选修3-1恩波小题狂做--第三章磁场.doc

必修必修 3 13 1 恩波小题训练练习恩波小题训练练习 第三章 磁场 练习 1 磁现象和磁场 1 下列说法正确的是 A 除永久磁铁以外 一切磁场都是由运动电荷产生的 B 一切磁现象都起源于运动电荷 C 一切磁作用都是运动电荷通过磁场发生的 D 有磁必有电 有电必有磁 2 奥斯特实验说明了 A 磁场的存在 B 磁场具有方向性 C 通电导线周围存在磁场 D 磁体间有相互作用 3 下列说法正确的是 A 奥斯特首先发现了电流的磁效应 B 安培发现了电流产生的磁场的方向的判定方法 C 安培首先提出了分子电子假说 D 安培首先提出了磁场对运动电荷有力作用 4 关于磁现象的电本质下列说法中正确的是 A 有磁必有电荷 有电荷必有磁 B 一切磁现象都起源于电流或运动的电荷 一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的 相互作用 C 除永久磁铁外 一切磁场都是由运动的电荷或电流产生的 D 根据分子电流假设 在外界磁场作用下 物体内部的分子电流取向大至相同时 物体就被磁化 两端形成磁极 5 对于磁性材料的认识 下列说法中正确的是 A 具有磁性的材料才能称磁性材料 B 能够被强烈磁化的材料称为磁性材料 C 磁化后剩磁强的材料称为磁性材料 D 以上说法都不对 6 关于磁现象的本质 安培提出了分子电流的概念 他是在怎样的情况下提出来的 A 安培通过精密仪器观察到分子电流 B 安培根据环形电流的磁性与磁铁相似 提出了一种猜测 C 安培根据原子结构理论严格推导出来的 D 安培凭空想象出来的 7 下列关于安培分子电流假说 错误的说法是 A 假说揭示了电流产生磁场的原因 B 假说揭示了磁现象的电本质 C 磁体的磁场是由于电荷的运动产生的 D 一根铁棒不显磁性是因为分子电流取向杂乱 8 关于地磁场 下列陈述正确的是 A 首先观察到磁偏角的是我国古代科学家沈括 B 首先观察到磁偏角的是意大利航海家哥伦布 考点要点 磁现象 电流的磁效应 磁场的基本特性 地磁场 C 宇宙中地球是具有磁性的唯一天体 D 指南针同样可以在火星上正常使用 9 电磁铁用软铁做铁芯 这是因为软铁 A 能保持磁性 B 可能被其他磁体吸引 C 消磁迅速 D 能导电 10 下列陈述正确的是 A 只有铁和铁的合金可以被磁铁吸引 B 铁磁性材料总是有磁性的 C 制造电磁喇叭使用的铁芯应为硬磁性材料 D 录像机磁头应为软磁性材料 11 磁铁受到高温加热或受到猛烈的敲击后 A 磁性将减弱 因为磁铁中分子电流被破环 B 磁性将加强 因为分子运动加快 C 磁性将减弱 因为分子电流的取向变乱 D 磁性将不变 因为分子电流取向大致相同后 外界不会使它改变 12 查阅资料 了解明代伟大的航海家郑和利用罗盘导航 访问了亚非哪些国家 参考答案 1 BC 2 C 3 ABC 磁场对运动电荷有力作用是洛仑兹的贡献 4 BD B 项是磁现象的电本质 D 项是安培假说对磁化的解释 有静止的电荷可不产生磁场 A 错 5 D 6 B 安培时代还不 知道原子的内部结构 7 A 8 A 9 C 10 D 11 C 12 略 练习 2 磁感应强度 1 下列说法正确的是 A 电荷在某处不受电场力作用 则该处电场强度为零 B 一小段通电导线在某处不受磁场力作用 则该处磁感应强度一定为零 C 表征电场中某点电场的强弱 是把一个试探电荷放到该点时受到的电场力与试探电荷本身电量的 比值 D 表征磁场中某点磁场的强弱 是把一小段通电导线放到该点时受到的磁场力与该小段导体长度和 电流乘积的比值 2 关于磁感应强度的单位 T 下列表达式中不正确的是 A 1T 1Wb m2B 1T 1Wb m2 C 1T 1N s C mD 1T 1N A m 3 下列说法正确的是 A 一小段通电导线放在某处不受磁场力作用 则该处磁感强度为零 B 由可知 磁感强度大小与放入该处的通电导线 I L 的乘积成反比 IL F B C 因为 故导线中电流越大 其周围磁感强度越小 IL F B D 磁感强度大小和方向跟放在磁场中通电导线所受力的大小和方向无关 4 下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是 A 通电导线受磁场力大的地方 磁感应强度一定大 B 一小段通电导线放在某处不受磁场力作用 则该处的磁感应强度一定为零 C 磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向 D 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小无关 5 根据磁感应强度的定义 B 下列说法中正确的是 IL F A 在磁场中某确定位置 B 与 F 成正比 与 I L 的乘积成反比 B 一小段通电直导线在空间某处受磁场力 F 0 那么该处的 B 一定为零 C 磁场中某处的 B 的方向跟电流在该处受磁场力 F 的方向相同 D 一小段通电直导线放在 B 为零的位置 那么它受到磁场力 F 也一定为零 6 长 10cm 的通电直导线 通以 1A 的电流 在磁场强弱 方向都一样的空间 叫匀强磁场 中某处受到 的磁场力为 0 4N 则该磁场的磁感应强度为 A 等于 4T B 大于或等于 4T C 小于或等于 4T D 上述说法都错误 7 欧姆在探索通过导体的电流和电压 电阻关系时 因无电源和电流表 他利用金属在冷水和热水中产 生电动热代替电源 用小磁针的偏转检测电源 具体做法是 