学鲁科版选修31 5.3磁感应强度 磁通量 作业（4）.docx

2017-2018学年度鲁科版选修3-1 5.3磁感应强度 磁通量 作业（4）1关于电场和磁场，以下说法正确的是（）a. 电场和磁场都是为了研究问题方便而假想的b. 带电粒子在电场中的某处不受电场力作用，则该处一定没有电场c. 带电粒子在磁场中的某处不受洛伦兹力作用，则该处一定没有磁场d. 电场强度采用比值定义而磁感应强度不是比值定义2在匀强磁场中某一位置，已经测出一段长度为0.5cm 的导线中通入0.01a 电流时，受到的安培力大小为5.010-6n，则下列说法正确的是a. 匀强磁场的磁感应强度大小是0.1tb. 匀强磁场的磁感应强度大小不大于0.1tc. 匀强磁场的磁感应强度大小不小于0.1td. 匀强磁场的磁感应强度的方向与导线所受磁场力的方向相同3三根相互平行的通电长直导线放在等边三角形的三个顶点上，如图所示为其截面图，电流方向如图，若每根导线的电流均为i，每根直导线单独存在时，在三角形中心o点产生的磁感应强度大小都是b，则三根导线同时存在时0点的磁感应强度大小为a. 2b b. b c. b d. o4如图所示匀强磁场的磁感应强度为b磁场方向与线框而的夹角为，若线框的而积为s.匝数为n则穿过线框面的磁通量为a. bssin b. bscosc. nbssin d. nbscos5如图所示，a、b、c三根平行通电直导线均为m，通入的电流大小均相等，其中c中的电流方向与a、b中的电流方向反向，a、b放置在粗测的水平面上，c静止在空中，三根导线的截面处于一个等边三角形的三个顶点，且三根导线均保持静止，重力加速度为g，则a导线受到b导线的作用力大小和方向为a. ，方向由a指向bb. ，方向由b指向ac. ，方向由a指向bd. ，方向由b指向a6如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的m、n两点，且与纸面垂直，导线中通有大小不等（imin）、方向相反的电流。a、o、b在m、n的连线上，o为mn的中点，c、d位于mn的中垂线上，且a、b、c、d到o点的距离均相等。关于以上几点的磁场，下列说法正确的是（ ）a. c、d两点的磁感应强度大小相等，方向不同b. a、b两点的磁感应强度大小相等，方向相同c. o点的磁感应强度为零d. a、c两点磁感应强度的方向相同7下列各组物理量全是标量的是( )a. 速度和加速度b. 动能能和重力势能c. 电场强度和电势d. 磁感应强度和电流8下列说法中正确的是()a. ef/q是电场强度的定义式，f是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量b. 库仑定律的表达式，式是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，而是点电荷q1产生的电场在q2处场强的大小c. 电荷在电场中不受静电力的作用，则该处的电场强度不一定为零d. 一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度一定为零99如图所示，纸面内同时存在两个匀强磁场，其中一个平行于纸面水平向右，磁感应强度。位于纸面内的细直导线，长l=5m，通有i=3a的恒定电流。当导线与b成60夹角时，发现其受到的磁场力为零，则该区域存在的另一匀强磁场的磁感应强度的可能值为（ ）a. b. c. d. 10如图所示，三根通电长直导线a、b、c互相平行，其横截面积为等腰直角三角形的三个顶点，三根导线中通入的电流大小相等，且a、c中电流方向垂直于纸面向外，b中电流方向垂直于纸面向内；已知通电导线在其周围产生的磁场的磁感应强度，其中i为通电导线的电流强度，r为到通电直导线的距离，k为常量。下列说法正确的是a. a所受磁场作用力的方向与b、c所在平面垂直b. b所受磁场作用力的方向与a、c所在平面垂直c. a、b单位长度所受的磁场作用力大小之比为1:2d. a、b单位长度所受的磁场作用力大小之比为11如图所示，平面直角坐标系的第一象限存在沿轴负方向的匀强电场，电场强度为，第四象限存在垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为，电荷量为的粒子从轴的a点以速度沿轴正方向进入电场，经电场偏转后从轴的c点进入磁场，其方向与轴正方向成角，最后从轴的d点垂直射出，不计重力。求：（1）粒子进入匀强磁场的位置c与坐标原点的距离l；（2）匀强磁场的磁感应强度及粒子在磁场中运动的时间；（3）若使粒子经磁场后不再进入电场，磁感应强度的大小应满足什么条件？12如图甲所示，表面绝缘，倾角=30的足够长的斜面固定在水平地面上，斜面所在空间有一宽度d=0.40m的匀强磁场区域，其边界与斜面底边平行，磁场方向垂直斜面向上，一个质量m=0.10kg，总电阻r=0.25的单匝矩形闭合金属框abcd放在斜面的底端，其中ab边与斜面底边重合，ab边l=0.50m，从t=0时刻开始，线框在垂直cd边沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，从静止开始运动，当线框的ab边离开磁场区域时撤去拉力，让线框自由滑动，线框运动速度与时间的关系如图乙所示，已知线框在整个运动过程中始终未脱离斜面，且保持ab边与斜面底边平行，线框与斜面之间的动摩擦因数=33，重力加速度g=10m/s2，求：（1）线框受到的拉力f的大小；（2）匀强磁场的磁感应强度b的大小；（3）线框在斜面上运动的过程中克服摩擦所做的功和回路产生的电热。