第一章磁场巩固训练 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．图甲为导体棒在蹄形磁铁中所受安培力示意图。当导体棒中通过的电流为 I 时，导体棒达到平衡，此时悬线与 竖直方向偏角为  ，如图乙所示，当导体棒中电流为 2I 时，导体棒再次达到平衡，此时悬线与竖直方向偏角为  ， 关于偏角  与  之间的关系式，正确的是（　　） A．   2 B． sin   2sin  C． cos   2 cos  D． tan   2 tan  2．1820 年 4 月奥斯特在上课做一个实验时，观察到某现象后又连续进行了大量研究，同年 7 月发表论文，宣布发 现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。奥斯特上课时做的实验是下列哪一个装置示意图（ ） A． B． C． D． 3．如图所示，在第一象限内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。一质子从 P 点垂直磁场射入，射入时速度方向与 x 轴夹角为 60°，质子从 y 轴上离开磁场时速度方向与 y 轴垂直。已知质子电荷量为 e、质量为 m，磁场磁感应强度 大小为 B，P 点的坐标为  a, 0  ，则（　　） A．质子在磁场中运动的轨迹圆的圆心的坐标为 B．质子在磁场中运动的轨迹圆的半径 C．质子射入速度大小为 v r  0, 3a  2 3 a 3 3aeB 3m D．质子在磁场中运动的时间为 t  m 3eB 4．许多物理定律和规律是在大量实验的基础上归纳总结出来的，有关下面四个实验装置，正确的是（　　） A．奥斯特用装置（1）测量出了电子的电荷量 B．库仑利用装置（2）总结出了电荷间的相互作用规律 C．安培利用装置（3）发现了电流的磁效应 D．装置（4）中，在 D 形盒半径一定的情况下，粒子射出的最大速度与交流电源的电压大小有关 5．如图所示，水平方向的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场互相垂直，竖直的粗糙绝缘杆上套一带负电荷的绝 缘小环，绝缘杆足够长，匀强电场和匀强磁场区域均足够大，小环由静止开始下落的过程中，下列说法正确的是 （　　） A．小环受到的摩擦力始终不变 B．小环受到的摩擦力先减小后增大 C．小环的加速度逐渐减小直到等于零 D．小环先加速后减速直到最后匀速运动 6．在“研究影响通电导体棒所受磁场力的因素”实验中，把一段导体棒悬挂在蹄形磁铁的两极间，通以电流，导体 棒摆开一定角度，如图所示。要使导体棒摆开的角度增大，以下操作可行的是（　　） A．增加导体棒的质量 B．换成磁性较弱的磁铁 C．增大导体棒中的电流 D．改变导体棒中电流的方向 7．能直接测量国际单位制中规定的基本物理量的下列工具是（　　） A．欧姆表 B．电流表 C．电压表 D．电磁流量计 8．一直导管的横截面是半径为 R 的圆，如图所示，该直导管（导管壁的厚度可忽略）水平放置在磁感应强度大小 为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里；沿导管向左流动的液体中含有一种质量为 m、电荷量为+q 的带电微 粒，微粒受磁场力影响发生偏转，导管上、下壁 a、b 两点间最终形成稳定电势差 Uab，导管内部的电场可看作匀 强电场，忽略浮力，重力不可忽略，重力加速度为 g，则液体流速和 a、b 两点间电势差 Uab 的正负为 （　　） A． U ab B R ，Uab 为正 U ab mg  C． 2 RB qB ，Uab 为负  B． U ab B 2 R ，Uab 为正 U ab mg + D． 2 RB qB ，Uab 为负 9．图所示，直线 OM 上方存在着垂直纸面方向的匀强磁场（未画出），一电子从 O 点垂直 OM 射入磁场，经过时 间 t0 从 O 点右侧某位置射出磁场．现使电子从 O 点向左上方射入磁场，速度方向与 OM 成 150°角，则（　　） 5 A．磁场方向垂直纸面向里，电子在磁场中经历的时间为 3 t0 5 B．磁场方向垂直纸面向外，电子在磁场中经历的时间为 3 t0 1 C．磁场方向垂直纸面向里，电子在磁场中经历的时间为 3 t0 1 D．磁场方向垂直纸面向外，电子在磁场中经历的时间为 3 t0 10．如图所示，四根长直导线垂直纸面放置，其横截面位于一边长为 a 的正方形顶点 A、C、D、E 上.四根导线中 均通以大小为 I 0 的恒定电流，电流方向如图所示，已知载流长直导线周围某点的磁感应强度 B  k I k r ，式中 为常 量，I 为导线中的电流，r 为该点到导线的距离。下列说法正确的是（　　） A．A 处导线所受安培力方向从 A 指向 D 3 2kI 02 L B．A 处长为 L 的一段导线所受安培力大小为 2a C．若仅改变 D 处导线中的电流方向，A 处导线所受安培力大小变为原来的 2 倍 D．若仅改变 E 处导线中的电流方向，A 处导线所受安培力大小变为原来的 5 倍 11．如图所示，足够大的垂直纸面向里的匀强磁场中固定一光滑斜面，A、B 叠放在斜面上，A 带正电，B 不带电 且上表面绝缘。在 t=0 时刻，释放两物块，A、B 由静止开始一起沿斜面向下运动，以下说法正确的是（　　） A．A 所受洛伦兹力大小与时间 t 成正比关系 B．