在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上 方 平行于小磁针水平放置一直导线 当该导线中通有电针偏转了 60 通过该直导线的电流为 直导 线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比 A 2I B 3I C D 无法确定I3 8 在匀强磁场中有一段长为 0 2m 的导线 它与磁场方向垂直 当通以 3A 的电流时 它受到的作用力为 0 06N 则匀强磁场的磁感应强度 B 大小为 T 当导线在原位置缩短为原长的一半时 则匀强磁场 的磁感应强度 B 大小又为 T 9 将长为 0 5m 通以 4A 电流的通电导线放在匀强磁场中 当导线和磁场方向垂直时 通电导线所受磁 场力为 0 3N 则匀强磁场的磁感应强度 B 大小为 T 若将通电导线中的电流减为 2A 则这时匀 考点要点 磁感应强度的定义 定义式 方向 强磁场的 B 为 T 导线受安培力为 N 10 在磁场中某点 放入一通电直导线 导线与磁场垂直 导线长 1cm 电流强度为 5A 所受磁场力为 0 05N 求 1 这点磁感应强度大小 2 若让导线与磁场平行 这点磁感应强度多大 通电导线受 到的磁场力多大 11 在 B 0 8T 的匀强磁场中放入一与磁场方向垂直 长度是 0 5m 的通电直导线 导线沿磁感线方向移 动了 20cm 若导线中电流强度为 10A 那么磁场力对通电导线做了多少功 参考答案 1 AC 通电导线在磁场中平行于磁感线放置时 受安培力为零 所以磁感强度定义时 导线必须垂直 于磁场放置 2 B 3 D 磁感强度的定义式必须满足 B I 若 B I 则安培力为零 4 D 5 D 6 B 直导线可能与磁场不垂直 7 B 小磁针偏转稳定的方向 是电流磁场和地磁场 的合磁场的方向 因导线不通电时跟小磁针平行 这其实是地磁场的水平分量的方向 导线电流的磁场 方向一是跟地磁场的水平分量垂直 设电流为 I 时 其磁场为 B1 偏转 60 时 电流为 I 电流的磁 场为 B2 显然有 B1 B地tg30 KI B2 B地tg60 KI 解得 I 3I 8 0 1 T0 1T 9 0 15T 0 15T 0 15N 10 1T 1T 0 11 0 8J 练习 3 几种常见的磁场 1 一束带电粒子沿着水平方向 平行地飞过磁针上方 如图所示 当带电粒子飞过磁针上方的瞬间 磁 针的 S 极向纸里转 这带电粒子可能是 向右飞行的正电荷束 向左飞行的正电荷束 向右飞行的负电荷束 向左飞行的负电荷束 A 只有 正确 B 只有 正确 C 只有 正确 D 只有 正确 2 如图所示 a b c 三枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方 右侧和管内 当这些小磁针静止时 小磁针 N 极的指向是 A a b c 均向左 B a b c 均向右 C a 向左 b 向右 c 向右 D a向右 b向左 c向右 3 某地地磁场磁感应强度大小为 B 1 6 10 4特 与水平方向夹角 53 其 在水 平面内 S 1 5 米 2的面积内地磁场的磁通量为 A 1 44 10 4韦伯 B 1 92 10 4韦伯 C 1 92 10 5韦伯 D 1 44 10 5韦伯 4 某磁场的磁感线如图所示 则下列说法中正确的是 A M 点的磁场比 N 点的磁场强 B M 点的磁场比 N 点的磁场弱 C M 点的磁场方向和 N 点的磁场方向相同 D 静止的正电荷在 M 电受到磁场力的方向和 M 点的磁场方向相同 5 下列说法正确的是 A 磁感线从磁体的 N 极出发 终止于磁体的 S 极 B 磁感线可以表示磁场的方向和强弱 C 磁铁能产生磁场 电流不能产生磁场 D 放入通电螺线管的小磁针 根据异名磁极相吸的原则 小磁针 N 极一定指向通电螺线管的 S 极 6 关于磁场和磁感线的描述 不正确的是 A 磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向 利用一根磁感线可以确定磁感应强度的大小和方向 B 磁极间的相互作用是通过磁场而发生的 C 磁感线是从磁体的 N 极指向 S 极 D 磁感线就是磁场中碎铁屑排列成的曲线 7 如图所示 两相同绝缘导线环 环面垂直放置 若通以如图所示电流 则 A 球心处的磁感强度 B 的方向沿纸面向上 B 球心处的磁感强度 B 的方向沿纸面向下 C 球心处的磁感强度 B 的方向穿入纸内斜向下 D 球心处的磁感强度 B 的方向垂直纸面向内 8 关于磁场和磁感线的描述 正确的说法是 A 磁感线从磁体的N极出发 终止于S极 B 磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向 C 沿磁感线方向 磁场逐渐减弱 D 在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小 考点要点 磁感线 几种常见的磁场 安培定则 匀强磁场 安培分子电流假说 磁通量 9 一根电缆埋藏在一堵南北走向的墙里 在墙的西侧 放一指南针 当电缆中有电流通过时 指南针的 指向刚好和原来相差 180 由此可以断定 电缆中电流的方向为 A 可能是向北 B 可能是竖直向下 C 可能是向南 D 可能是竖直向上 10 试在图中 由电流产生的磁场方向确定导线或线圈中的电流方向 11 请画出如图所示各图中相应的磁感线分布 12 如图所示 同一平面内有两根互相平行的长直导线 1 和 2 通有大小相等 方向相反 的电流 a b 两点与两导线共面 a 