人教版选修3-1第三章磁场单元测试4
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第三章 《磁场》单元检测题第I 卷(选择题 共 40 分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,至少有1个选项是正确的,全部选对得4分,对而不全得2分)1.关于磁场中某点的磁感应强度,下列说法正确的是( )A .由B =FIL 可知,B 与F 成正比,与IL 的乘积成反比B .B 的大小与IL 的乘积无关,由磁场本身决定C .长通电螺线管周围的磁场是匀强磁场D .B 的方向与通电导线的受力方向相同2.在如图1所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内(不计重力),电子可能沿水平方向向右做直线运动的是( )3.如图2所示,一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上,整个装置处于方向如图所示的匀强磁场中,现给滑环一个 水平向右的瞬时作用力,使其开始运动,则滑环在杆上的运动情况可能的是 ( )A.始终做匀速运动B.始终做减速运动,最后静止于杆上C.先做加速运动,最后做匀速运动D.先做加速运动,后做减速运动4.如图3所示,一矩形线框,从abcd 位置移动到a ′b ′c ′d ′位置的过程中,关于穿过线框的磁通量情况,下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动)( )A .一直增加B .一直减少C .先增加后减少D .先增加,再减少直到零,然后再增加,然后再减少5.如图4所示,三个相同的粒子(粒子的重力忽略不计)a 、b 、c 分别以大小相等的速度经过平板MN 上的小孔O 射入匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,整个装置放在真空中,这三个粒子打到平板MN 上的位置到小孔O 的距离分别是x 1、x 2、x 3,则( )图2图1 图3A .x 1>x 2>x 3B .x 1<x 2<x 3C .x 1=x 2<x 3D .x 1=x 3<x 26.医生做某些特殊手术时,利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度.电磁血流计由一对电极a 和b 以及磁极N 和S 构成,磁极间的磁场是均匀的.使用时,两电极a 、b 均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如图所示.由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动,电极a 、b 之间会有微小电势差.在达到平衡时,血管内部的电场可看作是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零.在某次监测中,两触点的距离为3.0mm ,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为160µV ,磁感应强度的大小为0.040T.则血流速度的近似值和电极a 、b 的正负为 ( )A. 1.3m/s ,a 正、b 负B. 2.7m/s , a 正、b 负 C .1.3m/s ,a 负、b 正 D. 2.7m/s , a 负、b 正7.带电粒子进入云室会使云室中的气体电离,从而显示其运动轨迹.图6是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹,a 和b 是轨迹上的两点,匀强磁场B 垂直纸面向里.该粒子在运动时,其质量和电荷量不变,而动能逐渐减少.下列说法正确的是( ) A .粒子先经过a 点,再经过b 点 B .粒子先经过b 点,再经过a 点 C .粒子带负电 D .粒子带正电8.带电小球以一定的初速度v 0竖直向上抛出,1;当加上水平方向的匀强磁场,且保持初速度仍为v 0时,小球上升的最大高度为h 2;当加上水平方向的匀强电场,且保持初速度仍为v 0时,小球上升的最大高度为h 3,如图7所示.不计空气阻力,则( )A .h 1=h 2=h 3B .h 1>h 2>h 3C .h 1=h 2>h 3D .h 1=h 3>h 29.图8甲是回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D 形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连.带电粒子在磁场中运动的动能E k 随时间t 的变化规律如图8乙所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断中正确的是( )A .在E k -t 图中应有t 4-t 3=t 3-t 2=t 2-t 1B .高频电源的变化周期应该等于t n -t n -1图5图4图7C .当电源电压减小为U2时,粒子加速次数增多,粒子最大动能增大D .想粒子获得的最大动能越大,可增加D 形盒的面积10.如图9所示,匀强磁场中磁感应强度为B ,宽度为d ,一电子从左边界垂直匀强磁场射入,入射方向与边界的夹角为θ.已知电子的质量为m ,电荷量为e ,要使电子能从轨道的另一侧射出,则电子的速度大小v 的范围为( ).A. (1cos )Bed v m θ=+ B. (1cos )Bedv m θ>+ C. (1cos )Bedv m θ<+ D. v=0第Ⅱ卷(非选择题 共 60 分)二、填空题(本题共2小题,共16分)11.如图10所示,带电荷量为+q 、质量为m 的小球从倾角为θ 的光滑斜面 上由静止下滑,匀强磁场的方向垂直纸面向外,磁感应强度为B.则小球 在斜面上滑行的最大速度为________,小球在斜面上滑行的最大距离为 ________(斜面足够长).12.如图11所示,空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5T的匀强磁场,一质量为0.2 kg 且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上,在木板左端无初速度放置一质量为0.1 kg 、电荷量q =+0.2 C 的滑块,滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数为0.5,滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力.现对木板施加方向水平向左,大小为0.6 N 的恒力,g 取10 m/s 2,则木板的最大加速度为________;滑块的最大速度为________.三、计算题(本题共3小题,共44分。
人教版高中物理选修3-1第三章磁场单元测试一、单选题1.现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。
质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。
若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。
此离子和质子的质量比约为()A. 11B. 12C. 121D. 1442.如图所示,导线框abcd与导线AB在同一平面内,直导线中通有恒定电流I,在线框由左向右匀速通过直导线的过程中,线框中的电流方向是()A. 先abcda,再adcba,后abcdaB. 先abcda,再adcbaC. 始终adcbaD. 先adcba,再abcda,后adcba3.如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下。
现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是()A. ab中的感应电流方向由b到aB. ab中的感应电流逐渐减小C. ab所受的安培力保持不变D. ab所受的静摩擦力逐渐减小4.如图,在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中,两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置,两者之间的距离为l。
在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时,纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。
如果让P中的电流反向、其他条件不变,则a点处磁感应强度的大小为()A. 0B.C.D.5.如图,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面平行),磁场方向垂直于纸面向里,三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等,质量分别为m a、m b、m c。
已知在该区域内,a在纸面内做匀速圆周运动,b在纸面内向右做匀速直线运动,c在纸面内向左做匀速直线运动。
下列选项正确的是A. B. C. D.6.三根通电长直导线P、Q、R互相平行、垂直纸面放置三根导线中电流方向均垂直纸面向里,且每两根导线间的距离均相等则P、Q中点O处的磁感应强度方向为A. 方向水平向左B. 方向水平向右C. 方向竖直向上D. 方向竖直向下7.如图所示,一个带正电的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为v.若加上一个垂直于纸面指向纸外的方向的磁场,则物体滑到底端时()A. v变大B. v变小C. v不变D. 不能确定8.如图所示,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为θ.整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中,质量为m的金属杆ab垂直导轨放置,当杆中通有从a到b的恒定电流I时,金属杆ab刚好静止,则()A. 磁场方向竖直向下B. 磁场方向竖直向上C. ab所受支持力的大小为D. ab所受安培力的大小为9.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示。
第三章《磁场》单元测试题一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.下列说法正确的是( )A.加速度vat∆=∆、电流UIR=、电场强度FEq=都用到了比值定义法B.基本物理量和基本单位共同组成了单位制C.法拉第发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕D.1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律,并测出了静电力常量k的值2.如图所示,假设将一个小磁针放在地球的北极点上,那么小磁针的N极将( )A.指北 B.指南 C.竖直向上 D.竖直向下3.已知直线电流在其空间某点产生的磁场,其磁感应强度B的大小与电流强度成正比,与点到通电导线的距离成反比。
现有平行放置的三根长直通电导线,分别通过一个直角三角形ABC的三个顶点且与三角形所在平面垂直,如图所示,∠ACB=60°,O为斜边的中点,已知I1=2I2=2I3,I2在O点产生的磁场磁感应强度大小为B.关于O点的磁感应强度,说法正确的是 ( )A.大小为2B,方向垂直AB向左B.大小为2B,方向垂直AB向左C.大小为2B,方向垂直AB向右D.大小为2B,方向垂直AB向右4.下列选项中所列各物理量的关系式,全部用到了比值定义法的有()A.xvt=,=vat∆∆,UIR=B .p q E ϕ=,电E q F =,安B IL F =C .Q C U =,=q I t ,L R Sρ= D .U R I =,G g m=,合a m F = 5.下列说法中正确的是( )A .电容Q C U =、电流U I R =、磁感应强度FB IL=安都用到了比值定义法 B .可自由转动的小磁针,在地面上静止时,其N 极指向地磁的南极附近C .通电导线在磁场中受到的安培力越大,该处磁场的磁感应强度就越强D .电荷所受电场力一定与该处电场方向一致,但所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直6.如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器——电流天平. 某同学在实验室里用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度,若他测得CD 段导线长度为2410m -⨯,天平(等臂)平衡时钩码重力为5410N -⨯,通过导线的电流0.5A I =.由此,测得通电螺线管中的磁感应强度B 为( )A .32.010T -⨯,方向水平向右B .35.010T -⨯,方向水平向右C .32.010T -⨯,方向水平向左D .35.010T -⨯,方向水平向左7.关于通电直导线在磁场中所受的安培力,下列说法中正确的是 ( )A .通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B .安培力大小仅与磁感应强度、电流大小成正比,而与其他量无关C .安培力的方向不一定垂直于通电直导线D .安培力的方向总是垂直于磁场和通电直导线所构成的平面8.如图所示,半径为R 的圆形线圈共有n 匝,其中心位置处半径为r 的虚线范围内有匀强磁场,磁场方向垂直线圈平面.若磁感应强度为B ,则穿过线圈的磁通量为( )A .πBR 2B .πBr 2C .n πBR 2D .n πBr 29.在蹄形磁铁的上方用橡皮绳悬挂一根通电直导线CD,电流的方向如图所示,在磁场力的作用下,直导线CD 将( )A .向下平动,橡皮绳再伸长一些B .向纸面外平动,橡皮绳再伸长一些C .C 端向纸面外转动,D 端向纸里转动,橡皮绳再伸长一些D .D 端向纸面外转动,C 端向纸里转动,橡皮绳缩短一些10.如图所示,半径为 r 的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为 B ,磁场边界上 A 点有一粒子源,源源不断地向磁场发射各种方向(均平行于纸面) 且速度大小相等的带正电的粒子(重力及粒子间的相互作用不计),已知粒子的比荷 为 k ,速度大小为 2kBr ,则粒子在磁场中运动的最长时间为( )A .B .C .D .11.如图所示,匀强磁场的方向竖直向下,磁场中有光滑的水平桌面,在桌面上平放着内壁光滑.底部有带电小球的试管。
