磁場

質(zhì)量監(jiān)測試卷

本試卷分第I卷（選擇題）和第n（非選擇題）兩部分。滿分：100分；考試時間：75分鐘

注意事項：

1.答題前，考生先將自己的姓名.班級.座號.準考證號填寫在答題卡上。

2.答選擇題時，必須使用2B鉛筆填涂；答非選擇題時，必須使用0.5毫米的黑色簽字筆書寫；必須在題號

對應的答題區(qū)域內(nèi)作答，超出答題區(qū)域書寫無效；保持答卷清潔.完整。

3.考試結(jié)束后，將答題卡交回（試題卷自己保存，以備評講）。

第I卷（選擇題，共43分）

一、單項選擇題：（本題共7小題，每小題4分，共28分.在每小題給出的四個選項中，只

有一項是符合題目要求）

1.安培對物質(zhì)具有磁性的解釋可以用如圖所示的情景來表示，那么（）

1910中索1oooooSo

w9or19<0^7\偽。岸岸O短J

甲乙一

A.甲圖代表了被磁化的鐵棒的內(nèi)部情況

B.乙圖代表了被磁化的鐵棒的內(nèi)部情況

C.磁體在常溫環(huán)境與高溫環(huán)境下磁性強弱相同

D.磁體在高溫環(huán)境下磁性會加強

2.如圖所示，兩根長直導線°、6垂直放置，彼此絕緣，分別通有大小相同電流/。。固定的剛性正方形線

圈肱VP。通有電流/,到。的距離與M。到6的距離相等，線圈與導線位于同一平面內(nèi)。已知通電長直

導線在其周圍某點所產(chǎn)生的磁感應強度大小,與該點到長直導線的距離成反比;線圈所受安培力的大小為用

若移走導線a,則此時線圈所受的安培力大小為（）

A.互F,方向向左B.互F,方向向右C.方向向左D.《尸，方向

2222

向右

3.為研究一些微觀帶電粒子的成分，通常先利用加速電場將帶電粒子加速，然后使帶電粒子進入位于勻強

磁場中的云室內(nèi)。若某帶電粒子的運動方向與磁場方向垂直，其運動軌跡如圖所示，已知此帶電粒子在運

動過程中質(zhì)量和電荷量保持不變，但動能逐漸減少，不計重力，下列說法中正確的是（）

XXXX

A.粒子從a到人帶正電

B.粒子從6到a,帶正電

C.粒子從b到a,帶負電

D.粒子運動過程中洛倫茲力對它做負功

4.如圖所示，B、。、。處放置三根長為乙，電流大小均為/的直線電流，/3C在空間構(gòu)成直角三角形，

ABAC=90°,AABC=30°,AADC=60S其中AD處電流的方向均垂直于紙面向外，C處電流的方向垂直于

紙面向里。8處電流在C處產(chǎn)生的磁感應強度的大小為穌，已知電流產(chǎn)生磁場的磁感應強度與距離成反比。

C處導線位于水平面上且處于靜止狀態(tài)，則C處導線受到的靜摩擦力大小為（）

DB

/-0--->?

.....⑶,,.........

///////////////////////

A.B.—BaILC.也B°ILD.叵*紜〃

222

5.兩個質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子a、b,以不同的速率對準圓心。沿著方向射入垂直紙面

