物理鲁科版选修3-1本章测评：第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 Word版含解析
鲁科版高中物理选修3-1第六章磁场对电流和运动电荷的作用单元检测含答案解析
鲁科版高中物理选修3-1第六章磁场对电流和运动电荷的作用单元检测学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．近年来我国高速铁路发展迅速，一带一路战略开启了高铁发展的新时代，现已知两轨间宽度为L，内外轨高度差是h，重力加速度为g，如果机车要进入半径为R的弯道，该弯道的设计速度最为适宜的是（）A B C D2．如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样，它们的边缘有三个点A、B、C。
在自行车正常行驶时，下列说法正确的是:A．A、B两点的向心加速度大小之比等于它们所在圆周的半径之比B．B、C两点的向心加速度大小之比等于它们所在圆周的半径之比C．A、B两点的角速度大小相等D．B、C两点的线速度大小相等3．关于磁感应强度B，下列说法中正确的是( )A．由定义式B=FIL可知，磁感应强度B与F成正比，与IL成反比B．一小段通电导线放在磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零C．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度一定为零D．磁场中某处磁感应强度的方向，与通电导线在该处所受磁场力的方向相同4．如下图所示的均匀磁场中，已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者其方向，其中错误的是（）A．B．C．D．5．如图所示，在匀速转动的水平转盘上，有一个相对于盘静止的物体，随盘一起转动，关于它的受力情况，下列说法中正确的是（）A．只受到重力和盘面的支持力的作用B．只受到重力、支持力和静摩擦力的作用C．除受到重力和支持力外，还受到向心力的作用D．受到重力、支持力、静摩擦力和向心力的作用6．质量为m的小木块从半球形的碗口下滑，如图所示，已知木块与碗内壁间的滑动摩擦系数为μ，木块滑到最低点时的速度为v，那么木块在最低点受到的摩擦力为（）A．μmgB．μmv2/RC．0D．μm(g＋v2/R)7．如图所示，用细绳系着一个小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，不计空气阻力，关于小球受力说法正确的是：A．只受重力B．只受拉力C．受重力、拉力和向心力D．受重力和拉力8．一个行星，其半径比地球的半径大2倍，质量是地球的25倍，则它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的（）A．6倍B．4倍C．259倍D．12倍9．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.2T，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度L=0.1m，导线中的电流I=2A．该导线所受安培力的大小为（）A．0.02N B．0.03N C．0.04N D．0.05N10．铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，如图所示，已知内外轨道平面对水平面倾角为θ，弯道处的圆弧半径为R，在转弯时的速度为下列情况时,正确的是（）A．v=B．v>C．v<D．无论速度为多少,火车都将挤压内轨道11．如图所示，小物体A与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A受力情况是()A．重力、支持力B．重力、向心力C．重力、支持力、指向圆心的摩擦力D．重力、支持力、向心力、摩擦力12．如图所示，由于地球的自转，地球表面上P、Q两物体均绕地球自转轴做匀速圆周运动．对于P、Q两物体的运动，下列说法正确的是（）A．P、Q两物体的角速度大小相等B．P、Q两物体的线速度大小相等C．P物体的线速度比Q物体的线速度大D．P、Q两物体均受重力、支持力、向心力三个力作用13．做匀速圆周运动的物体,发生变化的物理量是A．速度B．动能C．角速度D．周期二、多选题14．一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面，圆锥筒固定，有质量相同的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，A的运动半径较大，则（）A．A球的角速度必小于B球的角速度B．A球的线速度必小于B球的线速度C．A球的运动周期必大于B球的运动周期D．A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力15．如图所示，半径为R的竖直光滑圆轨道与光滑水平面相切，质量均为m的小球A、B与轻杆连接，置于圆轨道上，A位于圆心O的正下方，B与O等高．它们由静止释放，最终在水平面上运动．下列说法正确的是（）A．下滑过程中重力对B做功的功率先增大后减小B．当B滑到圆轨道最低点时，轨道对B的支持力大小为3mgC．下滑过程中B的机械能增加D．整个过程轻杆对A做的功为12 mgR16．如图（甲）所示，平行光滑金属导轨水平放置，两轨相距L=0.4m，导轨一端与阻值R=0.3Ω的电阻相连，导轨电阻不计．导轨x＞0一侧存在沿x方向均匀增大的恒定磁场，其方向与导轨平面垂直向下，磁感应强度B随位置x变化如图（乙）所示．一根质量m=0.2kg、电阻r=0.1Ω的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直，棒在外力F作用下从x=0处以初速度v0=2m/s沿导轨向右变速运动，且金属棒在运动过程中受到的安培力大小不变．下列说法中正确的是（）A．金属棒向右做匀减速直线运动B．金属棒在x=1m处的速度大小为0.5m/sC．金属棒从x=0运动到x=1m过程中，外力F所做的功为-0.175JD．金属棒从x=0运动到x=2m过程中，流过金属棒的电量为2C17．火车以安全速率v通过某一半径的弯道时，内外轨均不受侧压力的作用，若重力加速度为g，下面说法正确的是A．此轨道的半径为2v RgB．若火车速度大于v时，外轨将受到侧压力的作用，其方向平行于轨道平面向外C．当火车质量改变时，安全速率也将改变D．当轨道有轻微结冰时，与未结冰时相比，v的值不变化三、填空题18．光滑绝缘杆与水平面保持θ角，磁感应强度为B的匀强磁场充满整个空间，一个带正电q，质量为m，可以自由滑动的小环套在杆上，如图所示，小环下滑过程中对杆的压力为零时，小环的速度为________．19．匀强磁场中有一段长为0.2m的直导线，它与磁场方向垂直，当通过2.0A的电流时，受到0.8N的安培力，磁场磁感应强度是________T；当通过的电流加倍时，磁感应强度是________T，导线受到的安培力大小为________N．20．阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流,这些微观粒子是____.若在如图所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场,阴极射线将____(选填“向上”“向下”“向里”或“向外”)偏转.21．磁场对运动电荷的作用力称为________，当电荷的运动方向与磁场方向垂直时磁场对电荷的作用力最大，其大小为________，当电荷的运动方向与磁场方向平行时，磁场对电荷的作用力等于________．四、解答题22．公路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常要修建凹形桥，也叫“过水路面”．现有一“过水路面”的圆弧半径为50 m，一辆质量为800 kg的小汽车（可视为质点）驶过“过水路面”．当小汽车通过“过水路面”的最低点时速度为5 m/s．求：此时汽车对路面的压力．(g 取10 m/s2)23．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度，它的右臂挂着矩形线圈，匝数n=9，线圈的水平边长为L，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直，当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡，当L=10.0cm，I=0.10A，m=9g时，磁感应强度是多少？（取g=10m/s2）24．如图，两平行金属导轨间的距离L=0.4 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在空间内，分布着磁感应强度B=0.5 T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E=6.0 V、内阻r=0.5Ω的直流电源．现把一个质量m=0.05 kg 的导体棒ab垂直放在金属导轨上，导体棒静止．导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R=2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2．已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）通过导体棒的电流大小；（2）导体棒受到的安培力大小；（3）导体棒受到的摩擦力大小．25．如图所示，在E＝103 V/m的水平向左匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置，轨道与一水平绝缘轨道MN连接，半圆轨道所在竖直平面与电场线平行，其半径R＝40 cm，一带正电荷q＝10－4 C的小滑块质量为m＝40 g，与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，取g＝10 m/s2，问：(1)要小滑块恰好运动到圆轨道的最高点C，滑块应在水平轨道上离N点多远处释放？(2)这样释放的滑块通过P点时对轨道压力是多大？(P为半圆轨道中点)(3)小滑块经过C点后最后落地，落地点离N点的距离多大？26．如图所示，半径R=1m的光滑半圆轨道AC与倾角θ=37°的粗糙斜面轨道BD放在同一竖直平面内，两轨道之间由一条光滑水平轨道AB相连，B处用光滑小圆弧平滑连接．在水平轨道上，用挡板a、b两物块间的轻质弹簧挡住后处于静止状态，物块与弹簧不拴接．只放开左侧挡板，物块a恰好通过半圆轨道最高点C；只放开右侧挡板，物块b恰好能到达斜面轨道最高点D．已知物块a的质量为m1=2kg，物块b的质量为m2=1kg，物块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5，物块到达A点或B点时已和弹簧分离．重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）物块a经过半圆轨道的A点时对轨道的压力F N；（2）斜面轨道BD的高度h.参考答案1．A 【详解】机车的向心加速度水平向右，当机车与轨道沿斜面没有横向摩擦力时，速度最为适宜，根据牛顿第二定律2tan v mg m Rθ=斜面的倾角正切值满足tan θ=解得v =A 正确，BCD 错误。
