高中物理选修3-1 第三章磁场章末检测

1.

如图所示为某种电磁泵模型的示意图，泵体是长为L₁，宽与高均为L₂的长方体。泵体处在方向垂直向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，泵体的上下表面接电压为U的电源（内阻不计），理想电流表示数为I。若电磁泵和水面高度差为h，液体的电阻率为ρ，在t时间内抽取液体的质量为m，不计液体在流动中和管壁之间的阻力，取重力加速度为g，则

A．泵体下表面应接电源正极

B．电磁泵对液体产生的推力大小为BIL₁，

C．电源提供的电功率为

D．质量为m的液体离开泵体时的动能

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2.

在绝缘圆柱体上a、b两位置固定有两个金属圆环，当两环通有如图所示电流时，b处金属圆环受到的安培力为F₁；若将b处金属圆环移到位置c，则通有电流为I₂的金属圆环受到的安培力为F₂。今保持b处金属圆环位置不变，在位置c再放置一个同样的金属圆环，并通有与a处金属圆环同向、大小为I₂的电流，则在a位置的金属圆环受到的安培力(　　)

A．大小为|F₁＋F₂|，方向向左

B．大小为|F₁＋F₂|，方向向右

C．大小为|F₁－F₂|，方向向左

D．大小为|F₁－F₂|，方向向右

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3.

如图所示，直角坐标系中y轴右侧存在一垂直纸面向里、宽为a的有界匀强磁场，磁感应强度为B，右边界PQ平行y轴，一粒子(重力不计)从原点O以与x轴正方向成θ角的速率v垂直射入磁场，当斜向上射入时，粒子恰好垂直PQ射出磁场，当斜向下射入时，粒子恰好不从右边界射出，则粒子的比荷及粒子恰好不从右边界射出时在磁场中运动的时间分别为(　　)

A．，	B．，
C．，	D．，

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4.

如图所示，纸面内有宽为L水平向右飞行的带电粒子流，粒子质量为m，电荷量为-q，速率为v₀，不考虑粒子的重力及相互间的作用，要使粒子都汇聚到一点，可以在粒子流的右侧虚线框内设计一匀强磁场区域，则磁场区域的形状及对应的磁感应强度可以是(其中B₀=

,A、C、D选项中曲线均为半径是L的1/4圆弧，B选项中曲线为半径是L/2的圆)

A.

B.

C.

D.

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5.已知直线

，以下几个判断中，错误的是（）：

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6.已知直线

，以下几个判断中，错误的是（）：

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7.已知直线

，以下几个判断中，错误的是（）：

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8.玩具店里有以下各种玩具车。如果给你10元钱买车，而且要求刚好全部花完，你可以买到哪几辆车？想一想，还有不同的买法吗？

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10.

如图所示，金属细棒质量为m，用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中，弹簧的劲度系数为k，棒ab中通有恒定电流，棒处于平衡状态，并且弹簧的弹力恰好为零。若电流大小不变而方向反向，则(　　)

A．每根弹簧弹力的大小为mg

B．每根弹簧弹力的大小为2mg

C．弹簧形变量为

D．弹簧形变量为

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11.

电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面得磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的方法是

A．只将轨道长度L变为原来的2倍

B．只将电流I增加至原来的2倍

C．只将弹体质量减至原来的一半

D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变

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12.

如图所示，在一个直角三角形区域ABC内，存在方向垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，AC边长为3l，∠C=90°，∠A=53°．一质量为m、电荷量为+q的粒子从AB边上距A点为l的D点垂直于磁场边界AB射入匀强磁场，要使粒子从BC边射出磁场区域（sin53°=0.8，cos53°=0.6），则（　　）

A．粒子速率应大于

B．粒子速率应小于

C．粒子速率应小于

D．粒子在磁场中最短的运动时间为

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13.

如图为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在AC板间，虚线中间不需加电场，如图所示，带电粒子从P₀处以速度v₀沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是( 　)

A．加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸无关

B．带电粒子每运动一周被加速一次

C．带电粒子每运动一周P₁P₂等于P₂P₃

D．加速电场方向不需要做周期性的变化

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14.

回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图7所示。D₁和D₂是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上。位于D₁圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略)，它们在两盒之间被电场加速。当质子被加速到最大动能E_k后，再将它们引出。忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是(　　)

A．若只增大交变电压U，则质子的最大动能E_k会变大

B．若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中运行的时间会变短

C．若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子

D．质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为

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15.

据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如题7-2图所示。炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接。开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离w=0.10m，导轨长Ｌ＝5.0m，炮弹质量m=0.30kg。导轨上的电流I的方向如图中箭头所示。可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为Ｂ＝2.0Ｔ，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为v=2.0×10³m/s，求通过导轨的电流I。忽略摩擦力与重力的影响。

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16.

如图所示，区域Ⅰ、Ⅲ内存在垂直纸面向外的匀强磁场，区域Ⅲ内磁场的磁感应强度为B，宽为1.5d，区域Ⅰ中磁场的磁感应强度B₁未知，区域Ⅱ是无场区，宽为d，一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从磁场边界上的A点与边界成θ＝60°角垂直射入区域Ⅰ的磁场，粒子恰好不从区域Ⅲ的右边界穿出且刚好能回到A点，粒子重力不计。

(1)求区域Ⅰ中磁场的磁感应强度B₁；
(2)求区域Ⅰ磁场的最小宽度L；
(3)求粒子从离开A点到第一次回到A点的时间t。

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17.

如图甲所示，ABCD是一长方形有界匀强磁场边界，磁感应强度按图乙规律变化，取垂直纸面向外为磁场的正方向，图中AB＝

AD＝

L，一质量为m、所带电荷量为q的带正电粒子以速度v₀在t＝0时从A点沿AB方向垂直磁场射入，粒子重力不计。

(1)若粒子经时间

恰好垂直打在CD上，求磁场的磁感应强度B₀和粒子运动中的加速度a的大小。
(2)若要使粒子恰能沿DC方向通过C点，求磁场的磁感应强度B₀的大小及磁场变化的周期T₀。

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18.

如图所示,O'PQ是关于y轴对称的四分之一圆弧,在PQNM区域有均匀辐向电场,PQ与MN间的电压为U.PQ上均匀分布带正电的粒子,可均匀持续地以初速度为零发射出来,任一位置上的粒子经电场加速后都会从O'进入半径为R、中心位于坐标原点O的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直于xOy平面向外,磁感应强度大小为B,其中沿+y轴方向射入的粒子经磁场偏转后恰能沿+x轴方向射出.在磁场区域右侧有一对平行于x轴且到x轴距离都为R的金属平行板A和K,金属板长均为4R,其中K板接地,A与K两板间加有电压U_AK>0,忽略极板电场的边缘效应.已知金属平行板左端连线与磁场圆相切,O'在y轴上(0, -R)处.(不考虑粒子之间的相互作用力)
(1)求带电粒子的比荷