A 对 B 的压力大小与时间 t 成反比关系 C．A、B 间的摩擦力越来越小 D．斜面倾角越大，A、B 一起沿斜面运动的位移越大 二、填空题 12．带电粒子在匀强磁场中的运动 （1）若 v∥B，带电粒子以速度 v 做匀速直线运动，其所受洛伦兹力 F=______； （2）若 v⊥B，此时初速度方向、洛伦兹力的方向均与磁场方向______，粒子在垂直于磁场方向的平面内运动； a.洛伦兹力与粒子的运动方向垂直，只改变粒子速度的______，不改变粒子速度的______； b.带电粒子在垂直于磁场的平面内做______运动，______力提供向心力。 13．质谱仪是分离同位素的重要仪器，其原理如图所示，带等量异种电荷的两平行金属板 P1，P2 之间的电压为 U，一个带负电的粒子（不计重力）从 P1 板中由静止释放，之后从 O 点进入另一磁感应强度为 B 的匀强磁场中， 在洛仑磁力的作用下，粒子做匀速圆周运动，经过半个圆周后打在挡板 MN 上的 A 点．已知粒子的质量为 m，电 荷量为 q，可以判断粒子带________电，OA 两点间的距离为________ 14．一根长 2m 的直导线，通有 1A 的电流，把它放在磁感应强度为 0.2T 的匀强磁场中，并与磁场方向垂直，导线 所受安培力是________，把导线与磁场方向平行放置，导线所受安培力是________。 15．(1) 如图所示，阴极射线管(A 为其阴极)放在蹄形磁铁的 N、S 两极间，射线管的 A 端接在直流高压电源的___ ___极， 射线管的 B 端接在直流高压电源的______极（填：“正”或“负”）．此时，荧光屏上的电子束运动轨迹_____ ___偏转(填“向上”、“向下”或“不”)． （2）在一个匀强电场中有 M、N、P 三点，它们的连线组成一个直角三角形，如图所示．MN = 4cm，MP = 5cm， 当把电量为-2×10-9C 的点电荷从 M 点移至 N 点时，电场力做功为 8×10-9J，而从 M 点移至 P 点时，电场力做功也为 8×10-9J．则电场的方向为________，电场强度的大小为________V/m． 16．如图所示，用长为 L 的轻绳，悬挂一质量为 m 的带电小球，放在磁感应强度为 B，方向垂直纸面向里的匀强 磁场中。现将小球拉到与悬点等高处由静止释放，小球便在垂直于磁场的竖直面内摆动，当小球第一次摆到最低 点时，轻绳的拉力恰好为零，重力加速度为 g，忽略空气阻力，由此可知小球___________（选填“带正电”“不带电” 或“带负电”）当小球第二次经过最低点时轻绳拉力等于___________。 17．如图所示直线 MN 上方有磁感应强度为 B 的匀强磁场，方向垂直纸面向外，正、负电子同时从同一点 O 以与 MN 成 30°角的同样速度 v 射入磁场（电子质量为 m，电荷量为 e），它们从磁场中射出时相距___________；射出 的时间差是__________ 三、解答题 18．如图所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为 B，带电粒子的速率均为 v，带电荷量均为 q。试求出图中带 电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向。 19．如图所示为某研究小组设计的测定带电粒子速度与比荷的实验装置。一束由速度相同的同种带电粒子组成的 粒子束从平行金属板 A、B 左侧射入（粒子重力和粒子间的相互作用忽略不计），速度方向与金属板平行，金属板 右侧为荧光屏，板间未加电场和磁场时可观察到整个荧光屏上都有粒子打到。现在两板间加上磁感应强度大小为 B0，方向垂直于纸面向里的匀强磁场。选择开关置于“1”，调整滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为 U0 时又可观 1 察到整个荧光屏上都有粒子打到；选择开关置于“2”，电路稳定时，可观察到荧光屏上只有靠近 B 板的 3 区域有粒 子打到（图中未画出）。已知金属板 A、B 间距为 d，板长为 2d。 （1）说明带电粒子带何种电荷； （2）求带电粒子射入平行金属板时的速度大小； （3）求带电粒子的比荷。 20．如图所示，边长为 6×10-3m 的正方形 abcd 中存在着水平向左的匀强电场和垂直纸面方向的匀强磁场。t=0 时刻， 一带负电的小球从 a 点进入场区并沿纸面做匀速直线运动，速率为 0.1m/s。在 t 时刻，仅将电场方向变为竖直向下， 小球恰好做匀速圆周运动，最终从场区的某一边界射出。已知小球的电荷量为 2×10-2C，质量为 0.1g，重力加速度 取 10m/s2。求： （1）电场强度的大小； （2）磁感应强度的大小和方向； （3）t 的取值范围。 参考答案： 1．D 2．A 3．B 4．B 5．C 6．C 7．B 8．C 9．A 10．D 11．A 12． 0 垂直 大小 匀速圆周 洛伦兹 2 2mU B q 13． 负 14． 0.4N 15． 负 16． 带负电 17． 2mv eB 18．(1) 方向 0 正 F1  qvB 下． N 指向 M 方向 100 6mg 4 m 3eB ，垂直于速度指向左上方；(2)0；(3) U0 3U 0 2 2 19．（1）负电；（2） B0 d ；（3） 10 B0 d F3  qvB ，垂直于速度指向左上方 20 ． （ 1 ） E  0.05N/C ； （