2003-2004学年度下学期
高中学生学科素质训练
高二物理同步测试(4)— 磁 场 四
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分,考试用时60分钟。
第Ⅰ卷(选择题,共32分)
一、选择题:(每小题至少有一个选项是正确的,请把正确的答案填入答题卡中,每小题4分,共32分,漏选得2分,错选和不选得零分)
1.一带电粒子以一定的初速度进入匀强磁场区域,则粒子在磁场内运动过程中,可能的情况是 ( )
A.动量和动能都发生变化 B.动量和动能都不发生变化
C.动量发生变化而动能不发生变化 D.动量不发生变化而动能发生变化
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A.俯视顺时针转动,同时靠近磁铁
B.俯视逆时针转动,同时离开磁铁
C.向纸内平移
D.不作任何运动 图20—1
3.初速为零的质子p、氘核D和α粒子经过同一电场加速后,以垂直于磁场方向的速度进入同一匀强磁场,则它们在磁场中 ( )
A.速率之比vp:vD:va=1:2:4 B.动能之比Ep:ED:Ea=1:1:2
C.半径之比rp:rD:ra=1:1:2 D.周期之比Tp:TD:Ta=1:2:2
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斜面放置一根长为L、质量为m的直导线。当通以
电流I时,欲使导体静止在斜面上,外加匀强磁场
B的大小和方向应是( )
A.B=mgsinα/IL,方向垂直斜面向上
B.B=mgsinα/IL,方向垂直斜面向下 图20—2
C.B=mgtgα/IL,方向垂直向下
D.B=mg/IL,方向水平向右
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运动,P油滴能以不变的速度vP水平向右匀速运动,
不计空气阻力,则三个油滴的重力关系是( )
A.GM=GN=GP B.GN>GM>GP
C.GM>GN>GP D.GP >GM>GN
图20—3
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与槽面垂直。将质量为m的带电小球自槽口A处由静止释
放,小球到达槽最低点C处时,恰好对槽无压力,则小球
在以后的运动过程中对C的最大压力为( )
A.0 B.2mg C.4mg D.6mg
图20—4
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A.它们所受的洛仑兹力相同
B.它们做圆运动的向心加速度相同
C.它们的轨道半径相同
D.它们在磁场中运动的时间相同
图20—5
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边缘飞出。第二次撤去电场,在两板间建立磁感应强
度为B、方向垂直于纸面的匀强磁场,正离子束刚好
从下极板边缘飞出,则E和B的大小之比为( )
A.5v0/4 B.v0/2 C.v0/4 D.v0 图20—6
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二、填空题(每空4分,共28分,请把答案填写在题中横线上)
9.如图20—7所示,一带电粒子在磁感应强度为B的匀强
磁场中作半径为R的匀速圆周运动。若粒子的动量大小
为p,则粒子的带电量大小为 ,带电性质为
。(填“正”或“负”) 图20—7
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=1m,C=1200,放在磁感应强度B=3T的匀强磁场中,磁场
方向垂直于线框平面。若在线框中通以I=1A的电流,方向
为逆时针方向,则AC边和BC边所受安培力的合力大小为
N,整个线框所受安培力的合力为 N。 图20—8
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测出拉力F,如图20—9所示。因为F所做的功等于
间隙中磁场的能量,所以由此可得磁感应强度B与
F、A之间的关系为B= 。
图20—9
12.电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图20—10所示。1982年澳大利亚国立大学制成了能把m=2.2g的弹体(包括金属杆EF的质
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若轨道宽L=2m,长s=100m,通过的电流为I=10A,则
轨道间所加匀强电场的磁感应强度B= T,磁场
力的最大功率P= W。(轨道摩擦不计)
图20—10
三、计算题(本题共4小题,共40分,解答应写明必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位)
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图20—11
14.(10分)如图20—12所示,S为离子源,从其小孔发射出电量为q的正离子(初速度可认为为零),经电压为UK的电场加速后,沿O1O2方向进入匀强磁场中。磁场被限制在以O为圆心r为半径的圆形区域内,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。正离子从磁场射出后,打在屏上的P点,偏转距离O2P与屏到O点的距离OO2之比O2P:OO2=。求:(1)正离子的质量;(2)正离子通过磁场所需的时间。
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图20—12
15.(10分)如图20—13所示,带电量为+q、质量为m的小球从倾角为θ的光滑斜面由静止开始下滑,匀强磁场B垂直纸面向外,求(1)小球在斜面上滑行的最大速度;
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图20—13
16.(10分)如图20—14所示,空间存在着垂直纸面向外的水平匀强磁场和竖直向上的匀强电场,磁感应强度为B,电场强度为E。在这外场区内,有一个带正电的液滴a在电场力的作用下处于静止状态。现从场中某点由静止释放一个带负电的液滴b(图中未画出),当它的运动方向变为水平方向做匀速直线运动时,恰与a相撞,撞后两液滴合为一体,并沿水平方向做匀速直线运动。已知液滴b的质量为a的2倍,b的带电量有大小是a所带电量大小的4倍,设相撞前a、b之间的静电力不计。
(1)求两液滴相撞后共同运动的速度大小;
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图20—14
物理参考答案(四)
1.BC;2.A;3.BD;4.BC;5.B;6.D;7.C;8.AC;9.P/RB,负;10.3,0;11.√2μF/A;
12.55,1.1×10—7;
13.解:小球从静止开始运动到最低点的过程中,利用动能定理
mgL(1—cos600)=mv2/2 得v=√gL 当小球从左向右通过最低点时 T1—qvB—mg=mv2/L
得T1=2mg+qB√gL 。 (5分) 当小球从右向左通过电低点时,洛仑兹力反向,有
T2+qvB—mg=mv2/L 得T1=2mg—qB√gL 。 (5分)
14.解:(1)带电粒子从静止开始先在加速电场中做匀加速直线运动,由动能定理得:qUK=mv2/2………①
在磁场中匀速圆周运动的运动轨迹如图所示,粒子才能出磁场后匀速直线运动打在屏上的P点,在磁场中解三角形得半径R=√3 r ………………②, qvB=mv2/R ……………③;
联立以上三式得m=3qB2r2/2UK。(5分)
(2)带电粒子在磁场中运动的时间为其周期的1/6,所以t=T/6=πm/3qB=πBr2/2UK。(5分)
15.解:当小球沿斜面向下有最大速度时,其对斜面的压力刚好为零,
即qvmB=mgcosθ,得vm= =mgcosθ/qB; (5分)
小球离开斜面之前,小球沿斜面下滑过程中利用动能定理得mgSsinθ=mvm2/2=m(mgcosθ/qB)2/2,
所以S=m2gcos2θ/2q2B2sinθ。(5分)
16.解:设a的质量为m,带电量为+q,则b的质量为2m,带电量为—4q。
(1)原a球静止,a所受的电场力与重力相等,即mg=Eq;
当b球与A球相碰后结为一体,其质量为3m,电量为—3q,恰能在水平方向上做匀速直线运动,得整体所受的重力、电场力和洛仑兹力三力平衡,即3mg+3Eq=3qBv,
解得v=2E/B。 (5分)
(2)设b落至a相碰时下落的高度为h,速度为v0,对于a、b相碰过程,根据动量守恒定律有
2mv0+0=3mv,解得v0=3E/B;对于B下落至a的过程,根据动能定理有2mgh+4Eqh=2mv02/2—0,
解得h=3E2/2gB2。 (5分)
审稿人: 贾玉兵