第一章磁场单元检测 2021-2022 学年高二下学期物理粤教版（2019）选 择性必修第二册 一、单选题 1．垂直于匀强磁场放置一长为 1m 的通电直导线，导线中电流为 2A，所受安培力大小为 0.1N，则该磁场的磁感应 强度大小为（　　） A．0.05T B．0.1T C．0.2T D．2T 2．如图所示，长为 0.4m 的直导线垂直磁场方向放置在磁感应强度为 0.5T 的匀强磁场中，直导线中通有1A 的电流 时，所受安培力的大小为（　　） A． 0.2N B． 2N C． 0.1N D． 1N 3．如图所示，光滑斜面上放置一根垂直于纸面且通有恒定电流的导体棒，空间有垂直斜面向上的匀强磁场，导体 棒处于静止状态，则关于导体棒电流方向及所受安培力方向，下列说法正确的是（　　） A．所受安培力方向竖直向上 B．所受安培力方向水平向左 C．电流方向垂直于纸面向外 D．电流方向垂直于纸面向里 4．某磁场中部分磁感线分布如图所示，下列说法正确的是（　　） A．a、b 两处的磁感应强度的大小相等 B．a、b 两处的磁感应强度的大小不等 C．同一小段通电导线放在 a 处所受安培力一定比放在 b 处大 D．同一小段通电导线放在 a 处所受安培力一定比放在 b 处小 5．以下说法正确的是（　　） A．磁场和磁感线都是客观存在的 B．磁场中某点磁感应强度的方向跟放在该处通电导线所到的安培力的方向一致 C．磁感应强度 B  F  B  IL  是用比值法定义的物理量 IL D．运动的电荷在磁场中一定受洛伦兹力的作用 6．如图所示，一根长为 L 的金属细杆通有电流 I 时，水平静止在倾角为 θ 的光滑绝缘固定斜面上，空间存在方向 竖直向上、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场。若电流和磁场的方向均不变，仅将磁感应强度大小变为 4B，重力加 速度为 g，则此时（　　） A．金属细杆中的电流方向垂直于纸面向外 B．金属细杆受到的安培力大小为 4BILsinθ C．金属细杆对斜面的压力大小变为原来的 4 倍 D．金属细杆将沿斜面加速向上运动，加速度大小为 3gsinθ 7．关于安培力和洛伦兹力，下列说法正确的是（　　） A．安培力和洛伦兹力是性质不同的两种力 B．安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷一定不做功 C．运动电荷在某处不受洛伦兹力作用，则该处的磁感应强度一定为零 D．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运动状态 8．如图所示，长度为 d、质量为 m 的导体棒用绝缘细线悬挂并垂直纸面放置，导体棒中有方向由 a 指向 b、大小 为 I 的电流，导体棒处在水平向右的匀强磁场中.现改变匀强磁场方向，使其在竖直平面内逆时针缓慢转到水平向 左，此过程中细线与竖直方向的最大夹角为 30°，细线始终绷紧.已知重力加速度为 g（安培力小于重力）.则匀强磁 场的磁感应强度 B 大小为（　　） 3mg A． 2 Id mg B． 2 Id 2mg C． Id 2 3mg D． 3Id 9．小明模仿科技小视频制作电磁“小车”：用铜制裸导线绕制成长螺线管当做轨道，固定在水平桌面上；将两个磁 性很强的磁铁固连在一节新干电池的两极上，制成“小车”，磁极与电极如图所示。把“小车”从左侧入口完全推入螺 线管、“小车”并没有像视频那样向前运动。以下说法正确的是（　　） A．电磁“小车”工作原理是螺线管中产生了电磁感应现象 B．若将“小车”从右侧入口完全推入，“小车”可能会向前运动 C．若将左端磁铁反向与电池固连后从左侧入口完全推入，“小车”可能会运动 D．将“小车”放入包有绝缘层的铝制长螺线管中，“小车”可能会运动 10．1930 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，凭借此项成果，他于 1939 年获得诺贝尔物理学奖。其原理如 图所示，置于真空中的 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，交流电源频率为 f，加速电压为 U。若 A 处粒子源产生质子的质量为 m、电荷量为+q，在 加速过程中不考虑相对论效应和重力离子的影响。则下列说法正确的是（　　） A．粒子从磁场中获得能量 B．被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大 C．质子离开回旋加速器时的最大动能与 D 形盒半径成正比 D．该加速器加速质量为 4m、电荷量为 2q 的 f 粒子时，交流电源频率应变为  2 11．如图所示，真空中竖直放置一根通电长直金属导线 MN ，电流方向向上。 ab 是一根水平放置的内壁光滑绝缘 管，端点 a、b 分别在以 MN 为轴心、半径为 R 的圆柱面上。现使一个小球自 a 端以速度 v0  射入 ab 管，小球半径略 小于绝缘管半径且带正电，小球重力忽略不计，小球向 b 运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球的速率始终不变 B．洛伦兹力对小球先做正功，后做负功 C．小球受到的洛伦兹力始终为零 D．管壁对小球的弹力方向先竖直向下，后竖直向上 12．如图所示，两导体板水平放置，两板间电势差为 U，带电粒子以某一初速度 v0 沿平行于两板的方向从两板正 中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则：粒子射入磁场和射出磁场的 M、N 两 点间的距离 d 随着 U 和 v0 的变化情况为（　　） A．