13如图所示，一带电粒子质量m201011kg、电荷量q10105c，从静止开始经电压为u1100 v的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，粒子射出电场时的偏转角60，并接着沿半径方向进入一个垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，粒子射出磁场时的偏转角也为60。已知偏转电场中金属板长l23cm，圆形匀强磁场的半径r103cm，粒子的重力忽略不计求：（1）带电粒子经u1100 v的电场加速后的速率（2）两金属板间偏转电场的电场强度e（3）匀强磁场的磁感应强度的大小（4）若要使带电粒子水平进入两平行金属板间不发生偏转，可以在两平行金属板间加一匀强磁场，试回答该匀强磁场的磁感应强度的大小和方向14如图所示，两根竖直固定的足够长的金属导轨ad和bc，相距为l；另外两根水平金属杆mn和ef可沿导轨无摩擦地滑动，二者的质量均为m，在两导轨之间部分的电阻均为r（竖直金属导轨的电阻不计）；空间存在着垂直于导轨平面的磁场，磁感应强度为b，磁场区域足够大；开始时mn与ef叠放在一起放置在水平绝缘平台上，现用一竖直向上的牵引力使mn杆由静止开始匀加速上升，加速度大小为a，试求：（1）时间t0内流过mn杆的电量（设ef杆还未离开水平绝缘平台）；（2）至少经多长时间ef杆能离开平台。15如图所示，宽度为l的足够长的平行金属导轨mn、pq的电阻不计，垂直导轨水平放置一质量为m电阻为r的金属杆cd，整个装置处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，导轨平面与水平面之间的夹角为，金属杆由静止开始下滑，动摩擦因数为，下滑过程中重力的最大功率为p，求磁感应强度的大小试卷第5页，总5页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1b【解析】a、电场和磁场虽看不见，摸不着，但都是客观存在的，故a错误；b、由知，若电荷在某处不受电场力作用，则该处电场强度一定为零，故b正确；c、电荷在某处不受磁场力作用，可能磁感应强度为零，也可能由于电荷的速度与磁场平行，所以该处的磁感应强度不一定为零，故c错误；d、电场强度与磁感应强度都采用比值定义的，故d错误；故选b。【点睛】电场和磁场都是客观存在的；电荷在某处不受磁场力作用，可能磁感应强度为零，也可能由于电荷的速度与磁场平行；而电荷在某处不受电场力作用，该处电场强度一定为零；电场强度与磁感应强度都是比值定义的。2c【解析】abc：当电流与磁场的夹角为时， ，则。故ab两项错误，c项正确。d：据左手定则，匀强磁场的磁感应强度的方向与导线所受磁场力的方向垂直。故d项错误。3a【解析】据安培定则，将三个电流在o点的磁感应强度画在图中则o点的磁感应强度。故a项正确。4a【解析】根据磁通量的概念可知，穿过线框面的磁通量为bssin，故选a.点睛：解答此题要注意磁通量大小只与b、s以及两者时间的夹角有关，与线圈的匝数n无关，这是易错点.5a【解析】三根导线的截面处于一个等边三角形的三个顶点，通入的电流大小均相等，则，又反向电流相互排斥，对电流c受力分析如图：由平衡条件可得： ，解得： ，则同向电流相互吸引，a导线受到b导线的作用力方向由a指向b。综上答案为a。点睛：同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。6a【解析】m在c处产生的磁场方向垂直于cm偏下，在d出产生的磁场方向垂直dm偏下，n在c处产生的磁场方向垂直于cn偏下，在d处产生的磁场方向垂直于dn偏下，由于，根据平行四边形定则，知c处的磁场方向向右下方，d处的磁场方向向右上方，合场强大小相等故a正确m在a处产生的磁场方向竖直向下，在b处产生的磁场方向竖直向下，n在a处产生的磁场方向竖直向下，b处产生的磁场方向竖直向下，由于，根据场强的叠加知，a点处磁应强度的大小大于b点处磁感应强度的大小，方向相同故b错误根据右手螺旋定则，m处导线在o点产生的磁场方向竖直向下，n处导线在o点产生的磁场方向竖直向下，由于，合成后磁感应强度不等于0，故c正确由上分析知，a、c两点的磁场方向不相同，故d错误故选a.7b【解析】速度、加速度和磁感应强度都是既有大小又有方向的物理量，是矢量；而动能、重力势能和电势只有大小无方向，是标量；电流强度虽然有方向，但是不满足平行四边形法则，是标量；则选项b正确，acd错误；故选b.8b【解析】是电场强度定义式，f是放入电场中的试探电荷所受的力，q是放入电场中的试探电荷的电荷量，它适用于任何电场，q不是产生电场的场源电荷的电荷量，故a错误；库仑定律的表达式， 式是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，而是点电荷q1产生的电场在q2处场强的大小，故b正确；电荷在电场中受到的电场力：f=qe，所以电荷在某处不受静电力作用，则该处的电场强度为零，故c错误；一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则可能是电流的方向与磁场的方向平行，该处磁感应强度不一定为零，故d错误。