新鲁科版物理选修3-1单元测试：磁场对电流和运动电荷的作用
（时间：50分钟 满分：100分）一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分，第1〜5题只有一项符合题目要求， 第6〜8题有多项符合题目要求，全都选对的得 6分，选对但不全的得 3分，有选错的得 0分）1 •关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是 （ ）A •安培力的方向可以不垂直于直导线 B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C •安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D •将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半 解析：选B 根据左手定则可知：安培力的方向垂直于电流 I 和磁场B 确定的平面，即安培力的方向既垂直于B 又垂直于I , A 错误，B正确；当电流I 的方向平行于磁场 B 的方向时，直导线受到的安培力为 零，当电流I 的方向垂直于磁场 B 的方向时，直导线受到的安培力最大， 可见，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关，C 错误；如图所示，电流I 和磁场B 垂直，直导线受到的安培力 F = BIL ，将直导线从中点折成直角，分段研究导线受到的 安培力，电流I 和磁场B 垂直，根据平行四边形定则可得， 导线受到的安培力的合力为F '2= -^BIL , D 错误。
2.如图所示，a 是竖直平面P 上的一点。
P 前有一条形磁铁垂直于 P ，且S 极朝向a 点， P 后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过 a 点。
在电子经过a 点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向 （ ）A .向上B .向下C .向左D .向右解析：选A 条形磁铁的磁感线方向在 a 点为垂直P 向外，粒子在条形磁铁的磁场中 向右运动，所以根据左手定则可得电子受到的洛伦兹力方向向上，A 正确。
3.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，此时台秤读数为 弘，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导阶段验收评估（六）磁场对电流和运动电荷的作用X X X X X X X a rxxx x/x x x xxx x x x X \x x x x x x X x x X X X X X X X体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为则以下说法正确的是（）C . N i = N 2D . N 1VN 2解析：选B 导体棒受到的安培力方向斜向右下方，由牛顿第三定律可知磁铁受到的 磁场力斜向左上方，磁场力的竖直分量使条形磁铁对台秤压力减小，故知： N 4>N 2,电流磁场对磁铁的磁场力的水平分量使磁铁左移，弹簧长度将变短，B 正确。
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高中物理学习材料桑水制作第6章磁场对电流和运动电荷的作用(时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法中正确的是( )A．安培力大小只跟磁场的强弱和电流的强度有关B．安培力的方向与磁场方向垂直，不一定与电流方向垂直C．若导线受到的磁场力为零，导线所在处的磁感应强度必定为零D．若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大，此时导线必与磁场方向垂直解析：选D.由安培力公式F＝BIl sin θ及左手定则分析可知A、B、C错误，D正确．2.如图所示，abcd四边形闭合线框，a、d、c三点分别在三个正交坐标轴上，坐标值均等于L，整个空间处于平行于＋y方向竖直向上的匀强磁场中，通入电流I，方向如图所示．关于四边形的四条边所受到的安培力的大小，下列叙述中正确的是( )A．ab边与bc边受到的安培力大小相等B．cd边受到的安培力最大C．cd边与ad边受到的安培力大小相等D．ad边不受安培力作用解析：选B.bc边不受安培力，ad边的有效长度为L，故ab边和ad边受安培力大小相等．cd边长度为2L，受安培力最大，B选项正确．3．(·淮安高二检测)洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列各图中均标有带正电荷粒子的运动速度v，洛伦兹力F及磁场B的方向，圆表示粒子的轨迹，其中可能出现的情况是( )解析：选A.带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，故洛伦兹力指向圆心，C、D错误．由左手定则判定A正确，B错误．故选A.4.如图所示，通电圆线圈套在条形磁铁右端，磁场对通电线圈作用的结果是( )A．圆面有被拉大的倾向B．圆面有被压小的倾向C．线圈将向上平移D．线圈将向右平移解析：选B.线圈处在如图所示的磁场中，线圈中电流的截面图上方向外，下方向里，由左手定则知受力如图所示，则在安培力的作用下，线圈有被压小的趋势，F 的水平分量将使线圈向左平移．故选B.5.在半径为r 的圆形空间内有一匀强磁场，一带电粒子以速度v从A 沿半径方向入射，并从C 点射出，如图所示(O 为圆心)．已知∠AOC ＝120°.若在磁场中，粒子只受洛伦兹力作用，则粒子在磁场中运行的时间( ) A.2πr 3v B.23π3vC.πr 3v D.3πr 3v解析：选D.如图，首先找出粒子做圆周运动的圆心O ′，对应的圆心角为60°，设该粒子做圆周运动的周期为T ，半径为R ，则：R ＝r ·cot 30°＝3r ，则t ＝16T ＝16·2πR v ＝3πr 3v，故选D. 二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分．)6．两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，则( )A ．若速率相等，则半径必相等B ．若质量相等，则周期必相等C ．若速度和质量的乘积大小相等，则半径必相等D ．若动能相等，则周期必相等 解析：选BC.已知两粒子q 相同、B 相同，则由半径公式R ＝mv qB 可知A 错误、C 正确；由周期公式T ＝2πm qB可知B 正确；因为动能相等，质量未必相等，D 错误．故选BC. 7.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示．离子源S 产生的各种不同正离子束(速度可看做为零)经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P 上的位置到入口处S 1的距离为x ，可以判断( )A ．若离子束是同位素，x 越大，离子质量越大B ．若离子束是同位素，x 越大，离子质量越小C ．只要x 相同，则离子质量一定相同D ．只要x 相同，则离子的荷质比一定相同解析：选AD.离子在电场中加速，有qU ＝12mv 2，在匀强磁场中偏转，有x ＝2R ＝2mv qB，联立两式，解得x ＝22U B ·m q，可判断A 、D 正确．B 、C 错误．故选AD. 8.如图所示，x 轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场．有两个质量相同、电荷量也相同的分别带正、负电的离子(不计重力)以相同速度从O点射入磁场中，射入方向与x 轴的夹角均为θ.则正、负离子在磁场中( )A ．运动时间相同B ．运动轨道半径相同C ．重新回到x 轴时速度大小和方向均相同D ．重新回到x 轴时距O 点的距离相同解析：选BCD.由半径公式R ＝mv qB可知，B 正确；由左手定则确定正电荷受到的洛伦兹力方向垂直速度方向向上，而负电荷受到的洛伦兹力方向垂直速度方向向下，经过匀速圆周运动的旋转以后离O 点距离相等，可知C 、D 正确；圆心角不同，所以运动时间不同，A 错误．故选BCD.9.(2013·高考浙江卷)在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子P ＋和P 3＋，经电压为U 的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示，已知离子P ＋在磁场中转过θ＝30°后从磁场右边界射出．在电场和磁场中运动时，离子P ＋和P 3＋( )A ．在电场中的加速度之比为1∶1B ．在磁场中运动的半径之比为3∶1C ．在磁场中转过的角度之比为1∶2D ．离开电场区域时的动能之比为1∶3解析：选BCD.磷离子P ＋与P 3＋电荷量之比q 1∶q 2＝1∶3，质量相等，在电场中加速度a＝qE m ，由此可知，a 1∶a 2＝1∶3，选项A 错误；离子进入磁场中做圆周运动的半径r ＝mv qB ，又qU ＝12mv 2，故有r ＝1B 2mU q ，即r 1∶r 2＝3∶1，选项B 正确；设离子P 3＋在磁场中偏角为α，则sin α＝d r 2，sin θ＝d r 1(d 为磁场宽度)，故有sin θ∶sin α＝1∶3，已知θ＝30°，故α＝60°，选项C 正确；全过程中只有电场力做功，W ＝qU ，故离开电场区域时的动能之比即为电场力做功之比，所以E k1∶E k2＝W 1∶W 2＝1∶3，选项D 正确．10．(2013·高考广东卷)如图，两个初速度大小相同的同种离子a和b ，从O 点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P 上．不计重力．下列说法正确的有( )A ．a 、b 均带正电B ．a 在磁场中飞行的时间比b 的短C ．a 在磁场中飞行的路程比b 的短D ．a 在P 上的落点与O 点的距离比b 的近解析：选AD.带电离子打到屏P 上，说明带电离子向下偏转，根据左手定则，a 、b 两离子均带正电，选项A 正确；a 、b 两离子垂直进入磁场的初速度大小相同，电荷量、质量相等，由r ＝mv qB 知半径相同．b 在磁场中运动了半个圆周，a 的运动大于半个圆周，故a 在P 上的落点与O 点的距离比b 的近，飞行的路程比b 长，选项C 错误，选项D 正确；根据t θ＝T2π知，a 在磁场中飞行的时间比b 的长，选项B 错误． 三、非选择题(本题共3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．)11．