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1、- 81 -2002 2003 学 年 度 上 学 期高 中 学 生 学 科 素 质 训 练高三新课程物理测试题磁场（11）一、选择题：共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分1如图所示，两根平行放置的长直导线 A 和 B，载有大小相同、方向相反的电流，A 受到的磁场力为 F1。当加入一个与导线所在平面垂直的匀强磁场后，A 受到的磁场力变为 F2，则此时 B 受到的磁场力大小变为 （ ）AF 2 BF 1F 2CF 1+F2 D2F 1F 22在 M、N 两条长直导线所在的平面内，一带电粒子运动轨迹如图所示。已知两条导线M、N 中只有一条通有恒定电流，另一条中无电流。关于电流、电流方向和带
2、电粒子的运动方向可能是 （ ）M 中通有自上而下的恒定电流，带负电的粒子从 a 点向 b 点运动M 中通有自上而下的恒定电流，带正电的粒子从 b 点向 a 点运动N 中通有自下而上的恒定电流，带正电的粒子从 b 点向 a 点运动N 中通有自下而上的恒定电流，带负电的粒子从 a 点向 b 点运动A B C D3从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有高能带电粒子，若到达地球，对地球上的生命将带来危害。根据地磁场的分布图，对于地磁场对宇宙射线有无阻挡作用的下列说法中，正确的是 （ ）A地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强，赤道附近最弱B地磁场对直射地球的宇宙射线阻挡作用在赤AIBI-
3、 82 -道附近最强，两极最弱C地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处相同D地磁场对宇宙射线无阻挡作用4如图所示，电子沿 x 轴正方身从原点 O 飞入一空间，该空间有匀强电场 E 和匀强磁场B。为使电子飞过这个空间时可以不改变运动方向，E、B 的方向必须分别是 （ ） x, yz, yzA BC D5如图所示，质子、氘核、氚核以相同的动能垂直于匀强电场和匀强磁场方向射入平行金属板间，结果氘核恰好沿直线运动，则 （ ）A质子将偏向负极板B氚核将偏向正极板C质子射出时的动能小于射入时的动能D氚核射出时的动能最小6置于匀强磁场的一根导线通以向上的电流，如图所示，则导线左、右两侧 a、b 两点的电势关系为 （
4、 ）A BbabC D无法比较7要把具有相同动能的质子和 粒子分开，可使它们垂直电场或磁场的方向射入 （ ）A同一匀强电场，偏转角度大的是 粒子B同一匀强电，偏转角度大的是质子C同一匀强磁场，半径大的是 粒子D同一匀强磁场，半径大的是质子8质量为 m，长度为 L 的金属细杆放在倾角为 的斜面上，杆与斜面间的动摩擦因数为。杆中通有垂直纸面向里的恒定电流。整个装置处在如图所示的匀强磁场中，金属杆ZxvOy- 83 -处于静止状态。其中杆与斜面间的摩擦力可能为零的是 （ ）A B C D9十九世纪二十年代，科学家已认识到温度差会引起电流，安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出
5、如下假设：地球磁场是由绕地球的环形电流引起的。该假设中的电流方向是（磁子午线是地球磁场 N 极与 S 极在地球表面的连线）A由西向东垂直磁子午线 B由东向西垂直磁子午线C由南向北沿磁子午线 D由赤道向两极沿磁子线方向10如图所示，MN 为一块很大的挡板，S 为 粒子放射源，它可以向 1、2、3、4 四个方向发射速率相同的 粒子。挡板下放充有垂直纸面向里的匀强磁场。那么击中挡板可能性最大的发射方向是 （ ）A1 B2C3 D411如图所示，x 轴上方存在一垂直纸面向里的匀强磁场，原点 O 处一放射源，沿 xoy 平面与正 x 轴夹角为 的方向向磁场里以恒字速率连续发射 粒子。若 角介在o 的范围
6、内连续变化，则 （ ）A 角越大，飞出磁场时离原点距离越远B 角越大，飞出磁场时离原点距离越近C 角越大，粒子在磁场中飞行的时间越短D 角越大，粒子在磁场中飞行的时间越长12如图所示，带电质点的某一速度从平行板中央进入正交的匀强电场和匀强磁场中，刚好作匀速直线运动。若进入场区的水平速度增大，质点将向一侧偏转，则 （ ）- 84 -质点将向上偏转质点将向下偏转质点运动的速率越来越大质点运动的速率越来越小A BC D二、填空题：共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分。13如图所示的圆形区域中有垂直于圆面。磁感应强度为 B的匀强磁场，在圆心处有 粒子放射源，沿圆面多个方向释放最大速率为 的 粒子
7、（质量为 m,电量为 e） 。欲使 粒子约束在圆形磁场区域内而不射出，则此圆形区域的最小半径 R 应为 。14如图所示，一个带电粒子从板间正中央以速度 v0 平行板面飞入。若两板间有匀强电场时，粒子以速度 v1 从下板边缘飞出；若两板间再加一个垂直纸面的匀强磁场时，粒子以速度 v2 从上板边缘飞出，则 v0= 。 （粒子重力不计）15如图所示，在 x 轴的上方（y0）存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为 B。在原点 O 有一个离子源向 x轴上方的各个方向发射出质量为 m、电量为 q 的正离子，速率都为 v，对那些在 xy 平面内运动的离子，在磁场中可能到达的最大 x= ，最大 y= 。1
