2020高中物理 第5、6章 磁場 磁場對電流和運動電荷的作用 單元測試 魯科版選修3-1

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1、第5、6章 磁場 磁場對電流和運動電荷的作用 單元測試 1實驗室經(jīng)常使用的電流表是磁電式儀表.這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示.蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻向分布的.若線圈中通以如圖乙所示的電流，則下列說法正確的是()A.在量程內(nèi)指針轉(zhuǎn)至任一角度，線圈平面都跟磁感線平行B.線圈轉(zhuǎn)動時，螺旋彈簧被扭動，阻礙線圈轉(zhuǎn)動C.當(dāng)線圈在如圖乙所示的位置時，b端受到的安培力方向向上D.當(dāng)線圈在如圖乙所示的位置時，安培力的作用使線圈沿順時針方向轉(zhuǎn)動解析：指針在量程內(nèi)線圈一定處于磁場之中，由于線圈與鐵芯共軸，線圈平面總是與磁感線平行，A正確；電表的調(diào)零使得當(dāng)指針處于“0”刻度時，螺旋彈簧處于自然狀態(tài)，所以無論線圈

2、向哪一方向轉(zhuǎn)動都會使螺旋彈簧產(chǎn)生阻礙線圈轉(zhuǎn)動的力，B正確；由左手定則知，b端受到的安培力方向向下，安培力將使線圈沿順時針方向轉(zhuǎn)動，C錯誤，D正確.答案：ABD2如圖所示，水平絕緣面上一個帶電荷量為q的小帶電體處于垂直于紙面向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，小帶電體的質(zhì)量為m.為了使它對水平絕緣面正好無壓力，應(yīng)該()A.使B的數(shù)值增大B.使磁場以速率v 向上移動C.使磁場以速率v 向右移動D.使磁場以速率v 向左移動答案：D3如圖所示，直角坐標(biāo)系Oxyz處于勻強磁場中，有一條長0.6 m的直導(dǎo)線沿Ox方向通有大小為9 A的電流，受到的安培力沿Oz方向，大小為2.7 N，則該磁場可能的方向和磁感應(yīng)

3、強度B的最小值為()A.平行于xOy平面，B0.5 TB.平行于xOy平面，B1.0 TC.平行于yOz平面，B0.5 TD.平行于xOz平面，B1.0 T解析：由左手定則可知，F(xiàn)垂直于I與B決定的平面，且當(dāng)B與I垂直時，B的值最小.由此可以判斷出選項A、C正確.答案：AC4如圖所示，三根通電長直導(dǎo)線P、Q、R互相平行且通過正三角形的三個頂點，三條導(dǎo)線中通有大小相等、方向垂直紙面向里的電流.通過直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度B，I為通電導(dǎo)線的電流大小，r為與通電導(dǎo)線的距離，k為常量.則通電導(dǎo)線R受到的磁場力的方向是()A.垂直R，指向y軸負(fù)方向B.垂直R，指向y軸正方向C.垂直R，指向x軸負(fù)方向

4、D.垂直R，指向x軸正方向解析：安培力的方向與電流方向垂直，P、Q在R處產(chǎn)生的合磁場方向沿x軸正方向，由左手定則可以判斷出R受到的磁場力方向指向y軸負(fù)方向.答案：A5初速度為v0的電子沿平行于通電長直導(dǎo)線的方向射出，直導(dǎo)線中電流方向與電子初始運動方向如圖所示，則()A.電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變B.電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變C.電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率不變D.電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變答案：A6一個質(zhì)子和一個粒子先后垂直磁場方向進入一個有理想邊界的勻強磁場區(qū)域，它們在磁場中的運動軌跡完全相同，都是以圖中的O 為圓心的半圓.已知質(zhì)子與粒子的電荷量之比q1q212，質(zhì)量之比m1m214，則下列說法正確的是(

5、)A.它們在磁場中運動時的動能相等B.它們在磁場中所受到的向心力大小相等C.它們在磁場中運動的時間相等D.它們在磁場中運動時的動量大小相等解析：因為軌跡相同，由半徑公式R可得：動能Ekmv2，由題中數(shù)據(jù)可知它們在磁場中運動時的動能相等，A正確；由向心力公式F可知，它們在磁場中所受到的向心力大小相等，B正確；由周期公式T知它們的周期之比為12，軌跡在磁場中對應(yīng)的圓心角都為，所以運動時間不同，C錯誤；由半徑公式可以判斷它們在磁場中運動時的動量大小之比為12，所以D錯誤.答案：AB7如圖所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球從傾角為的光滑絕緣斜面上由靜止下滑，整個斜面置于方向垂直紙面向外的勻強磁場中，其