所以b正确，acd错误。9ac【解析】若导线中受到的安培力为零，则说明合磁场的方向与导线中的电流方向沿导线方向；根据平行四边形定则知虚线表示合磁感应强度的方向，与电流的方向平行，可知b2有一个最小值，其最小值为，故ac正确，bd错误；故选ac。【点睛】知道通电导线与磁场平行时导线所受磁场力为零是正确解题的关键；由矢量三角形法则求出磁感应强度的最小值即可正确解题。10bc【解析】利用右手定则可知：a处的合磁场方向沿ac方向，所以a所受磁场作用力的方向与a、c所在平面垂直，a错；b、利用右手定则可知：b处的合磁场方向沿ac方向，所以b所受磁场作用力的方向与a、c所在平面垂直，b对；c、知通电导线在其周围产生的磁场的磁感应强度，根据磁场的叠加知：a处的磁场大小为 ，而b处的磁场强度为 ，所以a、b单位长度所受的磁场作用力大小之比为1:2，c对，d错；故本题选：bc11（1）（2）；（3）【解析】试题分析：（1）带电粒子在c点，由速度的合成与分解可知:带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，设运动时间为,由牛顿第二定律得：再由类平抛运动的规律列式，有联立式解得：（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹如图所示，并设运动速度大小为，轨道半径为根据速度的合成与分解可知：则：由几何关系得：，即：再根据牛顿第二定律，有：联立式解得：通过几何关系不难发现，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆心角且圆周运动的周期那么，带电粒子在磁场中运动的时间（3）若带电粒子在磁场中运动时恰好与y轴相切时，对应的磁场磁感应强度大小为，并设轨迹半径为，其运动轨迹如图所示。几何关系为：由牛顿第二定律列式得：联立以上两式整理得：那么，磁感应强度应满足的条件是：考点：带电粒子在匀强电场及磁场中的运动【名师点睛】本题主要考查了带电粒子在混合场中运动的问题，要求同学们能正确分析粒子的受力情况，再通过受力情况分析粒子的运动情况，熟练掌握圆周运动及平抛运动的基本公式，难度适中。12（1）f=1.5n（2）b=0.5t（3）0.7j、0.40j【解析】试题分析：（1）根据v-t图像可得在04s时间内线框做匀加速直线运动，进入磁场时的速度为v1=2.0m/s，所以在此过程中的加速度a1=vt=5m/s2由牛顿第二定律可得fmgsinmgcos=ma1解得f=1.5n（2）根据v-t图像可知，线框进入磁场区域后以速度v1=2.0m/s做匀速直线运动产生的感应电动势e=blv线框所受安培力f安=bil=b2l2v1r对于线框匀速运动的过程，由力的平衡条件，有f=mgsin+mgcos+b2l2v1r，解得b=0.5t（3）由v-t图像可知，线框进入磁场区域后做匀速直线运动，并以速度v1匀速穿出磁场，说明线框的宽度等于磁场的宽度d=0.40ms1=20.42+2d=1.2m离开磁场后：a2=mgsin+mgcosm=g离开磁场上滑的距离s2=v122a2=0.2m根据mgsin=mgcos可知，线框运动到最高点不再下滑，线框在斜面上运动的过程中克服摩擦力所做的功w=mgcos(s1+s2)=0.7j穿过磁场区域的时间t=2dv1=0.4s线框向上运动通过磁场区域产生的焦耳热q1=i2rt=2b2l2dv1r=0.40j考点：考查了速度时间图像，导体切割磁感线运动【名师点睛】本题关键要根据速度图象，分析线框的运动过程，并掌握平衡条件、牛顿第二定律等力学规律与电磁感应规律，综合性较强13（1）1.0104m/s（2）10000v/m（3）013t（4）1t,方向垂直纸面向里【解析】试题分析：（1）带电粒子经加速电场加速后速度为v1，根据动能定理：qu112mv12v1=2u1qm=1.0104m/s（2）带电粒子在偏转电场中只受电场力作用，做类平抛运动在水平方向粒子做匀速直线运动水平方向：v1=lt带电粒子在竖直方向做匀加速直线运动，加速度为a，出电场时竖直方向速度为v2，且v2at，a=eqm由几何关系tan=v2v1，e=mv12tanql=10000v/m（3）设带电粒子进磁场时的速度大小为v，则v=v1cos=2.0104m/s由粒子运动的对称性可知，入射速度方向过磁场区域圆心，则出射速度反向延长线过磁场区域圆心，粒子在磁场中的运动轨迹如图所示则轨迹半径为rrtan 6003 m由qvb=mv2r得b=mvqr=0.13t（4）若带电粒子在电场