(12分)(·上海高二检测)1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g 的弹体(包括金属杆EF 的质量)加速到10 km/s 的电磁炮(常规炮弹的速度约为2 km/s)．如图所示，若轨道宽为2 m ，长为100 m ，通过的电流为10 A ，试问轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场的最大功率有多大(轨道摩擦不计)?解析：由运动学公式求出加速度a ，由牛顿第二定律和安培力公式联立求出B .据2ax ＝v 2t －v 20得炮弹的加速度大小为a ＝v 2t 2x ＝10×10322×100m/s 2＝5×105 m/s 2.(4分) 据牛顿第二定律F ＝ma 得炮弹所受的安培力F ＝ma ＝2.2×10－3×5×105 N ＝1.1×103 N ，(2分)而F ＝BIL ，所以B ＝F IL ＝1.1×10310×2T ＝55 T ．(3分) 据P ＝Fv 得，P max ＝Fv ＝1.1×103×10×103 W ＝1.1×107 W ．(3分)答案：55 T 1.1×107 W12．(12分)电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的．电子束经过电压为U 的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示．磁场方向垂直于圆面．磁场区域的中心为O ，半径为r .当不加磁场时，电子束将通过O 点而打到屏幕的中心M 点．为了让电子束射到屏幕边缘P ，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B 应为多少？解析：电子在磁场中沿圆弧ab 运动，圆心为C ，半径为R .以v表示电子进入磁场时的速度，m 、e 分别表示电子的质量和电荷量，则eU ＝12mv 2，(3分) evB ＝mv 2R ，(3分) 又有tan θ2＝r R，(3分) 由以上各式解得B ＝1r 2mUe tan θ2.(3分) 答案：1r 2mU e tan θ213．(16分)如图所示，直角坐标系xOy 位于竖直平面内，在水平的x 轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B ，方向垂直xOy 平面向里，电场线平行于y 轴．一质量为m 、电荷量为q 的带正电的小球，从y 轴上的A 点水平向右抛出，经x 轴上的M 点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x 轴上的N 点第一次离开电场和磁场，MN 之间的距离为L ，小球过M 点时的速度方向与x 轴正方向的夹角为θ.不计空气阻力，重力加速度为g ，求：(1)电场强度E 的大小和方向．(2)小球从A 点抛出时初速度v 0的大小．(3)A 点到x 轴的高度h .解析：(1)小球在x 轴下方的复合场中恰能做匀速圆周运动，静电力与重力平衡，Eq ＝mg ，得E ＝mg q，因小球带正电，故E 的方向竖直向上．(4分) (2)小球的运动轨迹如图所示，(2分)设圆的半径为R ，则由几何关系知R ＝L 2sin θ，设小球做圆周运动的速率为v ，有qvB ＝mv 2R ，得v ＝qBR m ＝qBL 2m sin θ，(2分)故小球抛出的初速度v 0＝v cos θ＝qBL2m tan θ.(2分) (3)小球经M 点时的竖直分速度v y ＝v sin θ，(1分)在x 轴上方小球做平抛运动，故有v y ＝gt ，h ＝12gt 2，(2分) 由上式综合解得h ＝q 2B 2L 28m 2g.(3分) 答案：(1)mg q 竖直向上 (2)qBL 2m tan θ (3)q 2B 2L 28m 2g。
物理鲁科选修31单元测试：第6章磁场对电流和运动电荷的作用 含解析
第6章过关检测知不足，然后能自反;知困，然后能自强也(时间90分钟,满分100分)知识点对应题目题型分值安培力与洛伦兹力1、2、3、4、13 选择、计算26分回旋加速器 5 选择4分电流天平14 计算10分带电粒子在磁场的运6、8、12、16 选择、填空、计算28分动多场综合问题7、9、10、11、15 选择、填空、计算32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.来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将（）A.竖直向下沿直线射向地面B.相对于预定点向东偏转C.相对于预定点稍向西偏转D.相对于预定点稍向北偏转2.某地地磁场的磁感应强度大约是4.0×10－5 T，一根长为500 m的电线，电流为10 A，该导线可能受到的磁场力为（）A.0B.0.1 NC.0.3 ND.0.4 N3.如下图所示,MN是一根水平放置的固定长直导线,通电电流大小为I1,方向如图.P是一个通有电流I2的与MN共面的金属环,圆环P在磁场作用下将（）A.沿纸面向上运动B.沿纸面向下运动C.上半部垂直纸面向外,下半部垂直纸面向里运动D.上半部垂直纸面向里,下半部垂直纸面向外运动4.如下图所示,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外的电流,则…（）A.磁铁对桌面压力减小,不受桌面的摩擦力作用B.磁铁对桌面压力减小,受到桌面的摩擦力作用C.磁铁对桌面压力增大,不受桌面的摩擦力作用D.磁铁对桌面压力增大,受到桌面的摩擦力作用5.(2008广东单科,4)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如下图所示,这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是（）A.离子由加速器的中心附近进入加速器B.离子由加速器的边缘进入加速器C.离子从磁场中获得能量D.离子从电场中获得能量6.三个质子分别以大小相等,方向如下图所示的初速度v1、v2和v3经过平板MN上的小孔O 射入匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,整个装置放在真空中,且不计重力.这三个质子打到平板MN上的位置到小孔O的距离分别是s1、s2和s3,则（）A.s 1＜s 2＜s 3B.s 1＞s 2＞s 3C.s 1＝s 2＞s 3D.s 1＝s 3＜s 2 7.如下图所示是粒子速度选择器的原理图,如果粒子所具有的速率BEv,那么（ ）A.带正电粒子必须沿ab 方向从左侧进入场区,才能沿直线通过B.带负电粒子必须沿ba 方向从右侧进入场区,才能沿直线通过C.不论粒子电性如何,沿ab 方向从左侧进入场区,都能沿直线通过D.不论粒子电性如何,沿ba 方向从右侧进入场区,都能沿直线通过8.如下图所示,在圆形区域里,有匀强磁场,方向如图所示,有一束速率各不相同的质子自A 点沿半径方向射入磁场,这些质子在磁场中（ ）A.运动时间越长的,其轨迹所对应的圆心角越大B.运动时间越长的,其轨迹越长C.运动时间越短的,射出磁场时,速率越小D.运动时间越短的,射出磁场时,速度方向偏转越小9.从地面上方A 点处自由落下一带电荷量为＋q 、质量为m 的粒子,地面附近有如下图所示的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向右,磁场方向垂直纸面向里,这时粒子的落地速度为v 1,若电场不变,只将磁场的方向改为垂直纸面向外,粒子落地速度为v 2,则（ ）A.v1＞v2B.v1＜v2C.v1＝v2D.无法判定10.如下图所示，带电平行板中匀强电场竖直向上，匀强磁场方向垂直纸面向里，某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由滑下，经过轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做直线运动，现使小球从稍低些的b点开始自由滑下，在经P点进入板间的运动过程中不可能的是（）A.其动能将会增大B.其电势能将会增大C.小球所受的洛伦兹力将会增大D.小球所受的电场力将会增大二、填空题(共2个小题16分,请将正确答案直接写在题目中相应横线上)11.(8分)如下图所示是等离子体发电机的示意图，磁感应强度为B，两板间距离为d，要使输出电压为U，则等离子的速度为_____________，a是电源的_____________极.12.(8分)1998年升空的α磁谱仪探索太空中存在的反物质和暗物质，利用质谱仪可测定太空中粒子的比荷.如下图所示，当太空中的某一粒子从O点垂直进入磁感应强度B＝10 T的匀强磁场后，沿半圆周运动到达P点，测得OP距离为10 cm，从P点离开磁场到Q点，电子计时器记录数据为10－8s，已知PQ间距离为50 cm，则该粒子的比荷为______________，它可能是_____________(填“电子”“正电子”“质子”或“反质子”).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.(10分)如下图，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，结果ab静止且紧压于水平导轨上.若磁场方向与导轨平面成θ角，求：(1)棒ab受到的摩擦力；(2)棒ab对导轨的压力.14.(10分)电流天平如下图所示,它的一臂下面挂有一个矩形线圈,线圈共有N匝,它的下部悬在匀强磁场B内,下边一段长为L,它与B垂直.当线圈的导线中通有电流I时,调节砝码使两臂达到平衡;然后使电流反向,这时需要在一臂上加质量为m的砝码,才能使两臂再达到平衡.求磁感应强度B的大小.15.(12分)匀强电场方向水平向右，E＝3N/C，匀强磁场方向垂直纸面向里，B＝1 T，有一带正电荷的微粒质量为m＝2×10－7 kg，电荷量为q＝2×10－6 C,它在如下图所示的竖直平面内做匀速直线运动，求带电粒子的运动方向和速度大小.(取g＝10 m/s2)16.(12分)如下图所示，直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场.正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场(电子质量为m，电荷量为e)，求：(1)它们从磁场中射出时相距多远？(2)射出的时间差是多少？参考答案1解析：地球表面的地磁场方向由南向北，电子带负电.根据左手定则可判定，电子自赤道上空竖直下落过程中所受洛伦兹力方向向西. 答案：C2解析：当电流垂直于磁场时，电线所受的安培力最大，为F max ＝BIL ＝0.2 N ，因此导线可能受到的磁场力大小是0～0.2 N. 答案：AB3解析：P 放在MN 所形成的磁场中,MN 的磁场分成两部分,MN 上部的磁场方向垂直纸面向里,下部的磁场方向垂直纸面向外,把P 分成两部分,在MN 上边的圆弧和在MN 下边的圆弧.根据左手定则,MN 下边的圆弧受力方向向下,而MN 上边的圆弧受力方向也向下,圆环应向下运动,故B 项正确,A 、C 、D 三项错误. 答案：B4解析：通电导线所在处的磁场方向水平向左.