所謂磁場，就是指存在磁力作用的空間。磁場是物質(zhì)存在的基本形式之一。下面是學(xué)習(xí)啦小編收集整理的高二物理《磁場》同步練習(xí)題目及其參考答案以供大家學(xué)習(xí)。

　　一、選擇題(本題10小題，每小題5分，共50分)

　　1.一個(gè)質(zhì)子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則(　　)

　　A.可能存在電場和磁場，它們的方向與質(zhì)子運(yùn)動(dòng)方向相同

　　B.此空間可能有磁場，方向與質(zhì)子運(yùn)動(dòng)速度的方向平行

　　C.此空間可能只有磁場，方向與質(zhì)子運(yùn)動(dòng)速度的方向垂直

　　D.此空間可能有正交的電場和磁場，它們的方向均與質(zhì)子速度的方向垂直

　　答案：ABD

　　解析：帶正電的質(zhì)子穿過一空間未偏轉(zhuǎn)，可能不受力，可能受力平衡，也可能受合外力方向與速度方向在同一直線上.

　　2. 兩個(gè)絕緣導(dǎo)體環(huán)AA′、BB′大小相同，環(huán)面垂直，環(huán)中通有相同大小的恒定電流，如圖1所示，則圓心O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向?yàn)?AA′面水平，BB′面垂直紙面)

　　A.指向左上方

　　B.指向右下方

　　C.豎直向上

　　D.水平向右

　　答案：A

　　3.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，下列說法中正確的是(　　)

　　A.磁場中某點(diǎn)B的大小，跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況有關(guān)

　　B.磁場中某點(diǎn)B的方向，跟該點(diǎn)處試探電流元所受磁場力的方向一致

　　C.在磁場中某點(diǎn)試探電流元不受磁場力作用時(shí)，該點(diǎn)B值大小為零

　　D.在磁場中磁感線越密集的地方，B值越大

　　答案：D

　　解析：磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場本身決定，與試探電流元無關(guān).而磁感線可以描述磁感應(yīng)強(qiáng)度，疏密程度表示大小.

　　4.關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)，不考慮其他場力(重力)作用，下列說法正確的是(　　)

　　A.可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)

　　B.可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)

　　C.可能做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)

　　D.只能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

　　答案：A

　　解析：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的洛倫茲力跟速度方向與磁場方向的夾角有關(guān)，當(dāng)速度方向與磁場方向平行時(shí)，它不受洛倫茲力作用，又不受其他力作用，這時(shí)它將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)正確.因洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直，改變速度方向，因而同時(shí)也改變洛倫茲力的方向，故洛倫茲力是變力，粒子不可能做勻變速運(yùn)動(dòng)，故B、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤.只有當(dāng)速度方向與磁場方向垂直時(shí)，帶電粒子才做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故D項(xiàng)中“只能”是不對的.

　　5. 1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，其原理如圖2所示.這臺加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙，下列說法正確的是(　　)

　　A.離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器

　　B.離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器

　　C.離子從磁場中獲得能量

　　D.離子從電場中獲得能量

　　答案：AD

　　解析　本題源于課本而又高于課本，既考查考生對回旋加速器的結(jié)構(gòu)及工作原理的掌握情況，又能綜合考查磁場和電場對帶電粒子的作用規(guī)律.由R=mvqB知，隨著被加速離子的速度增大，離子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑逐漸增大，所以離子必須由加速器中心附近進(jìn)入加速器，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤;離子在電場中被加速，使動(dòng)能增加;在磁場中洛倫茲力不做功，離子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不改變.磁場的作用是改變離子的速度方向，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確.

　　6. 如圖3所示，一個(gè)帶負(fù)電的油滴以水平向右的速度v進(jìn)入一個(gè)方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場B后，保持原速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如果使勻強(qiáng)磁場發(fā)生變化，則下列判斷中正確的是(　　)

　　A.磁場B減小，油滴動(dòng)能增加

　　B.磁場B增大，油滴機(jī)械能不變

　　C.使磁場方向反向，油滴動(dòng)能減小

　　D.使磁場方向反向后再減小，油滴重力勢能減小

　　答案：ABD

　　解析　帶負(fù)電的油滴在勻強(qiáng)磁場B中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受堅(jiān)直向下的重力和豎直向上的洛倫茲力而平衡，當(dāng)B減小時(shí)，由F=qvB可知洛倫茲力減小，重力大于洛倫茲力，重力做正功，故油滴動(dòng)能增加，A正確;B增大，洛倫茲力大于重力，重力做負(fù)功，而洛倫茲力不做功，故機(jī)械能不變，B正確;磁場反向，洛倫茲力豎直向下，重力做正功，動(dòng)能增加，重力勢能減小，故C錯(cuò)，D正確.