点在两导线的中间与两导线的距离均为 r b 点在导线 2 右侧 与导线 2 的距离也为 r 现测得 a 点磁感应强度的大小为 B 则去掉导线 1 后 b 点的磁感应强度大小为 方向 参考答案 1 C 负电荷定向移动的反方向为电流方向 2 C 小磁针 N 极受力方向 即为磁感线方向 同名 磁极相互排斥只适用于磁体外部 3 B 注意方向 4 B 磁感线的疏密反映磁场强弱 静止的电荷 在磁场中不受力 5 B 6 ACD 7 C 球心处磁场为向内磁场和向下磁场的合成 8 D 导线可 能与磁场不垂直 9 D 10 略 11 略 12 B 2 垂直于纸面向外 练习 4 磁场对通电导线的作用力 1 1 下列四个表示磁场对直线电流的作用示意图中 不正确的是 2 如图所示 D 是置于电磁铁两极间的一段通电直导线 电流方向垂直纸面向 里 在开关 S 接通后 导线 D 所受安培力的方向是 A 竖直向上 B 竖直向下 C 水平向左 D 水平向右 3 一段长 0 2m 通过 2 5A 电流的直导线 关于在磁感应强度为 B 的匀强磁场中所 受安培力 F 的情况 正确的是 A 如果 B 2T F一定是 1N B 如果 F 0 B 也一定为零 C 如果 B 4T F 有可能是 1N D 如果 F 的最大值是 1 5N B 一定是 3T 4 如图所示 一根长直金属导线 MN 用软导线水平悬挂起来 位于垂直纸面向里的匀强磁场中 通入由 M 到 N 的电流时两根悬线的拉力不为零 要使悬线的拉力为零 下列措施可行的是 A 改变电流方向 适当增大电流 B 电流方向不变 适当增大电流 C 改变磁场方向 适当增大磁感应强度 D 不改变磁场方向 适当增大磁感应强度 5 位于同一水平面上的两根平行导电导轨 放置在斜向左上方 与水平面 成 60 角足够大的匀强磁场中 现给出这一装置的侧视图 一根通有恒定电 流的金属棒正在导轨上向右做匀速运动 在匀强磁场沿顺时针缓慢转过 30 的过程中 金属棒始终保持匀速运动 则磁感强度 B 的大小变化可能是 A 始终变大 B 始终变小 C 先变大后变小 D 先变小后变大 6 质量为 m 的通电细杆置于倾角为 的导轨上 导轨的宽度为 d 杆与导 轨间的动摩擦因数为 有电流通过杆 杆恰好静止于导轨上 在如图所示的 A B C D 四个图中 杆 一定受到导轨的摩擦力的有 B B I D B I B B I A 7 如图所示 通电导体 ab 长 10 cm 通电电流为 5 A 放在水平的匀强磁场中 磁 感应强度为 0 4 T 当在纸面内绕 b 端转过 90 角的过程中 导体所受磁场力的方向 其大小将变 考点要点 安培力 左手定则 磁电式电流表 8 质量为m长度为l的导体棒MN静止于水平导轨上 通过MN的电流强度 为I 匀强磁场的磁感应强度为B 其方向与导轨平面呈 斜向上 如图所示 求MN受到的支持力和摩擦力 9 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 m 导轨长 5 0m 炮弹质量 导轨上的电流 I 的方向如图中箭头所示 可以认0 10W kgm30 0 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 2 0 方向垂直于纸面向里 若炮弹 出口速度为 求通过导轨的电流 I 忽略摩擦力smv 100 2 3 与重力的影响 10 如图所示 在同一水平面的两导轨相互平行 并处在竖直向上的匀强磁场中 磁感应强度为 0 2T 一根质量为 0 6kg 有效长度为 2m 的金属棒放在导轨上 当金属棒中的电流为 5A 时 金属棒做匀速直线运动 当金属棒中的电流突然增大为 8A 时 求金属棒 能获得的加速度的大小 11 在倾角为 的光滑斜轨上 置有一通有电流 I 长为 L 质量为 m 的导体棒 如图所示 1 欲使棒静止在斜轨上 所加匀强磁场的磁感强度 B 的最小值为多少 方向如何 2 欲使棒静止在斜轨上 且对斜轨无压力 所加匀强磁场 B 的大小是多少 方向如何 B a b a 参考答案 1 B 根据左手定则 2 A 根据安培定则和左手定则 3 CD 用 F BILsin 判断 其中 sin 在 0 到 1 之间 4 BD 应使安培力方向不变 大小变大 5 AD 设磁场与竖直方向成 角 则 由金属棒保持匀速运动知 BILcos mg BILsin 即其中 arctan1 当 60 时 减小 则 B 增大 当 60 时 减小 则 B 先减小后 增大 6 CD 画出受力图 7 垂直纸面向里 变小到零 8 解 受力分析如图所示 建立如图坐标系 根据受力平衡条件得 在 x 轴有 0sin fF 在 y 轴有 GNF cos 又因为 BILF 所以有 cosBILmgN sinBILf 9 在导轨通有电流 时 炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为 IwB 设炮弹的加速度的大小为 a 则有因而 F ma 炮弹在两导轨间做匀加速运动 因而 aLv2 2 联立 式得 Bwl mv I 2 2 1 代入题给数据得 AI 5 106 0 10 当金属棒中的电流为 5A 时 金属棒做匀速运动 F BI1L f 当金属棒中的电流为 8A 时 金属棒能获得的加速度为 a BI2L f ma 由以上解得 a 2 m s2 11 1 sin 垂直斜面向上 若要使 B 最小 则安培力最小 安培力沿斜面向上 2 IL mg IL mg 垂直纸面向外 欲使棒对导轨无压力 安培力应与重力平衡 sin 1 sin cos 2 