由左手定则判断,导线所受安培力竖直向下,由牛顿第三定律知,磁铁所受磁场力竖直向上,故磁铁对桌面的压力减小,又因为磁铁没有相对桌面运动的趋势,故磁铁不受桌面的摩擦力作用,故A 项正确,B 、C 、D 三项错误. 答案：A5解析：离子从加速器的中间位置进入加速器,最后由加速器边缘飞出,所以A 项对,B 项错.加速器中所加的磁场是使离子做匀速圆周运动,所加的电场由交流电提供,它用以加速离子.交流电的周期与离子做圆周运动的周期相同.故C 项错,D 项对. 答案：AD6解析：由半径公式qBmvr知,三个质子运动的半径相同,v 2对应的轨迹为半圆,打在MN 上的位置到小孔O 的距离s 2＝2r.而由几何关系知s 1＝s 3＝2rsinθ,所以s 1＝s 3＜s 2，故D 项正确，A 、B 、C 三项错误. 答案：D7解析：由于洛伦兹力方向必须和电场力方向相反，由左手定则知，A 、C 两项正确. 答案：AC 8答案：AD9解析：带电粒子自由下落一段距离后进入电场和磁场区域，此时它受到重力、电场力及洛伦兹力的作用.重力和电场力均对粒子做功，电场力做功的多少与粒子在电场力方向上的位移有关.洛伦兹力不对粒子做功,但可以改变粒子的运动方向.若将磁场方向改为与原方向相反,则重力做的功与原来相等,因洛伦兹力方向改变电场力方向位移减小,所做的功减少,落地时粒子的功能将比原来小,故应选A 项. 答案：A10解析：由题意可知，小球带正电，小球从稍低些的b 点开始自由滑下，在经P 点进入板间的运动的初速度变小了，初始洛伦兹力也变小了.但是在复合场中运动时，偏离直线向下运动，电场力做负功，重力做正功，速度增加，动能增加，洛伦兹力也增加，A 、B 、C 三项是正确的.电场力与运动电荷的速度无关，大小计算式为：F ＝qE ，所以电场力大小不变，D 项符合题意. 答案：D11解析：最后等离子体匀速通过电磁场，所以有d U q qvB =，所以BdU v =.由左手定则可知a 是电源的正极. 答案：BdU正 12解析：以带电粒子在匀强磁场中的运动为知识背景. 由左手定则知该粒子带负电s m s m ts v PQ /105/105.078⨯===-,m s r OP 21052-⨯== 据Bqmvr =得 kg C kg C Br v m q /10/10510105827=⨯⨯⨯==- 质子的比荷kg C kgC m q /101066.1106.182719≈⨯⨯=--，故该粒子为反质子. 答案：108 C/kg 反质子13解析：由题意可知，安培力大小F 安＝BIL ，与磁场方向垂直向上，与竖直方向成θ角，金属杆还受竖直向下的重力mg 、水平导轨的支持力F N 和静摩擦力的作用.金属杆ab 静止，合外力为零，则有：F ＝BILsinθ，F N ＋BILcosθ＝mg ，所以棒ab 对导轨的压力F 压＝mg －BILcosθ.答案：(1)BILsinθ (2)mg －BILcosθ14解析：根据天平的原理很容易得出安培力mg F 21=,所以F ＝NBIL ＝mg 21,因此磁感应强度NIL mgB 2=. 答案：NILmgB 2=15解析：带电粒子受力如图所示.F 电＝qE ＝2×10－6×3 N＝32×10－6N.mg ＝2×10－7×10 N ＝2×10－6N.33tan ==电F mg θ,则θ＝30°. F 洛＝mg/sin30°＝4×10－6N. F 洛＝qvB,则s m sm v B /2/110210466=⨯⨯⨯=--. 方向垂直洛伦兹力，即沿与水平向右成60°角向上. 答案：方向见解析，大小为2 m/s16解析：正、负电子的半径和周期是相同的，只是偏转方向相反.先确定圆心，画出半径，由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形.所以两个射出点相距2r ，由题图还看出经历时间相差2T/3. 答案：(1)射出点相距Bemvs 2= (2)时间差为Bqmt 34π=∆。
物理鲁科版选修3-1课后集训：第6章第2节 磁场对运动电荷的作用 Word版含解析
课后集训基础达标1.试判断图6-2-12中各图带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性.图6-2-12解析：根据左手定则判断.答案：A图：竖直向上；B图：垂直纸面向外；C图：负电荷；D图：垂直纸面向里.2.下列说法正确的是（）A.运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦兹力的作用B.运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应强度一定为零C.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能，也不能改变带电粒子的动量D.洛伦兹力对带电粒子不做功解析：运动电荷受到洛伦兹力不仅跟磁场有关，还跟电荷的速度方向有关，在磁感应强度不为零的地方，当速度方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力作用.反之，洛伦兹力为零时，可能是因为运动电荷的速度方向与磁场方向平行，而不一定是磁感应强度为零，故选项A、B都错误.洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，洛伦兹力只改变带电粒子的速度方向，不做功，不改变带电粒子的速度大小，因此带电粒子的动能保持不变；动量是矢量，速度大小不变，动量的大小也不变，但方向是改变的，因此，选项C错误，D是正确的.答案：D3.每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来，地球磁场可以有效地改变这些宇宙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，如图6-2-13所示，地球由西向东转，虚线表示地球自转轴，上方为地理北极，在地球磁场的作用下，它将（）图6-2-13A.向东偏转B.向南偏转C.向西偏转D.向北偏转解析：地磁场在赤道的方向由南向北画出赤道面的纵剖面图如右图，自南向北观察如右图所示，由于带正电粒子正垂直于赤道射来，根据左手定则判断所受洛伦兹力向东，故向东偏转.答案：A4.如图6-2-14所示，一带电粒子沿x轴正方向进入一个垂直纸面向里的匀强磁场中，若要使该粒子所受合外力为零(重力不计)，应该加的匀强电场的方向是（）图6-2-14A.+y方向B.-y方向C.-x方向D.因不知q的正负，无法确定解析：若粒子带正电，由左手定则可判断，洛伦兹力方向沿y轴的正方向，要使该粒子所受合外力为零(重力不计)，电场力与洛伦兹力一定是等大、反向，则电场力沿y轴的负方向，故选项B正确.若粒子是负电荷，同样的方法可判断选项B是正确的.答案：B5.如图6-2-15所示，空间中有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一带电粒子由A点以某一初速度开始运动，初速度的方向可以是纸面内任意方向，不计粒子重力，则关于粒子的运动情况，下列说法中正确的是（）图6-2-15A.粒子可能做匀速直线运动B.粒子可能做匀加速直线运动C.粒子可能做匀速圆周运动D.粒子可能做类平抛运动解析：若粒子沿与电场垂直方向运动，则电场力可能与洛伦兹力平衡，粒子做匀速直线运动.若粒子做变速运动，则洛伦兹力F=q vB随速度变化而变化，粒子所受合力就是变力，B、D 错.粒子重力忽略不计，不能与电场力平衡，粒子不能做匀速圆周运动，C错.答案：A6.下列说法正确的是（）A.所有电荷在电场中都要受到电场力的作用B.所有电荷在磁场中都要受到磁场力的作用C.一切运动电荷在磁场中都要受到磁场力的作用D.运动电荷在磁场中只有垂直于磁场方向的速度分量不为零，才受到磁场力的作用解析：电荷在电场中受电场力F＝qE，不管q运动还是静止都一样，故选项A对.而运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力F＝qvB，其中v是垂直于B的分量.当v∥B时不受力，故C错，D对.答案：AD7.一个运动电荷通过某一空间时，没有发生偏转，那么就这个空间是否存在电场或磁场，下列说法中正确的是（）A.一定不存在电场B.一定不存在磁场C.一定存在磁场D.可以既存在磁场，又存在电场解析：当运动电荷运动方向与电场线方向相同，电场力在运动电荷速度的同一直线上，运动不会发生偏转；当运动方向与磁感线平行时，不受洛伦兹力作用，不会发生偏转.答案：D综合运用8.如图6-2-16所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是……（ ）图6-2-16A.当从a 端通入电流时，电子做匀加速直线运动B.当从b 端通入电流时，电子做匀加速直线运动C.不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D.不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动解析：电子的速度v ∥B ，F 洛＝0，电子做匀速直线运动.答案：C9.如图6-2-17所示，一个带正电荷量q 的小带电体处于蹄形磁铁两极之间的匀强磁场里，磁场的方向垂直纸面向里，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（ ）图6-2-17A.使磁感应强度B 的数值增大B.使磁场以速率v ＝qB mg 向上移动C.使磁场以速率v ＝qBmg 向右移动 D.使磁场以速率v ＝qB mg 向左移动 解析：要使带正电体对水平绝缘面正好无压力，洛伦兹力方向应该竖直向上，由左手定则可知，带电体应该向右运动或磁场向左运动.洛伦兹力的大小F ＝qvB ＝mg ，所以v ＝qB mg . 答案：D10.如图6-2-18所示，光滑半圆形轨道与光滑斜面轨道在B 处与圆弧相连，带正电小球从A 由静止起释放，且能沿轨道前进，并恰能通过圆弧的最高点C.现将整个轨道置于水平向外的匀强磁场中，使球仍能恰好通过圆环最高点C ，释放高度H′与原释放高度H 的关系是（ ）图6-2-18A.H ′＝HB.H ′＜HC.H ′＞HD.不能确定解析：此题的关键是要注意到加磁场后，小球在C 点的临界速度发生了变化.无磁场时，小球在C 点受重力提供向心力，mg ＝R mvc 2，临界速度v c =g R ⋅；在A →C 过程，由机械能守恒定律：mgH ＝2mgR +22mvc ＝2mgR +21mgR 所以H ＝2.5R .有磁场后，小球在C 点受向上的洛伦兹力，向心力减小，mg -qvB ＝Rc mv 2'，临界速度v c ′=m qvB g R -⋅减小；由A →C 过程，洛伦兹力不做功，仍符合机械能守恒定律：mgH ′＝2mgR +22c mv '，H ′＜H .故正确选项应是B. 答案：B11.如图6-2-19所示，某空间存在着正交的匀强电磁场，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直纸面水平向里，B ＝1 T ，E =103 N/C ，现有一个质量为m ＝2×10-6 kg 、电荷量q ＝+2×10-6 C 的液滴以某速度进入该区域恰能做匀速直线运动，求这个速度的大小和方向(g 取10 m/s 2).图6-2-19解析：液滴受力如下图，由平衡条件：qvB =22)()(Eq mg +，得：v ＝20 m/s ，又tan θ＝mgqE ＝3，θ＝60°.答案：20 m/s ，方向与E 成60°角斜向上拓展探究12.如图6-2-20所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一与磁感线垂直且水平放置的长为L 的摆线，拉一质量为m 、带有+q 电荷量的摆球，试求摆球通过最低位置时绳上的拉力F .图6-2-20解析：以摆球为研究对象、根据机械能守恒：mgL ＝21mv 2 当单摆球向左经最低位置时，由牛顿第二定律：F -mg -f ＝Lmv 2且f ＝qvB ，联立以上各式：F ＝3mg +Bq 2gL当向右摆动到最低点时，f 的方向则向上，由牛顿第二定律：F +f -mg ＝L mv 2联立解得：F ＝3mg -Bq 2gL .答案：F ＝3mg -Bq 2gL。