　　7.如圖4所示為一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長的粗糙細(xì)桿上滑動(dòng)，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中(不計(jì)空氣阻力).現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0，在以后的運(yùn)動(dòng)過程中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖象可能是下圖中的(　　)

　　答案：AD

　　解析　由左手定則可知，圓環(huán)所受洛倫茲力豎直向上，如果恰好qv0B=mg，圓環(huán)與桿間無彈力，不受摩擦力，圓環(huán)將以v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A正確;如果qv0Bmg，則a=μ(qvB-mg)m，隨著v的減小a也減小，直到qvB=mg，以后將以剩余的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故D正確，B、C錯(cuò)誤.

　　8. 如圖5所示，空間的某一區(qū)域內(nèi)存在著相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，一個(gè)帶電粒子以某一初速度由A點(diǎn)進(jìn)入這個(gè)區(qū)域沿直線運(yùn)動(dòng)，從C點(diǎn)離開區(qū)域;如果這個(gè)區(qū)域只有電場則粒子從B點(diǎn)離開場區(qū);如果這個(gè)區(qū)域只有磁場，則粒子從D點(diǎn)離開場區(qū);設(shè)粒子在上述3種情況下，從A到B點(diǎn)，從A到C點(diǎn)和A到D點(diǎn)所用的時(shí)間分別是t1、t2和t3，比較t1、t2和t3的大小，則有(粒子重力忽略不計(jì))(　　)

　　A.t1=t2=t3 B.t2

　　C.t1=t2t2

　　答案：C

　　解析：只有電場時(shí)，粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，故t1=t2;只有磁場時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度大小不變，但沿AC方向的分速度越來越小，故t3>t2，綜上所述可知，選項(xiàng)C對.

　　9.如圖6所示，a、b是一對平行金屬板，分別接到直流電源兩極上，右邊有一擋板，正中間開有一小孔d，在較大空間范圍內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，在a、b兩板間還存在著勻強(qiáng)電場E.從兩板左側(cè)中點(diǎn)c處射入一束正離子(不計(jì)重力)，這些正離子都沿直線運(yùn)動(dòng)到右側(cè)，從d孔射出后分成3束.則下列判斷正確的是(　　)

　　A.這三束正離子的速度一定不相同

　　B.這三束正離子的質(zhì)量一定不相同

　　C.這三束正離子的電荷量一定不相同

　　D.這三束正離子的比荷一定不相同

　　答案：D

　　解析：本題考查帶電粒子在電場、磁場中的運(yùn)動(dòng)，速度選擇器的知識.帶電粒子在金屬板中做直線運(yùn)動(dòng)，qvB=Eq，v=EB，表明帶電粒子的速度一定相等，而電荷的帶電量、電性、質(zhì)量、比荷的關(guān)系均無法確定;在磁場中R=mvBq，帶電粒子運(yùn)動(dòng)半徑不同，所以比荷一定不同，D項(xiàng)正確.

　　10.如圖7所示，兩個(gè)半徑相同的半圓形軌道分別豎直放置在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中.軌道兩端在同一高度上，軌道是光滑的，兩個(gè)相同的帶正電小球同時(shí)從兩軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放.M、N為軌道的最低點(diǎn)，則下列說法正確的是(　　)

　　A.兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度vM

　　B.兩小球第一次到達(dá)軌道最低點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力FM

　　C.小球第一次到達(dá)M點(diǎn)的時(shí)間大于小球第一次到達(dá)N點(diǎn)的時(shí)間

　　D.在磁場中小球能到達(dá)軌道的另一端，在電場中小球不能到達(dá)軌道的另一端

　　答案：D

　　解析：在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有重力做正功，在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力做正功、電場力做負(fù)功，由動(dòng)能定理可知：

　　12mv2M=mgH

　　12mv2N=mgH-qE•d

　　故vM>vN，A、C不正確.

　　最低點(diǎn)M時(shí)，支持力與重力和洛倫茲力的合力提供向心力，最低點(diǎn)N時(shí)，支持力與重力的合力提供向心力.

　　因vM>vN，故壓力FM>FN，B不正確.

　　在電場中因有電場力做負(fù)功，有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢能，故小球不能到達(dá)軌道的另一端.D正確.

　　二、填空題(5+5=10分)

　　11. 一個(gè)電子(電荷量為e，質(zhì)量為m)以速率v從x軸上某點(diǎn)垂直x軸進(jìn)入上方勻強(qiáng)磁場區(qū)域，如圖8所示，已知上方磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，且大小為下方勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的2倍，將從開始到再一次由x軸進(jìn)入上方磁場作為一個(gè)周期，那么，電子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期所用的時(shí)間是________，電子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的平均速度大小為________.

　　答案：3πmeB　2v3π

　　解析：電子一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡如右圖所示.由牛頓第二定律及洛倫茲力公式，可知evB=mv2R，故圓半徑R=mveB，所以上方R1=mveB，T1=2πmeB;下方R2=2mveB，T2=4πmeB.因此電子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期所用時(shí)間是：T=T12+T22=πmeB+2πmeB=3πmeB，在這段時(shí)間內(nèi)位移大?。簒=2R2-2R1=2×2mveB-2×mveB=2mveB，所以電子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的平均速度大小為：v=xT=2mveB3πmeB=2v3π.