IL mg IL mg B y Y x Y N Y G Y f F 练习 5 磁场对通电导线的作用力 2 1 如图所示 一根长直导线穿过载有恒定电流的金属圆环的中心且垂直于环 的平面 导线和环中的电流方向如图所示 那么金属环受到的磁场力为 A 沿圆环的半径向外 B 沿圆环的半径向内 C 水平向左 D 等于零 2 如图所示 平行于纸面水平向右的匀强磁场 磁感应强度 B1 1T 位于纸 面内的细直导线 长 L 1m 通有 I 1A 的恒定电流 当导线与 B 成 600夹角 时 发现其受到的安培力为零 则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强 度 B2大小可能值 A T B T 2 1 2 3 C 1 T D T3 3 通电直导线 与通电闭合线框 abcd 在同一平面内 如图放置 不计重力 若直导线l 固定 那么闭合线框 abcd 的运动情况是 A 在纸面内向上运动 B 在纸面内向下运动 C 在纸面内远离直导线 D 在纸面内向直导线靠近 4 把一通电导线放在一个蹄形磁铁的正上方 导线可自由转动 当导线中通 过电流 i 时 导线运动的情况是 从上向下看 A 顺时针方向转动 同时下降 B 顺时针方向转动 同时上升 C 逆时针方向转动 同时下降 D 逆时针方向转动 同时上升 5 两个相同的圆形线圈 通以方向相同但大小不同的电流 I1和 I2 如图所示 先将两个线圈固定在光滑 绝缘杆上 问释放后它们的运动情况是 A 相互吸引 电流大的加速度大 B 相互吸引 加速度大小相等 C 相互排斥 电流大的加速度大 D 相互排斥 加速度大小相等 6 下列关于磁电式电流表的说法中错误的是 A 磁电式电流表内部的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的 B 磁电式电流表的指针偏转角度的大小与被测电流的大小成正比 C 磁电式电流表的优点是灵敏度高 缺点是允许通过的电流很弱 D 磁电式电流表只能测定电流的强弱 不能测定电流的方向 7 如图所示 两根直导线相互垂直 但相隔一小段距离 其中一根 AB 的固定的 另一根 CD 能自由活 动 当直流电流按图示的方向通入两根直导线时 导线 CD 将 从纸外向纸内看 A 顺时针方向转动 同时靠近导线 AB B 顺时针方向转动 同时离开导线 考点要点 安培力作用下导体运动的分析方法 I1 I2 a b c d I i N S 600 I B1 AB C 逆时针方向转动 同时靠近导线 AB D 逆时针方向转动 同时离开导线 AB 8 如图 三根通电直导线 P Q R 互相平行 通过正三角形的三个顶点 三条导线通入大小相等 方向垂直纸面向里的电流 通电直导线产生磁场的 磁感应强度 B KI r I 为通电导线的电流强度 r 为距通电导线的距离的垂 直距离 K 为常数 则 R 受到的磁场力的方向是 A 垂直 R 指向 y 轴负方向 B 垂直 R 指向 y 轴正方向 C 垂直 R 指向 x 轴正方向 D 垂直 R 指向 x 轴负方向 9 条形磁铁放在粗糙水平面上 正中的正上方有一导线 通有图示方向的 电流后 磁铁对水平面的压力将会 增大 减小还是不变 水平面对 磁铁的摩擦力大小为 10 如图所示 可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流 不计通电导线的重力 仅在磁场力作用下 导线将如何移动 11 如图所示 光滑导轨与水平面成 角 导轨宽 L 匀强磁场磁感应强度为 B 金属杆长也为 L 质 量为 m 水平放在导轨上 当回路总电流为 I1时 金属杆正好能静止 求 B 至少多大 这时 B 的方 向如何 若保持 B 的大小不变而将 B 的方向改为竖直向上 应把回路总电流 I2调到多大才能使金属杆 保持静止 12 如图所示 两平行光滑导轨相距为 0 2m 处于一匀强磁场中 金属棒 MN 的质量为 10 2 电 阻 R 8 水平放置在导轨上并与导轨接触良好 匀强磁场的磁感应强度 B 大小为 0 8T 方向竖直向下 电源电动势 E 为 10V 内阻 r 1 当开关 S 闭合时 MN 处于静止状态 设 45 g 10m s2 求 1 金属棒 MN 受到的安培力多大 2 变阻器 R1此时的电阻值为多少 P x y Q R 参考答案 1 D 可采用微元法 每一小段电流都与该处磁场平行 2 BCD 用平行四边形定则画图 合磁场方 向必须沿直导线 3 D ad cd 边受力向外并平衡 ab cd 边受力分别向左和向右 但 ab 边受力较 大 合力向左 4 C 将导线分成左右两段 由左手定则左侧导线受力向外 右侧导线受力向里 从 上向下看导线逆时针转动 通过转动 90 后的特殊位置 可判断安培力向下 但导线是边转动边向下运 动 5 B 用推论 同向电流相互吸引 两环间为相互作用力 大小相等 6 D 7 C 可直接用 推论 两电流有转动到方向一致 并相互靠拢 8 A 9 减小 为零 10 从左向右看顺时针转动 同时向右移动 解析 先画出导线所在处的磁感线 上下两部分导线所受安培力的方向相反 使导线从 左向右看顺时针转动 同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动 不要说成先转 90 后平移 分析 的关键是画出相关的磁感线 11 画出金属杆的截面图 由三角形定则可知 只有当安培力方向沿导轨平面向 上时安培力才最小 B 也最小 根据左手定则 这时 B 应垂直于导轨平面向上 大小满足 BI1L mgsin