物理鲁科版选修3-1单元测试：第6章《磁场对电流和运动电荷的作用》 Word版含解析
《磁场对电流和运动电荷的作用》测评(时间:90分钟,总分:100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.下列四个实验现象中,不能表明电流能产生磁场的是A.甲图中,导线通电后磁针发生偏转B.乙图中,通电导线在磁场中受到力的作用C.丙图中,当电流方向相同时,导线相互靠近D.丁图中,当电流方向相反时,导线相互远离答案：B 解析：甲、丙、丁中小磁针或导线所受磁场力都是导线中产生的磁场给的力,但乙中的磁场是磁铁产生的.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答案：D 解析：磁感应强度是磁场描述磁场性质的物理量,由磁场本身决定,磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线无关；而且导线是否受安培力作用还跟导线与磁感线之间的夹角有关,当夹角不同时,即使放在同一位置导线受力也不同,当导线与磁场平行放置时,不管磁感应强度有多大导线受力均为零.3.如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,当导线中通以图示方向的电流时A.磁铁对桌面的压力增大,且受到向右的摩擦力作用B.磁铁对桌面的压力减小,且受到向右的摩擦力作用C.磁铁对桌面的压力增大,且受到向左的摩擦力作用D.磁铁对桌面的压力减小,且受到向左的摩擦力作用答案：B 解析：画出磁铁周围的磁感线,由右手定则可判断导线受到斜向右下方的安培力,由牛顿第三定律可知磁铁受到斜向左上方的导线所给的力,所以磁铁对桌面的压力减小,且受到向右的摩擦力.4.从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子,这些高能粒子流到达地球会对地球上的生命带来危害,但是由于地球周围存在磁场,地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向,对地球上的生命起到保护作用,如图所示.那么A.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处相同B.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最强,赤道附近最弱C.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱,赤道附近最强D.地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转答案：C 解析：对垂直射向地球表面的宇宙射线,在两极因其速度方向和地磁场的方向接近平行,所受洛伦兹力较小,因而产生的阻挡作用较小；而在赤道附近,宇宙射线速度方向和地磁场方向接近垂直,所受洛伦兹力较强,能使宇宙射线发生较大偏转,即产生较强的阻挡作用. 5.在摄谱仪等许多仪器中都设有一个速度选择器,其作用就是使进入仪器的带电粒子具有相同的速度,这些粒子在速度选择器中做的是匀速直线运动.下面就是一个速度选择器原理的示意图.有一束初速度大小不同的带正电的粒子(不计重力)沿水平向右的方向通过O点进入真空室内,若要使具有某一速度值的粒子保持匀速运动,从O′点(O、O′点在同一水平线上)射出,需要将真空室置于匀强电场和匀强磁场中,下图所示的几种情况中,匀强电场和匀强磁场的方向正确的是答案：BC 解析：在速度选择器中,粒子受到的洛伦兹力与电场力相等.6.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流方向如右图所示,ab边与MN平行.关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述中正确的是A.线框有两条边所受的安培力方向相同B.线框有两条边所受的安培力大小相同C.线框所受安培力的合力朝左D.cd边所受安培力对ab边力矩不为零答案：BC 解析：bc边与ad边对应处的磁感应强度相同,电流相等,故bc边与ad边所受安培力大小相同；由左手定则可知bc与ad边所受安培力方向相反,同理,ab边与cd边所受安培力方向也相反,但因ab所在处磁感应强度大,故有F ab>F cd,其合力朝左；因cd边所受安培力方向水平向右通过轴ab,故力矩为零.7.如图所示的天平可用于测定磁感强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,宽为l,共N匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I(方向顺时针如图)时,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡.当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡,由此可知A.磁感强度的方向垂直纸面向里,大小为NIl g m m )(21-B.磁感强度的方向垂直纸面向里,大小为NIlmg 2 C.磁感强度的方向垂直纸面向外,大小为NIl g m m )(21- D.磁感强度的方向垂直纸面向外,大小为NIlmg 2 答案：B 解析：由分析知当磁场方向向里时,导线受力向下,当磁场方向向外时,导线方向向上,因为电流反向是需在右边加砝码,说明导线框所受力减小了,由此可得磁场方向向里.8.如图所示,连接平行金属板P 1和P 2(板面垂直于纸面)的导线的一部分CD 和另一连接电池的回路的一部分GH 平行,CD 和GH 均在纸面内,金属板置于磁场中,磁场方向垂直纸面向里,当一束等离子体射入两金属板之间时,CD 段将受到力的作用A.等离子体从右方射入时,CD 受力方向背离GHB.等离子体从右方射入时,CD 受力方向指向GHC.等离子体从左方射入时,CD 受力方向背离GHD.等离子体从左方射入时,CD 受力方向指向GH答案：AD 解析：等离子体从右方射入时,P 2接收正离子,两导体中的电流方向相反,排斥；等离子体从左方射入时,P 1接收正离子,两导体中的电流方向相同,吸引.9.(2007天津卷,19)如图所示，在x 轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O 处以速度v 进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x 轴正方向成120°角，若粒子穿过y 轴正半轴后在磁场中到x 轴的最大距离为a ，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是A.aB v 23，正电荷B.aBv 2，正电荷C.aB v 23，负电荷D.aBv 2，负电荷 答案：C 解析：由题知带电粒子在磁场中运动轨迹如图所示.由左手定则知粒子带负电荷.由几何关系:sin30°=R R a -,得R=32a,由R=Bq mv ,则Bav m q 23=. 故C 项正确.10.一正电荷q 在匀强磁场中,以速度v 沿x 方向,进入垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感强度为B,如图所示,为了使电荷能做直线运动,则必须加一个电场进去,不计重力,此电场的场强应该是A.沿y 轴正方向,大小为Bv/qB.沿y 轴负方向,大小为BvC.沿y 轴正方向,大小为v/BD.沿y 轴负方向,大小为Bv/q答案：B 解析：根据电场力与洛伦兹力平衡关系求解.要使电荷能做直线运动,必须用电场力抵消洛伦兹力,本题正电荷受洛伦兹力的方向沿y 轴正方向,故电场力必须沿y 轴负方向,且qE=Bqv 即E=Bv.二、填空题(本大题共4小题,每小题4分,共16分.把答案填在题中横线上)11.如图所示,电子射线管(A 为其阴极),放在蹄形磁铁的N 、S 两极间,射线管的A 、B 两极分别接在直流高压电源的_____________极和_____________极.此时,荧光屏上的电子束运动径迹_____________偏转.(填“向上”“向下”“不”).答案：负 正 向下 解析：阴极射线管发射电子,所以A 端接负极,B 端接正极.由左手定则可判断电子束径迹向下偏.12.如图所示,在倾角都为θ的光滑导轨上,放一根长为l 、质量为m 的金属棒ab,在两通电金属棒所在空间存在磁感应强度为B 、方向竖直向上的匀强磁场,金属棒ab 在磁场中始终处于静止状态,则金属棒ab 中的电流大小为_____________,方向为_____________.答案：Bl mg θtan b 流向a 解析：对导线进行受力分析,可得导线受重力mg,支持力N 和安培力F 的作用下平衡,所以由mg=IBltanθ得:I=mgtanθ/Bl.由左手定则可得电流方向从b流向a.13.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2 m,长为100 m,通过的电流为10 A,则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为_____________T,磁场力的最大功率P=_____________W(轨道摩擦不计).答案：18 2.16×106解析：电磁炮的原理就是装置受到安培力的作用而发射炮弹,F=IBL=ma,又2as=v2,解得：B=18 T.磁场力的最大功率P=Fv=IBLv=2.16×106 W.14.40年代,我国物理学家朱洪元先生提出：电子在加速器中匀速圆周运动时会发出“同步辐射光”,光的频率是电子的回转频率的n倍,现在“同步辐射光”已被应用于大规模集成电路的光刻工艺中.设同步辐射光频率为f,电子质量为m,电量为e,则加速器磁场感应强度B的大小为_____________,若电子的回转半径为R,则它的速度为_____________.