第6章磁场对电流和运动电荷的作用章末测试题（附解析鲁科版选修3-1）

1 / 9 第 6 章磁场对电流和运动电荷的作用章末测试题（附解析鲁科版选修 3-1） 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 (时间： 60 分钟，满分： 100 分 ) 一、单项选择题 (本题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确 ) 1下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法中正确的是 ( ) A安培力大小只跟磁场的强弱和电流的强度有关 B安培力的方向与磁场方向垂直，不一定与电流方向垂直 c若导线受到的磁场力为零，导线所在处的磁感应强度必定为零 D若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大，此时导线必与磁场方向垂直 解析：选 D.由安培力公式 F BIlsin 及左手定则分析可知 A、 B、 c 错误， D 正确 2.如图所示， abcd 四边形闭合线框， a、 d、 c 三点分别在三个正交坐标轴上，坐标值均等于 L，整个空间处于平行于 y方向竖直向上的匀强磁场中，通入电流 I，方向如图所示关于四边形的四条边所受到的安培力的大小，下列叙述中正确的是 ( ) 2 / 9 A ab 边与 bc 边受到的安培力大小相等 B cd 边受到的安培力最大 c cd 边与 ad 边受到的安培力大小 相等 D ad 边不受安培力作用 解析：选边不受安培力， ad 边的有效长度为 L，故 ab 边和ad 边受安培力大小相等 cd 边长度为 2L，受安培力最大， B选项正确 3 (淮安高二检测 )洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列各图中均标有带正电荷粒子的运动速度 v，洛伦兹力 F 及磁场 B 的方向，圆表示粒子的轨迹，其中可能出现的情况是 ( ) 解析：选 A.带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，故洛伦兹力指向圆心， c、 D 错误由左手定则判定 A 正确， B 错误故选 A. 4.如图所示，通电 圆线圈套在条形磁铁右端，磁场对通电线圈作用的结果是 ( ) A圆面有被拉大的倾向 B圆面有被压小的倾向 c线圈将向上平移 D线圈将向右平移 解析：选 B.线圈处在如图所示的磁场中，线圈中电流的截面图上方向外，下方向里，由左手定则知受力如图所示，则在安培力的作用下，线圈有被压小的趋势， F 的水平分量将3 / 9 使线圈向左平移故选 B. 5.在半径为 r 的圆形空间内有一匀强磁场，一带电粒子以速度 v 从 A 沿半径方向入射，并从 c 点射出，如图所示 (o 为圆心 )已知 Aoc 120. 若在磁场中，粒子只受洛伦兹力作用 ，则粒子在磁场中运行的时间 ( ) r3v 3v c.r3v 解析：选 D.如图，首先找出粒子做圆周运动的圆心 o ，对应的圆心角为 60 ，设该粒子做圆周运动的周期为 T，半径为 R ，则： R rcot30 3r ，则 t 16T 162Rv 3r3v ，故选 D. 二、多项选择题 (本题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得6 分，选对但不全的得 3 分，有选错或不答的得 0 分 ) 6两个粒子带电荷量相等，在同一匀 强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动，则 ( ) A若速率相等，则半径必相等 B若质量相等，则周期必相等 c若速度和质量的乘积大小相等，则半径必相等 D若动能相等，则周期必相等 解析：选 Bc.已知两粒子 q 相同、 B 相同，则由半径公式 R mvqB 可知 A 错误、 c 正确；由周期公式 T 2mqB 可知 B4 / 9 正确；因为动能相等，质量未必相等， D 错误故选 Bc. 7.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 (速度可看做为零 )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若离子束是同位素， x 越大，离子质量越大 B若离子束是同位素， 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 解析：选 AD.离子在电场中加速，有 qU 12mv2，在匀强磁场中偏转，有 x 2R 2mvqB，联立两式，解得 x22UBmq，可判断 A、 D 正确 B、 c 错误故选 AD. 8.如图所示， x 轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场有两 个质量相同、电荷量也相同的分别带正、负电的离子 (不计重力 )以相同速度从 o 点射入磁场中，射入方向与 x 轴的夹角均为 . 则正、负离子在磁场中 ( ) A运动时间相同 B运动轨道半径相同 c重新回到 x 轴时速度大小和方向均相同 D重新回到 x 轴时距 o 点的距离相同 解析：选 BcD.由半径公式 R mvqB 可知， B 正确；由左手定5 / 9 则确定正电荷受到的洛伦兹力方向垂直速度方向向上，而负电荷受到的洛伦兹力方向垂直速度方向向下，经过匀速圆周运动的旋转以后离 o 点距离相等，可知 c、 D 正确；圆心角不同，所以运动时间不同， A 错误故选 BcD. 9.