人教版选修3-1 第三章磁场一、单选题1.如图所示的虚线区域内,充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场.一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域,恰好沿直线由区域右边界的O′(图中未标出)穿出.若撤去该区域内的磁场而保留电场不变,另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入,从区域右边界穿出,则粒子b()A.穿出位置一定在O′点下方B.穿出位置一定在O′点上方C.运动时,在电场中的电势能一定减小D.在电场中运动时,动能一定减小2.如图所示,一根长度L的直导体棒中通以大小为I的电流,静止在导轨上,已知垂直于导体棒的匀强磁场的磁感应强度为B,B的方向与竖直方向成θ角.下列说法中正确的是()A.导体棒受到磁场力大小为BLI s inθB.导体棒对轨道压力大小为mg+BLI s inθC.导体棒受到导轨摩擦力为D.导体棒受到导轨摩擦力BLI cosθ3.下列关于磁场的说法中正确的是()A.磁体周围的磁场看不见、摸不着,所以磁场不是客观存在的B.将小磁针放在磁体附近,小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用C.把磁体放在真空中,磁场就消失了D.当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场,不撒铁屑磁场就消失4.如图所示,带负电的金属圆盘绕轴OO′以角速度ω匀速旋转,在盘左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是()A. N极竖直向上B. N极竖直向下C. N极沿轴线向右D. N极沿轴线向左5.如图所示,一根通电直导线置于水平向右的匀强磁场中,电流方向垂直于纸面向里,该导线所受安培力大小为F.将导线长度减少为原来的一半时,导线受到的安培力为()A.B.C.FD. 2F6.质谱仪主要由加速电场和偏转磁场组成,其原理图如图.设想有一个静止的带电粒子P(不计重力),经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到底片上的D 点,设OD=x,则图中能正确反映x2与U之间函数关系的是()A.B.C.D.7.如图所示,通电螺线管周围能自由转动的小磁针a、b、c、d已静止,N极指向正确的是()A.小磁针aB.小磁针bC.小磁针cD.小磁针d8.如图,一个带负电的物体从绝缘粗糙斜面顶端滑到底端时的速度为v,若加上一个垂直纸面向外的磁场,则滑到底端时()A.v变小B.v变大C.v不变D.不能确定v的变化9.关于磁场对通电直导线作用力的大小,下列说法中正确的是()A.通电直导线跟磁场方向平行时作用力最小,但不为零B.通电直导线跟磁场方向垂直时作用力最大C.作用力的大小跟导线与磁场方向的夹角大小无关D.通电直导线跟磁场方向不垂直时肯定无作用力10.如图所示,两根垂直纸面平行放置的直导线a和b,通有等值电流.在纸面上距a、b等远处有一点P,若P点合磁感应强度B的方向水平向左,则导线a、b中的电流方向是()A.a中向纸里,b中向纸外B.a中向纸外,b中向纸里C.a、b中均向纸外D.a、b中均向纸里二、多选题11.(多选)如图所示的xOy平面内,存在正交的匀强磁场和匀强电场,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直xOy平面向里,匀强电场大小为E,方向沿y轴正方向.将一质量为m、带电量为q的粒子从O点由静止释放,粒子的运动曲线如图所示,运动周期为T,P点距x轴的距离为粒子运动过程中距x轴最大距离的一半,粒子的重力忽略不计.以下说法正确的是()A.粒子带正电B.粒子运动到最低点时,粒子所受电场力与洛伦兹力大小相等C.粒子由P点运动到与之等高的Q点所用时间为D.粒子在运动过程中,距x轴的最大距离为12.(多选)如图所示,一束正离子先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ,如果这束正离子流在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径又相同,则说明这些正离子具有相同的()A.电荷B.质量C.速度D.比荷13.(多选)安培的分子环流假设,可用来解释()A.两通电导体间有相互作用的原因B.通电线圈产生磁场的原因C.永久磁铁产生磁场的原因D.铁质类物体被磁化而具有磁性的原因三、填空题14.在磁感应强度B=0.8 T的匀强磁场中,一根与磁场方向垂直放置、长度L=0.2 m的通电导线中通有I=0.4 A的电流,则导线所受磁场力大小为________;若将导线转过90°与磁场方向平行时,导线所受磁场力为________,此时磁场的磁感应强度为________.15.一矩形线圈面积S=10-2m2,它和匀强磁场方向之间的夹角θ1=30°,穿过线圈的磁通量Ф=1×10-3Wb,则磁场的磁感应强度B=______________;若线圈以一条边为轴转180°,则穿过线圈的磁通量的变化量为____________;若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为θ2=0°,则Ф0=________________.16.边长为a的正方形线圈,放在磁感应强度为B的匀强磁场中,如图所示.求出下列四种情况下,穿过线圈的磁通量.17.在两平行金属板间,有如图所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场.α粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,恰好能沿直线匀速通过.供下列各小题选择的答案有:A.不偏转 B.向上偏转C.向下偏转 D.向纸内或纸外偏转(1)若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,质子将________.(2)若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,电子将________.(3)若质子以大于v0的速度,沿垂直于电场方向和磁场方向从两板正中央射入,质子将________.(4)若增大匀强磁场的磁感应强度,其他条件不变,电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向,从两极正中央射入时,电子将________.18.如图所示,一个质量为m带正电的带电体电荷量为q,紧贴着水平绝缘板的下表面滑动,滑动方向与垂直纸面向里的匀强磁场B垂直,则能沿绝缘面水平滑动的速度方向________,大小应不小于________,若从速度v0开始运动,则它沿绝缘面运动的过程中,克服摩擦力做功为________.四、实验题19.霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展.如图甲所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N 间出现电压U H,这种现象称为霍尔效应,U H称为霍尔电压,且满足U H=k,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数.某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数.(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图甲所示,该同学用电压表测量U H时,应将电压表的“+”接线柱与________(填“M”或“N”)端通过导线相连.(2)已知薄片厚度d=0.40 mm,该同学保持磁感应强度B=0.10 T不变,改变电流I的大小,测量相应的U H值,记录数据如下表所示.根据表中数据在图乙中画出U H-I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为________×10-3V·m·A-1·T-1(保留2位有效数字).(3)该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图丙所示的测量电路,S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出).为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向________(填“a”或“b”),S2掷向________(填“c”或“d”).为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中.在保持其它连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件____和____(填器件代号)之间.20.1879年美国物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中受力情况时,发现了一种新的电磁效应:将导体置于磁场中,并沿垂直磁场方向通入电流,则在导体中垂直于电流和磁场的方向会产生一个横向电势差,这种现象后来被称为霍尔效应,这个横向的电势差称为霍尔电势差.(1)如图甲所示,某长方体导体abcd-a′b′c′d′的高度为h、宽度为l,其中的载流子为自由电子,自由电子电荷量为e,导体处在与abb′a′面垂直的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B0.在导体中通有垂直于bcc′b′面的恒定电流,若测得通过导体的恒定电流为I,横向霍尔电势差为U H,此导体中单位体积内自由电子的个数为________.(2)对于某种确定的导体材料,其单位体积内的载流子数目n和载流子所带电荷量q均为定值,人们将H=定义为该导体材料的霍尔系数.利用霍尔系数H已知的材料可以制成测量磁感应强度的探头,有些探头的体积很小,其正对横截面(相当于图甲中的abb′a′面)的面积可以在0.1 cm2以下,因此可以用来较精确地测量空间某一位置的磁感应强度.如图乙所示为一种利用霍尔效应测磁感应强度的仪器,其中探头装在探杆的前端,且使探头的正对横截面与探杆垂直.这种仪器既可以控制通过探头的恒定电流的大小I,又可以监测探头所产生的霍尔电势差U H,并自动计算出探头所测位置磁场的磁感应强度的大小,且显示在仪器的显示窗内.①在利用上述仪器测量磁感应强度的过程中,对控杆的放置方位要求为:______________.②要计算出所测位置磁场的磁感应强度,除了要知道H、I、U H外,还需要知道物理量__________________.推导出用上述物理量表示所测位置磁感应强度大小的表达式:_____________.五、计算题21.如图所示,空间内有方向垂直纸面(竖直面)向里的界匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ,磁感应强度大小未知,区域Ⅰ内有竖直向上的匀强电场,区域Ⅱ内有水平向右的匀强电场,两区城内的电场强度大小相等,现有一质量、电荷量的带正电滑块从区域Ⅰ左侧与边界相距的点以的初速度沿粗糙、绝缘的水平面向右运动,进入区域Ⅰ后,滑块立即在竖直平面内做匀速圆周运动,在区域Ⅰ内运动一段时间后离开磁场落回点.已知滑块与水平面间的动摩擦因数,重力加速度.(1)求匀强电场的电场强度大小和区域Ⅰ中磁场的磁感应强度大小;(2)求滑块从点出发到再次落回点所经历的时间(可用分数表示,圆周率用字母π表示);(3)若滑块在点以的初速度沿水平面向右运动,当滑块进入区域Ⅱ后恰好能做匀速直线运动,求有界磁场区域Ⅰ的宽度及区域Ⅱ内磁场的磁感应强度大小.(可用分数表示).22.如图所示,ab、cd为两根相距 2 m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,一根质量为 3.6 kg金属棒,当通以 5 A的电流时,金属棒沿导轨做匀速运动;当金属棒中电流增加到8 A时,金属棒能获得 2 m/s2的加速度,求匀强磁场的磁感应强度的大小.23.如图所示,通电导线L垂直放于匀强磁场(各点的磁感应强度大小和方向均相同)中,导线长8m,磁感应强度B的值为 2 T,导线所受的力为32 N,求导线中电流的大小.答案解析1.【答案】C【解析】a粒子要在电场、磁场的复合场区内做直线运动,则该粒子一定做匀速直线运动,故对粒子a有:Bqv=Eq即只要满足E=Bv,无论粒子带正电还是负电,都可以沿直线穿出复合场区,当撤去磁场只保留电场时,粒子b由于电性不确定,故无法判断是从O′点的上方还是下方穿出,故A、B错误;粒子b在穿过电场区的过程中必然受到电场力的作用而做类平抛运动,电场力做正功,其电势能减小,动能增大,故C项正确,D项错误.2.【答案】D【解析】根据左手定则可得导体棒受力分析如图所示.因为B与I垂直,故导体棒受到磁场力大小为,故A错误;根据共点力平衡规律得:,得导体棒对轨道的压力大小为,故B错误;由题意知导体棒受到的是静摩擦力,由平衡条件可得:,故C错误,D正确.3.【答案】B【解析】4.【答案】C【解析】等效电流的方向与转动方向相反,由安培定则知轴线上的磁场方向向右,所以小磁针N 极受力向右,故C正确.5.【答案】B【解析】电流与磁场垂直,安培力:F=BIL当导线长度减少为原来的一半时,导线受到的安培力为:F′=BI·联立解得:F′=.6.【答案】A【解析】根据动能定理qU=mv2得,v=粒子在磁场中偏转洛伦兹力提供向心力qvB=m,则R=.x=2R=.知x2∝U.故A正确,B、C、D错误.7.【答案】C【解析】根据安培定则,判断出通电螺线管左边为N,右边为S,则静止时小磁针N极指向磁场方向,所以图中正确的只有小磁针c.8.【答案】A【解析】根据左手定则,带负电的物体沿斜面下滑时受到垂直斜面向下的洛伦兹力,所以物体与斜面间的摩擦力增大,从而使物体滑到斜面底端时速度变小,故A正确.9.【答案】B【解析】由于安培力F=BIL sinθ,θ为导线和磁场的夹角,当导线的方向与磁场的方向平行时,所受安培力为0;当导线的方向与磁场方向垂直时,安培力最大.10.【答案】A【解析】若a中向纸里,b中向纸外,根据安培定则判断可知:a在P处产生的磁场Ba方向垂直于aP连线向下,如图所示.b在P处产生的磁场Bb方向垂直于bP连线向上,如图所示,根据平行四边形定则进行合成,则得P点的磁感应强度方向水平向左.符合题意.故A正确.