6、磁感強度為B.若帶電小球在下滑過程中的某時刻對斜面的作用力恰好為零，則下列說法正確的是()A.小球帶正電B.小球在斜面上運動時做勻加速直線運動C.小球在斜面上運動時做速度增大、加速度也增大的變加速直線運動D.小球在斜面上下滑的過程中，當(dāng)小球?qū)π泵鎵毫榱銜r的速率為解析：對小球進行受力分析，帶電小球在下滑的過程中某時刻對斜面的作用力恰好為零，由左手定則可知，洛倫茲力應(yīng)垂直斜面向上，故A正確；又因為洛倫茲力垂直斜面，離開斜面前小球的合外力大小為mgsin ，方向沿斜面向下，故小球在斜面上運動時做勻加速直線運動，B正確；當(dāng)FN0時，有qvBmgcos ，D正確.答案：ABD8如圖甲所示，一根重G0.

7、2 N、長L1 m的金屬棒ab，在其中點彎成60角，將此通電導(dǎo)體放入勻強磁場中，導(dǎo)體兩端a、b懸掛于兩相同的彈簧下端，當(dāng)導(dǎo)體中通以I2 A的電流時，兩根彈簧比原長各縮短x0.01 m.已知勻強磁場的方向水平向外，磁感應(yīng)強度B0.4 T，求：(1)導(dǎo)線中電流的方向.(2)彈簧的勁度系數(shù)k.解析：(1)通電后，根據(jù)左手定則可判斷安培力的方向，F(xiàn)、F的方向各與導(dǎo)線垂直(如圖所示)，而F、F的合力則是豎直向上的，所以導(dǎo)線中電流的流向應(yīng)為ba.(2)ab在重力G，彈簧彈力F1、F2，安培力F、F的作用下處于平衡狀態(tài)，則：F1F2GFcos 60Fcos 602kxG2BIcos 60解得：k N/m10

8、 N/m.答案：(1)ba(2)10 N/m9如圖甲所示，在y0的區(qū)域存在勻強磁場，磁場方向垂直xOy平面并指向紙外，磁感應(yīng)強度為B.一帶正電的粒子以速度v0從O點射入磁場，入射方向在xOy平面內(nèi)，與x軸正向的夾角為.若粒子射出磁場的位置與O點的距離為l，求該粒子的比荷.解析：如圖乙所示，帶正電的粒子射入磁場后，由于受到洛倫茲力的作用，粒子將沿圖示的軌跡運動后，從A點射出磁場，O、A間的距離為l.粒子射出時速度的大小仍為v0，射出方向與x軸的夾角仍為.根據(jù)洛倫茲力公式和牛頓定律有：qv0Bm解得：粒子做圓周運動的軌跡半徑R圓軌道的圓心位于OA的中垂線上，根據(jù)幾何關(guān)系有：Rsin 聯(lián)立解得：.答

9、案：10如圖甲所示，在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)有一勻強磁場，其磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里.電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子(不計重力)從磁場邊緣A點沿圓的半徑AO方向射入磁場，離開磁場時速度方向偏轉(zhuǎn)了60角.(1)求粒子做圓周運動的半徑.(2)求粒子的入射速度.(3)若保持粒子的速率不變，從A點入射時速度的方向沿順時針轉(zhuǎn)過60角，則粒子在磁場中運動的時間為多少？解析：(1)設(shè)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑為R，如圖乙所示，OOA30.由圖可知圓周運動的半徑為：ROAr.(2)根據(jù)洛倫茲力和向心力公式得：Bqvm有：Rr故粒子的入射速度v.(3)當(dāng)帶電粒子的入射方向沿順時針轉(zhuǎn)過60角時，如圖丙所示，在OAO1中，OAr，O1Ar，O1AO906030由幾何關(guān)系可得：O1Or，AO1E60設(shè)帶電粒子在磁場中運動所用的時間為t.由v，R可得：T解得：t.答案：(1)r(2)(3)