向里的圓形勻強磁場區(qū)域，其運動軌跡如圖，不計粒子的重力，則下列說法正確的是（）

A.a粒子帶正電，6粒子帶負電B.b粒子動能較大

C.a粒子在磁場中所受洛倫茲力較大D.6粒子在磁場中運動時間較長

6.如圖甲所示，一帶電物塊無初速度地放上與水平面成。角的傳送帶底端，傳送帶以恒定大小的速率沿順

時針方向傳動，該裝置處于垂直紙面向里的勻強磁場中，物塊由傳送帶底端E運動至頂端F的過程中，其v—

A.該物塊帶負電

B.傳送帶的傳動速度大小一定為lm/s

C.物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)〃可能等于tan。

D.在2s?4.5s內(nèi)，物塊與傳送帶可能有相對運動

7.如圖所示，有一個正方形的勻強磁場區(qū)域abed,。是ad的中點，/是cd的中點，如果在。點沿對角線方

向以速度v射入一帶負電的帶電粒子，恰好從e點射出，不計粒子重力，則（）

b

/++、、

/+++、、

,，++++、、

,*+++++、、

，■+v+++++++++、、/

a+++++/

、、+++++/

d

A.只改變粒子的速度使其分別從e、小/點射出時，從/?點射出所用時間最長

B.只把磁場的磁感應強度變?yōu)樵瓉淼娜种?，粒子將從d點射出

C.只把粒子的速度增大為原來的三倍，粒子將從7點射出

D.只把粒子的速度增大為原來的三倍，粒子出射時的速度偏轉(zhuǎn)角大于45。

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，有多

項符合題目要求.全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分）

8.甲、乙、丙、丁四幅圖分別是回旋加速器、磁流體發(fā)電機、速度選擇器、質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖，下列說

法中正確的是（）

A.圖甲中增大兩盒間電勢差可增大出射粒子的最大動能

B.圖乙中可以判斷出通過尺的電流方向為從b到。

p

C.圖丙中粒子沿直線尸。運動的條件是v=^

B

D.圖丁中在分析同位素時，軌跡半徑最小的粒子對應質(zhì)量最大

9.如圖所示，場強為E的勻強電場方向豎直向下，磁感應強度為3的勻強磁場垂直電場向外，帶電量為夕

的小球（視為質(zhì)點）獲得某一垂直磁場水平向右的初速度，正好做勻速圓周運動，重力加速度為g,下列說

法正確的是（）

2?￡

B.小球做勻速圓周運動的周期為二一

Bg

C.小球的質(zhì)量為（

F

D.若僅把電場的方向改成豎直向上，小球正好做勻速直線運動，則其速度為二

10.如圖所示的虛線為邊長為力的正三角形，在正三角形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面的勻強磁場（圖中未畫出）,

d、e為ab、6c邊的中點。一重力不計的帶正電粒子（粒子的比荷為后），由d點垂直以初速度vo進入磁

場，從e點射出磁場，則（）

-b

B.磁感應強度大小學

A.磁場的方向垂直紙面向外

KL

7lLJIL

C.粒子在磁場中運動的時間^一D.粒子在磁場中運動的時間「

6Vo3%

第n卷（非選擇題，共57分）

三、實驗題（本大題共2小題，共16分）

11.（6分）某同學為了探究磁感應強度的大小和方向，設計了如圖所示的實驗:將一長為10cm,質(zhì)量為0.01kg

的金屬棒仍用兩個完全相同的絕緣彈簧水平地懸掛在垂直于紙面的勻強磁場中（磁場未畫出），彈簧上端

固定，將金屬棒用導線通過開關與一電動勢為12V的電池相連，電路總電阻為2Q,不考慮導線的質(zhì)量，實

驗的主要步驟如下：

--“-

?B?

義

XX殺

XXXX-X

（1）閉合開關前，金屬棒靜止時，用刻度尺測得兩彈簧的伸長量均為0.50cm,重力加速度取g=10m/s2,則其

中一根彈簧的勁度系數(shù)為N/m；

（2）閉合開關，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量均增加了0.30cm,則該磁場的方向為,磁感應