　　12.(5分)如圖9所示,正方形容器處在勻強(qiáng)磁場中,一束電子從a孔沿a→b方向垂直射入容器內(nèi)的勻強(qiáng)磁場中，結(jié)果一部分電子從小孔c豎直射出，一部分電子從小孔d水平射出，則從c、d兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比tc∶td=____________，在容器中運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比ac∶ad=__________

　　答案：1∶2　2∶1

　　解析：同一種粒子在同一磁場中運(yùn)動(dòng)的周期相同，且tc=14T，td=12T，即tc∶td=1∶2.

　　由r=mvqB知，vc∶vd=rc∶rd=2∶1，

　　而ac∶ad=qvcBm∶qvdBm=vc∶vd=2∶1.

　　三、計(jì)算題(8+8+12+12=40分)

　　13.如圖10所示，在傾角為37°的光滑斜面上有一根長為0.4 m，質(zhì)量為6×10-2 kg的通電直導(dǎo)線，電流I=1 A，方向垂直紙面向外，導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩拴住不動(dòng)，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加0.4 T，方向豎直向上的磁場中，設(shè)t=0時(shí)，B=0，則需要多長時(shí)間斜面對導(dǎo)線的支持力為零?(g取10 m/s2)

　　答案：5 s

　　解析：斜面對導(dǎo)線的支持力為零時(shí)受力分析如右圖

　　由平衡條件得：

　　BIL=mgcot 37°

　　B=mgcot 37°IL

　　=6×10-2×10×0.80.61×0.4 T=2 T

　　所需時(shí)間t=BΔB=20.4 s=5 s

　　14.電子質(zhì)量為m，電荷量為q，以速度v0與x軸成θ角射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，最后落在x軸上的P點(diǎn)，如圖11所示，求：

　　(1)OP的長度;

　　(2)電子由O點(diǎn)射入到落在P點(diǎn)所需的時(shí)間t.

　　答案：(1)2mv0Bqsin θ　(2)2θmBq

　　解析：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，應(yīng)根據(jù)已知條件首先確定圓心的位置，畫出運(yùn)動(dòng)軌跡，所求距離應(yīng)和半徑R相聯(lián)系，所求時(shí)間應(yīng)和粒子轉(zhuǎn)動(dòng)的圓心角θ、周期T相聯(lián)系.

　　(1)過O點(diǎn)和P點(diǎn)做速度方向的垂線，兩線交點(diǎn)C即為電子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，如右圖所示，則可知OP=2R•sin θ①

　　Bqv0=mv20R②

　　由①②式可解得：

　　OP=2mv0Bqsin θ.

　　(2)由圖中可知：2θ=ωt③

　　又v0=ωR④

　　由③④式可得：t=2θmBq.

　　15.如圖12所示，有界勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2×10-3T;磁場右邊是寬度L=0.2 m、場強(qiáng)E=40 V/m、方向向左的勻強(qiáng)電場.一帶電粒子電荷量q=-3.2×10-19 C，質(zhì)量m=6.4×10-27 kg，以v=4×104 m/s的速度沿OO′垂直射入磁場，在磁場中偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入右側(cè)的電場，最后從電場右邊界射出.求：

　　(1)大致畫出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡(畫在給出的圖中);

　　(2)帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;

　　(3)帶電粒子飛出電場時(shí)的動(dòng)能Ek.

　　答案：(1)見解析圖　(2)0.4 m　(3)7.68×10-18 J

　　解析：(1)軌跡如下圖所示.

　　(2)帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律，有

　　qvB=mv2R，

　　R=mvqB=6.4×10-27×4×1043.2×10-19×2×10-3 m=0.4 m.

　　(3)Ek=EqL+12mv2=40×3.2×10-19×0.2 J+12×6.4×10-27×(4×104)2 J=7.68×10-18 J.

　　16.質(zhì)量為m，電荷量為q的帶負(fù)電粒子自靜止開始，經(jīng)M、N板間的電場加速后，從A點(diǎn)垂直于磁場邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，該粒子離開磁場時(shí)的位置P偏離入射方向的距離為L，如圖13所示，已知M、N兩板間的電壓為U，粒子的重力不計(jì).

　　(1)正確畫出粒子由靜止開始至離開勻強(qiáng)磁場時(shí)的軌跡圖(用直尺和圓規(guī)規(guī)范作圖);

　　(2)求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.

　　答案：(1)見解析圖　(2)2L(L2+d2)2mUq

　　解析：(1)作出粒子經(jīng)電場和磁場的軌跡圖，如下圖

　　(2)設(shè)粒子在M、N兩板間經(jīng)電場加速后獲得的速度為v，

　　由動(dòng)能定理得：

　　qU=12mv2①

　　粒子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)其半徑為r，則：

　　qvB=mv2r②

　　由幾何關(guān)系得：r2=(r-L)2+d2③

　　聯(lián)立①②③式得：

　　磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2L(L2+d2)2mUq.