(XX高考浙江卷 )在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子 P和 P3，经电压为 U 的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示，已知离子 P在磁场中转过 30 后从磁场右边界射出在电场和磁场中运动时，离子 P和 P3 ( ) A在电场中的加速度之比为 11 B在磁场中运动的半径之比为 31 c在磁场中转过的角度之比为 12 D离开电场区域时的动能之比为 13 解析：选 BcD.磷离子 P与 P3电荷量之比 q1q2 13 ，质量相等，在电场中加速度 a qEm，由此可知， a1a2 13 ，选项 A 错误；离子进入磁场中做圆周运动的半径 rmvqB，又 qU 12mv2，故有 r 1B 2mUq，即 r1r2 31 ，选项 B正确；设离子 P3在磁场中偏角为 ，则 sin dr2，sin dr1(d 为磁场宽度 )，故有 sinsin 13 ，已知 30 ，故 60 ，选项 c 正确；全过程中只有电场力做功， W qU，故离开电场区域时的动能之比即为电场6 / 9 力做功之比，所以 Ek1Ek2 W1W2 13 ， 选项 D 正确 10 (XX高考广东卷 )如图，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 ( ) A a、 b 均带正电 B a 在磁场中飞行的时间比 b 的短 c a 在磁场中飞行的路程比 b 的短 D a 在 P 上的落点与 o 点的距离比 b 的近 解析：选 AD.带电离子打到屏 P 上，说明带电离子向下偏转，根据左手定则， a、 b 两离子均带正电，选项 A 正确； a、 b两离子垂直进入磁场的初速度大小相同，电荷量、质量相等，由 r mvqB 知半径 相同 b 在磁场中运动了半个圆周， a 的运动大于半个圆周，故 a 在 P 上的落点与 o 点的距离比 b 的近，飞行的路程比 b 长，选项 c 错误，选项 D 正确；根据 t T2 知， a 在磁场中飞行的时间比 b 的长，选项 B 错误 三、非选择题 (本题共 3 小题，共 40 分解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位 ) 11 (12 分 )(上海高二检测 )1982 年澳大利亚国立大学制成了能把的弹体 (包括金属杆 EF 的质量 )加速到 10km/s的电磁炮 (常规 炮弹的速度约为 2km/s)如图所示，若轨道7 / 9 宽为 2m，长为 100m，通过的电流为 10A，试问轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场的最大功率有多大 (轨道摩擦不计 )? 解析：由运动学公式求出加速度 a，由牛顿第二定律和安培力公式联立求出 B. 据 2ax v2t v20 得炮弹的加速度大小为 a v2t2x 22100m/s2 5105m/s2.(4 分 ) 据牛顿第二定律 F ma 得炮弹所受的安培力 F ma 10 35105N 103N ， (2 分 ) 而 F BIL，所以 B FIL 103102T 55T (3 分 ) 据 P Fv 得， Pmax Fv 10310103W 107W (3 分 ) 答案： 55T 107W 12 (12 分 )电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的电子束经过电压为 U 的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示磁场方向垂直于圆面磁场区域的中心为 o，半径为 r.当不加磁场时，电子束将通过 o 点而打到屏幕的中心 m 点为了让电子束射到屏幕边缘 P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度 ，此时磁场的磁感应强度 B 应为多少？ 8 / 9 解析：电子在磁场中沿圆弧 ab 运动，圆心为 c，半径为 R.以 v 表示电子进入磁场时的速度， m、 e 分别表示电子的质量和电荷量，则 eU 12mv2， (3 分 ) evB mv2R， (3 分 ) 又有 tan2 rR， (3 分 ) 由以上各式解得 B 1r 2mUetan2.(3 分 ) 答案： 1r 2mUetan2 13 (16 分 )如图所示，直角坐标系 xoy 位于竖直平面内，在水平的 x 轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为 B，方向垂直 xoy 平面向里，电场线平行于 y 轴一质量为 m、电荷量为 q 的带正电 的小球，从 y 轴上的 A 点水平向右抛出，经 x 轴上的 m 点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从 x 轴上的 N 点第一次离开电场和磁场， mN 之间的距离为 L，小球过 m 点时的速度方向与 x 轴正方向的夹角为 . 不计空气阻力，重力加速度为 g，求： (1)电场强度 E 的大小和方向 (2)小球从 A 点抛出时初速度 v0 的大小 (3)A 点到 x 轴的高度 h. 解析： (1)小球在 x 轴下方的复合场中恰能做匀速圆周运动，静电力与重力平衡， Eq mg，得 E mgq，因小球带正电，故E 的方向竖直向上 (4 分 ) 9 / 9 (2)小球的运动轨迹如图所示， (2 分 ) 设圆的半径为 R，则由几何关系知 R L2sin ，设小球