強度的大小為To

12.（10分）“用霍爾元件測量磁場”的實驗中，把載流子為帶負電的電子e的霍爾元件接入電路如圖，電流

為/，方向向左，長方體霍爾元件長寬高分別為a=6.00mm、b=5.00mm>c=0.40mm,處于豎直向上的

恒定勻強磁場中。

40

30

20

10

（1）前后極板M、N,電勢較高的是。（選填板”或“N板”）

（2）某同學在實驗時，改變電流的大小，記錄了不同電流下對應的4值，如下表

/(mA)1.32.23.03.74.4

4(mV)10.217.323.629.134.6

請根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在坐標圖中畫出4-/圖像-已知該霍爾元件單位體積中自由載流子個數(shù)為

n=6.25xl019m-\一個載流子的電量為e=1.6xl（）T9c。則根據(jù)圖像，可算出磁場3=T。（保留

兩位有效數(shù)字）

（3）若保持流過該元件的電流不變，將該元件前后極板M、N間的電壓進行線性放大顯示，用它做成的磁

傳感器的示數(shù)跟被測磁感應強度（選填“有”、“無”）線性關系。

四、解答題（本大題共3小題，共41分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出

最后答案不能得分。有數(shù)據(jù)計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）

13.（10分）如圖所示，水平面上有電阻不計的U形導軌MWP0,兩平行金屬導軌間距￡=0.5m,M和P之

間接入電動勢為E=6V、r=l。的電源，現(xiàn)垂直于導軌擱一根質(zhì)量機=1kg、電阻尺=0.2。的金屬棒并

加一個范圍較大的勻強磁場，磁感應強度為3=1T,方向與水平面夾角為37。，且指向右斜上方，金屬棒剛

好能靜止。（g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8）,求：

（1）導體棒靜止時仍中電流及導體棒ab所受安培力大小；

（2）摩擦力大小為多少；

（3）若2的大小和方向均能改變，則要使棒所受支持力為零，3的大小至少為多少。

14.（14分）如圖，速度選擇器上下板間電壓大小為。、距離為心板間存在垂直于紙面向里的勻強磁場，

磁感應強度大小為綜=一質(zhì)量為加、電荷量為q的正粒子水平穿過速度選擇器并從右側(cè)小孔沿著圓心。的

方向射入環(huán)形勻強磁場。已知環(huán)形勻強磁場內(nèi)徑為d,外徑為物，忽略粒子重力。

（1）求粒子射入環(huán)形磁場的速率V；

（2）若粒子恰好不能進入小圓區(qū)域，求環(huán)形磁場磁感應強度2的大??；

（3）在第（2）問的條件下，求粒子通過環(huán)形磁場所用的時間。

15.（17分）如圖，坐標系第一象限內(nèi)的矩形區(qū)域中存在沿y軸負方向、電場強度大小為￡的勻強電場,

第二象限內(nèi)存在垂直于X/平面向外、磁感應強度大小為綜的勻強磁場和與第一象限內(nèi)的矩形區(qū)域中電場

強度大小相同、方向相反的勻強電場，第三、四象限內(nèi)存在垂直于xOy平面向外的勻強磁場。，=0時刻將

一質(zhì)量為加、電荷量為0的帶正電粒子從第二象限的尸點由靜止釋放，粒子第二次經(jīng)過距x軸距離最遠的位

置時恰好由圖中A點射入矩形電場區(qū)域，一段時間后，粒子由第三象限經(jīng)坐標原點。射入第一象限。已知A

（16尸7力

為矩形的頂點，其坐標為o,三r,矩形區(qū)域沿＞軸方向的長度為猊，沿x軸方向的長度為沿＞軸方向

I3B、q

的長度的百倍，忽略粒子的重力。求:

