2012高中物理 第5、6章 磁场 磁场对电流和运动电荷的作用 单元测试 鲁科版选修3-1

用心 爱心 专心1 第第 5 5 6 6 章章 磁场磁场 磁场对电流和运动电荷的作用磁场对电流和运动电荷的作用 单元测试单元测试 1 实验室经常使用的电流表是磁电式仪表 这种电流表的构造如图甲所示 蹄形磁铁和 铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的 若线圈中通以如图乙所示的电流 则下列说法正确的是 A 在量程内指针转至任一角度 线圈平面都跟磁 感线平行 B 线圈转动时 螺旋弹簧被扭动 阻碍线圈转动 C 当线圈在如图乙所示的位置时 b端受到的安 培力方向向上 D 当线圈在如图乙所示的位置时 安培力的作用 使线圈沿顺时针方向转动 解析 指针在量程内线圈一定处于磁场之中 由 于线圈与铁芯共轴 线圈平面总是与磁感线平行 A 正确 电表的调零使得当指针处于 0 刻度时 螺 旋弹簧处于自然状态 所以无论线圈向哪一方向转动都会使螺旋弹簧产生阻碍线圈转动的 力 B 正确 由左手定则知 b端受到的安培力方向向下 安培力将使线圈沿顺时针方向转 动 C 错误 D 正确 答案 ABD 2 如图所示 水平绝缘面上一个带电荷量为 q的小带电体处于垂直于纸面向里的匀 强磁场中 磁感应强度为B 小带电体的质量为m 为了使它对水平绝缘面正好无压力 应 该 A 使B的数值增大 B 使磁场以速率v 向上移动 mg qB C 使磁场以速率v 向右移动 mg qB D 使磁场以速率v 向左移动 mg qB 答案 D 3 如图所示 直角坐标系Oxyz处于匀强磁场中 有一条长 0 6 m 的直导 线沿Ox方向通有大小为 9 A 的电流 受到的安培力沿Oz方向 大小为 2 7 N 则该磁场可能的方向和磁感应强度B的最小值为 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 由左手定则可知 F垂直于I与B决定的平面 且当B与I垂直时 B的值最小 由 此可以判断出选项 A C 正确 答案 AC 4 如图所示 三根通电长直导线P Q R互相平行且通过正三角形的 三个顶点 三条导线中通有大小相等 方向垂直纸面向里的电流 通过直导 线产生的磁场的磁感应强度B I为通电导线的电流大小 r为与通电 kI r 导线的距离 k为常量 则通电导线R受到的磁场力的方向是 A 垂直R 指向y轴负方向 用心 爱心 专心2 B 垂直R 指向y轴正方向 C 垂直R 指向x轴负方向 D 垂直R 指向x轴正方向 解析 安培力的方向与电流方向垂直 P Q在R处产生的合磁场方向沿x轴正方向 由左手定则可以判断出R受到的磁场力方向指向y轴负方向 答案 A 5 初速度为v0的电子沿平行于通电长直导线的方向射出 直导线中电流方向 与电子初始运动方向如图所示 则 A 电子将向右偏转 速率不变 B 电子将向左偏转 速率改变 C 电子将向左偏转 速率不变 D 电子将向右偏转 速率改变 答案 A 6 一个质子和一个 粒子先后垂直磁场方向进入一个有理想边界 的匀强磁场区域 它们在磁场中的运动轨迹完全相同 都是以图中的O 为圆心的半圆 已知质子与 粒子的电荷量之比q1 q2 1 2 质量之 比m1 m2 1 4 则下列说法正确的是 A 它们在磁场中运动时的动能相等 B 它们在磁场中所受到的向心力大小相等 C 它们在磁场中运动的时间相等 D 它们在磁场中运动时的动量大小相等 解析 因为轨迹相同 由半径公式R 可得 mv qB 动能Ek mv2 由题中数据可知它们在磁场中运动时的动能相等 A 正确 1 2 q2B2R2 2m 由向心力公式F 可知 它们在磁场中所受到的向心力大小相等 B 正确 由周期公式 mv2 