答案：2πmf/ne 2πRf/n 解析：因为电子在磁场中做圆周运动洛伦兹力提供向心力,qvB=mv2/r,T=2πr/v,频率f=1/T,所以f=qB/2πm,因为同步辐射光频率是电子的n倍,所以B=2πmf/ne,电子的速度为2πRf/n.三、计算题(本大题共4小题,共44分.解答中必须有解析的过程,直接写答案的不得分)15.(10分)如图所示,质量为60 g的金属棒长为L1=20 cm,棒两端与长为L2=30 cm的细软金属线相连,吊在磁感应强度B=0.5 T、竖直向上的匀强磁场中.当金属棒中通过稳恒电流I后,金属棒向纸外摆动,摆动过程中的最大偏角θ=60°(取g=10 m/s2),求：(1)金属棒中电流大小和方向;(2)金属棒在摆动过程中动能的最大值.解析：(1)作金属棒的侧视图如图所示,由左手定则可得：电流方向水平向右.杆摆到60°时处于平衡状态,所以杆所受安培力F=mgtanθ=IBL12 A.所以I=mgtanθ/BL1=3(2)由分析知棒在向外摆的过程中重力和安培力对棒做功,棒摆到与竖直成30°角时动能最大.选棒摆到30°角时为初状态,摆到60°角时为末状态,则由动能定理-mgL 2(1-cosθ)+IBL 1L 2sinθ=mv 2/2,得E k =IBL 1L 2′sinθ′-mgL 2(1-cosθ′)=2.78×10-2 J.答案：(1)金属棒中电流方向水平向右,电流大小为32 A(2)2.78×10-2 J16.(10分)如图所示,光滑斜面固定在水平面上,斜面倾角为θ.磁感强度为B 的匀强磁场垂直纸面向里.有一质量为m 、带电量为q 的滑块,从某一时刻起,在斜面上由静止开始滑下,到某一位置离开斜面(设斜面足够长).求：(1)滑块带何种电荷?(2)滑块在斜面上运动的最大速度是多少?解析：(1)滑块由静止开始沿斜面向下做加速运动.若滑块带正电,则其所受洛伦兹力垂直于斜面向下,将使滑块与斜面挤压,且随速度v 的增大,洛伦兹力也增大,滑块与斜面挤压得更紧,滑块是不会离开斜面的.若滑块带负电,则其所受洛伦兹力垂直于斜面向上,随着下滑速度增大,洛伦兹力增大,使滑块与斜面间的正压力减小,当洛伦兹力大小等于mgcosθ时,正压力为零.随着滑块继续下滑,速度也继续增大,洛伦兹力大于mgcosθ,滑块将离开斜面.所以滑块带的是负电.(2)因斜面光滑,故滑块沿斜面的运动是匀加速运动.当滑块即将脱离斜面时,它在斜面上运动的速度最大.设该速度大小为v m ,则qv m B=mgcosθ,得v m =mgcosθ/qB.答案：(1)负电 (2)v m =mgcosθ/qB17.(12分)如图所示,厚度为h 、宽为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A 和下侧面A′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时电势差U,电流I 和B 的关系为U=kdIB ,式中的比例系数k 称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力,当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差. 设电流I 是由电子定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电量为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__________下侧面A′的电势(填“高于”“低于”或“等于”).(2)电子所受的洛伦兹力的大小为__________.(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U 时,电子所受的静电力的大小为__________.(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数k=nel ,其中n 代表导体板单位体积中电子的个数.解析：(1)首先分析电流通过导体板时的微观物理过程.由于导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中,电流是电子的定向运动形成的,电流方向从左到右,电子运动的方向从右到左.根据左手定则可判断电子受到的洛伦兹力的方向向上,电子向A 板聚集,A′板出现多余的正电荷,所以A 板电势低于A′板电势,应填“低于”.(2)电子所受洛伦兹力的大小为f=evB.(3)横向电场可认为是匀强电场,电场强度E=h U ,电子所受电场力的大小为F=eE=e hU . (4)电子受到横向静电力与洛伦兹力的作用,由两力平衡有e h U =evB 可得U=hvB. 通过导体的电流强度微观表达式为I=nevdh.由题目给出的霍尔效应公式U=K d IB ,有hvB=K d nevdhB ,得K=ne1. 答案：(1)低于 (2)evB (3)eU/h (4)见解析18.(12分)如图所示,在Y ＜0区域内存在匀强磁场,方向垂直于XY 平面并指向纸外,磁感应强度为B,一带正电的粒子从Y 轴上的A 点,以速度v 0与Y 轴负半轴成夹角θ射出,进入磁场后,经磁场的偏转最终又恰能通过A 点,A 点的坐标为(0,a).试问该粒子的荷质比为多少?从A 点射出到再次经过A 点共要多少时间? 解析：因为Bqv 0=Rmv 20① 由几何关系R=θcos a tanθ② 在磁场中偏转时间t 1=qBm T )2(22θππθπ+=+③ 匀速运动的时间t 2=θθcos 2cos 200v a v a=④ 联立①②及③④分别可得:粒子的荷质比θθθθsin cos tan cos 200Ba v Ba v m q ==. 总时间t=qBm v a )2(cos 20θπθ++. 答案：θθsin cos 20Ba v ；Bq m v a )2(cos 20θπθ++.。
高中鲁科版物理选修3-1练习：第六章+磁场对电流和运动电荷的作用+第3节 随堂演练巩固提升+Word版含答案.doc
[随堂检测]1．处在匀强磁场内部的两个电子A 和B 分别以速率v 和2v 垂直于磁场开始运动，经磁场偏转后，哪个电子先回到原来的出发点( )A ．条件不够无法比较B ．A 先到达C ．B 先到达D ．同时到达解析：选D.由q v B ＝m v 2r 得r ＝m v qB ，周期为T ＝2πmqB ，可见，电子在磁场中做圆周运动的周期与电子的速度无关，这两个电子的运动周期相等，所以它们同时回到出发点．2．由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图所示，它曾由航天飞机携带升空，将来安装在阿尔法国际空间站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物质．所谓的反物质即质量与正粒子相等，带电量与正粒子相等但相反，例如反质子即为1－1H ，假若使一束质子、反质子、α粒子和反α粒子组成的射线，以相同的速度通过OO ′进入匀强磁场B 2而形成的4条径迹，则( )A ．1、3是反粒子径迹B ．2、4为反粒子径迹C ．1、2为反粒子径迹D ．4为反α粒子径迹解析：选C.两种反粒子都带负电，根据左手定则可判定带电粒子在磁场中的偏转方向，从而确定1、2为反粒子径迹．故选项C 正确．3．薄铝板将同一匀强磁场分成Ⅰ、Ⅱ两个区域，高速带电粒子可穿过铝板一次，在两个区域内运动的轨迹如图所示，半径R 1>R 2.假定穿过铝板前后粒子的电荷量保持不变，则该粒子( )A ．带正电B ．从Ⅱ区域穿过铝板运动到Ⅰ区域C ．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动速度大小相同D ．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动时间相同 答案：D4．(2018·河北邯郸第一中学期末)如图所示，在虚线所示宽度范围内，用场强为E 的匀强电场可使初速度是v 0的某种正离子偏转θ角．在同样宽度范围内，若改用方向垂直纸面向外的匀强磁场(磁场在图中未画出)，使该离子穿过该区域，并使偏转角也为θ，(不计离子的重力)求：(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？ (2)离子穿过电场和磁场的时间之比是多大？解析：(1)设离子的质量为m ，电荷量为q ，场区宽度为L ，离子在电场中做类平抛运动t ＝L v 0① a ＝qE m ②tan θ＝at v 0③由①②③得：tan θ＝qELm v 20④离子在磁场中做匀速圆周运动R ＝m v 0qB ⑤sin θ＝L R⑥由⑤⑥解得：sin θ＝qBLm v 0⑦由④⑦式解得： B ＝E cos θv 0.(2)离子在电场中运动时间t ＝Lv 0⑧在磁场中运动时间t ′＝θmqB⑨ 而L ＝m v 0qBsin θ⑩由⑧⑨⑩解出： t t ′＝sin θθ.答案：(1)E cos θv 0 (2)sin θθ[课时作业]一、单项选择题1．处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动．将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值( )A ．与粒子电荷量成正比B ．与粒子速率成正比C ．与粒子质量成正比D ．与磁感应强度成正比解析：选D.假设带电粒子的电荷量为q ，在磁场中做圆周运动的周期为T ＝2πmqB ，则等效电流I ＝q T ＝q 2B2πm，故选项为D.2.一个带电粒子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，粒子经过的轨迹如图所示，轨迹上的每一小段都可以近似看成圆弧，由于带电粒子使沿途空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)，从图中可以确定粒子的运动方向和电性是( )A ．粒子从a 到b ，带负电B ．粒子从b 到a ，带负电C ．粒子从a 到b ，带正电D ．粒子从b 到a ，带负电解析：选C.根据题意，带电粒子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，粒子的能量逐渐减小，速度减小，则由公式r ＝m vqB得知，粒子的半径逐渐减小，由题图看出，粒子的运动方向是从a 到b .在a 处，粒子所受的洛伦兹力斜向左上方，由左手定则判断可知，该粒子带正电，故选C.3．如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以不同速率沿着与x 轴成30°角从原点射入磁场，它们的轨道半径之比为3∶1，则正、负电子在磁场中运动时间之比为( )A ．1∶2B ．2∶1C ．1∶3D ．3∶1解析：选B.首先要画出粒子的运动轨迹，它们的圆心均在垂直于速度方向的虚线上，如图所示．由几何知识可求出正电子在磁场中转动的圆心角为120°，负电子在磁场中转动的圆心角为60°，据t ＝θ360°T 可知，正、负电子在磁场中运动的时间之比为2∶1，正、负电子在磁场中运动的时间与粒子的运动半径无关．故B 正确．4．