單元檢測九磁場

考生注意：

1.本試卷共4頁.

2.答卷前，考生務(wù)必用藍(lán)、黑色字跡的鋼筆或圓珠筆將自己的姓名、班級、學(xué)號填寫在相應(yīng)

位置上.

3.本次考試時間90分鐘，滿分100分.

4.請在密封線內(nèi)作答，保持試卷清潔完整.

一、單項選擇題（本題共9小題，每小題4分，共36分.在每小題給出的四個選項中只有一

個選項正確，選對得4分，選錯得。分）

1.關(guān)于電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法中正確的是（）

A.由真空中點電荷的電場強(qiáng)度公式石=法可知，當(dāng)r趨近于零時，其電場強(qiáng)度趨近于無限

大

B.電場強(qiáng)度的定義式E=f適用于任何電場

C.由安培力公式尸=8〃可知，一小段通電導(dǎo)體在某處不受安培力，說明此處一定無磁場

D.一帶電粒子在磁場中運(yùn)動時，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一定垂直于洛倫茲力的方向和帶電粒子

的運(yùn)動方向

2.如圖1所示，兩根平行放置的長直導(dǎo)線a和6中有大小相等、方向相反的電流，。受到的磁

場力大小為當(dāng)加入一個與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)楹?

則此時6受到的磁場力大小變?yōu)椋ǎ?/p>

圖1

A.尸2B.Fi一尸2

C.FI+F2D.2FI-F2

3.如圖2所示，在尤>0,y>0的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直于xOy平面向里,

大小為8.現(xiàn)有一質(zhì)量為機(jī)、電荷量為q的帶正電的粒子，從x軸上某點尸沿著與無軸成30。

角的方向射入磁場.不計重力的影響，則下列有關(guān)說法正確的是（）

XXXX

B

XXXX

XXXX

」XXX彳。。一

O~p5

圖2

A.只要粒子的速率合適，粒子就可能通過原點

B.粒子在磁場中運(yùn)動的時間一定為舞

C.粒子在磁場中運(yùn)動的時間可能為愛

D.粒子在磁場中運(yùn)動的時間可能為贏

4.（2017?黑龍江大慶模擬）如圖3所示，從S處發(fā)出的熱電子（重力不計）經(jīng)加速電壓U加速后

垂直進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉(zhuǎn).設(shè)兩極板間電場強(qiáng)

度為E,磁感應(yīng)強(qiáng)度為R欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域通過，只采取下列措施，其中可

行的是（）

圖3

A.適當(dāng)減小電場強(qiáng)度E

B.適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度8

C.適當(dāng)增大加速電場極板之間的距離

D.適當(dāng)減小加速電壓。

5.如圖4所示，甲、乙兩個質(zhì)量相同、帶等量異種電荷的帶電粒子，以不同的速率經(jīng)小孔尸

垂直磁場邊界MN,進(jìn)入方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，并垂

直磁場邊界MN射出磁場，半圓軌跡如圖中虛線所示.不計粒子所受重力及空氣阻力，則下

列說法中正確的是（）

Mp\N

\**k*/

??甲????

圖4

A.甲帶負(fù)電荷，乙?guī)д姾?/p>

B.洛倫茲力對甲做正功

C.甲的速率大于乙的速率

D.甲在磁場中運(yùn)動的時間大于乙在磁場中運(yùn)動的時間

6.（2017?廣東湛江一中月考）

如圖5所示，一帶電液滴在相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中剛好做勻速圓周運(yùn)動，其軌道

半徑為R已知電場的電場強(qiáng)度為E,方向豎直向下；磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,方向垂直紙面

向里，不計空氣阻力，設(shè)重力加速度為g,則（）

圖5

A.液滴帶正電

B.液滴荷質(zhì)比'='

C.液滴沿順時針方向運(yùn)動

D.液滴運(yùn)動的速度大小。=黑

7.如圖6甲所示，一個質(zhì)量為“、電荷量為q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長的粗糙細(xì)桿上

滑動，細(xì)桿處于勻強(qiáng)磁場中，不計空氣阻力，現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度。o,圓環(huán)在以后的運(yùn)動

過程中的速度一時間圖像如圖乙所示.關(guān)于圓環(huán)所帶的電性、勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度8和圓

環(huán)克服摩擦力所做的功W,下列說法正確的是（重力加速度為g）（）

r2mg

A.圓環(huán)帶負(fù)電，B.圓環(huán)帶正電，D——

qvoquo

33

C.圓環(huán)帶負(fù)電，W=~^nWQ9D.圓環(huán)帶正電，W=^m)Q9

8.如圖7所示，水平放置的平行板長度為八兩板間距也為L兩板之間存在垂直紙面向里、

磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，在兩板正中央尸點靜止著一個不計重力的電子（質(zhì)量為m,

