2020高中物理 第5、6章 磁場(chǎng) 磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用 27單元測(cè)試 魯科版選修3-1

《2020高中物理 第5、6章 磁場(chǎng) 磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用 27單元測(cè)試 魯科版選修3-1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020高中物理 第5、6章 磁場(chǎng) 磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用 27單元測(cè)試 魯科版選修3-1（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第5、6章磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用單元測(cè)試 1.取兩根完全相同的長(zhǎng)導(dǎo)線，用其中一根繞成如圖甲所示的螺線管，當(dāng)該螺線管中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，測(cè)得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.若將另一根長(zhǎng)導(dǎo)線對(duì)折后繞成如圖乙所示的螺線管，并通以電流強(qiáng)度也為I的電流，則在螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()甲乙A.0B.0.5BC.BD.2B解析：本題應(yīng)將螺線管看成是由兩股電流相反的導(dǎo)線繞制而成，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，合磁場(chǎng)為零.答案：A2.圖示為一種利用電磁原理制作的充氣泵的結(jié)構(gòu)示意圖，其工作原理類似打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.當(dāng)電流從電磁鐵的接線柱a流入，吸引小磁鐵向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，以下選項(xiàng)中正確的是()A.電磁鐵的上

2、端為N極，小磁鐵的下端為N極B.電磁鐵的上端為S極，小磁鐵的下端為S極C.電磁鐵的上端為N極，小磁鐵的下端為S極D.電磁鐵的上端為S極，小磁鐵的下端為N極解析：由安培定則知電磁鐵的上端為S極，下端為N極，又由小磁鐵被吸下，故知小磁鐵的下端為N極.答案：D3.如圖所示，兩根平行放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線a和b載有大小相同、方向相反的電流，a受到的磁場(chǎng)力大小為F1，當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，a受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)镕2.則此時(shí)b受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)?)A.F2 B.F1F2C.F1F2 D.2F1F2解析：根據(jù)安培定則和左手定則，可以判定a導(dǎo)線受b中電流形成的磁場(chǎng)的作用力F1的方向向左，同理b受a

3、磁場(chǎng)的作用力大小也是F1，方向向右.新加入的磁場(chǎng)無(wú)論什么方向，a、b受到的這個(gè)磁場(chǎng)的作用力F總是大小相等、方向相反. 如果F與F1方向相同，則兩導(dǎo)線受到的力大小都是FF1，若F與F1方向相反，a、b受到的力的大小都是|FF1|.因此，當(dāng)再加上磁場(chǎng)時(shí)，若a受的磁場(chǎng)力大小是F2，則b受的磁場(chǎng)力大小也是F2.選項(xiàng)A正確.答案：A4.圖示為一“濾速器”裝置的示意圖.a、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進(jìn)入a、b兩板之間.為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、b間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使所選電子仍能夠沿水平直線OO運(yùn)動(dòng)，由O射出.不計(jì)重力作用

4、.可能達(dá)到上述目的的辦法是()A.使a板的電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里B.使a板的電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里C.使a板的電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外D.使a板的電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外解析：要使電子能沿直線通過(guò)復(fù)合場(chǎng)，電子所受電場(chǎng)力與洛倫茲力必是一對(duì)平衡力.由左手定則及電場(chǎng)的相關(guān)知識(shí)可知，選項(xiàng)A、D正確.答案：AD5.1930年，勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，其原理如圖所示.這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙.下列說(shuō)法正確的是()A.離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器B.離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器C.離子從磁場(chǎng)中獲得能量D.離子從電場(chǎng)中獲

5、得能量解析：回旋加速器的兩個(gè)D形盒間隙分布周期性變化的電場(chǎng)，不斷地給帶電粒子加速使其獲得能量；而D形盒處分布勻強(qiáng)磁場(chǎng)，具有一定速度的帶電粒子在D形盒內(nèi)受到洛倫茲力提供的向心力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；洛倫茲力不做功不能使離子獲得能量；選項(xiàng)C錯(cuò)誤；離子源在回旋加速器的中心附近.所以選項(xiàng)A、D正確.答案：AD6.如圖甲所示，長(zhǎng)方形abcd的長(zhǎng)ad0.6 m，寬ab0.3 m，O、e分別是ad、bc的中點(diǎn)，以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(邊界上無(wú)磁場(chǎng))，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.25 T.一群不計(jì)重力、質(zhì)量m3107 kg、電荷量q2103 C的帶電粒子以速度v5102 m/s沿垂直ad方向且垂直于磁場(chǎng)

