江苏省江苏省赣榆高级中学2024届高三上学期专题测试：磁场

磁场单元测试 1、 单项选择题：共10题，每题5分，共50分.每题只有一个选项最符合题意. 1.如图，光滑斜面上放置一根通有恒定电流的导体棒，空间有垂直斜面向上的匀强磁场B，导体棒处于静止状态。现将匀强磁场的方向沿图示方向缓慢旋转到水平方向，为了使导体棒始终保持静止状态，匀强磁场的磁感应强度应同步( ) A.增大 B.减小 C.先增大，后减小 D.先减小，后增大 2.如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线悬挂，金属棒中通有由M到N的恒定电流，现在空间中加一匀强磁场，要使金属棒静止且绝缘细线与竖直方向成30°角，则下列几种情况中磁感应强度最小的是(　　) 3.为了降低潜艇噪声，提高其前进速度，可用电磁推进器代替螺旋桨。电磁推进器中有绝缘材料制成的直海水管道，马鞍形超导线圈在通道内形成磁场，正、负电极与直流电源相连在海水中形成电流。装置的截面图如图所示，关于该电磁推进器的说法正确的是( ) A.同等情况下装置在纯净的淡水湖中推进效果比在海水中好 B.同等情况下增加磁感应强度不能改变推进效果 C.图示中海水受到的磁场力方向垂直纸面向里 D.图示中推进器受到的海水推力方向垂直纸面向里 4.如图所示，在平面的环形金属线圈以坐标系原点O为中心，平面为水平面，地球磁场指向y轴正方向。位于原点O处的小磁针可绕z轴在平面内自由转动，环形线圈中的电流为16 A时，磁针与x轴正方向的夹角为37°。已知环形电流环心处的磁感应强度与环形电流强度成正比，则为使磁针与x轴正方向的夹角变为53°，环形线圈中的电流应该调整为（）( ) A.3 A B.9 A C.12 A D.16 A 5.如图所示为一种回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且限制在板间，虚线中间无电场，带电粒子从处以速度沿电场线方向射入加速电场，经过加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对于这种回旋加速器，下列说法正确的是( ) A.加速粒子的最大速度与D形盒尺寸无关 B.带电粒子每运动一周被加速二次 C.带电粒子运动过程中进入磁场时各点间满足等于 D.加速电场方向不需做周期性变化 6.质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运动的半圆轨迹如图中虚线所示。下列表述正确的是( ) A.M带负电，N带正电 B.M的速率小于N的速率 C.洛伦兹力对M做正功，对N做负功 D.M的运动时间大于N的运动时间 7.如图所示，空间中有一磁感应强度大小为的匀强磁场，在匀强磁场中固定两根间距为l的长直导线P和Q，当两导线中均通有方向垂直纸面向里的电流I时，纸面内两导线连线的中垂线上a点处的磁感应强度为零，a点到两导线的距离均为l，设此时导线P在a点处产生的磁感应强度的大小为（未知）。如果将两导线中电流的大小均变为且P中电流方向反向，其他条件不变，设此时a点处的磁感应强度为（未知），已知长直导线在某点产生的磁感应强度的大小与导线中电流的大小成正比，下列等式正确的是( ) A. B. C. D. 8.如图所示，真空中垂直于纸面向里的匀强磁场只在两个同心圆所夹的环状区域存在（含边界），两圆的半径分别为R、3R，圆心为O。一重力不计的带正电粒子从大圆边缘的P点沿方向以速度射入磁场，其运动轨迹如图，轨迹所对的圆心角为120°。当将该带电粒子从P点射入的速度大小变为时，不论其入射方向如何，都不可能进入小圆内部区域，则至少为( ) A. B. C. D. 9.如图所示，在直角三角形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场。速率不同的大量相同带电粒子从A点沿与边夹角为60°方向进入磁场，从和边的不同位置离开磁场。已知，，不计粒子的重力和粒子间相互作用力，则( ) A.所有从BC边离开的粒子在磁场中运动的时间相同 B.从BC离开的粒子在磁场中运动的时间一定比从AC边离开的粒子在磁场中运动的时间长 C.粒子在磁场中运动的弧长越长，运动时间一定越长 D.粒子在磁场中运动的最大弧长为 10.如图甲所示是磁电式电流表的结构，线圈绕在一个与指针、转轴固连的铝框骨架上，线圈匝数为n，面积为S；蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，线圈a、b两边所在处的磁感应强度大小均为B，如图乙所示。当线圈中通入电流I时，指针稳定时偏转角度（k为常量），下列说法正确的是( ) A.电流表表盘刻度不均匀 B.若电流表输入电流反向，指针偏转方向不变 C.铝框利用涡流，起电磁阻尼作用，让指针快速指向稳定的平衡位置 D.指针偏转角度越大，穿过线圈的磁通量越大 二、非选择题：共4题，共50分.其中12题~第14题解答时写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位. 11.（12分）如图甲所示，在一矩形半导体薄片的间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在间出现电压，这个现象称为霍尔效应，称为霍尔电压，且满足，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。 （1）若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图甲所示，该同学用电压表测量时，应将电压表的“+”接线柱与_________（选填“M”或“N”）端通过导线相连。 （2）已知薄片厚度，该同学保持磁感应强度不变，改变电流I的大小，测量相应的值，记录数据如下表所示。根据表中数据在图乙中画出图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为__________（保留2位有效数字）。 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8 12．(10分)如图所示，两平行金属板AB中间有互相垂直的匀强电场和匀强磁场．A板带正电荷，B板带等量负电荷，板间电场强度为E；磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B1.平行金属板右侧有一挡板M，中间有小孔O′，OO′是平行于两金属板的中心线．挡板右侧有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B2.CD为磁场B2边界上的一绝缘板，它与M板的夹角θ＝45°，O′C＝a，现有大量质量均为m，带有不同电荷量、不同速度的正负带电粒子(不计重力)，自O点沿OO′方向进入电、磁场区域，其中有些粒子沿直线OO′方向运动，并进入匀强磁场B2中，求： (1)进入匀强磁场B2的带电粒子的速度大小； (2)能击中绝缘板CD的粒子中，所带电荷量的最大值； (3)绝缘板CD上被带电粒子击中区域的长度． 13．(12分)在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以一定的初速度垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，已知ON＝d，如图所示．不计粒子重力，求： (1)粒子在磁场中运动的轨道半径R； (2)粒子在M点的初速度v0的大小； (3)粒子从M点运动到P点的总时间t. 14．(16分)离子速度分析器截面图如图所示。半径为R的空心转筒P，可绕过O点、垂直xOy平面（纸面）的中心轴逆时针匀速转动（角速度大小可调），其上有一小孔S。整个转筒内部存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。转筒下方有一与其共轴的半圆柱面探测板Q，板Q与y轴交于A点。离子源M能沿着x轴射出质量为m、电荷量为 – q（q > 0）、速度大小不同的离子，其中速度大小为v0的离子进入转筒，经磁场偏转后恰好沿y轴负方向离开磁场。落在接地的筒壁或探测板上的离子被吸收且失去所带电荷，不计离子的重力和离子间的相互作用。 （1）①求磁感应强度B的大小； ②若速度大小为v0的离子能打在Q板的A处，求转筒P角速度ω的大小； （2）较长时间后，转筒P每转一周有N个离子打在板Q的C处，OC与x轴负方向的夹角为θ，求转筒转动一周的时间内，C处受到平均冲力F的大小； （3）若转筒P的角速度小于，且A处探测到离子，求板Q上能探测到离子的其他θ′的值（为探测点位置和O点连线与x轴负方向的夹角）。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$