B mgsin I1L 当 B 的方向改为竖直向上时 这时安培力的方向变为水平向右 沿导轨方 向合力为零 得 BI2Lcos mgsin I2 I1 cos 在解这类题时必须画出截面 图 只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向 从而弄清各矢量方向间的关系 12 1 F 0 1N 2 R1 7 cossinFmg rRR E IBILF 1 B 练习 6 磁场对运动电荷的作用力 1 每时每刻都有大量的宇宙射线射向地球 而地球磁场可以有效地改变这些宇宙射线中大多数射线粒子 的运动方向 使它们不能到达地面 这对地球上的生命有十分重要的意义 假设有一束带负电的宇宙射 线粒子垂直于地面射向赤道 在地球磁场的作用下它们偏转的方向是 A 向东 B 向南 C 向西 D 向北 2 关于洛伦兹力 以下说法正确的是 A 带电粒子运动时不受洛伦兹力作用 则该处的磁感强度为零 B 磁感应强度 洛伦兹力 粒子的速度三者之间一定两两垂直 C 洛伦兹力不会改变运动电荷的速度 D 洛伦兹力对运动电荷一定不做功 3 如图所示 一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为 v 若加 一个垂直纸面向外的匀强磁场 并保证滑块能滑至底端 则它滑至底端时的速率 A 变大 B 变小 C 不变 D 条件不足 无法判断 4 如图所示 铜质导电板置于匀强磁场中 通电时铜板中电流方向向上 由于磁场的作用 则 A 板左侧聚集较多电子 使 b 点电势高于 a 点电势 B 板左侧聚集较多电子 使 a 点电势高于 b 点电势 C 板右侧聚集较多电子 使 a 点电势高于 b 点电势 D 板右侧聚集较多电子 使 b 点电势高于 a 点电势 5 如图所示 在阴极射管正下方平行放置一根通有足够强直流电流的长直导线 且导线中电流方向水平 向右 则阴极射线将会 A 向上偏转 B 向下偏转 C 向纸内偏转 D 向纸外偏转 6 一个不计重力的带正电荷的粒子 沿图中箭头所示方向进入磁场 磁场 方向垂直于纸面向外 则粒子的运动轨迹 A 可能为圆弧 a B 可能为直线b C 可能为圆弧 D 都有可能cabc 7 下列说法中正确的是 A 运动电荷在磁感应强度不为零的地方 一定受到洛伦兹力的作用 B 运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用 则该处的磁感应强度一定为零 C 洛伦兹力既不能改变带电粒子的速度 也不能改变带电粒子的动能 D 洛伦兹力对带电粒子不做功 8 关于洛伦兹力的方向 下列说法正确的是 A 洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向 可以不垂直于磁场方向 B 洛伦兹力的方向总是垂直于磁场方向 可以不垂直于运动电荷的速度方向 C 洛伦兹力的方向有可能 既不垂直于磁场方向 也不垂直于运动电荷的速度方向 D 洛伦兹力的方向总是既垂直于运动电荷的速度方向 又垂直于磁场方向 9 将一载流导体放在匀强磁场中 如果磁场方向垂直于导体侧面 则在导体的另两侧面间会出现电势 差 这个现象称为霍尔效应 利用霍尔效应可制造磁强计 测量磁场的磁感应强度 磁强计的原理如图所 示 电路中有一段金属导体 它的横截面为边长等于 a 的正方形 放在沿 x 正方向的匀强磁场中 导体 考点要点 洛仑兹力 左手定则 电子束的磁偏转 I ab a v b c 中通有沿 y 方向的电流 I 已知金属导体单位体积内的自由电子数为 n 电子电荷量为 e 金属导体导电 过程中 自由电子所做的定向移动可以认为是匀速运动 测出上 下两侧面的电势差为 U 求 x y z I B O 1 导体的哪个侧面电势较高 2 磁场的磁感应强度 B 为多大 10 在水平绝缘面上方有一磁感强度为B的匀强磁场 磁场方向方垂直指向纸里 如图所示 要使有一个 质量为m 电量为q的带正电的小球以多大的速度 沿绝缘平面射入匀强磁场 才能使小球对绝缘水平面 没有压力的作用 11 倾角为 的光滑斜面 处于磁感应强度为 B 方向垂直纸面向里的匀强磁场中 一质量为 m 电荷量 为 q 的滑块从静止开始沿斜面滑下 求滑块沿斜面滑行的最大速度和最大距离是多少 B 参考答案 1 C 左手定则 2 D 粒子运动速度不一定与磁场垂直 洛仑兹力一定与磁场 粒子速度垂直 当 粒子速度与磁场平行时 洛仑兹力为零 洛仑兹力虽不做功 但可改变粒子速度方向 3 B 洛伦兹力 垂直斜面向下 物体对斜面的压力增大 4 A 铜板中电子运动形成电流 5 A 安培定则和左手定 则 6 C 7 D 8 D 9 1 上侧面电势较高 2 设电子导电时定向移动速度为 v 电路中的电流强度 venaI 2 自由电子定向移动时 受到的电场力和洛仑兹力平衡 有 evB a U e 由上两式消去定向移动速度 Fv 得磁感应强度 I naeU B 10 根据题意可得 要求小球对水平面没有压力 即有 mgf 又因为 所以 qBvf qB mg v 11 洛伦兹力垂直斜面向上 物体沿斜面向下作匀加速运动 当时 物体将离开斜面 cosmgBqv 此时速度最大 所以 又加速度 所以 cos qB mg vm singa asv2 2 sin2 cos 2 22 gBq gm sm 练习 7 带电粒子在匀强磁场中的运动 1 1 一个带电粒子 沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场 粒子的一段径迹如图所示 由于带电粒子使沿 