X

(1)粒子在A點速度的大小；

(2)尸點的x坐標；

(3)第三、四象限內(nèi)勻強磁場的磁感應強度大小。

磁場

質(zhì)量監(jiān)測試卷

本試卷分第I卷（選擇題）和第n（非選擇題）兩部分。滿分：100分；考試時間：75分鐘

注意事項：

1.答題前，考生先將自己的姓名.班級.座號.準考證號填寫在答題卡上。

2.答選擇題時，必須使用2B鉛筆填涂；答非選擇題時，必須使用0.5毫米的黑色簽字筆書寫；必須在題號

對應的答題區(qū)域內(nèi)作答，超出答題區(qū)域書寫無效；保持答卷清潔.完整。

3.考試結(jié)束后，將答題卡交回（試題卷自己保存，以備評講）。

第I卷（選擇題，共43分）

二、單項選擇題：（本題共7小題，每小題4分，共28分.在每小題給出的四個選項中，只

有一項是符合題目要求）

1.安培對物質(zhì)具有磁性的解釋可以用如圖所示的情景來表示，那么（）

1oooooSo

甲乙一

A.甲圖代表了被磁化的鐵棒的內(nèi)部情況

B.乙圖代表了被磁化的鐵棒的內(nèi)部情況

C.磁體在常溫環(huán)境與高溫環(huán)境下磁性強弱相同

D.磁體在高溫環(huán)境下磁性會加強

【答案】B

【詳解】A.根據(jù)“分子電流”的假說，未被磁化的物體，分子電流的方向非常紊亂，對外不顯磁性，故A錯

誤；

B.根據(jù)“分子電流”的假說，被磁化的物體，分子電流的方向大致相同，于是對外界顯示出磁性，故B正確；

CD.根據(jù)磁化與退磁的特性可知，磁體在高溫環(huán)境下磁性會減弱，故CD錯誤。

故選B。

2.如圖所示，兩根長直導線a、6垂直放置，彼此絕緣，分別通有大小相同電流/。。固定的剛性正方形線

圈跖VP。通有電流/,到a的距離與血①到6的距離相等，線圈與導線位于同一平面內(nèi)。已知通電長直

導線在其周圍某點所產(chǎn)生的磁感應強度大小，與該點到長直導線的距離成反比;線圈所受安培力的大小為F.

