磁场章末检测九

磁场章末检测九
磁场章末检测九

磁场章末检测九

(时间:60分钟满分:100分)

一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分,1~5题每小题只有一个选项正确,6~8小题有多个选项符合题目要求,全选对得6分,选对但不全得3分,有选错的得0分)

1.指南针是我国古代四大发明之一,东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具,指南针能指示南北方向是由于()

A.指南针的两个磁极相互吸引

B.指南针的两个磁场相互排斥

C.地磁场对指南针的作用

D.指南针能吸引铁、铝、镍等物质

解析:选C.地球本身就是一个巨大的磁体,司南静止时指南的一端是南极,指北的一端是北极;故勺柄指的是南极.指南针指示南北主要是因为地磁场的作用,故C正确.

2.如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度,下列各选项所示的载流线圈匝数相同,边长NM相等,将它们分别挂在天平的右臂下方,线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态,若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是()

解析:选 A.由题意知,当处于磁场中的导体,受安培力作用的有效长度越长,根据F=BIL知受安培力越大,越容易失去平衡,由图知选项A中导体的有效长度最大,所以A正确.

3.如图所示,完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置,甲的圆心为O 1,乙的圆心为O 2,在两环圆心的连线上有a 、b 、c 三点,其中aO 1=O 1b =bO 2=O 2c ,此时a 点的磁感应强度大小为B 1,b 点的磁感应强度大小为B 2.当把环形电流乙撤去后,c 点的磁感应强度大小为( )

A .

B 2-B 1

B .B 1-B 22

C .B 2-B 12 D.B 13

解析:选 B.对于图中单个环形电流,根据安培定则,其在中轴线上的磁场方向均是向左,故c 点的磁场方向也是向左的.设aO 1=O 1b =bO 2=O 2c =r ,设单个环形电流在距离中点r 位置的磁感应强度为B 1r ,在距离中点3r 位置的磁感应强度为B 3r ,a 点磁感应强度:B 1=B 1r +B 3r ,b 点磁感应强度:B 2=B 1r +B 1r ,

当撤去环形电流乙后,c 点磁感应强度B c =B 3r =B 1-B 22,故B 正确.

4.如图所示,台秤上放一光滑平板,其左边固定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时台秤的读数为F N1,现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线,电流方向如图,当加上电流后,台秤的示数为F N2,则下列说法正确的是( )

A .F N1>F N2,弹簧长度将变长

B .F N1>F N2,弹簧长度将变短

C .F N1

D .F N1

解析:选 B.以通电导线为研究对象,由左手定则可知,通电导线在磁场中

受到斜向右下方的安培力,由牛顿第三定律可知条形磁铁受到通电导线的磁场力为斜向左上方,该力产生对条形磁铁向上提拉和向左压缩弹簧的效果,则台秤示数变小,弹簧被压缩.选项B 正确.

5.如图所示,匀强磁场分布在平面直角坐标系的整个第Ⅰ象限内,磁感应强度为B 、方向垂直于纸面向里.一质量为m 、电荷量绝对值为q 、不计重力的粒子,以某速度从O 点沿着与y 轴夹角为30°的方向进入磁场,运动到A 点时,粒子速度沿x 轴正方向.下列判断正确的是( )

A .粒子带正电

B .运动过程中,粒子的速度不变

C .粒子由O 到A 经历的时间为t =πm 3qB

D .离开第Ⅰ象限时,粒子的速度方向与x 轴正方向的夹角为30°

解析:选C.根据题意和左手定则可判断:该带电粒子带负电,故A 选项错误;该带电粒子在洛伦兹力作用下在匀强磁场中做匀速圆周运动,虽然粒子的速度的大小不变,但速度的方向时刻改变,则粒子的速度不断变化,故B 选项错误;根据带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的运动时间t 与圆心角θ、周期

T 的关系t =θ2π·T 和带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式T =2πm qB ,

根据数学知识可得θ=π3,解得t =πm 3qB ,故C 选项正确;根据带电粒子在有界匀

强磁场中运动的对称性可知,该带电粒子离开第Ⅰ象限时,粒子的速度方向与x 轴正方向的夹角应该为60°,故D 选项错误.