6、射入磁場(chǎng)區(qū)域()A.從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在Oa邊B.從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在ab邊C.從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在Oa邊和ab邊D.從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在ab邊和be邊解析：由左手定則可知粒子射入后向上偏轉(zhuǎn)，軌跡半徑R0.3 m.若整個(gè)矩形區(qū)域都有磁場(chǎng)，則從O點(diǎn)射入的粒子必從b點(diǎn)射出如圖乙中的軌跡1，而在題給磁場(chǎng)中粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡則如圖乙中的2，射出點(diǎn)必落在be邊上，所以A、B、C均錯(cuò)，選項(xiàng)D正確.答案：D7.如圖甲所示，在x軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向

7、垂直于磁場(chǎng)且與x軸正方向成120角，若粒子穿過(guò)y軸正半軸后在磁場(chǎng)中到x軸的最大距離為a，則該粒子的比荷和所帶電荷的正負(fù)是()A.，正電荷B.，正電荷C.，負(fù)電荷 D.，負(fù)電荷解析：設(shè)粒子在磁場(chǎng)中向右偏轉(zhuǎn)，由左手定則知它帶負(fù)電，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙所示，由幾何關(guān)系可得：RRsin a又因?yàn)镽所以.答案：C8.在如圖所示的空間中，存在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，同時(shí)存在沿x軸負(fù)方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一質(zhì)子(電荷量為e)在該空間恰沿y軸正方向以速度v勻速運(yùn)動(dòng).據(jù)此可以判斷出()A.質(zhì)子所受電場(chǎng)力大小等于eE，運(yùn)動(dòng)中電勢(shì)能減小；沿z軸正方向電勢(shì)升高B.質(zhì)子所受電場(chǎng)力大小等于eE，運(yùn)動(dòng)中電勢(shì)能增大；沿z軸

8、正方向電勢(shì)降低C.質(zhì)子所受電場(chǎng)力大小等于evB，運(yùn)動(dòng)中電勢(shì)能不變；沿z軸正方向電勢(shì)升高D.質(zhì)子所受電場(chǎng)力大小等于evB，運(yùn)動(dòng)中電勢(shì)能不變；沿z軸正方向電勢(shì)降低解析：質(zhì)子所受電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡，大小等于evB，運(yùn)動(dòng)中電勢(shì)能不變；電場(chǎng)線沿z軸負(fù)方向，沿z軸正方向電勢(shì)升高.答案：C9.如圖甲所示，真空室內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B0.60 T.磁場(chǎng)內(nèi)有一塊足夠大的平面感光平板ab，板面與磁場(chǎng)方向平行.在距ab的距離l16 cm處，有一個(gè)點(diǎn)狀的粒子放射源S，它向各個(gè)方向均勻地發(fā)射粒子.設(shè)放射源發(fā)射粒子的速度都是v3.0106 m/s.已知粒子的比荷5.0107 C/kg

9、.現(xiàn)在只考慮在紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的粒子，求ab上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度.解析：粒子帶正電，故在磁場(chǎng)中沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng).用R表示軌跡半徑，有：qvBm，由此得：R ，代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：R0.1 m，可見(jiàn)2RlR.因朝不同的方向發(fā)射的粒子軌跡都過(guò)S，由此可知，某一圓軌跡在圖乙中N的左側(cè)與ab相切，則此切點(diǎn)P1就是粒子能打中的左側(cè)最遠(yuǎn)點(diǎn).為定出P1點(diǎn)的位置，可作平行于ab的直線cd，cd到ab的距離為R，以S為圓心、R為半徑作弧交cd于Q點(diǎn)，過(guò)Q作ab的垂線，它與ab的交點(diǎn)即為P1，即NP18 cm.再考慮N的右側(cè)，任何粒子在運(yùn)動(dòng)中離S的距離不可能超過(guò)2R，以2R為半徑、S為圓心作圓，交ab于N右側(cè)