8、6如图所示，一个带电粒子（重力不计）从正方形区域的 a 点沿 ab 方向射入，当该区域有沿 bc 方向的匀强电场时，粒子刚从 C 点射出。若把该区域内的电场换成方向垂直纸面的匀强磁场时，粒子也刚好从 C 点射出。 粒子在电场和磁场中运动的时间之比为 tE:tB= ，加速度大小之比 aE:aB= 。17电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（为污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积） 。为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的 a、b、c。流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线） 。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面
9、是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为 B 的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻 R 的电流表的两端连接， I 表示测得的v0v2v1- 85 -电流值，已知液体的电阻率为 ，不计电流表的内阻，则可求的流量为三、计算题：共 5 小题，共 12 分。18 （10 分）如图所示，U 形平行金属导轨与水平面成 37角，金属杆 ab 横跨放在导轨上，其有效长度为 0.5m，质量为 0.2kg，与导轨间的动摩擦因数为 0.1。空间存在竖直向上的磁感应强度为 2T 的匀强磁场。要使 ab 杆在导轨上保持静止，则 ab 中的电流大
10、小应在什么范围？假设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。19 （14 分）如图所示，M、N 两平行金属板间的距离为 d，两板间有垂直纸面方向的磁场，磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系如图所示。有一群正离子从 t=0 时垂直 M 板经小孔O 射入磁场。已知离子质量为 m，电量为 q，离子在磁场中作匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为 T。不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响。求：（1）磁感应强度 B0 的大小；（2）要使离子从 O孔垂直 N 板射出磁场（OO垂直两板） 。离子射入磁场时速度为多大？20 （14 分）构成物质世界的基本粒子有电子、质子、中子、介子、超子等，而不少粒子都有对应的
11、反粒子，正粒子与反粒子有相同的质量，却带有等量异号电荷。物理学家推测，既然有反粒子存在，就可能有由反粒子组成的反物质存在。1998 年 6 月，我国科学家研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空，寻找宇宙中反物质存在的证据。磁谱仪的核心部分如图所示。PQ、MN 是块平行板，它们之间存在一个匀强磁场区，磁场方向与两板平行。宇宙射线中的各种粒子从板 PQ 中央的小孔 O 垂直 PQ 板进入匀强磁场区，在磁场中偏转并打在附有感光底片的板 MN 上，留下痕迹。（1）已知 PQ 与 MN 间的距离为 a，磁感应强度为 B，宇宙射线中的氢核的质量为m，电量为 e，以速度 v 从小孔 O 垂直 PQ
12、板进入磁谱仪的磁场区，请画出它进入磁场区后的径迹示意图，并求出氢核在磁场中运动的轨道半径。（2）求氢核在 MN 上留下的痕迹与正对 O 点的 O 点的距离 b。（3）若宇宙射线中的反氢核和反氦核的以相同的速度进入磁谱仪，它们在 MN 上留下的痕迹分别与 O点的距离各多大？- 86 -21 （15 分）如图所示，两块竖直放置的平行金属板长为 L，两板间距离为 d，接在电压为U 的直流电源上。在两板间还有与电场方向垂直的匀强磁场，磁感应强度为 B，方向垂直纸面向里。一个质量为 m、电量为 +q 的油滴，从距金属板上端为 h 高处由静止开始自由下落，并经两板上端的中央点 P 进入板间。该油滴在 P
13、点所受的电场力与磁场力恰好大小相等，过 P 点后不断向一侧偏转，最后恰好从这侧金属板的下边缘离开两板间的电、磁场区域。试求：（1）h 的大小；（2）油滴在离开电、磁场时的速度大小。22 （15 分）空间分布着如图所示的匀强电场（场强为 E、宽为 L）和方向相反的匀强磁场（磁感应强度均为 B） ，一带电粒子质量为 m，电量为 q（不计重力）从 A 点由静止释放 后经电场加速后进入磁场，穿过中间磁场进入右边磁场后按某一路径再返回 A 点而重复前述过程。求中间磁场的宽度 d 和粒子的运动周期。高 三 物 理 测 试 题 参 考 答 案十一一、1A 2C 3B 4D 5C 6B 7A 8C 9B 10
14、A 11D 12C二、13 14 15 16 17ev21qmv,1:2,)(acbRI三、18 （14 分）解：I 较小时，摩擦力平行斜面向上，有 )37sino37csBILmgIL= 4 分 解得 I=1.21A2 分37sinmgI 较大时，摩擦力平行斜面向下，有 ic(inos BI 解得 I=1.84A 所以电流的范围为 A84.12.- 87 -19 （14 分） （1）根据 4 分qTmBT2,0得（2）要使粒子从 O垂直 N 极射出，在板间作圆周运动的半径 r 与板间距离 d 必须满足 d=4rn即 4 分 根据 3 分3,4ndr 得,20v3 分,210TmqBv20 （
15、14 分） （1）径迹如图所示，轨道半径 3 分eBmvr（2）由图中几何关系可得出 2 分2ab将 r 值代入得 2 分2evB（3）反氢核在磁场中运动的半径与氢核运动半径相等，在 MN 上留下的痕迹在 O点左侧距 O点的距离为 2 分2aevmb反氦核的运动半径设为 r，根据 3 分 得 rvB4Bemvr2反氦核在 O左侧距 O点的距离 b= 2 分2aem21 （15 分）解：（1）油滴自由下落，到达 P 点时的速度 3 分 解得 3 分ghvP 2dgvh（2）油滴从 P 点继续下落，油滴不断向右板偏转，最后经右侧下边缘飞离板间。设飞出时速度为 ，0则有 4 分 解得 3 分qUmgLvp2120 mqUdBgL
