2019-2020学年高中物理 第3章 打开电磁学的大门 章末过关检测（三）（含解析）鲁科版选修1-1

章末过关检测(三)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确)1下列哪种力是洛伦兹力()a电荷间的相互作用力b电场对电荷的作用力c磁铁对小磁针的作用力d磁场对运动电荷的作用力解析：选d.洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，选项d正确2有关磁感应强度的下列说法，正确的是()a磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量b若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零c若有一小段长为l，通以电流为i的导体，在磁场中某处受到的磁场力为f，则该处磁感应强度的大小一定是d由定义式b可知，电流强度i越大，导线l越长，某点的磁感应强度就越小解析：选a.磁感应强度b是定义式，b与i、l、f均无关，但通电导体所受的安培力不但与b、i、l有关，还跟导体的放置方式即导线与磁场方向夹角有关只有当bi时，fbil才成立，故b、c、d均不正确，a正确3如图所示，当开关s闭合的时候，导线ab受力的方向应为()a向右b.向左c向纸外 d.向纸里解析：选d.导线ab所处的磁场方向水平向左，根据左手定则，安培力向纸里，d项正确4家用照明电路中的火线和零线是相互平行的，当用电器工作，火线和零线都有电流时，它们将()a相互吸引b相互排斥c一会吸引，一会排斥d彼此不发生相互作用解析：选b.火线与零线虽然都连接用电器，且相互平行，但是当用电器正常工作时，流过它们的电流方向相反，并且时刻相反再根据电流产生磁场，磁场对电流有作用来判断因通过火线和零线的电流方向总是相反的，根据平行导线中通以同向电流时相互吸引，通以反向电流时相互排斥的结论可以得出选项b正确5关于安培力、电场力和洛伦兹力，下列说法正确的是()a电荷在电场中一定受电场力作用，电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用b电荷所受电场力一定与该处电场方向一致，电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直c安培力和洛伦兹力的方向均可用左手定则判断d安培力和洛伦兹力本质上都是磁场对运动电荷的作用，安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷也做功解析：选c.电荷在电场中一定受到电场力作用，但如果电荷在磁场中的运动方向与磁场方向平行，则不受洛伦兹力，a错误；由左手定则可知，电荷所受洛伦兹力方向一定垂直于磁场方向，b错误；安培力可以对通电导线做功，洛伦兹力对运动电荷不能做功，d错误c是正确的6在地球赤道上空，沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流，则此导线()a受到竖直向上的安培力b受到竖直向下的安培力c受到由南向北的安培力d受到由西向东的安培力解析：选a.赤道上空，地磁场水平向北根据左手定则可知，自西向东的电流受到竖直向上的安培力7一个长螺线管中通有交变电流，把一个带电粒子沿管轴线射入管中，不计重力，粒子将在管中()a做圆周运动b.沿轴线来回运动c做匀加速直线运动 d.做匀速直线运动解析：选d.通电螺线管内部磁场是与轴线相互平行的直线，带电粒子沿轴线射入时，其速度方向与磁场平行，故不受洛伦兹力作用，粒子做匀速直线运动，选项d正确8一带电粒子，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，径迹上每一小段都可以看成圆弧，由于带电粒子使沿途空气电离，粒子的能量逐渐减小(电荷量不变)则可判定()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粒子从b到a，带负电解析：选b.粒子的能量减小动能减小速度减小，由r可知：v减小，半径r减小，粒子从b到a，根据左手定则可判定速度方向沿切线方向，所以粒子带正电故选b.9带电为q的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是()a只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同b如果把q改为q，且速度反向大小不变，则洛伦兹力的大小不变、方向改变c洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直d粒子只受到洛伦兹力作用下运动的动能不变解析：选d.洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度的方向有关，所以选项a错；因为q改为q，且速度反向时所形成的电流方向与原q运动形成的电流方向相同，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，再由fqvb可知大小不变，所以选项b错误；因为电荷进入磁场时的运动方向不一定与磁场方向垂直，故选项c错；洛伦兹力不做功，故粒子只在洛伦兹力作用下运动，动能不变，d选项正确10两个粒子，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()a若速度相等，则半径必相等b若质量相等，则周期必相等c若动能相等，则半径必相等d若动能相等，则周期必相等解析：选b.带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动的半径r，周期t，题中条件q、b为定值，则动能大小相等时因质量不一定相等，故半径不一定相等，质量相等时周期必相等11回旋加速器中，下列说法正确的是()a电场和磁场同时用来加速带电粒子b只有电场用来加速带电粒子c电场和磁场用来防止外界粒子进入回旋加速器d一带电粒子不断被加速的过程中，交变电源的电压也要不断增大解析：选b.回旋加速器中电场用来加速带电粒子，且交变电源的电压不需要改变；而磁场是用来让粒子做匀速圆周运动，以便周期性地进入电场被加速12如图所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑的绝缘圆柱上，且能自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是()a都绕圆柱转动b以不等的加速度相向运动c以相等的加速度相向运动d以相等的加速度相背运动解析：选c.两同向平行电流相互吸引，根据牛顿第三定律，两线圈受到大小相等，方向相反的安培力作用，线圈质量相同，所以二者的加速度大小相等，方向相反，故选项c正确二、计算题(本题共4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)13(8分)如图所示，质量为m50 g的铜棒长l10 cm，用长度均为l的两根导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度b t，通以恒定电流后，棒向纸内偏转的最大偏角37，此铜棒中电流的大小为多少？解析：棒由于受到安培力的作用向上偏转，当其运动到速度为零时，偏角最大(2分)由动能定理可得：billsin mgl(1cos )(4分)代入数据可解得：i5 a(2分)答案：5 a14(10分)两极板m、n相距为d，板长为5d，两板未带电，板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示现有一群电子沿平行于板的方向从各个位置以速度v射入板间，为了使电子都不从板间穿出，求磁感应强度b的取值范围(设电子的电荷量为e，质量为m)解析：两个临界如图所示，根据几何知识可知：r1(2分)由r(5d)2(r2d)2(2分)可得：r213d(1分)根据题意，r1r2，(2分)即13d(2分)故b.(1分)答案：b15.(10分)如图所示，相距20 cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为37，上面放着质量为80 g的金属杆ab，整个装置放在b0.2 t的匀强磁场中(1)若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通过多大的电流？(2)若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流？解析：为准确方便地画出受力图示，应将原题中的立体图改画为侧视图由左手定则可判断安培力方向水平向右，受力分析如图所示，由平衡条件得：(1分)(1)如图甲所示f1bilmgtan ，(3分)所以i15 a(1分)(2)如图乙所示，(1分)当磁场垂直斜面向下时，由左手定则可知，此时安培力方向沿斜面向上，由平衡条件有f2bilmgsin ，(3分)所以i12 a(1分)答案：(1)15 a(2)12 a16(12分)如图甲所示，两平行金属板的板长不超过0.2 m，板间的电压u随时间t变化的ut图线如图乙所示，在金属板右侧有一左边界为mn、右边无界的匀强磁场，磁感应强度b0.01 t，方向垂直纸面向里现有带正电的粒子连续不断地以速度v0105 m/s，沿两板间的中线oo平行金属板射入电场中，磁场边界mn与中线oo垂直已知带电粒子的比荷108 c/kg，粒子的重力和粒子间相互作用力均可以忽略不计(1)在每个粒子通过电场区域的时间内，可以把板间的电场强度看做是恒定的试说明这种处理能够成立的理由(2)设t0.1 s时刻射入电场的带电粒子，恰能从平行金属板边缘穿越电场射入磁场，求该带电粒子射出电场时速度的大小(3)对于所有经过电场射入磁场的带电粒子，设其射入磁场的入射点和从磁场射出的出射点间的距离为d，试判断：d的大小是否随时间而变化？若不变，证明你的结论；若变，求出d的变化范围解析：(1)带电粒子在金属板间运动时间t2106 s，由于tt(或t时间内金属板间电压变化u2103 v)故t时间内金属板间的电场可以认定是恒定的(3分)(2)t0.1 s时刻偏转电压u100 v，带