 2兀 m7? ；（3） 2B【解析】如图t 兀m T 电子在每一磁场中运动的时间为4= 2 =荷=歹兀故电子的在磁场中转过-v2 电子在磁场中运动时，洛仑兹力提供向心力即evB = m-or由图可知d = r sin45。(2)若电子恰好不从EF边穿出磁场，电子应和CD相切，在ABCD区域中转半圈后从AB边离开磁场， 设此时对应的电压为U，电子进入磁场时的速度为v，则v2evB = m ReU = - mv 22mv 2 解得U =ADE(3)若要电子穿过ABCD区域的时间最短，则需要电子对称地穿过ABCD区域，作图 电子在两区域的mv半径关系,2=2。=2 由 sin 0 =解得0 =4520 .第一段时间为匕=况T =兀m4eB在区域CDEF中的圆心必在EF边上(如图内错角)=0第二段时间七里T，卫2 兀4eB兀m通过两场的总时间间=匕+侦2B