若a中向纸外,b中向纸里,同理可知,P点的磁感应强度方向水平向右.故B错误.若a、b中均向纸外,同理可知,P点的磁感应强度方向竖直向上.故C错误.若a、b中均向纸里,同理可知,P点的磁感应强度方向竖直向下.故D错误.11.【答案】AC【解析】粒子由静止开始运动,故开始时电场力向下,故粒子带正电,故A正确;粒子运动到最低点时,合力向上,电场力向下,合力提供向心力,故洛伦兹力大于电场力,故B错误;粒子的初速度为零,将初速度沿着水平方向分解为水平向左和水平向右的两个相等分速度v1和v2,大小均为v,向右的分速度v2,对应的洛伦兹力与电场力平衡,故:qv2B=qE①向左的分速度v1,做逆时针的匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:qv1B=m②其中:v1=v2=v③联立①②③解得:R=T==粒子由P点运动到与之等高的Q点所用时间为:t=·T=粒子在运动过程中,距x轴的最大距离为:ym=2R=故C正确,D错误.12.【答案】CD【解析】离子在区域Ⅰ内不偏转,则有qvB=qE,v=,说明离子有相同速度,C对;在区域Ⅱ内半径相同,由r=知,离子有相同的比荷,D对;至于离子的电荷与质量是否相等,由题意无法确定,故A、B错.13.【答案】CD【解析】两通电导体有相互作用,是通过磁体之间的磁场的作用产生的,故A错误;通电线圈产生磁场的原因是电流的周围存在磁场,与分子电流无关,故B错误;安培提出的分子环形电流假说,解释了为什么磁体具有磁性,说明了磁现象产生的本质,故C正确;安培认为,在原子、分子或分子团等物质微粒内部,存在着一种环形电流——分子电流,分子电流使每个物质微粒都形成一个微小的磁体,未被磁化的物体,分子电流的方向非常紊乱,对外不显磁性;磁化时,分子电流的方向大致相同,于是对外界显出显示出磁性,故D正确.14.【答案】6.4×10-2N00.8 T【解析】当磁感应强度B与电流I垂直放置时,由公式B=可知F=BIL=0.8×0.4×0.2 N=6.4×10-2N当导线放置方向与磁感应强度的方向平行时,受到的磁场力的大小为零,磁场中某点的磁感应强度的大小和是否放置通电导线以及放置的方向无关,B=0.8 T.15.【答案】0.2 T2×10-3Wb0【解析】线圈的磁通量Ф=B·S⊥=BS sin 30°,所以B===0.2 T若线圈以一条边为轴转180°,则穿过线圈的磁通量的变化量ΔФ=Ф-Ф′=1×10-3Wb-(-1×10-3)Wb=2×10-3Wb线圈平面和磁场方向之间的夹角变为0°,则Ф0=0.16.【答案】0Ba20.5Ba2【解析】由图1可知,线圈与磁场的方向平行,根据可知,穿过线圈的磁通量等于0;由图2可知,线圈与磁场垂直,根据可知,穿过线圈的磁通量为;由图3可知,线圈与磁场之间的夹角是30°,根据可知,穿过线圈的磁通量为;由图4可知,线圈与磁场之间的夹角额60°,根据可知,穿过线圈的磁通量为.17.【答案】(1)A(2)A(3)B(4)C【解析】设带电粒子的质量为m,带电荷量为q,匀强电场的电场强度为E,匀强磁场的磁感应强度为B.带电粒子以速度v0垂直射入互相正交的匀强电场和匀强磁场中时,若粒子带正电荷,则所受电场力方向向下,大小为qE;所受磁场力方向向上,大小为Bqv0.沿直线匀速通过时,显然有Bqv0=qE,v0=,即沿直线匀速通过时,带电粒子的速度与其质量、电荷量无关.如果粒子带负电荷,电场力方向向上,磁场力方向向下,上述结论仍然成立.所以,(1)(2)两小题应选 A.若质子以大于v0的速度射入两板之间,由于磁场力F=Bqv,磁场力将大于电场力,质子带正电荷,将向上偏转,第(3)小题应选 B.磁场的磁感应强度B增大时,电子射入的其他条件不变,所受磁场力F =Bqv0也增大,电子带负电荷,所受磁场力方向向下,将向下偏转,所以第(4)小题应选择 C.18.【答案】水平向右,,m[v-()2]【解析】19.【答案】(1)M(2)如图所示 1.5(1.4或 1.6)(3)b c S1E(或S2E)【解析】(1)根据左手定则得,正电荷向M端偏转,所以应将电压表的“+”接线柱与M端通过导线相连.(2)U H—I图线如图所示.根据U H=k知,图线的斜率为k=k=0.375,解得霍尔系数k=1.5×10-3V·m·A-1·T-1.(3)为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向b,S2掷向c,为了保护电路,定值电阻应串联在S1和E(或S2和E)之间.20.【答案】(1)(2)①应调整探杆的放置位置(或调整探头的方位),使霍尔电势差达到最大(或使探杆与磁场方向平行;使探头的正对横截面与磁场方向垂直;abb′a′面与磁场方向垂直)②探头沿磁场方向的宽度lB=【解析】(1)设单位体积内的自由电子数为n,自由电子定向移动的速率为v,则有I=nehlv当形成恒定电流时,自由电子所受电场力与洛伦兹力相等,因此有evB0=e解得n=.(2)①应调整探杆的放置方位(或调整探头的方位),使霍尔电势差达到最大(或使探杆与磁场方向平行;探头的正对横截面与磁场方向垂直;abb′a′面与磁场方向垂直).②设探头中的载流子所带电荷量为q,根据上述分析可知,探头处于磁感应强度为B的磁场中,当通有恒定电流I,产生最大稳定霍尔电压U H 时,有qvB=q又因I=nqhlv和H=联立可解得B=所以,还需要知道探头沿磁场方向的宽度l.21.【答案】(1)(2)(3)【解析】(1)滑块在区域Ⅰ内做匀速圆周运动时,重力与电场力平衡,则有:.解得:滑块在A、N间运动时,由牛顿第二定律可得:由运动公式可得:代入数据得:平抛运动过程满足:做圆周运动满足联立方程求解得:.(2)滑块在A、N间的时间:在磁场中做匀速圆周运动的时间:平抛运动的时间:总时间为:。
人教版高二选修3-1第三章 磁场 单元测试一、单选题1. 中国宋代科学家沈括在公元1086年写的《梦溪笔谈》中最早记载了“方家(术士)以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布情况如图所示,结合上述材料,下列说法不正确的是()A.地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近B.结合地球自转方向,可以判断出地球是带负电的C.对垂直射向地球表面的字宙射线中的高能带电粒子,在南、北极所受阻挡作用最强,赤道附近最弱D.因地磁场影响,在进行奥斯特实验时,通电导线南北放置时实验现象最明显2. 如图所示,A为通电线圈,电流方向如图,B、C为与A 在同一平面内的两同心圆,、分别为通过两圆面的磁通量的大小,下列判断中正)确的是(A .B .C.穿过两圆面的磁通量是垂直纸面向外的D.穿过两圆面的磁通量是垂直纸面向里的3. 如图所示,无限长水平直导线中通有向右的恒定电流I,导线正上方沿竖直方向有一绝缘细线悬挂着的正方形线框.线框中通有沿逆时针方向的恒定电流I,线框的边长为L,线框下边与直导线平行,且到直导线的距离也为L.已知在长直导线的磁场中距长直导线r处的磁感应强度大小为B =k (k为常量),线框的质量为m,则剪断细线的瞬间,线框的加速度为( )A.0B.+gC.D.+g4. 如图所示,两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流. a、0、b在M、N的连线上,O为的中点,c、d位于的中垂线上,且a、b、c、d到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是()A.O点处的磁感应强度为零B.a 、c两点处的磁感应强度的方向相同C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相反D.a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反5. 如图所示,在长方形abcd区域内有正交的电磁场,ab==L,一带电粒子从ad的中点垂直于电场和磁场方向射入,恰沿直线从bc边的中点P 射出,若撤去磁场,则粒子从c点射出;若撤去电场,则粒子将(重力不计)( )二、多选题A .从b 点射出B .从b 、P 间某点射出C .从a 点射出D .从a 、b 间某点射出6. 如图所示,长方形abcd 长ad =0.6 m,宽ab =0.3 m,O 、e 分别是ad 、bc 的中点,以ad 为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场),磁感应强度B =0.25T .一群不计重力、质量m=3×10-7kg 、电荷量q =+2×10-3C 的带电粒子以速度v =5×102 m/s 沿垂直ad 方向且垂直于磁场射入磁场区域()A .从Od 边射入的粒子,出射点全部分布在Oa 边B .从aO 边射入的粒子,出射点全部分布在ab 边C .从Od 边射入的粒子,出射点分布在Oa 边和ab 边D .从aO 边射入的粒子,出射点分布在ab 边和b e 边7. 如图所示,在一单边有界磁场的边界上有一粒子源O ,沿垂直磁场方向,以相同速率向磁场中发出了两种粒子,a 为质子(11H),b 为α粒子(42H e),b 的速度方向垂直磁场边界,a 的速度方向与b 的速度方向夹角为θ=30°,两种粒子最后都打到了位于磁场边界位置的光屏OP 上,则()C .a 、b 两粒子在磁场中转动半径之比为1∶2B .a 、b 两粒子在磁场中运动时间之比为2∶3A .a 、b 两粒子转动周期之比为2∶3三、实验题D .a 、b 两粒子打到光屏上的位置到O 点的距离之比为1∶28. 某同学自制一电流表,其原理如图所示。
高二物理选修3-1:第三章磁场单元测试一、单选题1.下列关于磁场的说法正确的是()A. 地理的北极就是地磁场的北极B. 安培发现了电流的磁效应C. 磁场是客观存在的,但是磁感线是人们假想出来的D. 某点磁场的方向与小磁针静止时S极的指向相同2.如图所示为某条形磁铁磁场的部分磁感线。
则下列说法正确的是A. 该磁场是匀强磁场B. a点的磁感应强度比b点的磁感应强度小C. a点的磁感应强度比b点的磁感应强度大D. a、b两点的磁场方向相反3.下列关于电场强度E、磁感应强度B的叙述正确的是A. 电场中某点的场强大小与放入试探电荷无关B. 电场中某点的场强方向就是检验电荷在该点所受电场力的方向C. 通电导线在磁场中某点不受磁场力作用,则该点的磁感应强度一定为零D. 根据定义式B=F,磁场中某点的磁感应强度B与F成正比,与IL成反比IL4.如图所示,匀强磁场垂直于纸面,磁感应强度为B.边长为a的正方形线框与磁场垂直,且一条对角线与磁场边界重合.则通过线圈平面的磁通量为()A. Ba22B. BaC. Ba2D. 2Ba5.如图所示为电磁轨道炮的工作原理图。
待发射弹体与轨道保持良好接触,并可在两平行轨道之间无摩擦滑动。
电流从一条轨道流入,通过弹体后从另一条轨道流回。
轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道平面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与电流I成正比。
通电的弹体在安培力的作用下离开轨道,则下列说法正确的是( )A. 弹体向左高速射出B. I为原来的2倍,弹体射出的速度也为原来的4倍C. 弹体的质量为原来的2倍,射出的速度也为原来的2倍D. 轨道长度L为原来的4倍,弹体射出的速度为原来的2倍6.质量和电量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中虚线所示,下列表述正确的是( )A. M带负电,N带正电B. M的速率小于N的速率C. 洛伦兹力对M、N做正功D. M的运行时间大于N的运行时间7.如图所示,一电荷量为q的负电荷以速度v射入匀强磁场中.其中电荷不受洛伦兹力的是()A. B.C. D.8.一个用于加速质子的回旋加速器,其核心部分如图所示,D形盒半径为R,垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B,两盒分别与交流电源相连.下列说法中正确的是()A. 质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大B. 质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大C. 只要R足够大,质子的速度可以被加速到任意值D. 不需要改变任何量,这个装置也能用于加速α粒子二、多选题9.质谱仪的工作原理示意图如图,它由速度选择器和有边界的偏转磁场构成。
高二物理人教版选修3-1第三章磁场单元测试卷一、单选题1.如图所示,在通电螺线管的周围和内部a、b、c、d四个位置分别放置了小磁针,小磁针涂黑的一端是N极.图中正确表示小磁针静止时的位置是A. aB. bC. cD. d2.下列说法中正确的是()A. 通电导线受磁场作用力为零的地方磁感应强度一定为零B. 通电导线在磁感应强度大的地方受磁场作用力一定大C. 磁感应强度等于通电直导线在磁场中所受的安培力与导线中的电流及其长度乘积IL的比值D. 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受磁场作用力的大小和方向无关3.在匀强磁场中固定一根与磁场方向垂直的通电直导线,其中通有向纸面外的恒定电流,匀强磁场的磁感应强度为1T,以直导线为中心作一个圆,圆周上a处的磁感应强度恰好为零,则下述说法对的是A. b处磁感应强度为2T,方向水平向右B. c处磁感应强度也为零C. d处磁感应强度为,方向与匀强磁场方向成角D. c处磁感应强度为2T,方向水平向左4.如图所示,线框平面与匀强磁场方向垂直.现将线框沿垂直磁场方向拉出磁场的过程中,穿过线框磁通量的变化情况是 ( )A. 变小B. 变大C. 不变D. 先变小后变大5.下列图是一根通电直导线在匀强磁场中的四种放置情况,其中通电直导线所受磁场力为零的是()A. B. C. D.6.两条导线互相垂直,如图所示,但相隔一段小距离,其中一条AB是固定的,另一条CD能自由活动,当直流电流按图方向通与两条导线时,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ABB. 逆时针方向转动,同时靠近导线ABC. 逆时针方向转动,同时离开导线ABD. 顺时针方向转动,同时离开导线AB7.α粒子为氦原子核,质量约为质子的4倍,与质子电性相同,所带电荷量为质子电量的2倍。
若使质子、α粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动。