10、的P2點(diǎn)，此即右側(cè)能打到的最遠(yuǎn)點(diǎn).由圖中幾何關(guān)系得：NP212 cm故所求長(zhǎng)度P1P2NP1NP220 cm.答案：20 cm10.如圖所示，一半徑為R的光滑絕緣半球面開(kāi)口向下，固定在水平面上.整個(gè)空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下.一電荷量為q(q0)、質(zhì)量為m的小球P在球面上做水平的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓心為O.球心O到該圓周上任一點(diǎn)的連線與豎直方向的夾角為(0).為了使小球能夠在該圓周上運(yùn)動(dòng)，求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的最小值及小球P相應(yīng)的速率.(重力加速度為g)解析：據(jù)題意，小球P在球面上做水平的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，該圓周的圓心為 O.P受到向下的重力mg、球面對(duì)它沿OP方向的支持力FN和磁場(chǎng)的洛倫茲

11、力FqvB(式中v為小球運(yùn)動(dòng)的速率).洛倫茲力F的方向指向 O，根據(jù)牛頓第二定律有：FNcos mg0FFNsin m由以上各式可得：v2v0由于v是實(shí)數(shù)，必須滿足()20由此得：B可見(jiàn)，為了使小球能夠在該圓周上運(yùn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的最小值為：Bmin此時(shí)，帶電小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率為：v即vsin .答案：sin 11.圖甲為一種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖.在以O(shè)為圓心，OH為對(duì)稱軸，夾角為2的扇形區(qū)域內(nèi)分布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng).對(duì)稱于OH軸的C和D分別是離子發(fā)射點(diǎn)和收集點(diǎn).CM垂直磁場(chǎng)左邊界于M，且OMd.現(xiàn)有一正離子束以小發(fā)散角(紙面內(nèi))從C射出，這些離子在CM方向上的分速度均為v0

12、.若該離子束中比荷為的離子都能匯聚到D，試求：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向.(提示：可考慮以沿CM方向運(yùn)動(dòng)的離子為研究對(duì)象)(2)離子沿與CM成角的直線CN進(jìn)入磁場(chǎng)，其軌道半徑和在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間.(3)線段CM的長(zhǎng)度.解析：(1)設(shè)沿CM方向運(yùn)動(dòng)的離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R.由qv0Bm，Rd解得：B，方向垂直紙面向外.(2)設(shè)沿CN運(yùn)動(dòng)的離子速度大小為v，在磁場(chǎng)中的軌道半徑為R，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t.由vcos v0解得：vR解法一如圖乙所示，設(shè)弧長(zhǎng)為s由t，s2()R解得：t.解法二離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T故tT.(3)設(shè)從N點(diǎn)射入的離子的軌跡圓心為A，過(guò)A作AB垂直NO，

13、如圖丙所示.則：NARNBRcos d故BONM因?yàn)镹MCMtan 又因?yàn)锽OABcot Rsin cot sin cot 所以CMdcot .答案：(1)，方向垂直紙面向外(2)d(3)dcot 12.在平面直角坐標(biāo)系xOy中，第象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第象限存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點(diǎn)以速度v0垂直于y軸射入電場(chǎng)，經(jīng)x軸上的N點(diǎn)與x軸正方向成60角射入磁場(chǎng)，最后從y 軸負(fù)半軸上的P點(diǎn)垂直于y軸射出磁場(chǎng)，如圖甲所示.不計(jì)粒子重力，求：(1)M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UMN.(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r.(3)粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的總時(shí)間t.解析：(1)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙所示，設(shè)粒子過(guò)N點(diǎn)時(shí)的速度為v，有：cos 所以v2v0粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程，有：qUMNmv2mv解得：UMN.(2)粒子在磁場(chǎng)中以O(shè)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為ON，有：qvB解得：r.(3)由幾何關(guān)系得：ONrsin 設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，有：ONv0t1故t1粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，有：t2T故t2又tt1t2所以t.答案：(1)(2)(3)