途的空气电离 粒子的能量逐渐减少 带电量不变 从图中情况可以确定 A 粒子从 a 到 b 带正电 B 粒子从 b 到 a 带正电 C 粒子从 a 到 b 带负电 D 粒子扶 b 到 a 带负电 2 如图所示 在 x 轴上方存在着垂直于纸面向里 磁感应强度为 B 的匀强磁场 一个 不计重力的带电粒子从坐标原点 O 处以速度 v 进入磁场 粒子进入磁场时的速度方向 垂直于磁场且与 x 轴正方向成 120 角 若粒子穿过 y 轴正半轴后在磁 场中到 x 轴的最大距离为 a 则该粒子的比荷和所带电荷的正负是 A 正电荷 B 正电荷 3v 2aB v 2aB C 负电荷 D 负电荷 3v 2aB v 2aB 3 一带电粒子 重力不计 在匀强磁场中的运动轨迹如图所示 中央是一薄 绝缘板 粒子在穿过绝缘板时有动能损失 但电量不变 由图可知 A 粒子的运动方向是 edcba B 粒子的运动方向是 abcde C 粒子带正电 D 粒子在下半周所用的时间比上半周所用的时间 长 4 如图所示 圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场 三个质量和电荷 量都相同的带电粒子 a b c 以不同速率对准圆心 O 沿着 AO 方向 射入磁场 其运动轨迹如图 若带电粒子只受磁场力作用 则下列说法 正确的是 A a 粒子动能最大 B c 粒子速率最大 C c 粒子在磁场中运动时间最长 D 它们做圆周运动的周期 Ta Tbo 区域内 有磁感应强度为 B 1 0 10 2T 的匀强磁场 方向 与 xoy 平面垂直 在 x 轴上的 P 点 10 0 有一个放射源 在 xoy 平面内向各个方向放出速率 v 1 0 104m s 的带正电的粒子 粒子的质量为 m 1 6 10 25kg 电量为 q 1 6 10 18C 求带电粒子能打到 y 轴上的范围 不计粒子重力 9 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 1 请判断该粒子带何种电荷 并求出其比荷 q m 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 求磁感应强度多大 此次粒子在磁场中运动 B 所用时间 t 是多少 10 自由电子激光器原理如图所示 自由电子经电场加速后 从正中央射入上下排列着许多磁铁的磁场 区域 相邻两磁铁相互紧靠且极性相反 电子在磁场力作用下 扭动 着前进 每 扭动 一次就会发 出一个光子 不计电子发出光子后能量损失 两端的反射镜使光子来回反射 最后从透光的一端发射出 激光 若加速电压 U 1 8 104V 电子质量 m 9 0 10 31kg 电子电量 e 1 6 10 19C 每对磁极间的磁场 可看作是匀强磁场 磁感应强度 B 9 0 10 4T 每个磁极左右宽 l1 0 30m 垂直纸面方向长 l2 1 0m 当 电子从正中央垂直磁场方向射入时 电子可通过几对磁极 Ox y P cm cm N N N N N S S S S S 激光 反射镜半反射镜 参考答案 1 BD t T 2 2 m Bq 2 AC 3 B 电视画面幅度比正常时偏小 说明电子偏转半径偏大 可知 可能 只会引起亮度变弱 4 0 5 v 2 6 7 画出轨迹图 利用a3 ed mv B ed mv2 13 222 2 0 2 0 4 4 lBevm eBLlmv 可得 8 10cm y cm 2 tan1 tan2 2tan 310 9 1 由粒子的飞行轨迹 利用左手定则可知 该粒子带负电荷 粒子由 A 点射入 由 C 点飞出 其速度方向改变了 90 则粒子轨迹半径 Rr 1 又则粒子的比荷 2 v qvBm R 2 qv mBr 3 2 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 cot303Rrr 4 又 所以 mv R qB 5 3 3 BB 6 粒子在磁场中飞行时间 1123 66 3 mr tT qBv 7 10 设电子经电场加速获得的速度为 v 由动能 定理可得 电子在磁场中做匀速圆周运动 2 1 2 Uemv 2 v evBm R 电子穿过每对磁极的侧移距离均相同 设每次侧移 s 如图所示 由几何关系可得 22 1 sRRl 通过的磁极个数 2 5 2 l n s 练习 9 带电粒子在复合场中的运动 1 如图所示 在正交的匀强电场和磁场的区域内 磁场水平向内 有一离子恰能沿直线飞过此区域 不计离子重力 A 若离子带正电 E 方向应向下 B 若离子带负电 E 方向应向上 C 若离子带正电 E 方向应向上 D 不管离子带何种电 E 方向都向下 2 在如下匀强电场和匀强磁场共存的区域内 质子不可能沿 x 轴正方向做直线运 动的是 3 在右图虚线所围的区域内 存在电场强度为 E 的匀强电场和磁感应强度为 B 的匀强磁场 已知从左方 水平射入的电子 穿过这一区域未发生偏转 设重力可忽略不计 则这个区域内 E 和 B 的方向可能是 A E 和 B 都沿水平方向 并与电子运动方向相同 B E 和 B 都沿水平方向 并与电子运动方向相反 C E 竖直向上 B 垂直纸面向外 D E 竖直向上 B 垂直纸面向里 4 当带电粒子垂直进入匀强电场或匀强磁场中时粒子将发生偏转 称这种电场为偏转电场 这种磁场为 偏转磁场 下列说法错误的是 重力不计 A 欲把速度不同的同种带电粒子分开 既可采用偏转电场 也可采用偏转磁场 B 欲把动能相同的质子和 粒子分开 只能采用偏转电场 C 