若移走導線。，則此時線圈所受的安培力大小為（）

A.—F,方向向左B.—F,方向向右C.}-F,方向向左D.}-F,方向

2222

向右

【答案】A

【詳解】根據(jù)左手定則和右手螺旋定則，結(jié)合磁感應強度的疊加可得，線圈左右兩側(cè)受到的安培力合力方

向水平向左，上下受到的安培力合力方向豎直向上，大小都為尸I合力大小為

F=ylF'2+F'2

故撤去導線°,則此時線圈所受的安培力為水平向左，大小為

故選Ao

3.為研究一些微觀帶電粒子的成分，通常先利用加速電場將帶電粒子加速，然后使帶電粒子進入位于勻強

磁場中的云室內(nèi)。若某帶電粒子的運動方向與磁場方向垂直，其運動軌跡如圖所示，已知此帶電粒子在運

動過程中質(zhì)量和電荷量保持不變，但動能逐漸減少，不計重力，下列說法中正確的是（）

XXXX

X

X

X

XXXX

A.粒子從a到b,帶正電

B.粒子從b到a,帶正電

C.粒子從b到a,帶負電

D.粒子運動過程中洛倫茲力對它做負功

【答案】B

【詳解】ABC.帶電粒子在電場中做圓周運動，有

v2

=m——

r

解得

mv

r=——

qB

依題意，粒子的動能逐漸減小，即粒子的速度越來越慢，根據(jù)上述式子可知，粒子的半徑越來越小，由圖

可知粒子應該是從b運動到°,由粒子的軌跡可以判斷洛倫茲力的方向，根據(jù)左手定則可知，粒子應該帶正

電。故AC錯誤；B正確；

D.粒子運動過程中洛倫茲力始終與速度方向垂直，不做功。故D錯誤。

故選B。

4.如圖所示，3、C、。處放置三根長為電流大小均為/的直線電流，/3C在空間構(gòu)成直角三角形，

ABAC=90°,ZABC=30°,ZADC=60S其中處電流的方向均垂直于紙面向外，C處電流的方向垂直于

紙面向里。3處電流在C處產(chǎn)生的磁感應強度的大小為穌，已知電流產(chǎn)生磁場的磁感應強度與距離成反比。

C處導線位于水平面上且處于靜止狀態(tài)，則。處導線受到的靜摩擦力大小為（）

DB

4----------。--

//

///////////////////////

A.^B0ILB.^BOILC.CBQILD.1;紇〃

【答案】c

【詳解】設/C長度為『，則長度為‘^=條，5c長度為」^=2r,3處電流在C處產(chǎn)生的磁感

cos30°V3cos60°

應強度的大小為綜，則。處電流在C處產(chǎn)生的磁感應強度的大小為屈°,8對C的安培力

4=為〃。對C的安培力

F2=y/3B0IL

兩安培力在水平方向分力的合力為

F-F}cos30。+&cos60°=\l3B0IL

C處導線處于靜止狀態(tài)，則在水平面上所受安培力與摩擦力大小相等，即摩擦力大小為

f=^>B0IL

故選Co

5.兩個質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子°、b,以不同的速率對準圓心。沿著方向射入垂直紙面

向里的圓形勻強磁場區(qū)域，其運動軌跡如圖，不計粒子的重力，則下列說法正確的是（）

A.a粒子帶正電，6粒子帶負電B.6粒子動能較大

C.a粒子在磁場中所受洛倫茲力較大D.6粒子在磁場中運動時間較長

【答案】B

【詳解】A.粒子向右運動，根據(jù)左手定則，b向上偏轉(zhuǎn)，應當帶正電；。向下偏轉(zhuǎn)，應當帶負電，故A錯

誤。

B.根據(jù)

V2

qvB=m——

r

mv

r=——

qB

半徑較大的6粒子速度大，動能也大。故B正確。

C.6粒子速度較大，根據(jù)

尸qvB

電量相同，速度較大的洛倫茲力較大，故C錯誤。

D.根據(jù)

9f0加

t=-7=------------

2n2萬qB

兩粒子的周期相同，。的圓心角較大，則。的運動時間較長，故D錯誤。

故選B。

6.如圖甲所示，一帶電物塊無初速度地放上與水平面成e角的傳送帶底端，傳送帶以恒定大小的速率沿順

時針方向傳動，該裝置處于垂直紙面向里的勻強磁場中，物塊由傳送帶底端E運動至頂端廠的過程中，其V—

圖像如圖乙所示，物塊全程運動的時間為4.5s,關于帶電物塊及該運動過程的說法中正確的是（）

A.該物塊帶負電

B.傳送帶的傳動速度大小一定為Im/s

C.物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)〃可能等于tan。

D.在2s?4.5s內(nèi)，物塊與傳送帶可能有相對運動

【答案】D

【詳解】A.由圖乙可知，物塊做加速度逐漸減小的加速運動。對物塊進行受力分析可知，開始時物塊受到

重力、支持力和摩擦力的作用，設動摩擦因數(shù)為〃，沿斜面方向有

〃綜-/Mgsin9=ma

物塊運動后，又受到洛倫茲力的作用，物塊的加速度逐漸減小，一定是練逐漸減小，而開始時

FN=加geos0

后來

娟=/gcos6>―/洛

洛倫茲力垂直傳送帶向上，由左手定則判斷物塊帶正電，故A錯誤；

C.物塊加速運動時，有

"（加geos6—/洛）-mgsin^=ma>0

可得

jumgcos9>mgsin6

即

N>tan0

故c錯誤；

BD.對物塊受力分析如圖所示

mgsin8=〃(mgcosd-qvB)