R T 知它们的周期之比为 1 2 轨迹在磁场中对应的圆心角都为 所以运动时间不 2 m qB 同 C 错误 由半径公式可以判断它们在磁场中运动时的动量大小之比为 1 2 所以 D 错 误 答案 AB 7 如图所示 质量为m 带电荷量为q的小球从倾角为 的光滑 绝缘斜面上由静止下滑 整个斜面置于方向垂直纸面向外的匀强磁场 中 其磁感强度为B 若带电小球在下滑过程中的某时刻对斜面的作用 力恰好为零 则下列说法正确的是 A 小球带正电 B 小球在斜面上运动时做匀加速直线运动 C 小球在斜面上运动时做速度增大 加速度也增大的变加速直线运动 D 小球在斜面上下滑的过程中 当小球对斜面压力为零时的速率为 mgcos Bq 解析 对小球进行受力分析 带电小球在下滑的过程中某时刻对斜面的作用力恰 好为零 由左手定则可知 洛伦兹力应垂直斜面向上 故 A 正确 又因为洛伦兹力垂 直斜面 离开斜面前小球的合外力大小为mgsin 方向沿斜面向下 故小球在斜面 上运动时做匀加速直线运动 B 正确 当FN 0 时 有qvB mgcos D 正确 答案 ABD 8 如图甲所示 一根重G 0 2 N 长L 1 m 的金属棒ab 在其中点弯成 60 角 用心 爱心 专心3 将此通电导体放入匀强磁场中 导体两端a b悬挂于两相同的弹簧下端 当导体中通以 I 2 A 的电流时 两根弹簧比原长各缩短 x 0 01 m 已知匀强磁场的方向水平向外 磁 感应强度B 0 4 T 求 1 导线中电流的方向 2 弹簧的劲度系数k 解析 1 通电后 根据左手定则可判断安培力的方向 F F 的方向各 与导线垂直 如图所示 而F F 的合力则是竖直向上的 所以导线中电流的 流向应为b a 2 ab在重力G 弹簧弹力F1 F2 安培力F F 的作用下处于平衡状态 则 F1 F2 G Fcos 60 F cos 60 2k x G 2BI cos 60 L 2 解得 k BILcos 60 G 2 x N m 0 4 2 1 1 2 0 2 2 0 01 10 N m 答案 1 b a 2 10 N m 9 如图甲所示 在y 0 的区域存在匀强磁场 磁场方向垂直xOy 平面并指向纸外 磁感应强度为B 一带正电的粒子以速度v0从O点射 入磁场 入射方向在xOy平面内 与x轴正向的夹角为 若粒子射出 磁场的位置与O点的距离为l 求该粒子的比荷 q m 解析 如图乙所示 带正电的粒子射入磁场后 由于受到洛伦兹力的作用 粒子将沿图示的轨迹运动后 从A点射出磁场 O A间的距离为l 粒子射出时速度的大小 仍为v0 射出方向与x轴的夹角仍为 根据洛伦兹力公式和 牛顿定律有 qv0B m v2 0 R 解得 粒子做圆周运动的轨迹半径R mv0 qB 圆轨道的圆心位于OA的中垂线上 根据几何关系有 Rsin l 2 联立解得 q m 2v0sin lB 答案 2v0sin lB 10 如图甲所示 在半径为r的圆形区域内有一匀强磁场 其磁感应 强度为B 方向垂直纸面向里 电荷量为q 质量为m的带正电的粒子 不计 重力 从磁场边缘A点沿圆的半径AO方向射入磁场 离开磁场时速度方向 偏转了 60 角 1 求粒子做圆周运动的半径 2 求粒子的入射速度 3 若保持粒子的速率不变 从A点入射时速度的方向沿顺时针转过 用心 爱心 专心4 60 角 则粒子在磁场中运动的时间为多少 解析 1 设带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为R 如图乙 所示 OO A 30 由图可知圆周运动的半径为 R O A r 3 2 根据洛伦兹力和向心力公式得 Bqv m v2 R 有 R r mv qB3 故粒子的入射速度v 3rqB m 3 当带电粒子的入射方向沿顺