欲把由静止经同一电场加速的质子和 粒子分开 偏转电场和偏转磁场均可采用 D 欲把初速度相同而比荷不同的带电粒子分开 偏转电场和偏转磁场均可采用 5 如图一混合正离子束先后通过正交电场磁场区域 和匀强磁场区域 如果这束正离子束流在区域 中不偏转 进入区域 后偏转半径又 相同 则说明这些正离子具有相同的 A 速度 B 质量 C 电荷 D 荷质比 6 在真空中 匀强电场的方向竖直向下 匀强磁场方向垂直纸面水平向 里 三个油滴 a b c 带等量同种电荷 已知 a 静止 b 向右匀速运动 c 向左匀速运动 比较它们的质 量应有 A ma mb B mb mc C mc ma D ma mc 7 一个带电微粒在图示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动 则该带电微粒必然带 旋转方向为 若已知圆半径为 r 电场强度为 E 磁 感应强度为 B 则线速度为 8 如图所示 两块平行放置的金属板 上板带正电 下板带等量负电 在两板间有一垂直纸面向里的匀 强磁场 一电子从两板左侧以速度 v0沿金属板方向射入 当两板间磁场的磁感应强度为 B1时 电子从 a 点射出两板 射出时的速度为 2v 当两板间磁场的磁感应强度变为 B2时 电子从 b 点射出时的侧移量仅 为从 a 点射出时的 1 4 求电子从 b 点射出时的速率 考点要点 带电粒子在复合场中的运动分析方法 E B 9 如图所示 在 y 0 的空间存在匀强电场 场强方向沿 y 轴负方向 在 yma mb 7 因为必须有电场力与重力平衡 所以必为负电 由左手定则得逆时针转动 再由 8 v0 2 洛仑兹力不做功 两次应用动能定理可求 E Brg v Bq mv rmgEq 得和 9 解 1 粒子在电场 磁场中运动的轨迹如图所示 设粒子从 P1点到 P2点的时间为 t 电场强度的 大小为 E 粒子在电场中的加速度大小为 a 由牛顿第二定律和运动学公式 有 qE ma v0t 2h 由 得 2 1 2 ath 2 0 2 mv E qh y x O P1 P2 P3 x y 2 粒子到达 P2点时的速度沿 x 轴方向的分量仍为 v0 用 v1表示速度沿 y 轴方向的分量大小 v 表示粒子的速度大小 表示速度与 x 轴的夹角 则有 由上述可得 v1 v0 2 1 2vah 22 10 vvv 1 0 tan v v 由 得 450 0 2vv 3 设磁场的磁感应强度为 B 在洛仑兹力的作用下粒子做匀速圆周运动 由牛顿第二定律得 因此得r 是圆周半径 连接 P2 P3 因为 OP2 OP3 所以 OP2P3 450 又 2 mv qvB r mv r qB 450 因此 P2P3与速度 v 的方向垂直 所以 P2P3为圆轨道的直径 由几何关系得 P2P3 2r 22h 由以上可的 得 0 mv B qh 10 1 以 a 表示粒子在电场作用下的加速度 有 qE ma 加速度沿 y 轴负方向 设粒子从 A 点进入电场时的初速度为 v0 由 A 点运动到 C 点经历的时间为 t 则有 2 1 2 hat 0 lv t 由式得 2 3 0 2 a vl h 设粒子从 C 点进入磁场时的速度为 v v 垂直于 x 轴的分量 1 2vah 由式得 1 4 5 22 22 01 4 2 qEhl vvv mh 设粒子经过 C 点时的速度方向与 x 轴夹角为 则有 1 0 tan v v 由式得 4 5 7 2 arctan h l 2 粒子从 C 点进入磁场后在磁场中做速率为 v 的圆周运动 若圆周的半 径为 R 则有 2 v qvBm R 设圆心为 P 则 PC 必与过 C 点的速度垂直 且有 用表示与 y 轴的夹角 由几何PCPAR PA 关系得 coscosRRh sinsinRlR 11 由式解得 由式得 8 10 11 22 22 4 2 hl Rhl hl 12 6 9 12 22 2lmhE B hlq 练习 10 电场与磁场在实际中的应用 1 一带电粒子质量为 m 带电量为 q 重力不计 以速度 V 进入一匀强磁场 B 和匀强电场 E 的相交区 域内 同时受到电场力和洛仑兹力的作用作匀速直线运动 则下列说法中正确的是 A V 与 B 一定相互垂直 B E 与 B 必定相互垂直 C 若粒子的速度加倍 其它条件不变 则粒子仍能做匀速直线运动 D 将 E 与 B 同时加倍 其它条件不变 则粒子仍匀速运动 2 目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机 如图所示表示它的发电原理 将一束等离子体 即高温下电离的气体 含有大量带正电和负电的粒子 而从整体来说呈中性 沿图中所示方向喷射入 磁场 磁场中有两块金属板A B 这时金属板上就聚集了电荷 在磁极配置如图中所示的情况下 下述说法正确的是 A 电源的电动势为 Bvd B 有电流从b经用电器流向a C 金属板A B间的电场方向向下 D 等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力 3 某制药厂的污水处理站的管道中安装了如图所示的流量计 该装置由绝缘材料制成 长 宽 高分别 为a b c 左右两端开口 在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场 在前后两个面的内 侧固定有金属板作为电极 当含有大量正负离子 其重力不计 的污水充满 管口从左向右流经该装置时 利用电压表所显示的两个电极间的电压U 就 可测出污水流量Q 