電荷量為一e）.現(xiàn)在給電子一個水平作用力，電子獲得一個向右的瞬時初速度vo,立刻撤去

作用力，欲使電子不與平行板相碰撞，貝）

XX

XX

9.（2018?廣東東莞模擬）如圖8所示，有一個正方形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域e是ad的中點，/

是cd的中點，如果在a點沿對角線方向以速度。射入一帶負(fù)電的粒子（帶電粒子重力不計），

恰好從e點射出，貝!］（）

X

d

A.如果粒子的速度增大為原來的2倍，將從d點射出

B.如果粒子的速度增大為原來的3倍，將從7點射出

C.如果粒子的速度不變，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍，將從d點射出

D.只改變粒子的速度使其分別從e、d、/點射出時，從e點射出所用時間最短

二、多項選擇題（本題共3小題，每小題5分，共15分.在每小題給出的四個選項中，至少

有兩個選項是正確的，全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得。分）

10.如圖9所示，質(zhì)量為辦長為乙的導(dǎo)體棒電阻為R,初始時靜止于電阻不計、間距為

L的光滑的水平金屬軌道上，電源電動勢為E,內(nèi)阻不計.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,其

方向與軌道平面成。角斜向上方，開關(guān)閉合后導(dǎo)體棒開始運(yùn)動，貝）

SN

導(dǎo)體棒向左運(yùn)動

開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒阿所受安培力為爺

開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒MV所受安培力為

D.開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒MN的加速度為BE；?”

11.如圖10所示，在光滑絕緣的水平面上疊放著兩個物塊A和3,A帶負(fù)電、質(zhì)量為m、電

荷量為q,B不帶電、質(zhì)量為2加，A和8間的動摩擦因數(shù)為05初始時A、8處于靜止?fàn)顟B(tài)，

現(xiàn)將大小為尸=mg的水平恒力作用在8上，g為重力加速度.A、B處于水平向里的磁場之

中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為員.若A、8間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，物塊B足夠長，則下

列說法正確的是（）

F中

----XF|x

7777777777777777777777777777777777'

圖10

A.水平力作用瞬間，A的加速度大小為芻

B.A做勻加速運(yùn)動的時間為梟

C.A的最大速度為常

qHo

D.B的最大加速度為g

12.如圖11所示，空間中有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，垂直磁場方向的平面內(nèi)有一長方形區(qū)

域其反邊長為L,湖邊長為兩同種帶電粒子（重力不計）以相同的速度oo分別從。

點和裙邊上的尸點垂直射入磁場，速度方向垂直于湖邊，兩粒子都恰好經(jīng)過。點，則下列

說法中正確的是（）

XXXXX

ai-*------1d

；W；

X；XXX；X

I?

II

II

II

x!xxx；x

!v

Pt-0

x：xxx：x

??

b'--------'c

xxxxx

XXXXX

圖11

A.粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑為￥乙

B.粒子從。點到c點的運(yùn)動時間為尋

C.粒子的比荷為密

D.P點與a點的距離為率

三、非選擇題（本題共5小題，共49分）

13.(9分)霍爾元件可以用來檢測磁場及其變化.圖12甲為使用霍爾元件測量通電直導(dǎo)線產(chǎn)

生磁場的裝置示意圖.由于磁芯的作用，霍爾元件所處區(qū)域磁場可看做勻強(qiáng)磁場.測量原理

如圖乙所示，直導(dǎo)線通有垂直紙面向里的電流，霍爾元件前、后、左、右表面有四個接線柱,

通過四個接線柱可以把霍爾元件接入電路.所用器材已在圖中給出，部分電路已經(jīng)連接好.為

測量霍爾元件所處區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B：

圖12

(1)制造霍爾元件的半導(dǎo)體參與導(dǎo)電的自由電荷帶負(fù)電，電流從乙圖中霍爾元件左側(cè)流入，右

側(cè)流出，霍爾元件(填“前”或“后”)表面電勢高.

(2)在圖中畫線連接成實驗電路圖.

(3)已知霍爾元件單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n,每個自由電荷的電荷量為e,霍爾元件的厚度

為h,為測量霍爾元件所處區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B,還必須測量的物理量有、

(寫出具體的物理量名稱及其符號)，計算式2=.

14.(10分)如圖13所示，兩個同心圓，半徑分別為r和2r,在兩圓之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂

直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為R圓心。處有一放射源，放出粒子的質(zhì)量為加，帶電

荷量為q,假設(shè)粒子速度方向都和紙面平行.