解得

/dqB

只要傳送帶的速度悔Nlm/s,物塊就能勻速運動，物塊可能相對于傳送帶靜止，也可能相對于傳送帶滑動,

所以在2s?4.5s內(nèi)，物塊與傳送帶可能有相對運動，故B錯誤，D正確。

故選D。

7.如圖所示，有一個正方形的勻強磁場區(qū)域°灰力，e是泅的中點，/是cd的中點，如果在a點沿對角線方

向以速度v射入一帶負電的帶電粒子，恰好從e點射出，不計粒子重力，則（）

b

/++、、

,'+++、、

//+++++++++、、、、

+++++、

a?v+++++

守+..+.+.+.+/

、、+++++/

、、十/

d

A.只改變粒子的速度使其分別從e、d、/點射出時，從/點射出所用時間最長

B.只把磁場的磁感應強度變?yōu)樵瓉淼娜种唬Ｗ訉膁點射出

C.只把粒子的速度增大為原來的三倍，粒子將從/點射出

D.只把粒子的速度增大為原來的三倍，粒子出射時的速度偏轉(zhuǎn)角大于45°

【答案】D

【詳解】A.只改變粒子的速度使其分別從e、4、/三點射出時，軌跡如圖

b

,4\

/'++'

/'+++'、、、

〃守>小士、++>C

51、'

45°、、

?-----

軌跡的圓心角是從，點射出時最小，根據(jù)公式

2萬2萬qBqB

可知粒子從/點射出時運動時間最短。故A錯誤；

B.由幾何關系可知，粒子從e點射出的半徑與從d點射出的半徑關系為

2re=rd

根據(jù)

V2

qvB=m——

r

解得

mv

r=——

qB

可知只把磁場的磁感應強度變?yōu)樵瓉淼亩种?，粒子將從d點射出。故B錯誤;

CD.設正方形的邊長為2a,則粒子從e點射出時，軌跡半徑為

r'F

如果粒子的速度變?yōu)樵瓉淼?倍，由半徑公式

mv

qB

可知，半徑將變?yōu)樵瓉淼?倍，即

6

軌跡如圖所示

b

O

由幾何關系得

AB-sin45°~0.6a

由于

dD<AB=0.6。<df=a

所以粒子從4之間射出磁場。由圖可知,粒子出射時的速度偏轉(zhuǎn)角大于45。。故C錯誤；D正確。

故選Do

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，有多

項符合題目要求.全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分）

8.甲、乙、丙、丁四幅圖分別是回旋加速器、磁流體發(fā)電機、速度選擇器、質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖，下列說

法中正確的是（）

等離子體

丙

A.圖甲中增大兩盒間電勢差可增大出射粒子的最大動能

B.圖乙中可以判斷出通過R的電流方向為從6到。

C.圖丙中粒子沿直線P。運動的條件是丫=巴

B

D.圖丁中在分析同位素時，軌跡半徑最小的粒子對應質(zhì)量最大

【答案】BC

【詳解】A.當粒子在磁場中的軌道半徑等于D形盒半徑時，粒子的動能最大，則有

4"=吟

K

可得粒子最大速度為

=qBR

mm

粒子最大動能為

可知粒子獲得的最大動能與加速電壓無關，故A錯誤；

B.根據(jù)左手定則可以判斷正離子會向B極板偏轉(zhuǎn)，負離子會向A極板偏轉(zhuǎn)，B極板帶正電，A極板帶負

電，則通過尺的電流方向為從6到°,故B正確；

C.圖丙中粒子沿直線尸。運動的條件是

qE=qvB

可得

E

v=-

B

故C正確；

D.粒子經(jīng)過加速電場，根據(jù)動能定理可得

12

qUTT=—mv

2

粒子進入勻強磁場做勻速圓周運動，由洛倫茲力提供向心力得

v2

qvB=m——

R

聯(lián)立可得

可知圖丁中在分析同位素時，軌跡半徑最小的粒子對應質(zhì)量最小，故D錯誤。

故選BCo

9.如圖所示，場強為K的勻強電場方向豎直向下，磁感應強度為8的勻強磁場垂直電場向外，帶電量為q

的小球（視為質(zhì)點）獲得某一垂直磁場水平向右的初速度，正好做勻速圓周運動，重力加速度為g,下列說

法正確的是（）

A.小球必須帶正電

2兀E

B.小球做勻速圓周運動的周期為'丁

C.小球的質(zhì)量為數(shù)

g

F

D.若僅把電場的方向改成豎直向上，小球正好做勻速直線運動，則其速度為一

【答案】BC

【詳解】A.小球受到重力、電場力和洛倫茲力的作用，小球做圓周運動，則電場力與重力平衡，可知，電

場力豎直向上，電場力方向與電場強度方向相反，則小球帶負電，故A錯誤；

C.根據(jù)上述有

故C正確;