关于它们的半径之比A. 当质子、α粒子的速度大小相等时,半径之比为1:2B. 当质子、α粒子的速度大小相等时,半径之比为2:1C. 当质子,α粒子的动能大小相等时,半径之比为1:2D. 当质子、α粒子的动能大小相等时.半径之比为2:18.我们通常用阴极射线管来研究磁场、电场对运动电荷的作用,如图所示为阴极射线管的示意图。
第三章磁场单元测试(人教版选修3-1)(时间:90分钟满分:100分)第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分)1.下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是()A.磁感线可以形象地描述各点磁场的方向B.磁感线是磁场中客观存在的线C.磁感线总是从磁铁的N极出发,到S极终止D.实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线2.发现通电导线周围存在磁场的科学家是()(A.洛伦兹B.库仑C.法拉第D.奥斯特3.如图1所示,带负电的金属环绕其轴OO′匀速转动时,放在环顶部的小磁针最后将()图1A.N极竖直向上B.N极竖直向下C.N极水平向左D.小磁针在水平面内转动4.如图2,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直.给导线通以垂直纸面向里的电流,用F N表示磁铁对桌面的压力,用F f表示桌面对磁铁的摩擦力,则导线通电后与通电前相比较()}图2A.F N减小,F f=0 B.F N减小,F f≠0C.F N增大,F f=0 D.F N增大,F f≠05.在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根通电长直导线,电流的方向垂直于纸面向里.如图3所示,a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中()图3A.c、d两点的磁感应强度大小相等B.a、b两点的磁感应强度大小相等C.c点的磁感应强度的值最小、D.b点的磁感应强度的值最大6.一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4所示,径迹上的每一小段可近似看成圆弧.由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变).从图中可以确定()图4A.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7.“月球勘探者号”空间探测器运用高科技手段对月球近距离勘探,在月球重力分布、磁场分布及元素测定方面取得了新成果.月球上的磁场极其微弱,通过探测器拍摄电子在月球磁场中的运动轨迹,可分析月球磁场的强弱分布情况,图5是探测器通过月球表面a、b、c、d四个位置时,拍摄到的电子运动轨迹照片.设电子速率相同,且与磁场方向垂直,则可知四个位置的磁场从强到弱的排列正确的是()*图5A.B b→B a→B d→B c B.B d→B c→B b→B aC.B c→B d→B a→B b D.B a→B b→B c→B d8.如图6所示,一圆形区域内存在匀强磁场,AC为直径,O为圆心,一带电粒子从A 沿AO方向垂直射入磁场,初速度为v1,从D点射出磁场时的速率为v2,则下列说法中正确的是(粒子重力不计)()图6A.v2>v1,v2的方向必过圆心B.v2=v1,v2的方向必过圆心C.v2>v1,v2的方向可能不过圆心<D.v2=v1,v2的方向可能不过圆心9.每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来如图7所示,地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向,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.假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来,在地磁场的作用下,它将()图7A.向东偏转B.向南偏转C.向西偏转D.向北偏转10.如图8所示,质量为m,带电荷量q的小球从P点静止释放,下落一段距离后进入正交的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向左,磁场方向垂直纸面向里,则小球在通过正交的电场和磁场区域时的运动情况是()图8A.一定做曲线运动{B.轨迹一定是抛物线C.可能做匀速直线运动D.可能做匀加速直线运动题号123456(78910答案]二、填空题(本题共3小题,共14分)11.(4分)将长为1 m的导线ac从中点b折成如图9所示的形状,放入B=T的匀强磁场中,abc平面与磁场垂直.若在导线abc中通入25 A的直流电,则整个导线所受安培力大小为________ N.图9}12.(5分)如图10所示,有一质量为m、电荷量为q的带正电的小球停在绝缘平面上,并且处在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中.为了使小球飘离平面,匀强磁场在纸面内移动的最小速度为____________,方向为____________.图1013.(5分)如图11所示,在x轴的上方(y≥0)存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.在原点O有一个离子源向x轴上方的各个方向发射出质量为m,电荷量为q 的正离子,速率都为v.对那些在xOy平面内运动的离子,在磁场中可能到达的最大值为x=________,y=________.图11三、计算题(本题共4小题,共46分)14.(10分)如图12所示,在倾角为37°的光滑斜面上水平放置一条长为0.2 m的直导线PQ,两端以很软的导线通入5 A的电流.当加一个竖直向上的B=T的匀强磁场时,PQ恰好平衡,则导线PQ的重力为多少(sin 37°=图12\15.(12分)如图13所示,质量为m、带电荷量为+q的粒子,从两平行电极板正中央垂直电场线和磁感线以速度v飞入.已知两极间距为d,磁感应强度为B,这时粒子恰能沿直线穿过电场和磁场区域.今将磁感应强度增大到某值,则粒子将落到极板上.已知粒子重力不计,则粒子落到极板上时的动能为多少图1316.(10分)如图14所示,直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场.一电子(质量为m、电荷量为e)以v的速度从点O与MN成30°角的方向射入磁场中,求:¥图14(1)电子从磁场中射出时距O点多远;(2)电子在磁场中运动的时间为多少.17.(14分)质量为m,电荷量为q的带负电粒子自静止开始,经M、N板间的电场加速后,从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中,该粒子离开磁场时的位置P 偏离入射方向的距离为L,如图15所示.已知M、N两板间的电压为U,粒子的重力不计.图15(1)正确画出粒子由静止开始至离开匀强磁场时的轨迹图(用直尺和圆规规范作图);(2)求匀强磁场的磁感应强度B..参考答案1.A [磁感线是为了形象描述磁场而引入的假想线,它可以描述磁场的强弱和方向,A 对,B 错.磁铁的外部,磁感线从N 极到S 极,内部从S 极到N 极,内外部磁感线为闭合曲线,C 错.实验中观察到的铁屑的分布只是模拟磁感线的形状,不是磁感线,磁感线是看不到的,D 错.] |2.D [洛伦兹研究了磁场对运动电荷的作用力,库仑发现库仑定律,法拉第发现法拉第电磁感应规律,奥斯特通过实验发现电流的周围存在磁场,提出电流可以产生磁场的理论,故D 正确.]3.C [带电金属环形成逆时针电流(从右向左看),据安培定则可以确定,通过金属环轴OO′处的磁场方向水平向右,小磁针处的磁场方向水平向左,故小磁针N 极最后水平指向左方,C 项正确.]4.C [由于磁铁在导线所在处的磁感应强度方向水平向左,由左手定则知,磁铁对通电导线的作用力竖直向上,由牛顿第三定律可知,通电导线对磁铁的作用力竖直向下,使磁铁与桌面间的压力变大;由于通电导线对磁铁的作用力竖直向下,因此磁铁没有水平运动趋势,故C 正确.]5.C [通电直导线在c 点的磁感应强度方向与B 0的方向相反,b 、d 两点的电流磁场与B 0垂直,a 点电流磁场与B 0同向,由磁场的叠加知c 点的合磁感应强度最小.] 6.B7.D [电子在磁场中做匀速圆周运动,由题图可知在a 、b 、c 、d 四图中电子运动轨迹的半径大小关系为R d >R c >R b >R a ,由半径公式R =mvqB 可知,半径越大,磁感应强度越小,所以B a >B b >B c >B d ,D 正确.]8.B [由于洛伦兹力对带电粒子不做功,故v 2=v 1,由几何关系可知v 2的方向必过圆心,故B 正确,A 、C 、D 错误.]9.A [赤道附近的地磁场方向水平向北,一个带正电的射线粒子竖直向下运动时,据左手定则可以确定,它受到水平向东的洛伦兹力,故它向东偏转,A 正确.]10.A [小球从P 点静止释放,下落一段距离后进入正交的匀强电场和匀强磁场中后一定会受到电场力和洛伦兹力.电场力和重力会对小球做正功,洛伦兹力不做功.小球的动能会增加,即速度变大,且速度的方向也会发生变化.洛伦兹力也会变大,方向也会改变.小球运动的速度和加速度的大小、方向都会改变.所以运动情况是一定做曲线运动.] !解析 折线abc 受力等效于a 和c 连线受力,由几何知识可知ac = 32 m ,F =ILB sin θ=25××32×sin 90° N = 3 N . 水平向左解析 由左手定则可以判断出,当小球相对于磁场向右运动时,带正电的小球所受的洛伦兹力方向向上,当其与重力平衡时,小球即将飘离平面.设此时速度为v ,则由力的平衡可知mg =qvB ,所以最小速度v =mgqB .小球相对于磁场向右运动,而小球静止,则磁场向左运动. 2mv qB解析 正离子在匀强磁场中做匀速圆周运动,其偏转方向为顺时针方向,射到y 轴上最远的离子是沿x 轴负方向射出的离子.而射到x 轴上最远的离子是沿y 轴正方向射出的离子.这两束离子可能到达的最大x 、y 值恰好是圆周的直径,如图所示. 14. N解析 对通电导线受力分析如图所示.由平衡条件得: ~F 安=mg tan 37°, 又F 安=BIL , 代入数据得:G =mg =BILtan 37°=错误! N = N .mv 2-12qvBd解析 带电粒子做匀速直线运动时,有q Ud =qvB ,qU =qvBd.磁感应强度增大,则磁场力增大,粒子向磁场力方向偏转.当粒子到达极板时,电场力做负功,则-q U 2=E k -12mv 2.得E k =12mv 2-12qU =12mv 2-12qvBd16.(1)mv Be (2)πm3Be 、解析 (1)由左手定则可判断出电子应落在ON 之间,根据几何关系可解得圆心角为60°,则电子出射点距O 点的距离等于电子的运动半径 mveB .(2)电子在磁场中的运动时间应为t =16T =πm3Be 17.(1)轨迹图见解析 (2)2L L 2+d 22mUq 解析 (1)作粒子经电场和磁场的轨迹图,如图(2)设粒子在M 、N 两板间经电场加速后获得的速度为v ,由动能定理得:qU =12mv 2①粒子进入磁场后做匀速圆周运动,设其半径为r ,则:qvB =m v 2r ②由几何关系得:r 2=(r -L)2+d 2③ 联立①②③式得:磁感应强度B =2L L 2+d 2 2mUq .。
人教版物理选修3-1第三章《磁场》测试试题(含答案)1 / 9第三章《磁场》测试题一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.电场强度是表征电场的力的性质的物理量,在磁场中也存在类似的物理量,它是( )A .磁通量B .磁感应强度C .洛仑兹力D .磁通量变化率2.下列用来定量描述磁场强弱和方向的是( )A .磁感应强度B .磁通量C .安培力D .磁感线3.如图所示,一个可以自由运动的通电线圈套在一条形磁铁正中并与其同轴放置,则线圈将( ).A .不动,扩张趋势B .向左移动,扩张趋势C .向右移动,收缩趋势D .不动,收缩趋势 4.如图,在天花板下用细线悬挂一半径为R 的金属圆环,圆环处于静止状态,圆环一部分处在垂直于环面的磁感应强度大小为B 的水平匀强磁场中,环与磁场边界交点A 、B 与圆心O 连线的夹角为120 ,此时悬线的张力为F .若圆环通电,使悬线的张力刚好为零,则环中电流大小和方向是( )ABCD5.为了降低潜艇噪音,可用电磁推进器替代螺旋桨。
如图为直线通道推进器示意图,推进器内部充满海水,前后表面导电,上下表面绝缘,规格为:a×b×c=0.5m×0.4m×0.3m。
空间内存在由超导线圈产生的匀强磁场,其磁感应强度B=10.0T ,方向竖直向下。
若在推进器前后方向通以电流I=1.0×103A,方向如图。
