2020高中物理 第5、6章 磁場 磁場對電流和運(yùn)動電荷的作用 單元測試 魯科版選修3-1

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1、第5、6章 磁場 磁場對電流和運(yùn)動電荷的作用 單元測試 1．實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用的電流表是磁電式儀表.這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示.蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻向分布的.若線圈中通以如圖乙所示的電流，則下列說法正確的是(　　) A.在量程內(nèi)指針轉(zhuǎn)至任一角度，線圈平面都跟磁感線平行 B.線圈轉(zhuǎn)動時(shí)，螺旋彈簧被扭動，阻礙線圈轉(zhuǎn)動 C.當(dāng)線圈在如圖乙所示的位置時(shí)，b端受到的安培力方向向上 D.當(dāng)線圈在如圖乙所示的位置時(shí)，安培力的作用使線圈沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動 解析：指針在量程內(nèi)線圈一定處于磁場之中，由于線圈與鐵芯共軸，線圈平面總是與磁感線平行，A正確；電表的調(diào)零使得當(dāng)指針處于“0”刻度

2、時(shí)，螺旋彈簧處于自然狀態(tài)，所以無論線圈向哪一方向轉(zhuǎn)動都會使螺旋彈簧產(chǎn)生阻礙線圈轉(zhuǎn)動的力，B正確；由左手定則知，b端受到的安培力方向向下，安培力將使線圈沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，C錯(cuò)誤，D正確. 答案：ABD 2．如圖所示，水平絕緣面上一個(gè)帶電荷量為＋q的小帶電體處于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，小帶電體的質(zhì)量為m.為了使它對水平絕緣面正好無壓力，應(yīng)該(　　) A.使B的數(shù)值增大 B.使磁場以速率v＝ 向上移動 C.使磁場以速率v＝ 向右移動 D.使磁場以速率v＝ 向左移動 答案：D 3．如圖所示，直角坐標(biāo)系Oxyz處于勻強(qiáng)磁場中，有一條長0.6 m的直導(dǎo)線沿Ox方

3、向通有大小為9 A的電流，受到的安培力沿Oz方向，大小為2.7 N，則該磁場可能的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為(　　) A.平行于xOy平面，B＝0.5 T B.平行于xOy平面，B＝1.0 T C.平行于yOz平面，B＝0.5 T D.平行于xOz平面，B＝1.0 T 解析：由左手定則可知，F(xiàn)垂直于I與B決定的平面，且當(dāng)B與I垂直時(shí)，B的值最小.由此可以判斷出選項(xiàng)A、C正確. 答案：AC 4．如圖所示，三根通電長直導(dǎo)線P、Q、R互相平行且通過正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，三條導(dǎo)線中通有大小相等、方向垂直紙面向里的電流.通過直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝，I為通電導(dǎo)線的電流大小，r為

4、與通電導(dǎo)線的距離，k為常量.則通電導(dǎo)線R受到的磁場力的方向是(　　) A.垂直R，指向y軸負(fù)方向 B.垂直R，指向y軸正方向 C.垂直R，指向x軸負(fù)方向 D.垂直R，指向x軸正方向 解析：安培力的方向與電流方向垂直，P、Q在R處產(chǎn)生的合磁場方向沿x軸正方向，由左手定則可以判斷出R受到的磁場力方向指向y軸負(fù)方向. 答案：A 5．初速度為v0的電子沿平行于通電長直導(dǎo)線的方向射出，直導(dǎo)線中電流方向與電子初始運(yùn)動方向如圖所示，則(　　) A.電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變 B.電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變 C.電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率不變 D.電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變 答案：A

5、 6．一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)α粒子先后垂直磁場方向進(jìn)入一個(gè)有理想邊界的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，它們在磁場中的運(yùn)動軌跡完全相同，都是以圖中的O 為圓心的半圓.已知質(zhì)子與α粒子的電荷量之比q1∶q2＝1∶2，質(zhì)量之比m1∶m2＝1∶4，則下列說法正確的是(　　) A.它們在磁場中運(yùn)動時(shí)的動能相等 B.它們在磁場中所受到的向心力大小相等 C.它們在磁場中運(yùn)動的時(shí)間相等 D.它們在磁場中運(yùn)動時(shí)的動量大小相等 解析：因?yàn)檐壽E相同，由半徑公式R＝可得： 動能Ek＝mv2＝，由題中數(shù)據(jù)可知它們在磁場中運(yùn)動時(shí)的動能相等，A正確；由向心力公式F＝可知，它們在磁場中所受到的向心力大小相等，B正確；由周期公式T＝知它們的