d 随 U 增大而增大，d 与 B．d 随 U 增大而增大，d 随 C．d 随 D．d 随 v0 v0 v0 v0 无关 增大而减小 增大而增大，d 与 U 无关 增大而增大，d 随 U 增大而减小 二、填空题 13．质量相同的两个小球，一个带电，另一个不带电，它们从同一高度同时由静止下落，经一个水平方向的场 （可能是匀强电场，也可能是匀强磁场）先后落地，那么先落地的是_____（填“带电”、“不带电”）的小球，水平方 向所加的场是______ 14．在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所 受的力也不一样。图中的几幅图象表现的是导线受力的大小 F 与通过导线的电流 I 的关系。a、b 各代表一组 F、I 的数据。在 A、B、C 三幅图中，正确的是________，请说明道理_______。 A． B． C． 15．如图所示，一根质量为 m 的金属棒 AC 用长短相同的软线悬挂在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，通入 A 到 C 方向的电流时，AC 受到的安培力方向向______（选填“上”、“下”、“左”、“右”），若改变电流的方向，悬线受到的 张力将______（选填“变大”、“变小”或“不变”），若同时改变电流方向和磁场方向，金属棒受到的安培力方向_____ _（选填“改变”或“不变”） 16．如图所示，厚度为 h、宽度为 d 的半导体材料放在垂直于它的磁感应强度为 B 的匀强磁场中。当电流通过导体 时，在导体的上侧面 A 和下侧面 A'之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时电势 差 U、电流 I 和 B 的关系为 U  RH IB ，式中的比例系数 RH 称为霍尔系数。（假设电流 I 是由电子定向流动形成的， d 电子的平均定向速度为 v、电量为 e、导体单位体积的自由电子个数 n）。 (1)达到稳定状态时，导体板上侧面 A 的电势___________（填“高于”、“低于”或“等于”）下侧面 A'的电势； (2)电子所受的洛伦兹力的大小为___________； (3)当导体板上下两侧之间的电势差为 U 时，电子所受的静电力的大小为___________； (4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，推导可知霍尔系数 RH=___________（用微观量表示）。 17．如图所示，为一回旋加速器的示意图，其核心部分为处于匀强磁场中的 D 形盒，两 D 型盒之间接交流电源， 并留有窄缝，离子在窄缝间的运动时间忽略不计．已知 D 形盒的半径为 R，在 D1 部分的中央 A 处放有离子源，离 子带正电，质量为 m、电荷量为 q，初速度不计．若磁感应强度的大小为 B．忽略离子的重力等因素．加在 D 形盒 间交流电源的周期 T=_____；离子加速后可获得的最大动能 Em=_____; 18．某研究性小组为了测定磁极间的磁感应强度，设计了如图所示的实验装置。在该实验中，磁铁固定在水平放 置的电子测力计上，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计．水平直铜条 AB 的两端通过导 线与一电源连接成闭合回路，直铜条 AB 在磁场中的长度为 L，AB 的电阻为 R，电源电动势为 E，内阻为 r．在开 关闭合前，电子测力计的计数为 F1 ；开关闭合后，电子测力计的计数为 F2 。 （1）开关闭合后，铜条所受安培力的大小为______，方向为______． （2）磁极间的磁感应强度大小 B＝______。 三、解答题 19．根据牛顿力学经典理论，只要知道物体的初始条件和受力情况，就可以推断物体此后的运动情况，如图所示， 在直线边界 MN 的右侧空间存在水平方向的匀强磁场（垂直纸面向里），磁感应强度大小为 B．一质量为 m、电荷 量为+q 的带电粒子，从磁场边界 MN 上的 P 点以速度 v 垂直磁场方向射入，v 的方向与 MN 垂直，最后从边界 MN 上的 Q 点射出磁场．不计粒子所受重力．求 PQ 间的距离和粒子在磁场中运动的时间． 20．如图所示，PQ 和 MN 为水平平行放置的金属导轨，相距 L=1m，导体棒 ab 跨放在导轨上，棒的质量 m=0.2kg，棒的中点用细绳经定滑轮与一物体相连（绳与棒垂直），物体的质量 M=0.3kg，导体棒与导轨的动摩擦 因数 μ=0.5（g 取 10m/s2），匀强磁场的磁感应强度 B=2T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多 大的电流？方向如何？ 21．如图所示，虚线 MN 为匀强电场和匀强磁场的分界线，匀强电场方向竖直向下，电场强度大小未知，边界 MN 与水平方向的夹角   30� 。匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里、大小未知。现将一质量为 m、电荷量为 q  q  0 的带电粒子从电场中的 P 点以水平初速度 v0 向左抛出，一段时间后粒子从边界上的 M 点第一次进入磁场， 从边界上的 N 点第一次离开磁场。已知带电粒子进人磁场时的速度方向与水平方向的夹角也等于 30°，MN 的长度 为 d，不计粒子所受重力，电场和磁场的范围足够大。 （1）求 P、M 两点间的电势差 U PM ； （2）求匀强磁场的磁感应强度大小 B； （3）若粒子第一次进入磁场后的某时刻，磁感应强