如图所示是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为R 的圆柱形筒内有磁感应强度为B 的匀强磁场，方向平行于轴线．在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔a 、b 分别作为入射孔和出射孔．现有一束质量为m 、电荷量为q 的正离子，以角度α入射，不经碰撞而直接从小孔b 射出，这束离子的速度大小是( )A.2qBR m cos α B ．2qBR m sin αC.qBR m cos αD ．qBRm sin α解析：选D.由几何关系可知，离子运动的半径r 和圆筒半径R 之间满足Rr ＝sin α，又q v B＝m v 2r ，联立解得v ＝qBR m sin α，故选D.5．1930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，这台加速器由两个铜质D 形盒D 1、D 2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是( )A ．离子由回旋加速器的边缘进入加速器B ．离子在磁场中加速C ．离子由回旋加速器的中心附近进入加速器D ．离子在电场中偏转解析：选C.离子由回旋加速器的中心附近进入加速器，在电场中加速，磁场中偏转，选项C 正确，A 、B 、D 错误．6．(2018·湖北三市高二检测)磁流体发电是一项新兴技术．如图所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场．图中虚线框部分相当于发电机．把两个极板与用电器相连，则( )A ．用电器中的负电荷运动方向从A 到B B ．用电器中的电流方向从B 到AC ．若只减小喷入粒子的速度，发电机的电动势增大D ．若只增大磁场，发电机的电动势增大解析：选D.首先对等离子体进行动态分析：开始时由左手定则判断正离子所受洛伦兹力方向向上(负离子所受洛伦兹力方向向下)，则正离子向上板聚集，负离子则向下板聚集，两板间产生了电势差，即金属板变为一电源，且上板为正极下板为负极，所以通过用电器的电流方向从A 到B ，故A 、B 错误；此后的正离子除受到向上的洛伦兹力f 外还受到向下的电场力F ，最终两力达到平衡，即最终等离子体将匀速通过磁场区域，因f ＝q v B ，F ＝q E d ，则q v B ＝q Ed ，解得E ＝Bd v ，所以电动势E 与速度v 及磁场B 成正比，所以若只减小喷入粒子的速度，发电机的电动势减小，选项C 错误；若只增大磁场，发电机的电动势增大，D 正确．二、多项选择题7. (2018·河北邯郸一中期中)如图混合正离子束先后通过正交电场磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子束在区域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 ．速度B ．质量C ．电荷D ．比荷解析：选AD.在正交的电磁场区域中，正离子不偏转，说明离子受力平衡，在区域Ⅰ中，离子受电场力和洛伦兹力，由q v B ＝qE ，得v ＝EB，可知这些正离子具有相同的速度；进入只有匀强磁场的区域Ⅱ时，偏转半径相同，由R ＝m v qB 2和v ＝E B ，可知，R ＝mEqB 2；这些正离子具有相同的比荷；故选A 、D.8．如图所示，在x 轴上方存在着垂直于纸面向里，磁感应强度为B 的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O 处以速度v 进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x 轴正方向成120°角．若粒子穿过y 轴正半轴后，在磁场中到x 轴的最大距离为a ，则该粒子的比荷和所带电荷的电性是( )A.3v2aB B ．v 2aBC ．正电荷D ．负电荷解析：选AD.因粒子进入磁场后首先穿过y 轴正半轴，故粒子应带负电，作出粒子进入磁场后的运动轨迹如图所示，由图可知a ＝r ＋r cos 60°，所以r ＝23a .根据洛伦兹力提供向心力可得q v B ＝m v 2r ，所以r＝m v qB ，可解得q m ＝3v2aB，正确选项为A 、D. 9．如图所示，已知甲空间中没有电场、磁场；乙空间中有竖直向上的匀强电场；丙空间中有竖直向下的匀强电场；丁空间中有垂直纸面向里的匀强磁场．四个图中的斜面相同且绝缘，相同的带负电小球从斜面上的同一点O 以相同初速度v 0同时沿水平方向抛出，分别落在甲、乙、丙、丁图中斜面上A 、B 、C 、D 点(图中未画出)．小球受到的电场力、洛伦兹力都始终小于重力，不计空气阻力．则( )A ．O 、C 之间距离大于O 、B 之间距离B ．小球从抛出到落在斜面上用时相等C ．小球落到B 点与C 点速度大小相等D ．从O 到A 与O 到D ，合力对小球做功相同 答案：AC10．(2018·河北石家庄五校联考)如图所示，以直角三角形AOC 为边界的有界匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B ，∠A ＝60°，AO ＝a .在O 点放置一个粒子源，可以向纸面内各个方向发射某种带负电粒子，粒子的比荷为q m ，速度大小都为v 0，且满足v 0＝qBam ，发射方向由图中的角度θ表示．对于粒子进入磁场后的运动(不计重力作用)，下列说法正确的是( )A ．粒子在磁场中运动的半径为aB ．粒子有可能打到A 点C ．以θ＝60°飞入的粒子在磁场中运动时间最短D ．在AC 边界上只有一半区域有粒子射出 解析：选ABD.根据公式r ＝m v Bq 代入数据可得r ＝m v 0qB ＝m qB ×qBam＝a ，A 正确；根据Bq v 0＝m v 2R，可知粒子的运动半径R ＝a ，因此当θ＝60°入射时，粒子恰好从A 点飞出，故B 正确；当θ＝60°飞入的粒子在磁场中运动时间恰好是T6周期，在磁场中运动时间最长，故C 错误；以θ＝0°飞入的粒子在磁场中恰好从AC 中点飞出，因此在AC 边界上只有一半区域有粒子射出，故D 正确．三、非选择题11.质谱仪原理如图所示，a 为粒子加速器，电压为U 1；b 为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B 1，板间距离为d ；c 为偏转分离器，磁感应强度为B 2.今有一质量为m 、电荷量为e 的正粒子(不计重力)，经加速后，该粒子恰能通过速度选择器．粒子进入分离器后做半径为R 的匀速圆周运动，求：(1)粒子的速度v 为多少？ (2)速度选择器的电压U 2为多少？(3)粒子在B 2磁场中做匀速圆周运动的半径R 为多大？解析：(1)在a 中，e 被加速电场U 1加速，由动能定理有eU 1＝12m v 2，得v ＝2eU 1m . (2)在b 中，e 受的电场力和洛伦兹力大小相等，即e U 2d＝e v B 1，代入v 值得U 2＝B 1d2eU 1m. (3)在c 中，e 受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动，做匀速圆周运动的半径R ＝m veB 2，代入v 值得R ＝1B 22mU 1e . 答案：(1)2eU 1m(2)B 1d 2eU 1m (3)1B 22mU 1e12．(2018·甘肃兰州一中高二期末)如图所示，在xOy 平面的第二象限有一场强为E 的匀强电场，电场的方向平行于y 轴向上；在第四象限有一匀强磁场，方向垂直于纸面．平面内其他部分为真空．有一质量为m ，电荷量为－q 的质点由电场左侧平行于x 轴以初速度v 0射入电场．质点到达x 轴上M 点时，速度方向与x 轴的夹角为θ， M 点与原点O 的距离为d .接着，质点进入磁场，并从y 轴上的N 点(图中没有画出)垂直于y 轴飞离磁场．不计重力影响．求：(1)A 点的横坐标；(2)匀强磁场的磁感应强度B 的大小和方向； (3)质点从A 到N 的时间．解析：质点在第二象限的电场中做类平抛运动，穿过y 轴进入第一象限做匀速直线运动交x 轴于M 点，从M 点进入第四象限后做匀速圆周运动，轨迹如图所示，O ′为圆心．(1)由几何关系可知，质点在电场中做类平抛运动，速度偏角为θ，设质点出电场时的速度为v ，竖直方向分速度为v y .竖直方向分速度：v y ＝v 0tan θ 加速度：a ＝qEm又：v y ＝at 1质点在电场中的运动时间： t 1＝v y a ＝m v 0tan θqE水平位移：x ＝v 0t 1＝m v 20tan θqE故A 点的横坐标为－m v 20tan θqE.(2)质点进入第四象限后，在磁场中做圆周运动，轨迹如图所示，圆心为O ′.根据左手定则判断知，匀强磁场的磁感应强度B 的方向为垂直纸面向里．由几何关系可知，轨迹半径r ＝dsin θ质点做圆周运动的速度：v ＝v 0cos θ洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有：q v B ＝m v 2r解得磁感应强度：B ＝m vqr ＝m ·v 0cos θq ·d sin θ＝m v 0tan θqd.(3)质点在第一象限内做匀速直线运动，运动时间 t 2＝s v ＝dcos θv 0cos θ＝dv 0质点在第四象限做圆周运动，由几何关系可知圆心角为π－θ 运动时间t 3＝π－θ2π·T ＝π－θ2π·2πr v ＝π－θ2π·2πd sin θv 0cos θ＝(π－θ)dv 0tan θ已知质点在第二象限内运动时间t 1＝m v 0tan θqE从A 到N 的总时间为t ＝t 1＋t 2＋t 3＝m v 0tan θqE ＋d v 0＋(π－θ)dv 0tan θ.答案：(1)－m v 20tan θqE (2)m v 0tan θqd 垂直纸面向里(3)m v 0tan θqE ＋d v 0＋(π－θ)dv 0tan θ经典语录1、最疼的疼是原谅，最黑的黑是背叛。
2019鲁科版高中物理选修3-1第六章《磁场对电流和运动电荷的作用》章末测试试题含答案
绝密★启用前2019鲁科版高中物理选修3-1第六章《磁场对电流和运动电荷的作用》章末测试题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
第Ⅰ卷一、单选题(共20小题，每小题3.0分,共60分)1.如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ，如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是()A．棒中的电流变大，θ角变大B．两悬线等长变短，θ角变小C．金属棒质量变大，θ角变大D．磁感应强度变大，θ角变小【答案】A2.带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用．下列表述正确的是()A．洛伦兹力对带电粒子做功B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能C．洛伦兹力的大小与速度无关D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向【答案】B【解析】洛伦兹力的方向总跟速度方向垂直，所以洛伦兹力永不做功，不会改变粒子的动能，因此B正确．3.图为带电微粒的速度选择器示意图，若使之正常工作，则以下叙述哪个是正确的（）A．P1的电势必须高于P2的电势B．从S2出来的只能是正电荷，不能是负电荷C．如果把正常工作时的B和E的方向都改变为原来的相反方向，选择器同样正常工作D．匀强磁场的磁感应强度B、匀强电场的电场强度E和被选择的速度v的大小应满足v=BE【答案】C【解析】速度选择器的原理是要选择的粒子受力平衡，做匀速直线运动，从进从出，即，那么被选择的粒子速度，选项D错。
