高中物理阶段验收评估六磁吃电流和运动电荷的作用鲁科版选修3_1

阶段验收评估（六） 磁场对电流和运动电荷的作用(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，第15题只有一项符合题目要求，第68题有多项符合题目要求，全都选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A安培力的方向可以不垂直于直导线B安培力的方向总是垂直于磁场的方向C安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半解析：选B根据左手定则可知：安培力的方向垂直于电流I和磁场B确定的平面，即安培力的方向既垂直于B又垂直于I，A错误，B正确；当电流I的方向平行于磁场B的方向时，直导线受到的安培力为零，当电流I的方向垂直于磁场B的方向时，直导线受到的安培力最大，可见，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关，C错误；如图所示，电流I和磁场B垂直，直导线受到的安培力FBIL，将直导线从中点折成直角，分段研究导线受到的安培力，电流I和磁场B垂直，根据平行四边形定则可得，导线受到的安培力的合力为FBIL，D错误。2(2015海南高考)如图1所示，a是竖直平面P上的一点。P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点。在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向()图1A向上B向下C向左 D向右解析：选A条形磁铁的磁感线方向在a点为垂直P向外，粒子在条形磁铁的磁场中向右运动，所以根据左手定则可得电子受到的洛伦兹力方向向上，A正确。3.质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图2中虚线所示，下列表述正确的是()图2AM带负电，N带正电BM的速率小于N的速率C洛伦兹力对M、N做正功DM的运行时间大于N的运行时间解析：选A根据左手定则可知N带正电，M带负电，选项A正确；由qvBm得r，由题知m、q、B相同，且rNvN，选项B错误；由于洛伦兹力的方向始终与带电粒子的运动方向垂直，故洛伦兹力不会对M、N做功，选项C错误；又周期T，两个带电粒子在磁场中运动的周期相等，由图可知两个粒子在磁场中均偏转了半个周期，故在磁场中运动的时间相等，选项D错误。4.如图3所示，一带电粒子在某一高度处以初速度v0竖直下落，落地速度的大小为v1，下落所用的时间为t1。如果在其下落的空间有电场强度为E、方向水平向左的匀强电场和水平指向纸面内、磁感应强度为B的匀强磁场，且有v0，此时该粒子仍从原高度处以向下的初速度v0开始下落，落地时速度大小为v2，下落所用的时间为t2，则下列关系中正确的是()图3Av2v1，t2t1 Bv2t1Cv2v1，t2t1 Dv2v1，t2t1解析：选B带电粒子的初速度v0，此时qEqv0B，由于带电粒子在重力作用下加速下落，故以后qEqvB，粒子在水平方向偏转，电场力做负功，动能相对减小，沿竖直方向的加速度小于g，故落地速度减小，运动时间延长。5.如图4所示为一种回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连，现分别加速氘核(12H)和氦核(24He)，下列判断中正确的是()图4A它们在D形盒中运动的周期不相同B仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能C它们的最大动能相同D它们的最大速度相同解析：选D粒子做圆周运动的周期为，代入数值可知周期相同，选项A错；粒子做圆周运动的最大半径等于D形盒半径，半径相同，根据半径公式R可知最大速度相同，选项D对；Ekmv2，可知最大动能不同且与频率无关，选项B、C均错。6.如图5所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O，并处于匀强磁强中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为。则磁感应强度方向和大小可能为()图5Az正向，tan By正向，Cz负向，tan D沿悬线向上，sin 解析：选BC若B沿z轴正方向，导线无法平衡，A错误；若B沿y轴正方向，由左手定则，受力如图：mgBIL，所以B正确；若B沿z轴负方向，受力如图，Tsin BIL，Tcos mg，所以Btan ，C正确；若B沿悬线向上，受力如图，导线无法平衡，D错误。7如图6甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从t0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向。则金属棒()图6A一直向右移动B速度随时间周期性变化C受到的安培力随时间周期性变化D受到的安培力在一个周期内做正功解析：选ABC由左手定则可知，金属棒一开始向右做匀加速运动，当电流反向以后，金属棒开始做匀减速运动，经过一个周期速度变为0，然后重复上述运动，所以选项A、B正确；安培力FBIL，由图像可知前半个周期安培力水平向右，后半个周期安培力水平向左，不断重复，选项C正确；一个周期内，金属棒初、末速度相同，由动能定理可知安培力在一个周期内不做功，选项D错误。8.如图7所示，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上。不计重力。下列说法正确的有()图7Aa、b均带正电Ba在磁场中飞行的时间比b的短Ca在磁场中飞行的路程比b的短Da在P上的落点与O点的距离比b的近解析：选AD离子要打在屏P上，都要沿顺时针方向偏转，根据左手定则判断，离子都带正电，选项A正确；由于是同种离子，因此质量、电荷量相同，初速度大小也相同，由qvBm可知，它们做圆周运动的半径相同，作出运动轨迹，如图所示，比较得a在磁场中运动的路程比b的长，选项C错误；由t可知，a在磁场中运动的时间比b的长，选项B错误；从图上可以看出，选项D正确。二、计算题(本题共3小题，共52分)9(16分)如图8所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。带电荷量为q、质量为m的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响，求：图8(1)匀强电场场强E的大小。(2)粒子从电场射出时速度v的大小。(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。解析：(1)电场强度E。(2)根据动能定理，有qUmv2，得v 。(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有qvBm，得R 。答案：(1)(2) (3) 10(16分)在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图9所示。一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿x方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿y方向飞出。图9(1)请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷。(2)若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60角，求磁感应强度B多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？解析：(1)由带电粒子的飞行轨迹，利用左手定则可知该粒子带负电荷。粒子由A点射入，由于其速度方向改变了90，则粒子轨迹半径Rr，而qvB，则粒子的比荷。(2)如图所示，假设粒子从D点飞出磁场，速度方向改变了60角，故AD弧所对圆心角60，粒子做圆周运动的半径Rrcot 30r，而R，所以BB。粒子在磁场中运动时间t T。答案：(1)负电荷(2)B11. (20分)如图10所示，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面(xOy平面)向外；在第四象限存在匀强电场，方向沿x轴负向。在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在(d,0)点沿垂直于x轴的方向进入电场。不计重力。若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为，求：图10(1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值；(2)该粒子在电场中运动的时间。解析：(1)如图，粒子进入磁场后做匀速圆周运动。设磁感应强度的大小为B，粒子质量与所带电荷量分别为m和q，圆周运动的半径为R0。由洛伦兹力公式及牛顿第二定律得qv0Bm由题给条件和几何关系可知R0d设电场强度大小为E，粒子进入电场后沿x轴负方向的加速度大小为ax，在电场中运动的时间为t