圖13

(1)圖中箭頭表示某一粒子初速度的方向，與初速度方向夾角為60。，要想使粒子經(jīng)過磁場

第一次通過A點，則初速度的大小是多少？

(2)要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域，則粒子的初速度不能超過多少？

15.（10分）一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于xOy平面，磁場分布在以。為圓心的一個圓形區(qū)域

內(nèi)，一個質(zhì)量為加、電荷量為g的帶電粒子，由原點。開始運(yùn)動，初速度為。，方向沿x正

方向，后來粒子經(jīng)過y軸上的尸點，此時速度方向與y軸的夾角為30。，P到。的距離為/,

如圖14所示.不計粒子重力的影響，求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度8的大小和磁場區(qū)域的半徑R.

圖14

16.(10分)如圖15所示，尸是一個放射源，從開口處在紙面內(nèi)向各個方向放出某種粒子(不計

重力)，而這些粒子最終必須全部垂直射到底片MV這一有效區(qū)域，并要求底片上每個地

方都有粒子到達(dá).假若放射源所放出的是質(zhì)量為機(jī)、電荷量為4的帶正電的粒子，且所有的

粒子速率都是。，M與放射源的出口在同一水平面，底片豎直放置，底片長為L為

了實現(xiàn)上述目的，我們必須在P的出口處放置一有界勻強(qiáng)磁場.求：

圖15

(1)勻強(qiáng)磁場的方向；

(2)畫出所需最小有界勻強(qiáng)磁場的區(qū)域，并用陰影表示；

(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小以及最小有界勻強(qiáng)磁場的面積S.

17.(10分)(2018?河南九校質(zhì)量測評)如圖16所示，區(qū)域I內(nèi)有與水平方向成45。角的勻強(qiáng)電

場Ei,區(qū)域?qū)挾葹閰^(qū)域H內(nèi)有正交的有界勻強(qiáng)磁場B和勻強(qiáng)電場瓦，區(qū)域?qū)挾葹楸兀?/p>

磁場方向垂直紙面向里，電場方向豎直向下.一質(zhì)量為機(jī)、帶電荷量為q的微粒在區(qū)域I左

邊界的尸點，由靜止釋放后水平向右做直線運(yùn)動，進(jìn)入?yún)^(qū)域n后做勻速圓周運(yùn)動，從區(qū)域II

右邊界上的。點穿出，其速度方向改變了60。，重力加速度為g,求：

；；

!///xBxx\

p￡xxnx

歷］；XXXiI

XXxTC

J瓦:

/；|xIxIXI；

b-d\——也—*1

圖16

(1)區(qū)域I和區(qū)域II電場強(qiáng)度Ei、￡2的大?。?/p>

(2)區(qū)域II內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?/p>

(3)微粒從P運(yùn)動到Q的時間.

答案精析

1.B

2.A［如圖所示,

ah

先對。進(jìn)行受力分析，a受到b導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場的作用力尸1,方向向左.假設(shè)后加的勻強(qiáng)磁

場方向垂直于紙面向外，則此磁場對。的作用力尸方向向右，/2=嗎一月|.同理

Fh=\Fi'-F'|,Fi'為a產(chǎn)生的磁場對6的作用力，〃為后加磁場對。的作用力.又

Fi=F「,F=F',故

F/,=&.故正確選項為A.]

3.C

4.A[要使電子在復(fù)合場中做勻速直線運(yùn)動，有Eq=qoA根據(jù)左手定則可知電子所受的洛

倫茲力的方向向下，故電子向上極板偏轉(zhuǎn)的原因是電場力大于洛倫茲力，所以要么增大洛倫

茲力，要么減小電場力.適當(dāng)減小電場強(qiáng)度E,即可以減小電場力，選項A正確；適當(dāng)減小

磁感應(yīng)強(qiáng)度8,可以減小洛倫茲力，選項B錯誤；適當(dāng)增大加速電場極板之間的距離，根據(jù)

可得由于兩極板間的電壓沒有變化，所以電子進(jìn)入磁場的速率沒有變

化，因此沒有改變電場力和洛倫茲力的大小，選項C錯誤；同理，適當(dāng)減小加速電壓U,可

以減小電子進(jìn)入復(fù)合場中的速度。，從而減小洛倫茲力，選項D錯誤.]

5.C

6.C[液滴在重力場、句強(qiáng)電場和句強(qiáng)磁場組成的復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動，可知，液滴受

到的重力和電場力是一對平衡力，重力豎直向下，所以電場力豎直向上，與電場方向相反，

故可知液滴帶負(fù)電，故A錯誤；由mg=qE,解得'=%故B錯誤；磁場方向垂直紙面向里，

洛倫茲力的方向始終指向圓心，由左手定則可判斷液滴的運(yùn)動方向為順時針，故C正確；由

卯得R=,，又2=菅，故。=寫匕故D錯誤.綜上本題選C.]

7.B

nxv2nwc\

8.A[電子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由勿3='_^_得7?=一3，如圖所示.

KeD

當(dāng)R=與時，電子恰好與下板相切;當(dāng)&=與寸，電子恰好從下板右邊緣飛出兩平行板（即飛

出磁場）.

mseBL

由Ri=解得=

~eBfi4m

my?