则下列判断正确的是( )A .推进器对潜艇提供向左的驱动力,大小为5.0×103NB .推进器对潜艇规供向右的驱动为,大小为5.0×103NC .推进器对潜艇提供向左的驱动力,大小为4.0×103ND .推进器对潜艇提供向右的驱动力,大小为4.0×103N6.下列有关磁感线的说法中,正确的是( )A .在磁场中存在着一条一条的磁感线B .磁感线是起于N 极,止于S 极C .磁感线越密集处磁场越强D .磁感线的切线方向就是磁场对电流的作用力的方向7.三个速度大小不同的同种带电粒子(重力不计),沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入,当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为090、060、030,则它们在磁场中运动的时间之比为( )A .1:1:1B .1:2:3C .3:2:1D .238.磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的,军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体.当军舰接近磁性水雷时,就会引起水雷的爆炸,其依据是( )A .磁体的吸铁性B .磁极间的相互作用规律C .电荷间的相互作用规律D .磁场对电流的作用原理9.下列说法正确的是( )A .加速度v a t ∆=∆、电流U I R=、电场强度F E q =都用到了比值定义法 B .基本物理量和基本单位共同组成了单位制C .法拉第发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕D .1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定人教版物理选修3-1第三章《磁场》测试试题(含答案)律,并测出了静电力常量k的值10.如图所示,一根条形磁铁穿过一个弹性线圈,将线圈面积拉大,放手后穿过线圈的( )A.磁通量减少且合磁通量向左 B.磁通量增加且合磁通量向左C.磁通量减少且合磁通量向右 D.磁通量增加且合磁通量向右11.如图所示是表示电荷运动方向v、磁感应强度B和电荷所受的洛伦兹力F的相互关系图,四个图均为立体图且B、v、F两两相互垂直,其中正确的是A.B.C.D.12.如图所示,一条形磁铁放在粗糙水平面上,在其N极左上方放有一根长直导线,当导线中通以垂直纸面向里的电流I时,磁铁所受支持力和摩擦力的变化情况,正确的是()A.支持力变大,摩擦力向左 B.支持力变大,摩擦力向右C.支持力变小,摩擦力向左 D.支持力变小,摩擦力向右13.通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内,如图所示,ab边与MN平行.关于MN的磁场对线框的作用力,下列说法正确的是()A.线框所受的安培力的合力方向为零B.线框所受的安培力的合力方向向左C.线框有两条边所受的安培力方向相同D.线框有两条边所受的安培力大小相等3/ 914.关于磁场,以下说法正确的是()A.电流在磁场中某点不受磁场力作用,则该点的磁感强度一定为零B.磁场中某点的磁感强度,根据公式B=FIL,它跟F,I,L都有关C.磁场中某点的磁感强度的方向垂直于该点的磁场方向D.磁场中任一点的磁感强度等于磁通密度,即垂直于磁感强度方向的单位面积的磁通量15.关于回旋加速器中电场和磁场的作用的叙述,正确的是A.电场和磁场都对带电粒子起加速作用B.电场和磁场是交替地对带电粒子做功的C.只有电场力对带电粒子起加速作用D.同一带电粒子最终获得的最大动能只与交流电压的大小有关二、多选题(每小题至少有两个正确答案)16.如图所示,一长为L的通电直导线MN垂直放置在水平向右的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,直导线中的电流方向由N到M,电流强度为I,则通电直导线所受安培力()A.方向垂直纸面向外B.方向垂直纸面向里C.大小为BIL D.大小为B IL17.如图所示是回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D形金属盒,分别与高频交流电极连接,两个D形金属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,两个D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,下列说法中正确的是()A.加速电压越大,粒子最终射出时获得的动能就越大B.粒子射出时的最大动能与加速电压无关,与D形金属盒的半径和磁感应强度有关人教版物理选修3-1第三章《磁场》测试试题(含答案)5 / 9C .若增大加速电压,粒子在金属盒间的加速次数将减少,在回旋加速器中运动的时间将减小D .粒子第518.如图所示,已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U 加速后,水平进入互相垂直的匀强电场E 和匀强磁场B 的复合场中(E 、g 和B 已知),小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )A .小球带负电B .小球做匀速圆周运动过程中机械能保持不变C .小球做匀速圆周运动过程中周期2E T Bgπ= D .若电压U 增大,则小球做匀速圆周运动的周期变大19.如图,两平行金属板中有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,带正电的粒子(不计粒子的重力)从两板中央垂直电场、磁场入射.它在金属板间运动的轨迹为水平直线,如图中虚线所示.若使粒子飞越金属板间的过程中向上板偏移,可以采取下列的正确措施为 ( )A .使入射速度增大B .使粒子电量增大C .使电场强度增大D .使磁感应强度增大20.一金属条放置在相距为d 的两金属轨道上,如图所示.现让金属条以v 0的初速度从AA ′进入水平轨道,再由CC ′进入半径为r 的竖直圆轨道,金属条到达竖直圆轨道最高点的速度大小为v ,完成圆周运动后,再回到水平轨道上,整个轨道除圆轨道光滑外,其余均粗糙,运动过程中金属条始终与轨道垂直且接触良好.已知由外电路控制、流过金属条的电流大小始终为I ,方向如图中所示,整个轨道处于水平向右的匀强磁场中,磁感应强度为B ,A 、C 间的距离为L ,金属条恰好能完成竖直面内的圆周运动.重力加速度为g ,则由题中信息可以求出()A.金属条的质量B.金属条在磁场中运动时所受的安培力的大小和方向C.金属条运动到DD′时的瞬时速度D.金属条与水平粗糙轨道间的动摩擦因数三、实验题21.如图所示,在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”的实验中,M,N是通电螺线管轴线上的两点,且这两点到螺线管中心的距离相等。
人教版选修 3-1 第三章 磁场一、单项选择题1.以下图的虚线地区内,充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场.一带电粒子a (不计重力 )以必定的初速度由左界限的O点射入磁场、电场地区,恰巧沿直线由地区右界限的O ′(图中未标出 )穿出.若撤去该地区内的磁场而保存电场不变,另一个相同的粒子b (不计重力)仍以相同初速度由O 点射入,从地区右界限穿出,则粒子b ()A . 穿出地点必定在 O 点下方 ′B . 穿出地点必定在 O 点上方 ′C . 运动时,在电场中的电势能必定减小D . 在电场中运动时,动能必定减小以下图,一根长度 L 的直导体棒中通以大小为I 的电流,静止在导轨上,已知垂直于导体棒的2.匀强磁场的磁感觉强度为B , B 的方向与竖直方向成 θ角 .以下说法中正确的选项是()A . 导体棒遇到磁场力大小为 BLI sin θB . 导体棒对轨道压力大小为mg +BLI sin θC . 导体棒遇到导轨摩擦力为D . 导体棒遇到导轨摩擦力BLI cos θ3.以下对于磁场的说法中正确的选项是()A . 磁体四周的磁场看不见、摸不着,所以磁场不是客观存在的B . 将小磁针放在磁体邻近,小磁针会发生偏转是因为遇到磁场力的作用C . 把磁体放在真空中,磁场就消逝了D . 当磁体四周撒上铁屑时才能形成磁场,不撒铁屑磁场就消逝4.以下图,带负电的金属圆环绕轴OO ′以角速度ω匀速旋转,在盘左边轴线上的小磁针最后平衡的地点是 ()A . N 极竖直向上B. N 极竖直向下C. N 极沿轴线向右D. N 极沿轴线向左5.以下图,一根通电直导线置于水平向右的匀强磁场中,电流方向垂直于纸面向里,该导线所受安培力大小为F.将导线长度减少为本来的一半时,导线遇到的安培力为()A.B.C.FD. 2F6.质谱仪主要由加快电场和偏转磁场构成,其原理图如图.假想有一个静止的带电粒子P(不计重力) ,经电压为U的电场加快后,垂直进入磁感觉强度为 B 的匀强磁场中,最后打究竟片上的D点,设 OD=x,则图中能正确反应2() x 与 U 之间函数关系的是A .B.C. D .7.以下图,通电螺线管四周能自由转动的小磁针a、 b、 c、d 已静止,N极指向正确的选项是()A . 小磁针 aB . 小磁针 bC . 小磁针 cD . 小磁针 d8.如图,一个带负电的物体从绝缘粗拙斜面顶端滑究竟端时的速度为v ,若加上一个垂直纸面向外的磁场,则滑究竟端时( )A . v 变小B . v 变大C . v 不变D . 不可以确立 v 的变化9.对于磁场对通电直导线作使劲的大小,以下说法中正确的选项是( )A . 通电直导线跟磁场方向平行时作使劲最小,但不为零B . 通电直导线跟磁场方向垂直时作使劲最大C . 作使劲的大小跟导线与磁场方向的夹角大小没关D . 通电直导线跟磁场方向不垂直时必定无作使劲10.以下图,两根垂直纸面平行搁置的直导线 a 和 b ,通有等值电流.在纸面上距 a 、 b 等远处有一点 ,若 P 点合磁感觉强度B 的方向水平向左,则导线a 、b 中的电流方向是( )PA . a 中向纸里, b 中向纸外B . a 中向纸外, b 中向纸里C . a 、 b 中均向纸外D . a 、b 中均向纸里二、多项选择题11.(多项选择 )以下图的 xOy 平面内,存在正交的匀强磁场和匀强电场,匀强磁场的磁感觉强度大小为 ,方向垂直xOy 平面向里,匀强电场大小为 ,方向沿 y 轴正方向.将一质量为 m 、带电量为BEq 的粒子从O 点由静止开释,粒子的运动曲线以下图,运动周期为, 点距 x 轴的距离为粒子T P运动过程中距x 轴最大距离的一半,粒子的重力忽视不计.以下说法正确的选项是()A .粒子带正电B.粒子运动到最低点时,粒子所受电场力与洛伦兹力大小相等C.粒子由P点运动到与之等高的Q 点所用时间为D.粒子在运动过程中,距x 轴的最大距离为12.(多项选择 )以下图,一束正离子先后经过正交电场磁场地区Ⅰ和匀强磁场地区Ⅱ ,假如这束正离子流在地区Ⅰ中不偏转,进入地区Ⅱ 后偏转半径又相同,则说明这些正离子拥有相同的()A .电荷B.质量C.速度D.比荷13.(多项选择)安培的分子环流假定,可用来解说()A .两通电导体间有相互作用的原由B.通电线圈产生磁场的原由C.永远磁铁产生磁场的原由D.铁质类物体被磁化而拥有磁性的原由三、填空题14.在磁感觉强度B=0.8 T的匀强磁场中,一根与磁场方向垂直搁置、长度L=0.2 m 的通电导线中通有 I=0.4 A的电流,则导线所受磁场力大小为________;若将导线转过90°与磁场方向平行时,导线所受磁场力为________,此时磁场的磁感觉强度为________.15.一矩形线圈面积S - 2 2 1= 10 m ,它和匀强磁场方向之间的夹角θ=30°,穿过线圈的磁通量Ф=- 3 Wb ,则磁场的磁感觉强度B=______________;若线圈以一条边为轴转,则穿过线圈1×10 180 °的磁通量的变化量为____________ ;若线圈平面和磁场方向之间的夹角变成θ=,则Ф=2 0 ________________.16.边长为a的正方形线圈,放在磁感觉强度为 B 的匀强磁场中,以下图.求出以下四种状况下,穿过线圈的磁通量.17.在两平行金属板间,有以下图的相互正交的匀强电场和匀强磁场.α粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,恰巧能沿直线匀速经过.供以下各小题选择的答案有:A .不偏转 B.向上偏转C.向下偏转 D.向纸内或纸外偏转(1) 若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,质子将________.(2) 若电子以速度v 从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,电子将________.(3) 若质子以大于v 的速度,沿垂直于电场方向和磁场方向从两板正中央射入,质子将________.(4) 若增大匀强磁场的磁感觉强度,其余条件不变,电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向,从两极正中央射入时,电子将________.18.以下图,一个质量为m 带正电的带电体电荷量为q,紧贴着水平绝缘板的下表面滑动,滑动方向与垂直纸面向里的匀强磁场 B 垂直,则能沿绝缘面水光滑动的速度方向________,大小应不小于 ________ ,若从速度v0 开始运动,则它沿绝缘面运动的过程中,克服摩擦力做功为________.四、实验题19.霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上获得了打破性进展.如图甲所示,在一矩形半导体薄片的、 间通入电流 ,同时外加与薄片垂直的磁场,在 M 、NP QIB 间出现电压 U H ,这类现象称为霍尔效应, U H 称为霍尔电压,且知足 U H = k ,式中 d 为薄片的厚度, k 为霍尔系数.某同学经过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数.(1) 若该半导体资料是空穴 (可视为带正电粒子 )导电,电流与磁场方向如图甲所示,该同学用电压表丈量U H 时,应将电压表的“+ ”接线柱与________(填 “M ”或 “N ”)端经过导线相连. (2) 已知薄片厚度d = 0.40mm ,该同学保持磁感觉强度B =0.10 T 不变,改变电流 I的大小,丈量相应的U H 值,记录数据以下表所示.依据表中数据在图乙中画出U - I 图线,利用图线求出该资料的霍尔系数为- 3-________×10V ·m ·AH1 ·T-1(保存 2 位有效数字 ).(3) 该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次丈量,取两个方向丈量的均匀值,能够减小霍尔系数的丈量偏差,为此该同学设计了如图丙所示的丈量电路,S 1、 S 2 均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出).为使电流从Q端流入,P 端流出,应将S 1 掷向 ________(填 “a ”或“b ”),S 2 掷向 ________(填 “c ”或 “d ”).为了保证丈量安全,该同学改良了丈量电路,将一适合的定值电阻串连在电路中.在保持其余连接不变的状况下,该定值电阻应串连在相邻器件 ____和 ____( 填器件代号 ) 之间.20.1879 年美国物理学家霍尔在研究载流导体在磁场中受力状况时,发现了一种新的电磁效应:将导体置于磁场中,并沿垂直磁场方向通入电流,则在导体中垂直于电流和磁场的方向会产生一个横向电势差,这类现象以后被称为霍尔效应,这个横向的电势差称为霍尔电势差.(1) 如图甲所示,某长方体导体 abcd - a ′b ′c ′d ′的高度为 h 、宽度为 l ,此中的载流子为自由电子,自由电子电荷量为 e ,导体处在与 abb ′a ′面垂直的匀强磁场中,磁场的磁感觉强度为 B 0.在导体中通有垂直于面的恒定电流,若测得经过导体的恒定电流为,横向霍尔电势差为 U ,此导体中单H位体积内自由电子的个数为 ________.(2) 对于某种确立的导体资料,其单位体积内的载流子数量 n 和载流子所带电荷量 q 均为定值,人们将 H =定义为该导体资料的霍尔系数.利用霍尔系数H 已知的资料能够制成丈量磁感觉强度的探头,有些探头的体积很小,其正对横截面( 相当于图甲中的 面 的面积能够在0.1 cm 2 以 abb ′a ′ )下,所以能够用来较精准地丈量空间某一地点的磁感觉强度.