6.如图所示,质量为m 的带电小物块在绝缘粗糙的水平面上以初速度v 0开始运动.已知在水平面上方的空间内存在方向垂直纸面向里的水平匀强磁场,则以下关于小物块的受力及运动的分析中,正确的是( )

A .若物块带正电,可能受两个力,做匀速直线运动

B.若物块带负电,可能受两个力,做匀速直线运动

C.若物块带正电,一定受四个力,做减速直线运动

D.若物块带负电,一定受四个力,做减速直线运动

解析:选AD.若小物块带正电,则受到的洛伦兹力竖直向上,如果洛伦兹力小于重力,则小物块还会受到支持力和摩擦力,做变减速运动,如果洛伦兹力恰好等于重力,则小物块只受这两个力而做匀速直线运动,故A对,C错;若小物块带负电,洛伦兹力竖直向下,小物块受四个力作用而做减速运动,故B错,D对.

7.设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示.已知一带电粒子在电场力和洛伦兹力的作用下,从静止开始自A点沿曲线ACB运动,到达B点时速度为零,C点是运动的最低点,忽略粒子的重力,以下说法中正确的是()

A.此粒子必带正电荷

B.A点和B点位于同一高度

C.粒子在C点时机械能最大

D.粒子到达B点后,将沿原曲线返回A点

解析:选ABC.粒子从静止开始运动的方向向下,电场强度方向也向下,所以粒子必带正电荷,A正确;因为洛伦兹力不做功,只有静电力做功,A、B两点速度都为0,根据动能定理可知,粒子从A点到B点运动过程中,电场力不做功,故A、B点位于同一高度,B正确;C点是最低点,从A点到C点运动过程中电场力做正功最大,根据动能定理可知粒子在C点时速度最大,动能最大,C 正确;到达B点时速度为零,将重复刚才ACB的运动,向右运动,不会返回,故D错误.

8.日本福岛核电站的核泄漏事故,使碘的同位素131被更多的人所了解.利用质谱仪可分析碘的各种同位素,如图所示,电荷量均为+q的碘131和碘127质量分别为m1和m2,它们从容器A下方的小孔S1进入电压为U的加速电场(入

场速度忽略不计),经电场加速后从S 2小孔射出,垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中,最后打到照相底片上.下列说法正确的是( )

A .磁场的方向垂直于纸面向里

B .碘131进入磁场时的速率为 2qU

m 1

C .碘131与碘127在磁场中运动的时间差值为2π(m 1-m 2)qB

D .打到照相底片上的碘131与碘127之间的距离为2B ? ??

??2m 1U

q - 2m 2U q 解析:选BD.粒子带正电,根据左手定则可知,磁场方向垂直纸面向外,A 错误;由动能定理知,粒子在电场中得到的动能等于电场对它所做的功,即qU =12m 1v 21,解得v 1=

2qU m 1,B 正确;粒子在磁场中运动的时间t 为周期的一半,根据周期公式T =2πm qB ,在磁场中运动的时间差值Δt =π(m 1-m 2)qB ,故C 错误;粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径R =m v qB =1B

2mU

q ,则它们的距离之差Δd =2R 1-2R 2=2B ? ??

??2m 1U

q - 2m 2U q ,故D 正确. 二、非选择题(共4小题,52分)

9.(12分)如图所示,金属梯形框架导轨放置在竖直平面内,顶角为θ,底边ab 长为l ,垂直于梯形平面有一个磁感应强度为B 的匀强磁场.在导轨上端再放置一根水平金属棒cd ,质量为m ,导轨上接有电源,使abcd 构成回路,回路电流恒为I ,cd 棒恰好静止.已知金属棒和导轨之间接触良好,不计摩擦阻力,重力加速度为g .求:

(1)cd 棒所受磁场力;

(2)cd棒与ab边之间的高度差h.