由&=~eB解得外=工嬴，

所以欲使電子不與平行板相碰撞，電子初速度Do應(yīng)滿足小）>^—或。o<N需，故選項A正確.]

乙，，I1fL

9.A[如果粒子的速度增大為原來的2倍，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，由卯8=而萬得R=瓦，

可知半徑將增大為原來的2倍，根據(jù)幾何關(guān)系可知，粒子正好從d點射出，故A項正確；設(shè)

正方形邊長為2a,則粒子從e點射出，軌跡半徑為乎a磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，粒子的速度變?yōu)樵?/p>

來的3倍，則軌跡半徑變?yōu)樵瓉淼?倍，即軌跡半徑為半I,則由幾何關(guān)系可知，粒子從位

之間射出磁場，B項錯；如果粒子速度不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍，粒子軌跡半徑減

小為原來的一半，因此不可能從d點射出，C項錯；只改變粒子速度使其分別從e、d、于三

點射出時，從/點射出時軌跡的圓心角最小，運(yùn)動時間最短，D項錯,]

RFI

10.BD[磁場方向與導(dǎo)體棒垂直，開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒所受安培力尸=3二=一屋，方向垂

直于磁場方向與電流方向所確定的平面斜向下，其有水平向右的分量，導(dǎo)體棒將向右運(yùn)動，

故A、C錯誤,B正確.導(dǎo)體棒所受的合力/合=_Fcos（90。一。）=尸sin0,由■得〃=強(qiáng)焉還，

D正確.]

11.BC[/作用在5上瞬間，假設(shè)A、8一起加速，則對A、B整體有尸=3mq=mg,對A

有a=ma=qmg<jumg=^mg，假設(shè)成立，因此A、5共同做加速運(yùn)動，加速度為外A選項錯

誤；A、5開始運(yùn)動后，整體在水平方向上只受到月作用，做勻加速直線運(yùn)動，對A分析，B

對A有水平向左的靜摩擦力入辭作用，由心靜=等知，心靜保持不變，但A受到向上的洛倫茲

力，支持力M=mg—亞坑逐漸減小，最大靜摩擦力"VA減小，當(dāng)〃靜時，A、5開始相

對滑動，此時有等=〃（加g—qsBo）,券，由。1=。/得/=緇",B正確；A、B相對滑動

后，A仍受到滑動摩擦力作用，繼續(xù)加速，有力滑=ju（mg-qVABo）,速度增大，滑動摩擦力減

小，當(dāng)滑動摩擦力減小到零時，A做勻速運(yùn)動，有mg=qsBo,得最大速度。2=謫，C選項

正確；A、B相對滑動后，對B有尸一以滯=2maB,小清減小，則詼增大，當(dāng)小滯減小到零時，

班最大，有a^=2m=2fD選項錯誤.]

12.ACD［如圖，

XXXXX

x!x沙—Xx

x（）2xxx

連接“c,ac=2Lf即為軌跡圓弧對應(yīng)的弦，作弦QC的垂直平分線交。。于點01,即為粒子從

4點到c點運(yùn)動軌跡的圓心，半徑R=七八0=2&3"A正確；粒子從〃點到c點的運(yùn)動時

vOoDUD

間'=一^=斗明，B錯誤;由卯。8=建得R=鬻，則比荷2=焉=密，C正確；

從尸點射入的粒子的軌跡半徑也等于R,根據(jù)幾何關(guān)系，可以求出軌跡圓心。2點到b點的距

離為W?2—4=當(dāng)"尸點與。點的距離為//,+當(dāng)乙一斗工=斗工，尸點與O1點重合，D

正確.]

13.(1)前(2)見解析圖(3)電壓表示數(shù)。電流表示數(shù)/竽

解析(1)磁場是直線電流產(chǎn)生的，根據(jù)安培定則，磁場方向向下；霍爾元件中電流向右，根

據(jù)左手定則，自由電荷所受安培力向內(nèi)，故后表面帶負(fù)電，前表面帶正電，故前表面電勢較

高.

(2)滑動變阻器控制電流，用電壓表測量電壓，電路圖如圖所示.

(3)設(shè)前后表面的長度為％最終自由電荷在電場力和洛倫茲力的作用下處于平衡，有

U八

,=evB

根據(jù)電流微觀表達(dá)式，有

I=neSv=nedhv

nehU

聯(lián)立解得B=

14.見解析

解析(1)如圖所示,

設(shè)粒子在磁場中的軌道半徑為R,則由幾何關(guān)系得又qviB=w詰得°尸內(nèi)

(2)設(shè)粒子軌跡與磁場外邊界相切時，粒子在磁場中的軌道半徑為&,則由幾何關(guān)系有

(2LR