如图乙所示为一种利用霍尔效应测磁感觉强度的仪器,此中探头装在探杆的前端,且使探头的正对横截面与探杆垂直.这类仪器既能够控制经过探头的恒定电流的大小I ,又能够监测探头所产生的霍尔电势差 U H ,并自动计算出探头所测地点磁场的磁感觉强度的大小,且显示在仪器的显示窗内.①在利用上述仪器丈量磁感觉强度的过程中,对控杆的搁置方向要求为:______________.② 要 计 算 出 所 测 位 置 磁场 的 磁 感 应 强 度 , 除 了 要 知 道 H 、 I 、 U H 外 , 还 需 要 知 道 物 理 量__________________ . 推 导 出 用 上 述 物 理 量 表 示 所 测 位 置 磁 感 应 强 度 大 小 的 表 达 式 :_____________.五、计算题21.以下图,空间内有方向垂直纸面(竖直面)向里的界匀强磁场地区 Ⅰ 、 Ⅱ ,磁感觉强度大小未知,地区 Ⅰ 内有竖直向上的匀强电场,地区 Ⅱ 内有水平向右的匀强电场,两区城内的电场强度大小相等,现有一质量、电荷量的带正电滑块从地区Ⅰ 左边与界限相距的 点以的初速度沿粗拙、绝缘的水平面向右运动,进入地区Ⅰ后,滑块立刻在竖 直平面内做匀速圆周运动,在地区Ⅰ 内运动一段时间后走开磁场落回 点 已知滑块与水平面间的.动摩擦因数 ,重力加快度.(1 )求匀强电场的电场强度大小 和地区 Ⅰ中磁场的磁感觉强度大小 ;( )求滑块从 点出发到再次落回 点所经历的时间(可用分数表示,圆周率用字母 表示);2π ( )若滑块在 点以 的初速度沿水平面向右运动,当滑块进入地区 Ⅱ 后恰巧能做匀速直3线运动,求有界磁场地区 Ⅰ 的宽度 及地区 Ⅱ 内磁场的磁感觉强度大小 (可用分数表示). .22.以下图, ab 、 cd 为两根相距 2 m 的平行金属导轨,水平搁置在竖直向下的匀强磁场中,一根质量为 3.6 kg 金属棒,当通以5 A 的电流时,金属棒沿导轨做匀速运动;当金属棒中电流增添到8A 时,金属棒能获取 22 m/s 的加快度,求匀强磁场的磁感觉强度的大小.23.以下图,通电导线 L 垂直放于匀强磁场 (各点的磁感觉强度大小和方向均相同 ) 中,导线长 8m,磁感觉强度 B 的值为 2 T,导线所受的力为32 N,求导线中电流的大小.答案分析1.【答案】 C【分析】 a 粒子要在电场、磁场的复合场区内做直线运动,则该粒子必定做匀速直线运动,故对粒子 a 有: Bqv= Eq 即只需知足E= Bv,不论粒子带正电仍是负电,都能够沿直线穿出复合场区,当撤去磁场只保存电场时,粒子b 因为电性不确立,故没法判断是从点的上方仍是下方穿出,故O′A 、B 错误;粒子b在穿过电场区的过程中必定遇到电场力的作用而做类平抛运动,电场力做正功,其电势能减小,动能增大,故 C 项正确, D 项错误.2.【答案】 D【分析】依据左手定章可得导体棒受力剖析以下图.因为 B 与 I 垂直,故导体棒遇到磁场力大小为,故 A 错误;依据共点力均衡规律得:,得导体棒对轨道的压力大小为,故 B 错误;由题意知导体棒受到的是静摩擦力,由均衡条件可得:,故 C 错误, D 正确 .【答案】B3.【分析】【答案】C4.【分析】等效电流的方向与转动方向相反,由安培定章知轴线上的磁场方向向右,所以小磁针N 极受力向右,故 C 正确.5.【答案】 B【分析】电流与磁场垂直,安培力:F= BIL当导线长度减少为本来的一半时,导线遇到的安培力为:F′= BI·联立解得: F′=.6.【答案】 A【分析】依据动能定理qU=mv 2得, v =粒子在磁场中偏转洛伦兹力供给向心力qvB =m ,则 R = .x = = .2R知 x 2 ∝U .故 A 正确, B 、 C 、 D 错误. 7.【答案】 C【分析】依据安培定章,判断出通电螺线管左边为 N ,右侧为 S ,则静止时小磁针 N 极指向磁场方向,所以图中正确的只有小磁针c .8.【答案】 A【分析】依据左手定章,带负电的物体沿斜面下滑时遇到垂直斜面向下的洛伦兹力,所以物体与斜面间的摩擦力增大,进而使物体滑到斜面底端时速度变小,故A 正确.9.【答案】 B【分析】因为安培力F = BIL sin θ, θ 为导线和磁场的夹角,当导线的方向与磁场的方向平行时,所受安培力为 0;当导线的方向与磁场方向垂直时,安培力最大.10.【答案】A【分析】若a中向纸里,b中向纸外,依据安培定章判断可知:a在P 处产生的磁场Ba方向垂直于aP 连线向下,以下图.b 在P 处产生的磁场Bb方向垂直于bP连线向上,以下图,依据平行四边形定章进行合成,则得P 点的磁感觉强度方向水平向左.切合题意.故A 正确.若 a 中向纸外, b中向纸里,同理可知,P 点的磁感觉强度方向水平向右.故B 错误.若 a 、 b中均向纸外,同理可知,P 点的磁感觉强度方向竖直向上.故C 错误.若 a 、 b 中均向纸里,同理可知,P 点的磁感觉强度方向竖直向下.故D 错误.11.【答案】 AC【分析】粒子由静止开始运动,故开始时电场力向下,故粒子带正电,故A 正确;粒子运动到最低点时,协力向上,电场力向下,协力供给向心力,故洛伦兹力大于电场力,故B错误;粒子的初速度为零,将初速度沿着水平方向分解为水平向左和水平向右的两个相平分速度v1和v2,大小均为v,向右的分速度v2,对应的洛伦兹力与电场力均衡,故:qv2B= qE①向左的分速度v1,做逆时针的匀速圆周运动,依据牛顿第二定律,有:=m ②1此中:v = v = v ③1 2联立①②③ 解得:R=T==粒子由 P 点运动到与之等高的Q 点所用时间为:t=·T=粒子在运动过程中,距x 轴的最大距离为:ym ==2R故 C 正确, D 错误.12.【答案】 CD【分析】离子在地区Ⅰ 内不偏转,则有qvB= qE,v=,说明离子有相同速度, C 对;在地区Ⅱ内半径相同,由r=知,离子有相同的比荷, D 对;至于离子的电荷与质量能否相等,由题意没法确立,故 A 、B 错.13.【答案】 CD【分析】两通电导体有相互作用,是经过磁体之间的磁场的作用产生的,故 A 错误;通电线圈产生磁场的原由是电流的四周存在磁场,与分子电流没关,故 B 错误;安培提出的分子环形电流假说,解说了为何磁体拥有磁性,说了然磁现象产生的实质,故 C 正确;安培以为,在原子、分子或分子团等物质微粒内部,存在着一种环形电流——分子电流,分子电流使每个物质微粒都形成一个细小的磁体,未被磁化的物体,分子电流的方向特别杂乱,对外不显磁性;磁化时,分子电流的方向大概相同,于是对外界显出显示出磁性,故 D 正确.-20 0.8 T 14.【答案】 6.4 ×10 N【分析】当磁感觉强度 B 与电流 I 垂直搁置时,由公式B=-可知 F= BIL=0.8×0.4×0.2 N=6.4×102N当导线搁置方向与磁感觉强度的方向平行时,遇到的磁场力的大小为零,磁场中某点的磁感觉强度的大小和能否搁置通电导线以及搁置的方向没关,B=0.8 T.- 315.【答案】 0.2 T 2×10 Wb 0【分析】线圈的磁通量Ф= B·S = BS sin 30,°所以 B=== 0.2 T⊥若线圈以一条边为轴转,则穿过线圈的磁通量的变化量180°=-=- 3 - 3 - 3Wb- (-1×10 )Wb = 2×10 WbΔФ Ф Ф′1×10线圈平面和磁场方向之间的夹角变成,则0=0.0°Ф2 216.【答案】 0Ba 0.5Ba【分析】由图1 可知,线圈与磁场的方向平行,依据可知,穿过线圈的磁通量等于;由图 2 可知,线圈与磁场垂直,依据可知,穿过线圈的磁通量为;由图3 可知,线圈与磁场之间的夹角是,依据可知,穿过线圈的磁通量为30°;由图4 可知,线圈与磁场之间的夹角额,依据可知,穿过线圈的磁通量为60°.17.【答案】 (1)A (2)A (3)B(4)C【分析】设带电粒子的质量为m,带电荷量为q,匀强电场的电场强度为E,匀强磁场的磁感觉强度为带电粒子以速度v 垂直射入相互正交的匀强电场和匀强磁场中时,若粒子带正电荷,则所受电场力方向向下,大小为qE;所受磁场力方向向上,大小为Bqv0.沿直线匀速经过时,明显有Bqv0= qE, v0=,即沿直线匀速经过时,带电粒子的速度与其质量、电荷量没关.假如粒子带负电荷,电场力方向向上,磁场力方向向下,上述结论仍旧建立.所以,(1)(2) 两小题应选 A. 若质子以大于v 的速度射入两板之间,因为磁场力=,磁场力将大于电场力,质子带正电荷,将向0上偏转,第 (3)小题应选 B.磁场的磁感觉强度 B 增大时,电子射入的其余条件不变,所受磁场力 F =Bqv0也增大,电子带负电荷,所受磁场力方向向下,将向下偏转,所以第(4) 小题应选择 C.18.【答案】水平向右,2 , m [v -( ) ]【分析】19. 【答案】 (1)M (2) 如图所示 1.5(1.4 或 1.6)(3) b c S1 E(或S2E)【分析】(1)依据左手定章得,正电荷向M 端偏转,所以应将电压表的“+”接线柱与 M 端经过导线相连. (2)U H—I图线以下图.依据U H= k 知,图线的斜率为k = k = 0.375,解得霍尔系数=-3 · ·- 1 - 1 为使电流从Q 端流入, P 端流出,应将掷向 b,掷向 c,为了×·.(3) S S12保护电路,定值电阻应串连在S1和E(或S2和E)之间.20.【答案】 (1) (2)①应调整探杆的搁置地点(或调整探头的方向),使霍尔电势差达到最大(或使探杆与磁场方向平行;使探头的正对横截面与磁场方向垂直;abb′a′面与磁场方向垂直)②探头沿磁场方向的宽度 lB=【分析】(1)设单位体积内的自由电子数为n,自由电子定向挪动的速率为v,则有 I= nehlv 当形成恒定电流时,自由电子所受电场力与洛伦兹力相等,所以有evB0 = e 解得 n=.(2)①应调整探杆的搁置方向( 或调整探头的方向),使霍尔电势差达到最大(或使探杆与磁场方向平行;探头的正对横截面与磁场方向垂直;abb′a′面与磁场方向垂直) .②设探头中的载流子所带电荷量为q,依据上述剖析可知,探头处于磁感觉强度为 B 的磁场中,当通有恒定电流I,产生最大稳固霍尔电压U H时,有 qvB= q又因I=nqhlv和H=联立可解得B=所以,还需要知道探头沿磁场方向的宽度l.21.【答案】( 1)(2)(3)【分析】 (1)滑块在地区Ⅰ内做匀速圆周运动时,重力与电场力均衡,则有:.解得:滑块在 A、 N 间运动时,由牛顿第二定律可得:由运动公式可得:代入数据得:平抛运动过程知足:做圆周运动知足联立方程求解得:.(2)滑块在A、 N 间的时间:在磁场中做匀速圆周运动的时间:平抛运动的时间:总时间为:。
高二物理选修3-1第三章磁场章节知识点过关单元测试一、选择题(本题共15小题,每小题4分,共60分。
在每小题给出的四个选项中,1-10题只有一个选项符合题目要求,11-15题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.关于磁感线,下列说法正确的是()A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场B.磁感线总是从N极到S极C.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D.两个磁场叠加的区域,磁感线就可能相交2.如图所示,一水平导线通以电流I,导线下方有一电子,初速度方向与电流平行,关于电子的运动情况,下述说法中,正确的是()A.沿路径a运动,其轨道半径越来越大B.沿路径a运动,其轨道半径越来越小C.沿路径b运动,其轨道半径越来越小D.沿路径b运动,其轨道半径越来越大3.质量和电荷量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中虚线所示。
忽略带电粒子的重力。
下列表述正确的是()A.M带正电N带负电B.M的速率大于N的速率C.洛伦兹力对M、N均做正功D.M的运行时间大于N的运行时间4.如图所示的速度选择器水平放置,板长为L,两板间距离也为L,两板间分布着如图所示的正交匀强电场与匀强磁场,一带正电的粒子(不计重力)从两板左侧中点O处沿图中虚线水平向右射入速度选择器,恰好做匀速直线运动;若撤去磁场,保留电场,粒子以相同的速度从O点进入电场,恰好从上板极右边缘d点离开场区;若撤去电场,保留磁场,粒子以相同的速度从O点进入磁场,则粒子圆周运动的半径为()A.L B.2LC.5L/4 D.L/25.磁场中某区域的磁感线,如图所示,则()A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba>BbB.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba<BbC.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小A.减小粒子的入射速率B.减小磁感应强度C.增大粒子的入射速率D.增大带电粒子的比荷7.关于地磁场,下列说法正确的是()A.地球是一个巨大的磁体,地磁N极在地理北极附近,S极在地理南极附近B.地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直地面竖直向上,在北半球垂直于地面竖直向下C.地球的周围存在着磁场,但地磁的两极与地理的两极并不重合,其间有一个夹角,这就是磁偏角,磁偏角的数值在地球上不同地点是相同的D.在地球表面各点地磁场强弱相同8.如图所示,两个圆环A、B同心放置,且半径R A<R B。