B.小球在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，則有

V

qvB=m——

r

T①

結(jié)合上述解得

Bg

故B正確；

D.若把電場的方向改成豎直向上，小球正好做勻速直線運動，根據(jù)平衡條件有

故D錯誤。

故選BC=

10.如圖所示的虛線為邊長為乙的正三角形，在正三角形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面的勻強磁場（圖中未畫出），

d、e為ab、6c邊的中點。一重力不計的帶正電粒子（粒子的比荷為左），由d點垂直以初速度vo進入磁

場，從e點射出磁場，則（）

」工…一汕

B.磁感應強度大小.

A.磁場的方向垂直紙面向外

C.粒子在磁場中運動的時間/—D.粒子在磁場中運動的時間^一

6%3%

【答案】BC

【詳解】A.粒子帶正電，根據(jù)左手定則可知，磁場方向垂直紙面向里，故A錯誤；

B.過4點做速度的垂線，然后做de的垂線，兩線交于6點，則6點為粒子圓周運動的圓心，粒子圓周運

動半徑為

洛倫茲力提供向心力，則有

故B正確;

CD.由幾何知識可得，粒子在磁場中運動軌跡對應的圓心角為

則粒子在磁場中運動的時間為

2〃2%v06Vo

故C正確，D錯誤。

故選BCo

第n卷（非選擇題，共57分）

三、實驗題（本大題共2小題，共16分）

11.（6分）某同學為了探究磁感應強度的大小和方向，設計了如圖所示的實驗:將一長為10cm,質(zhì)量為0.01kg

的金屬棒仍用兩個完全相同的絕緣彈簧水平地懸掛在垂直于紙面的勻強磁場中（磁場未畫出），彈簧上端

固定，將金屬棒用導線通過開關與一電動勢為12V的電池相連，電路總電阻為2。，不考慮導線的質(zhì)量，實

驗的主要步驟如下：

-"/

/?5

XXX

XX)XX-X

（1）閉合開關前，金屬棒靜止時，用刻度尺測得兩彈簧的伸長量均為0.50cm,重力加速度取g=10m/s2,則其

中一根彈簧的勁度系數(shù)為N/m；

（2）閉合開關，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量均增加了0.30cm,則該磁場的方向為,磁感應

強度的大小為T。

【答案】⑴10

（2）垂直紙面向里0.1

【詳解】（1）閉合開關前,金屬棒靜止時，根據(jù)受力平衡可得

2kx=mg

解得彈簧的勁度系數(shù)為

k=!ng=0-01x10=WN/m

2x2x0.5x10-2

（2）閉合開關，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量均增加了0.30cm,可知金屬棒受到的安培力向下,

根據(jù)左手定則可知，該磁場的方向為垂直紙面向里；根據(jù)受力平衡可得

mg+BIL=2k(x+Ax)

其中

Z=—=6A

R

解得磁感應強度的大小為

B=0.1T

12.（10分）“用霍爾元件測量磁場”的實驗中，把載流子為帶負電的電子e的霍爾元件接入電路如圖，電流

為/,方向向左，長方體霍爾元件長寬高分別為。=6.00mm、b=5.00mm>c=0.40mm,處于豎直向上的

恒定勻強磁場中。

（1）前后極板M、N,電勢較高的是0（選填“河板”或“N板”）

（2）某同學在實驗時，改變電流的大小，記錄了不同電流下對應的4值，如下表

/(mA)1.32.23.03.74.4

%(mV)10.217.323.629.134.6

請根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在坐標圖中畫出4-/圖像。已知該霍爾元件單位體積中自由載流子個數(shù)為