解析:(1)对于金属棒cd,在安培力与重力的作用下处于平衡状态,因此cd 棒所受磁场力F cd=mg,方向竖直向上.

(2)设cd棒的有效长度为l′,由cd棒静止得:mg=BIl′,

因此l′=mg BI

根据几何关系知cd棒的有效长度l′=l+2h tan θ2

解得h=mg

BI-l 2tan

θ

2

.

答案:(1)mg,方向竖直向上(2)mg

BI-l

2tan θ2

10.(12分)如图所示,质量为m,电荷量为q的带电粒子,以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场,在磁场中做匀速圆周运动.不计带电粒子所受重力.

(1)求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T;

(2)为使该粒子做匀速直线运动,还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场,求电场强度E的大小.

解析:(1)洛伦兹力提供向心力,有F

洛=q v B=m

v2

R

带电粒子做匀速圆周运动的半径R=m v Bq

匀速圆周运动的周期T=2πR

v=

2πm

qB

(2)粒子受电场力F电=qE,洛伦兹力F洛=q v B,粒子做匀速直线运动,则qE=q v B,电场强度E的大小E=v B.

答案:(1)m v Bq 2πm qB (2)v B

11.(14分)如图所示,MN 、PQ 是平行金属板,板长为L ,两板间距离为L 2,

PQ 板带正电,MN 板带负电,在PQ 板的上方有垂直纸面向里的匀强磁场.一个电荷量为q 、质量为m 的带负电的粒子以速度v 0从MN 板边缘沿平行于板的方向射入两板间,结果粒子恰好从PQ 板左边缘飞进磁场,然后又恰好从PQ 板的右边缘飞进电场.不计粒子重力,求:

(1)两金属板间所加电场的场强大小;

(2)匀强磁场的磁感应强度B 的大小.

解析:(1)如图所示,设粒子在平行金属板匀强电场中运动的时间为t ,由类平抛运动可知:

L =v 0t

L 2=12at 2

a =Eq m

联立解得:E =m v 20qL .

(2)粒子以速度v 飞出电场后射入匀强磁场做匀速圆周运动,由

q v B =m v 2R ,sin θ=L 2R ,sin θ=v y v ,v y =at

联立解得:B =2m v 0qL .

答案:(1)m v 20qL (2)2m v 0qL

12.(14分)如图所示,空间中存在着水平向右的匀强电场,电场强度大小E =5 3 N/C ,同时存在着水平方向的匀强磁场,其方向与电场方向垂直,磁感应强度大小B =0.5 T .有一带正电的小球,质量m =1×10-6 kg ,电荷量q =2×10-6 C ,正以速度v 在图示的竖直面内做匀速直线运动,当经过P 点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象)取g =10 m/s 2,求:

(1)小球做匀速直线运动的速度v 的大小和方向;

(2)从撤掉磁场到小球再次穿过P 点所在的这条电场线经历的时间t .

解析:(1)小球匀速直线运动时受力如图,其所受的三个力在同一平面内,合力为零,有q v B =q 2E 2+m 2g 2①

代入数据解得v =20 m/s ②

速度v 的方向与电场E 的方向之间的夹角满足

tan θ=qE mg ③

代入数据解得tan θ= 3

θ=60°④

(2)撤去磁场,小球在重力与电场力的合力作用下做类平抛运动,如图所示,设其加速度为a ,有

a =q 2E 2+m 2g 2

m

⑤ 设撤去磁场后小球在初速度方向上的分位移为x ,有

x=v t⑥

设小球在重力与电场力的合力方向上分位移为y,有

y=1

2at

2⑦

tan θ=y

x⑧

联立④⑤⑥⑦⑧式,代入数据解得

t=2 3 s=3.5 s⑨

答案:(1)20 m/s与电场方向成60°角斜向上(2)3.5 s

相关主题
相关文档
最新文档