第三章《磁场》章末检测题(时间:60分钟满分:110分)一、选择题(每小题4分,共40分)1 •处于纸面内的一段直导线长 L = 1 m 通有1= 1 A 的恒定电流,方向如图所示.将 导线放在匀强磁场中, 它受到垂直于纸面向外的大小为 F = 1 N 的磁场力作用.据 此(A. B. C. D. 2•电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示,利用这种装置可以把质量为 2.0 g 的弹体(包括金属杆EF 的质量)加速到6 km/s ,若这种装置的轨道宽为 d = 2 m,长L = 100 m 电流丨=10 A ,轨道摩擦不计,则下列有关轨道间所加匀 强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率结果正确的是( )A. B. C. D.7.如图所示,边长为a 的等边三角形 ABC 区域中存在垂直纸面向里的匀强磁场, 一带正电、 电荷量为q 的粒子以速度v o 沿AB 边射入匀强磁场中,欲使带电粒子能从 AC 边射出,匀强 磁场的磁感应强度 B 的取值应为( ))能确定磁感应强度的大小和方向能确定磁感应强度的方向,不能确定它的大小 能确定磁感应强度的大小,不能确定它的方向 磁感应强度的大小和方向都不能确定B = 18 T ,F m = 1.08 X 108W B = 0.6 T ,F m = 7.2 X 104 W B = 0.6 T ,F m = 3.6 X 106 W6B = 18 T ,F = 2.16 X 10 W 3.指南针静止时,其 N 极指向如右图中虚线所示,若在其正上方放置水平方向的导线并通 以直流电,则指南针静止时其 N 极指向如右图中实线所示.据此可知(A. B. C. D. ) 导线南北放置, 导线南北放置, 导线东西放置, 导线东西放置, 通有向南方向的电流 通有向北方向的电流 通有向西方向的电流 通有向东方向的电流 4. 电子与质子速度相同,都从 O 点射入匀强磁场区域,则图中 画出的四段圆弧,哪两段是电子和质子运动的可能轨迹 () A. B. C. D. a 是电子运动轨迹, b 是电子运动轨迹, c 是电子运动轨迹, d 是电子运动轨迹, d 是质子运动轨迹 c 是质子运动轨迹 b 是质子运动轨迹 a 是质子运动轨迹 5. 如图所示,在 x >0,y >0的空间有恒定的匀强磁场,磁感应强度的 方向垂直于xOy 平面向里,大小为 B 现有四个质量及电荷量均相 的带电粒子,由x 轴上的P 点以不同的初速度平行于 y 轴射入磁 场,其出射方向如图所示,不计重力的影响,则 ( )A. B. C. D. 初速度最大的粒子是沿①方向射出的粒子 初速度最大的粒子是沿②方向射出的粒子 在磁场中运动时间最长的是沿③方向射出的粒子 在磁场中运动时间最长的是沿④方向射出的粒子6•如图所示,三个带相同正电荷的粒子 a 、b 、c (不计重力),以相同的动能沿平行板电容器中心线同时射入相互垂直的电磁场中,其轨迹 如图所示,由此可以断定(A. B. C. D. ) 三个粒子中,质量最大的是 三个粒子中,质量最大的是 三个粒子中动能增加的是 三个粒子中动能增加的是 c ,质量最小的是a a ,质量最小的是c c ,动能减少的是a a ,动能减少的是c o r --- p齐x 7同3①2A B =^ B B 》如aq ' aqmv mv C. B = D. B 》 aq aq&如图所示实线表示处在竖直平面内的匀强电场的电场线, 的匀强磁场与电场正交,有一带电液滴沿斜向上的虚线 角,且 A. B. C. D. a >3 ,则下列说法中不正确的是 ( 液滴一定做匀速直线运动 液滴一定带正电电场线方向一定斜向上 液滴有可能做匀变速直线运动 与水平方向成 a 角,水平方向3储存环是北京正负电子对撞 (i H )和a 粒子(2He )等带电 9. 北京正负电子对撞机重大改造工程曾获中国十大科技殊荣,机中非常关键的组成部分,如图为储存环装置示意图.现将质子 粒子储存在储存环空腔中,储存环置于一个与圆环平面垂直的匀强磁场 (偏转磁场)中,磁感应强度为 B 如果质子和a 粒子在空腔中做圆周运 的轨迹相同(如图中虚线所示),偏转磁场也相同•比较质子和 a 粒子 圆环状空腔中运动的动能 曰和巳,运动的周期T H 和T a 的大小,有( ) A . E H — E" , T H M T a B . En E“, T H T a C. E H M E« , T H M T a D. E HM E«, T H T a 10. 如图所示,ABC 为与匀强磁场垂直的边长为 a 的等边三角形,磁场垂直纸面向外,比荷 为e /m 的电子以速度V 0从A 点沿AB 方向射入,现欲使电子能穿过 的取值应为( )\/5mv A. B> - ae \/3mv C. B< - ae 二、非选择题(共60分) 11. (5分)如图所示,在互相垂直的水平方向的匀强电场 动 在 BC 边,则磁感应强度 2mv B. B —— ae 2mv D. B> -ae 匀强磁场(B 已知)中,有一固定的竖直绝缘杆,杆上套有一个质量 m 电荷量为+ q 的小球,它们之间的动摩擦因数为 卩.现由静止释 小球,则小球下落的最大速度 v m 是多少?(mg>y qE ) (E 已知) 12. (10分)如图所示,一质量为 m 的导体棒 MN 两端分别放在两个 固定的光滑圆形导轨上,两导轨平行且间距为 上的匀强磁场中,当导体棒中通一自右向左的电流 止在与竖直方向成 37°角的导轨上,取 sin 37 =0.8,求: (1) 磁场的磁感应强度 B ;(2) 每个圆导轨对导体棒的支持力大小 L ,导轨处在竖直向 I 时,导体棒静 =0.6 , cos 37 ° F N。
第三章《磁场》单元测试题一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.随着科学技术的不断发展,使用“传感器”进行控制的家用电器日益普及,我们日常生活中的空调器和电冰箱都使用了( )A.压力传感器 B.红外线传感器 C.生物传感器 D.温度传感器2.以下哪种情况比较正确地反映了奥斯特实验?A.电流流向由南向北时,其下方的小磁针N极偏向东边B.电流流向由南向北时,其下方的小磁针N极偏向西边C.电流流向由东向西时,其下方的小磁针N极偏向北边D.电流流向由西向东时,其下方的小磁针N极偏向北边3.当摇动如图所示的手摇交流发电机时,发现小灯泡闪烁.此时流过小灯泡的电流是()A.交流电 B.直流电 C.恒定电流 D.涡流4.带电粒子在匀强磁场中运动,由于受到阻力作用,粒子的动能逐渐减小(带电荷量不变,重力忽略不计),轨道如图中曲线abc所示.则该粒子()A.带负电,运动方向a→b→c B.带负电,运动方向c→b→aC.带正电,运动方向a→b→c D.带正电,运动方向c→b→a5.下列各图中,运动电荷的速度方向、磁场方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是:()A. B. C. D.A.磁感应强度B是反映磁场强弱的物理量B.由可知,B与F成正比,与IL成反比C.地磁场北极在地理北极附近,二者不是重合的D.电流与电流,磁极与磁极,磁极与电流之间都是通过磁场发生作用力的7.如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上.在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线.当导线中通以由外向内的电流时,下列说法正确的是()A.磁铁受到向左的摩擦力,磁铁对桌面的压力减小B.磁铁受到向右的摩擦力,且对桌面的压力减小C.磁铁受到向左的摩擦力,且对桌面的压力增大D.磁铁不受摩擦力,对桌面的压力不变8.将通电直导线置于匀强磁场中,导线与磁场方向垂直.若仅将导线中的电流增大为原来的3倍,则该匀强磁场的磁感应强度( )A.减小为原来的1/3 B.保持不变 C.增大为原来的3倍 D.增大为原来的9倍9.物理学在揭示现象本质的过程中不断发展,下列说法不正确的是()A.通电导线受到的安培力,实质上是导体内运动电荷受到洛仑兹力的宏观表现B.穿过闭合电路的磁场发生变化时电路中产生感应电流,是因为变化磁场在周围产生了电场使电荷定向移动C.磁铁周围存在磁场,是因为磁铁内有取向基本一致的分子电流D.踢出去的足球最终要停下来,说明力是维持物体运动的原因10.水平放置的绝缘桌面上,有一个带正电的小球,其足够远处有一个金属圆环,它们的正上方各有一个N极向下的条形磁铁,磁铁在水平向右移动的极短时间内,对小球和圆环分别产生水平方向的驱动力,下列选项正确的是圆环受到的力水平向右圆环受到的力水平向左小球受到的力垂直纸面向外小球受到的力垂直纸面向内.11.如图是比荷相同的两粒子从o点垂直进入直线边界匀强磁场区域的运动轨迹,下列说法正确的是()A.a带正电,b带负电B.a的带电量比b的带电量小C.a运动的速率比b的小D.a的运动时间比b的短12.如图,在磁感应强度为B的匀强磁场中,面积为S的矩形刚性导线框abcd可绕过ad边的固定轴OO′转动,磁场方向与线框平面垂直.在线框中通以电流强度为I的稳恒电流,并使线框与竖直平面成θ角,此时bc边受到相对OO′轴的安培力矩大小为()13.如图,是磁电式电流表的结构,蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布,线圈中a、b两条导线长均为l,通以图示方向的电流I,两条导线所在处的磁感应强度大小均为B.则()A.该磁场是匀强磁场 B.线圈平面总与磁场方向垂直C.线圈将逆时针方向转动 D.a、b导线受到的安培力大小总为IlB二、多选题(每小题至少有两个正确答案)14.三根平行共面的通电长导线都通有稳恒电流,要使它们所受的磁场合力都为零,如图,有可能实现的是( )A. B. C. D.15.如图所示,金属棒MN放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上,与金属导轨组成闭合回路.当回路通有电流(电流方向如图中所示)时,关于金属棒受到安培力F的方向和大小,下列说法中正确的有( )A.F方向向右 B.F方向向左C.增大电流,F增大 D.增大磁感应强度,F减小16.在以下四幅演示实验图示中,通过实验现象能正确表述实验结论的是( )A.小磁针发生偏转,反映了电流的磁效应B.闭合电键,检流计指针发生偏转,反映了在一定条件下机械能可以转变为电能C.闭合电键,金属棒在导轨上滚动,反映了磁场可以产生能量D.闭合电键,线框转动,说明改变穿过闭合电路的磁通量可以产生感应电流17.“卫星悬绳发电”是人类为寻找卫星的新型电力能源供应系统而进行的实验假设在实验中,用飞机拖着一根很长的金属线其下端悬挂一个金属球,以保证金属线总是呈竖直状态在高空环绕地球飞行,且每次飞经我国上空时都是由西北飞向东南方向,则下列说法正确的是A.这是利用运动导线切割地磁场的磁感线产生电动势的原理,金属线相当于发电机的绕组B.该发电机可产生直流电,且金属线的上端为正极C.该发电机可产生直流电,且金属线的上端为负极D.该发电机可产生交流电,当飞机在北半球飞行时、金属线的上端为其正极,当飞机在南半球飞行时、金属线的上端为其负极18.如图所示,用绝缘细丝线悬吊着的带正电小球在匀强磁场中做往复运动,则A.在左右两个最高点,小球所受合力相等B.当小球每次通过平衡位置时,速度相同C.当小球每次通过平衡位置时,丝线的拉力相同D.当小球每次通过平衡位置时,动能相同19.如图所示,水平向右的匀强磁场的磁感应强度,长的直导线通有的恒定电流,导线平行于纸面与成的夹角时,发现其不受安培力而将导线垂直于纸面放置时,可测出安培力为2N,则该区域存在的另一匀强磁场的大小和方向可能是A.大小为,方向竖直向上B.大小为,方向竖直向上C.大小为,方向在纸面内与导线成D.大小为,方向在纸面内与导线成三、解答题在导线平面内两电流所产生的磁场在哪些区域内方向是一致的?21.如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m,质量为6×10–2 kg的通电直导线,电流I=1A,方向垂直纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T,方向竖直向上的磁场中,设t=0时,B=0.计算需要多长时间斜面对导线的支持力为零?(g取10m/s2,sin37°=0.6)四、实验题22.演示地磁场存在的实验装置由环形线圈,微电流传感器,DIS等组成如图所示首先将线圈竖直放置,以竖直方向为轴转动,屏幕上的电流指针______ 填:“有”或“无”偏转;然后仍将线圈竖直放置,使其平面与东西向平行,并从东向西移动,电流指针______ 填:“有”或“无”偏转;最后将线圈水平放置,使其从东向西移动,电流指针______ 填:“有”或“无”偏转.参考答案1.D【解析】空调器和电冰箱都是利用了温度传感器,故选D.2.B【解析】【详解】奥斯特实验的内容是在平行直导线下方平行地放置着小磁针,当导线中有电流通过时,小磁针发生偏转。
高二物理选修3-1第三章磁场章节知识点过关单元测试一、选择题(本题共15小题,每小题4分,共60分。
在每小题给出的四个选项中,1-10题只有一个选项符合题目要求,11-15题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.关于磁感线,下列说法正确的是(A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场B.磁感线总是从N极到S极)C.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D.两个磁场叠加的区域,磁感线就可能相交2.如图所示,一水平导线通以电流I,导线下方有一电子,初速度方向与电流平行,关于电子的运动情况,下述说法中,正确的是(A.沿路径a运动,其轨道半径越来越大B.沿路径a运动,其轨道半径越来越小C.沿路径b运动,其轨道半径越来越小D.沿路径b运动,其轨道半径越来越大)3.质量和电荷量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中虚线所示。
忽略带电粒子的重力。
下列表述正确的是(A.M带正电N带负电)B.M的速率大于N的速率C.洛伦兹力对M、N均做正功D.M的运行时间大于N的运行时间动的半径为(A.L)B.2L D.L/2C.5L/45.磁场中某区域的磁感线,如图所示,则(A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba>BbB.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba<Bb)C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小6.带电粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动,现欲缩短其旋转周期,下列可行的方案是()A.减小粒子的入射速率C.增大粒子的入射速率B.减小磁感应强度D.增大带电粒子的比荷7.关于地磁场,下列说法正确的是()A.地球是一个巨大的磁体,地磁N极在地理北极附近,S极在地理南极附近B.地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直地面竖直向上,在北半球垂直于地面竖直向下C.地球的周围存在着磁场,但地磁的两极与地理的两极并不重合,其间有一个夹角,这就是磁偏角,磁偏角的数值在地球上不同地点是相同的D.在地球表面各点地磁场强弱相同A B)A BA.φ >φA BB.φ =φAC.φ <φAD.无法确定9.当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应,这个电势差也被叫做霍尔电压。