单位时间内流出的污水体积 则下列说法正确的是 A 后表面的电势一定高于前表面的电势 与正负哪种离子多少无关 B 若污水中正负离子数相同 则前后表面的电势差为零 C 流量Q越大 两个电极间的电压U越大 D 污水中离子数越多 两个电极间的电压U越大 4 回旋加速器是加速带电粒子的装置 其核心部分是分别与高频交流电源两 极相连接的两个 D 形金属 盒 两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场 使粒子在通过狭缝时都能得到加速 两 D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中 如图所示 设 D 形盒最大半径为 R 若用回旋加速器加速质子时 匀强磁场的磁感应强度为 B 高频交流电频率 为 f 则下列说法正确的是 A 质子被加速后的最大速度不可能超过 2 fR B 质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关 C 只要 R 足够大 质子的速度可以被加速到任意值 D 不改变 B 和 f 该回旋加速器也能用于加速 粒子 5 环型对撞机是研究高能粒子的重要装置 带电粒子被电压为U的电场加速后 注入对撞机的高真 空环状的空腔内 在匀强磁场中 做半径恒定的圆周运动 带电粒子局限在圆环状空腔内运动 粒子碰 撞时发生核反应 关于带电粒子的比荷q m 加速电压U和磁感应强度B以及粒子运动的周期的关系下列 说法正确的 A 对于给定的加速电压 带电粒子的比荷q m越大 磁感应强度B越大 B 对于给定的加速电压 带电粒子的比荷q m越大 磁感应强度B越小 考点要点 粒子速度选择器 质谱仪 电磁流量计 磁流体发电机 霍尔效应 C 对于给定的带电粒子 加速电压U越大 粒子运动的周期越小 D 对于给定的带电粒子 不管加速电压U多大 粒子运动的周期都不变 6 半导体靠自由电子 带负电 和空穴 相当于带正电 导电 分为 p 型和 n 型两种 p 型半导体中空 穴为多数载流子 n 型半导体中自由电子为多数载流子 现在一个学生研究小组用以下实验可以判定一块 半导体材料是 p 型还是 n 型 将材料放在匀强磁场中 通以图示方向的电流 I 用电压表比较上表面 M 和 下表面 N 的电势高低 则 A 若 M 电势高 就是 p 型半导体 B 若 M 电势高 就是 n 型半导体 C 若 N 电势高 就是 p 型半导体 D 若 N 电势高 就是 n 型半导体 7 北半球海洋某处 地磁场水平分量 B1 0 8 10 4T 竖直分量 B2 0 5 10 4T 海水向北流动 海洋工作 者测量海水的流速时 将两极板竖直插入此处海水中 保持两极板正对且垂线沿东西方向 两极板相距 L 20M 如图所示 与两极板相连的电压表 可看作理想电压表 示数为 U 0 2MV 则 A 西侧极板电势高 东侧极板电势低 B 西侧极板电势低 东侧极板电势高 C 海水的流速大小为 0 125M S D 海水的流速大小为 0 2M S 8 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具 它的构造原理 如图所示 离子源 S 产生的各种不同正离子束 速度可看作为零 经加速 电场加速后垂直进入有界匀强磁场 到达记录它的照相底片 P 上 设离子 在 P 上的位置到入口处 S1的距离为 x 可以判断 A 离子束是同位素 则 x 越大 离子质量越大 B 若离子束是同位素 则 x 越大 离子质量越小 C 只要 x 相同 则离子质量一定相同 D 只要 x 相同 则离子的荷质比一定相同 9 如图所示为一电磁流量计的示意图 截面为正方形的非磁性管 其边长为 d 内有导电液体流动 在 垂直液体流动方向加一指向纸里的匀强磁场 磁感应强度为 B 现测得液体 a b 两点间的电势差为 U 求管内导电液体的流量 Q 为多少 10 如图所示 一个带电粒子两次以同样的垂直于场线的初速度 v0分别穿越匀强电场区和匀强磁场区 场区的宽度均为 L 偏转角度均为 求 E B 11 已知回旋加速器中 D 形盒内匀强磁场的磁感应强度 B 1 5 T D 形盒的半径为 R 60 cm 两盒间最 大电压 u 2 104 V 今将 粒子从近于间隙中心某处向 D 形盒内近似等于零的初速度 垂直于半径的方 向射入 求粒子在加速器内运行的时间的最大可能值 不计电场中运动时间 L B E v0 M N B I mV L 西东 参考答案 1 BD 2 ABD 3 AC 4 AB 5 BC 6 AD 7 AD 8 AD 9 Q d2v U Bd 由 qU d qvB 先求出 v 再由流量 Q Sv d2v 求出结果 10 分别利用带电粒子的偏角公式 在电场中偏转 在磁场中偏转 由以上两式可得 可以证明 当偏转角相同时 侧 2 0 tan mv EqL 0 sin mv LBq cos 0 v B E 移必然不同 电场中侧移较大 当侧移相同时 偏转角必然不同 磁场中偏转角较大 11 粒子在 D 形盒中运动的最大半径为 R 则 R mvm qBvm RqB m 则其最大动能为 Ekm mRqBmvm2 2 1 222 2 粒子被加速的次数为 n Ekm qu B2qR2 2m u 则粒子在加速器内运行的总时间为 t n 4 3 10 5 s u BR qB m um qRBT 222 222 练习 11 带电体在复合场中的运动 1 设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的