?=6.25xl019m-3,一個載流子的電量為6=1.6乂10-氣。則根據(jù)圖像，可算出磁場3=T。（保留

兩位有效數(shù)字）

（3）若保持流過該元件的電流不變，將該元件前后極板M、N間的電壓進行線性放大顯示，用它做成的磁

傳感器的示數(shù)跟被測磁感應強度（選填“有”、“無”）線性關系。

【詳解】（1）［1］因電子的運動方向與電流方向相反，依據(jù)左手定則可知，電子受到的洛倫茲力方向偏向N

極，則/極的電勢偏高；

（2）⑵［3］依據(jù)表格數(shù)據(jù)，作出5-/圖象，如圖所示

ItAi/mV

〃.A

根據(jù)

e^~=eBv

b

則有

UH=Bbv

而

I=nebcv

可得

u=-i

Hnec

依據(jù)如-/圖像可知，其斜率為收7.8；因此磁場

S=7.8x6.25xl019xl.6xl0-19x0.40xl0-3T-0.031T

（3）[4]若保持流過該元件的電流不變，根據(jù)

UH=——B

nec

則4與8成正比，滿足線性關系，可知用它做成的磁傳感器的示數(shù)跟被測磁感應強度有線性關系。

四、解答題（本大題共3小題，共41分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出

最后答案不能得分。有數(shù)據(jù)計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）

13.（10分）如圖所示，水平面上有電阻不計的U形導軌2WPQ,兩平行金屬導軌間距A=0.5m,M和尸之

間接入電動勢為E=6V、r=的電源，現(xiàn)垂直于導軌擱一根質(zhì)量加=1kg、電阻尺=0.2。的金屬棒并

加一個范圍較大的勻強磁場，磁感應強度為3=1T,方向與水平面夾角為37。，且指向右斜上方，金屬棒剛

好能靜止。（g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8）,求：

（1）導體棒靜止時ab中電流及導體棒ab所受安培力大小；

（2）摩擦力大小為多少；

（3）若8的大小和方向均能改變，則要使棒所受支持力為零，3的大小至少為多少。

【答案】(1)5A；2.5N；(2)1.5N；(3)4T

【詳解】（1）根據(jù)歐姆定律，電路中的電流為

E6

1=A=5A

R+r1+0.2

則導體棒受到的安培力大小為

F=5/L=lx5xO.5N=2.5N

（2）根據(jù)左手定則可知，棒防所受的安培力方向垂直與棒斜向作上方，其受力截面圖為

F僵=Fsin6*=1.5N

（3）要使成棒受的支持力為零，其靜摩擦力必然為零，根據(jù)（2）問中受力圖可知：滿足上述條件的最小

安培力應與仍棒的重力大小相等、方向相反，所以有

F'=BmJL=mg

解得最小磁感應強度

14.（14分）如圖，速度選擇器上下板間電壓大小為。、距離為力板間存在垂直于紙面向里的勻強磁場，

磁感應強度大小為綜=一質(zhì)量為加、電荷量為q的正粒子水平穿過速度選擇器并從右側(cè)小孔沿著圓心。的

方向射入環(huán)形勻強磁場。已知環(huán)形勻強磁場內(nèi)徑為小外徑為可，忽略粒子重力。

（1）求粒子射入環(huán)形磁場的速率V；

（2）若粒子恰好不能進入小圓區(qū)域，求環(huán)形磁場磁感應強度2的大??；

（3）在第（2）間的條件下，求粒子通過環(huán)形磁場所用的時間。

【答案】⑴⑵八燒；⑶;等

【詳解】(1)粒子在速度選擇器內(nèi)做勻速直線運動

*W叫

解得

U

v=-----

Bod

(2)因為粒子恰好不能進入小圓區(qū)域，粒子的運動軌跡與小圓相切，設軌跡半徑為『

/+(島)2=(r+d)2

解得

r=d

由洛倫茲力提供向心力有

V2

qvB=m——

r

解得

B=6

Bgdq

(3)勻速圓周運動的周期為

T上