第三章过关检测(时间:90分钟,满分 :100分)一、选择题 (本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分 .在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得 4 分,选不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分)1.磁体之间的相互作用是通过磁场发生的,对磁场认识正确的是( )A .磁感线有可能出现相交的情况B .磁感线总是由N极出发指向S极C.某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时N极所指方向一致D •若在某区域内通电导线不受磁场力的作用,则该区域的磁感应强度一定为零2.由磁感应强度的定义式B= F/IL可知( )A •若某处的磁感应强度为零,则通电导线放在该处所受安培力一定为零B •通电导线放在磁场中某处不受安培力的作用时,则该处的磁感应强度一定为零C.同一条通电导线放在磁场中某处所受的磁场力是一定的D •磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线无关3.如果运动电荷除磁场力外不受其他任何力的作用,则带电粒子在磁场中做下列运动可能成立的是 ( )A •做匀速直线运动B.做匀变速直线运动C.做变加速曲线运动D .做匀变速曲线运动4.关于安培力和洛伦兹力的异同,下列说法中正确的是( )A.两种力本质上都是磁场对运动电荷的作用B.洛伦兹力与带电粒子的运动方向有关,安培力与自由电荷定向移动的方向有关C.两种力的方向均可用右手定则判断D.安培力、洛伦兹力都一定不做功5.如图在竖直向上的匀强磁场中,有一固定于O 点水平放置的通电直导线,电流垂直纸面向外, a、 b、 c、 d 是以 O 点为圆心的同一圆周上的四点,其中直径 ab 与磁场方向垂直, cdA . a、b两点磁感应强度的大小相等B.b点磁感应强度最大C.c、d两点磁感应强度相同D. a点磁感应强度最大6.如图所示,一个带正电 q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度为B,若小带电体的质量为 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 = mg/qB向上移动C.使磁场以速率v = mg/qB向右移动D .使磁场以速率 v= mg/qB向左移动7•质量为m的通电导体棒ab置于倾角为B的导轨上,如图所示•已知导体与导轨间的动摩擦因数为M,在下图所加各种磁场中,导体均静止,则导体与导轨间摩擦力为零的可能情况是()AC D&如图所示,正方形区域 abcd中充满匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里•一个氢核从ad边的中点m 沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向,以一定速度射入磁场,正好从ab边中点n射出磁场•若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍,其他条件不变,则这个氢核射出磁场的位置是()A .在b、n之间某点C. a点I X X X X ■曲一►fX X X X :: :;X X X XJ (2)B.在n、a之间某点9.如图所示,方向垂直纸面向里的匀强磁场区宽度为L,速率相同的三个粒子分别为质子1 4 2(i H) , a粒子(2He),氘核(i H),都垂直边界MN飞入匀强磁场区,若a粒子恰能从边界M'N飞出磁场区,那么();X X MA .质子和氘核都能从边界M N'飞出B .质子能从边界 M N飞出,而氘核不能从边界M N飞出C.氘核能从边界 M N飞出,而质子不能从边界M N飞出D .氘核和质子都不能从M N fe界飞出 10.下图为一滤速器”装置示意图.a、b为水平放置的平行金属板,一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔 O进入a、b两板之间•为了选取具有某种特定速率的电子,可在a、 b间加上电压,并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场,使所选电子仍能够沿水平直线OO 运动,由O射出•不计重力作用•可能达到上述目的的办法是()aO —................ O fA.使a板电势高于b板,磁场方向垂直纸面向里B.使a板电势低于b板,磁场方向垂直纸面向里C.使a板电势高于b板,磁场方向垂直纸面向外D.使a板电势低于b板,磁场方向垂直纸面向外、填空题(共2小题,每题8分,共16 分)11 •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 ________ .i r2* *a b12.如图所示,厚度为 h、宽度为d的铜板放在垂直于它的磁感应强度为 B的匀强磁场中,当电流I 通过导体板时,在铜板的上侧面 A和下侧面A'之间会产生电势差 U,这种现象称为IB霍尔效应,实验表明,电势差 U、电流I和B的关系u =k 式中的比例系数k为霍尔系d数•设电流I是电子的定向移动形成的,电子的平均定向速度为v,电荷量为e,回答下列问题:(1)达到稳定状态时,导体板上侧面 A的电势______ (填高于”低于”或等于”下侧面A'的电势.⑵电子所受的洛伦兹力的大小为 _______ ,方向为____ .⑶当导体板上下两侧之间的电势差为 U时,电子所受静电力大小为,方向为 . 三、计算题(共44分•解答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)导轨式电磁炮是利用磁场对电流的作用力,把电能转变成机械能,使炮弹发射出去的装置•如图所示,把两根长为 s,互相平行的铜制轨道放在磁场中,质量为 m的炮弹架在轨道之间长为 L、质量为M的金属架上,当电源提供的强大电流I1通过轨道和炮弹时,炮弹与金属架在磁场力作用下,获得V1速度时刻的加速度为 a;当电源提供的强大的电流 12通过轨道和炮弹时,炮弹最终以最大速度V2脱离金属架并离开轨道,则垂直于轨道平面的磁感应强度为多大?(设金属架与炮弹在运动过程中所受的总阻力大小与速度的平方成正比)(1)滑块m 到达C 点时的速度; (2 )在C 点时滑块对轨道的压力参考答案1解析:任何两条磁感线都不相交, 磁感线是闭合曲线, 在磁体外部从N 极到S 极,在磁体 内部则从S 极回到N 极•小磁针静止时N 极所指的方向即为该点的磁场方向•当导线与磁场平行时,导线就不受磁场力,所以不能根据通电导体不受力就认为该处磁感应强度为零•14. (10分)如图所示为电视机显像管的简化原理图,现有质量为 m 、电荷量为e 、初速度不计的电子经加速电场加速后,垂直于磁场射入宽度为L 的有界匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度为B ,若电子束的偏转角为 0,求:加速电场的电势差 U 为多大?X X X X X X X X X x^x XX 冷墨冥X X'f ►X X X X X X X XD. x XX 'X''JK X X X x'xr-L 1'15. (12分)如图所示,在 y<0的区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于 xOy 平面并指向纸面外,磁感应强度为 B ,一带正电的粒子以速度 V o 从0点射入磁场,入射方向在 xOy 平面 内,与x 轴正方向的夹角为0,若粒子的电荷量和质量分别为 q 和m,试求粒子射出磁场时的位置坐标及在磁场中运动的时间—16. (14分)如图所示,质量为 m= 1kg 、带正电q = 5X10 C 的小滑块,从半径为 R= 0.4m 的光滑绝缘四分之一圆弧轨道上由静止自A 端滑下,整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中,已知 E= 100V/m , 水平向右;B= 1T,方向垂直纸面向里,(g 取10m/s 2) 求:aX X答案:C2解析:磁感应强度是反映磁场基本属性的物理量,一旦磁场确定,各处的磁感应强度B也就客观地确定了;磁感应强度B的方向一定和通电直导线所受的磁场力方向垂直;当导线与磁场平行时,导线就不受磁场力了•答案:AD3解析:当v // B时,F = 0,故运动电荷不受洛伦兹力作用而做匀速直线运动.当v与B不平行时,F工0且F与v恒垂直,即F只改变v的方向.故运动电荷做变加速曲线运动.答案:AC4解析:洛伦兹力是磁场对一个运动电荷的作用;安培力是磁场对所有参与定向移动的电荷(即电流)的磁场力的宏观表现•洛伦兹力F = Bqvsin B, B是B与v的夹角;安培力F= BILsin 0, B是B与I的夹角,I的方向是形成电流的所有带电粒子的定向移动方向•对安培力而言,左手的四指应指电流方向;对洛伦兹力而言,左手的四指应指正电荷的运动方向.安培力的方向垂直于B、I组成的平面;洛伦兹力垂直于B、v确定的平面.洛伦兹力永远与电荷运动方向垂直,故洛伦兹力永远不做功;安培力是洛伦兹力的集中表现,对通电导线可以做功,从而实现电能与其他形式能的转化•答案:AB5解析:磁感应强度是矢量,其运算法则遵守矢量合成法则.由右手定则可得,导线在 a、b、c、d四点所产生的磁场方向如图所示,由平行四边形定则,a、b、c、d四点中磁感应强度最大的应该是b点.d答案:B 6解析:为使小球对平面无压力,则应使它受到的洛伦兹力刚好平衡重力,磁场不动而只增大B,静止电荷在磁场里不受洛伦兹力,A不可能;磁场向上移动相当于电荷向下运动,受洛伦兹力向右,也不可能平衡重力,故B、C也不对;磁场以v向左移动,等同于电荷以速率v向右运动,此时洛伦兹力向上.当qvB= mg时,带电体对绝缘水平面无压力,则v= mg/qB,选项D正确.答案:D7解析:要使静摩擦力为零,如果F N = 0,必有F f= 0•图B选项中安培力的方向竖直向上与重力的方向相反可能使F N= 0, B是正确的;如果F N MQ则导体除受静摩擦力F f以外的其他力的合力只要为零,那么F f= 0•在A选项中,导体所受到的重力G、支持力F N及安培力F安三力合力可能为零,则导体所受静摩擦力可能为零•图中的C、D选项中,从导体所受到的重力G、支持力F N及安培力F安三力的方向分析,合力不可能为零,所以导体所受静摩擦力不可能为零•故正确的选项应为 AB.答案:AB8解析:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,当氢核垂直于 ad边从中点m射入,又从ab边的中点n射出,则速度必垂直于 ab边,a点为圆心,且R= mv/qB.当磁场的磁感应强度变为原来的2倍,则半径变为原来的1/2,氢核从a点垂直于ad边射出,所以选项C正确•答案:C9解析:三种粒子均带正电,垂直进入匀强磁场,立即做匀速圆周运动,根据左手定则,洛伦兹力充当向心力,圆心均在MN上,且逆时针方向转•题意中a粒子恰能从边界 M N^出1磁场区,说明其半径 Oa = L,如图一圆轨迹,有 R= mv/qB = L.4三种粒子比较,B、v相同,a粒子的比荷 m/q = 2,所以m/q》2的粒子圆运动半径 R^L即可飞出磁场,氘核 m/q= 2/1 = 2可飞出M N边界,而质子 m/q = 1,不可飞出 M N边界,正确选项为C.答案:C10解析:AB为一组,磁场力(洛伦兹力)都向下,电场力不同,A向上,B向下,二者选A.CD为一组,二者选 D.本题选AD.答案:AD11解析:根据安培定则可知,1、2两导线在a点的磁感应强度大小相等,方向相同,都为B/2•而2导线在a、b两处的磁感应强度等大反向,故去掉导线1后,b点的磁感应强度大小为B/2,方向垂直两导线所在平面向外答案:B/2,垂直两导线所在平面向外12解析:(1)根据左手定则,电子受到的洛伦兹力指向上侧面 A,故电子向A 偏转,聚集 在导体板的A 侧,下侧面A'出现正电荷,故达稳定状态时, 弧<杯'即应填 M 氐于(2) 洛伦兹力F = evB;方向指向A 板. (3)当其上下两侧面间的电势差为 U 时,电场强度E= U/h,电子受静电力为F = qE= eU/h 方向指向A'板. 答案:(1)低于(2) F = evB 指向A 板 (3) eU/h 指向A 板13解析:设运动中受总阻力为 f = kv 2炮弹与金属架在磁场力和阻力的合力作用下加速,获得速度V !时,根据牛顿第二定律有2Bl i L -v i =( M + m) a当炮弹达最大速度 V 2时,加速度a 为零 根据牛顿第二定律有BI 2L -V 22= 02解得 B = (M2m)av 22L(I i V 2 — I 2V 1 )2答案: (M +m)av 25 L(l 1V 22-l 2W 2)14解析:设电子被加速电场加速后速度为 V,其运动轨迹如图所示.据动能定理有eU =」mv 22设粒子垂直进入匀强磁场后做半径为 R 的匀速圆周运动据牛顿第二定律有 evB= mv 2/R 据几何关系有sin 0= L/R答案:2. 2eB L2msin -15解析:粒子的运动轨迹如图所示,由圆的对称性可知粒子从 A 点射出磁场时期速度方向与x 轴的夹角仍为 0设粒子的轨道半径为 R,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律可得2qv o B= mv o /R,①由以上各式解得2, 2eB L 2msin粒子在磁场中的运动时间为 t ,则t T ⑦2 n由①⑤⑥⑦可得:t 二2m( n ").⑧Bq答案:一2咧0qB 也訐 16解析:(1)先分析滑块由 A 点到C 点过程,通过受力分析和做功分析,用动能定理可求滑动过程中洛伦兹力 F 洛=qvB不做功,由动能定理得1 2mgR -qER mvc 解得 v c = . 2(mg -qE)R/m = 2m/s .(2)滑块在C 点,可由圆周运动和牛顿第二定律相结合列式求解 以滑块为研究对象,自轨道上 A 点滑到C 点的过程中,受重力 mg ,方向竖直向下;电场力F c = qE,水平向右;洛伦兹力 F 洛=qvB ,方向始终垂直于速度方向•在C 点,受四个力作用,如图所示,由牛顿第二定律与圆周运动知识得 F N -mg -v c B= mv 』/R解得 F N = mg+ qV c B + mv//R= 20.1N由牛顿第三定律知,滑块在 C 点处对轨道压力FN= -F N ,大小为20.1 N ,方向向下答案:(1) 2m/s ( 2) 20.1 N,方向向下 设OA 的距离为 而A 点的坐标为联立①②③解得 x= -2mv o sin "qB ④设粒子在磁场中的运动周期为 T,则 T = 2 n R/v ⑤粒子在场中运动轨迹所对的圆心角为a= 2( n — 0)⑥L,XX X。