6、周期之比為1∶2，軌跡在磁場中對應(yīng)的圓心角都為π，所以運(yùn)動時(shí)間不同，C錯(cuò)誤；由半徑公式可以判斷它們在磁場中運(yùn)動時(shí)的動量大小之比為1∶2，所以D錯(cuò)誤. 答案：AB 7．如圖所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球從傾角為θ的光滑絕緣斜面上由靜止下滑，整個(gè)斜面置于方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，其磁感強(qiáng)度為B.若帶電小球在下滑過程中的某時(shí)刻對斜面的作用力恰好為零，則下列說法正確的是(　　) A.小球帶正電 B.小球在斜面上運(yùn)動時(shí)做勻加速直線運(yùn)動 C.小球在斜面上運(yùn)動時(shí)做速度增大、加速度也增大的變加速直線運(yùn)動 D.小球在斜面上下滑的過程中，當(dāng)小球?qū)π泵鎵毫榱銜r(shí)的速率為 解析：對小球進(jìn)行受

7、力分析，帶電小球在下滑的過程中某時(shí)刻對斜面的作用力恰好為零，由左手定則可知，洛倫茲力應(yīng)垂直斜面向上，故A正確；又因?yàn)槁鍌惼澚Υ怪毙泵妫x開斜面前小球的合外力大小為mgsin θ，方向沿斜面向下，故小球在斜面上運(yùn)動時(shí)做勻加速直線運(yùn)動，B正確；當(dāng)FN＝0時(shí)，有qvB＝mgcos θ，D正確. 答案：ABD 8．如圖甲所示，一根重G＝0.2 N、長L＝1 m的金屬棒ab，在其中點(diǎn)彎成60°角，將此通電導(dǎo)體放入勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)體兩端a、b懸掛于兩相同的彈簧下端，當(dāng)導(dǎo)體中通以I＝2 A的電流時(shí)，兩根彈簧比原長各縮短Δx＝0.01 m.已知勻強(qiáng)磁場的方向水平向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4 T，求： (1)

8、導(dǎo)線中電流的方向. (2)彈簧的勁度系數(shù)k. 解析：(1)通電后，根據(jù)左手定則可判斷安培力的方向，F(xiàn)、F′的方向各與導(dǎo)線垂直(如圖所示)，而F、F′的合力則是豎直向上的，所以導(dǎo)線中電流的流向應(yīng)為b→a. (2)ab在重力G，彈簧彈力F1、F2，安培力F、F′的作用下處于平衡狀態(tài)，則： F1＋F2＋G＝Fcos 60°＋F′cos 60° 2kΔx＋G＝2BI·cos 60° 解得：k＝ ＝ N/m ＝10 N/m. 答案：(1)b→a　(2)10 N/m 9．如圖甲所示，在y＜0的區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直xOy平面并指向紙外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一帶正電的粒子以速度v

9、0從O點(diǎn)射入磁場，入射方向在xOy平面內(nèi)，與x軸正向的夾角為θ.若粒子射出磁場的位置與O點(diǎn)的距離為l，求該粒子的比荷. 解析：如圖乙所示，帶正電的粒子射入磁場后， 由于受到洛倫茲力的作用，粒子將沿圖示的軌跡運(yùn)動后，從A點(diǎn)射出磁場，O、A間的距離為l.粒子射出時(shí)速度的大小仍為v0，射出方向與x軸的夾角仍為θ.根據(jù)洛倫茲力公式和牛頓定律有： qv0B＝m 解得：粒子做圓周運(yùn)動的軌跡半徑R＝ 圓軌道的圓心位于OA的中垂線上，根據(jù)幾何關(guān)系有： ＝Rsin θ 聯(lián)立解得：＝. 答案： 10．如圖甲所示，在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里.電荷量為

10、q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子(不計(jì)重力)從磁場邊緣A點(diǎn)沿圓的半徑AO方向射入磁場，離開磁場時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)了60°角. (1)求粒子做圓周運(yùn)動的半徑. (2)求粒子的入射速度. (3)若保持粒子的速率不變，從A點(diǎn)入射時(shí)速度的方向沿順時(shí)針轉(zhuǎn)過60°角，則粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間為多少？ 解析： (1)設(shè)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R，如圖乙所示，∠OO′A＝30°. 由圖可知圓周運(yùn)動的半徑為： R＝O′A＝r. (2)根據(jù)洛倫茲力和向心力公式得： Bqv＝m 有：R＝＝r 故粒子的入射速度v＝. (3)當(dāng)帶電粒子的入射方向沿順時(shí)針轉(zhuǎn)過60°角時(shí)，如圖丙所示，在△OAO1中，OA＝r，O1A＝r，∠O1AO＝90°－60°＝30° 由幾何關(guān)系可得：O1O＝r，∠AO1E＝60° 設(shè)帶電粒子在磁場中運(yùn)動所用的時(shí)間為t. 由v＝，R＝ 可得：T＝ 解得：t＝＝. 答案：(1)r　(2)　(3)