若进入速度选择器的粒子带正电，则洛伦兹力水平向右，要满足平衡，电场力水平向左，即电场线水平向左，即板电势高，若粒子带负电，洛伦兹力水平向左，电场力就要水平向右，电场线水平向左，即板电势高，选项AB错。
如果把正常工作时的B和E的方向都改变为原来的相反方向，使得粒子的电场力和洛伦兹力方向都变为相反方向，仍然能够平衡，仍然可以正常工作，选项C对。
4.下列有关运动电荷和通电导线受到磁场对它们的作用力方向判断正确的是（）【答案】B【解析】让磁感线垂直穿过左手手心，四指指向运动方向，拇指指向为洛伦兹力方向，所以A图中的洛伦兹力方向竖直向下，A错误；B图中的洛伦兹力方向竖直向下，B正确，C中的洛伦兹力方向竖直向下，C错误；D图中的洛伦兹力方向竖直向上，D错误5.显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转．设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使电子打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是()【答案】A【解析】电子偏转到a点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，对应的B－t图的图线就在t轴下方；电子偏转到b点时，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，对应的B－t图的图线应在t轴上方，A正确．6.如图是磁流体泵的示意图，已知磁流体泵是高为h的矩形槽，槽左右正对的两壁是导电的，它们的间距为L，两导电壁加上电压U.平行于纸面的前后两绝缘壁间有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场．槽的下部分与水银面接触，上部与竖直的绝缘管相连．已知水银的电阻率为ρ1，水银的密度为ρ2，重力加速度为g，磁流体泵正常工作时，水银上升，则下列说法正确的是()A．水平槽的左壁应该接电源负极，右壁接电源正极B．电压一定时，水银槽的长度L越长，受到的安培力越大C．电压一定时，水银槽的左侧面面积越大，受到的安培力越大D．若U＞，则磁流体泵无法工作【答案】C【解析】根据题意可知，安培力方向向上，结合左手定则，则电流方向由左向右，那么水平槽的左壁应该接电源正极，右壁接电源负极，故A错误；设磁流体泵的厚度为d，两极间的电阻为：R＝ρ1，电流大小为：I＝，受到的安培力为：F＝BIL，方向向上，大小为F＝，由此可知，安培力大小与L无关，而与槽侧面面积有关，即面积越大时，安培力也越大，故B错误，C正确，要使水银上升，则F＞mg，即B··L＞ρ2gLdh，解得：U＞，故D错误．7.如图所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小可调的均匀磁场（环形区域的宽度非常小）。
物理鲁科版选修3-1学案：知识导航 第6章第1节探究磁场对电流的作用 Word版含解析
第6章磁场对电流和运动电荷的作用第1节探究磁场对电流的作用思维激活1.在现代生活中，我们的身边有很多电器，洗衣机、电冰箱、录音机、吹风机等等使我们的生活丰富多彩，你知道这些电器工作时共同的特点是什么吗？它们产生的原理又是什么呢？2.电流的磁效应是哪位科学家发现的？这一发现又有什么实际意义？答案：1.提示：这些电器工作时的共同特点是都要使用电动机.而电动机的原理是通电线圈在磁场中受安培力作用旋转，从而起到了电动的作用.2.提示：丹麦物理学家奥斯特发现了电流能产生磁场.这一发现有重大的科学价值和历史意义，为电的应用开辟了新的领域，也由此开创了电磁学的新时代.自主整理1.科学探究——安培力物理学上把磁场对_________的作用力叫安培力，研究表明，在匀强磁场中，当通电导线与磁场_________时，通电导线所受的安培力最大，等于_________、_________和_________的乘积，F=_________.左手定则判断安培力的方向：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在一个平面内，让__________垂直穿过手心，四指指向__________方向，那么，拇指所指方向即为__________在磁场中的受力方向.2.安培力就在你身边电流表、_________等都是安培力的应用.答案：1.电流垂直磁感应强度B 电流I 导线长度l IlB 磁感线电流通电导线2.电动机高手笔记1.对安培力公式的认识在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F最大，等于磁感应强度B、电流I和导线长度l的乘积，即F=IBl.所以在使用该公式时，B与I的方向需垂直.同时由左手定则可得，I、B、l三者两两垂直. 若电流与磁场平行，电流受的安培力为零或不受安培力的作用，F=0.在非匀强磁场中，上述公式可近似用于很短的一段通电导线.因为导线很短时，可近似认为各点的磁感应强度相等.2.当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向及大小当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判定安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心.这时安培力的大小F=BIlsinθ，式中θ是B与I的夹角.名师解惑1.当导线方向与磁场方向有一个夹角θ时，安培力的大小如何计算？剖析:如图，可以把磁感应强度矢量分解为两个分量：与电流方向平行的分量B1=Bcosθ和与电流方向垂直的分量B2=Bsinθ.因为B1对电流没有作用力，因此电流所受的作用力F完全由B2决定，即F=ILB2，由此可得F=ILBsinθ.上式表明：安培力F的大小等于电流I、磁场中的导线长度L、磁感应强度B以及I和B之间夹角θ的正弦值的乘积.当通电导线的方向和磁场方向平行(θ=0°或θ=180°)时，安培力最小，等于零；当θ=90°时，安培力最大.2.安培力与库仑力的区别剖析:库仑力是电荷在电场中所受的力，电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反.安培力是电流在磁场中所受的力，电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方向有关，电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL.一般情况下的安培力大于零，小于BIL，方向均与磁场方向垂直.3.判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动常采用的方法有哪些？剖析:常采用的方法主要有等效分析法和特殊位置分析法.(1)等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针也可等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁.例如：如图(1)所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面.当线圈内通入如图方向的电流时，判断线圈如何运动.根据安培定则，可将环形等效为一个小磁针，其右端为N极，如图(2)所示，由此可判断线圈将被磁铁吸引向左运动.(2)特殊位置分析法：根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置.例如：如图(3)所示，把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线中通过如图所示方向的电流I时，试判断导线的运动情况.①根据图(3)所示的导线所处的特殊位置判断其转动情况.将导线AB从N、S极的中间O分成两段，AO、BO段所处的磁场方向如图(4)所示，由左手定则可得AO段受安培力方向垂直于纸面向外，BO段受安培力的方向垂直于纸面向里，可见从上向下看，导线AB将绕O 点逆时针转动.②再根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况.如图(5)所示，导线AB此时受安培力方向竖直向下，导线将向下运动.③由上述两个特殊位置的判断可知，导线的实际运动是在安培力作用下使AB逆时针转动的同时还要向下运动.讲练互动【例1】如图所示，其中A、B图已知电流方向及其所受磁场力的方向，试判断并在图中标出磁场方向.C、D图已知磁场方向及其他对电流作用力的方向，试判断电流方向或电源的正负极并在图中标出.解析：由左手定则判断：A图磁场方向垂直纸面向外；B图磁场方向在纸面内垂直F向下；C、D图电流方向均垂直于纸面向里.答案：见解析.绿色通道根据左手定则，电流在磁场中受力方向既要与磁感线垂直，又要与导线中的电流垂直，且垂直于磁感线与电流所决定的平面.变式训练1.下图中的通电导线在磁场中的受力分析正确的是…( )解析：由左手定则判断A中导线受向下的力；B中导线不受力；C中导线受垂直导线斜向下方的力.所以C正确.答案：C【例2】如图，条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与纸面垂直，现给导线中通以垂直于纸面向里的电流，则下列说法正确的是( )A.磁铁对桌面的压力减小B.磁铁对桌面的压力增大C.磁铁对桌面的压力不变D.以上说法都不可能解析：通电导线置于条形磁铁上方，使通电导线置于磁场中，如图(1)所示，由左手定则判断通电导线受到向下的安培力作用，同时由牛顿第三定律可知，力的作用是相互的，磁铁对通电导线有向下作用的同时，通电导线对磁铁有反作用力，作用在磁铁上，方向向上，如图(2)所示，对磁铁作受力分析，由于磁铁始终静止，无通电导线时，F N=mg，有通电导线时F N=mg-F′，磁铁对桌面压力减小，A对.(1)(2)答案：A绿色通道解决此类问题时，先分析导线的受力，再分析磁铁的受力.黑色陷阱此题很多同学可能会出现下面的错误解法：由于磁铁吸引导线而使磁铁对桌面有压力，选B.出现这样错误的原因是——在选择研究对象时出现问题.磁铁和电流之间有力的作用，但不一定是吸引力，具体情况要根据左手定则判断；再者也没有用牛顿第三定律来分析导线对磁铁的反作用力是向上的，应该减小了磁铁对桌面的压力.变式训练2.若将上题中的导线换成与磁铁平行的，如下图所示,导线会怎样运动，磁铁的受力又如何呢？解析：(1)根据题图所示的导线所处的特殊位置判断其转动情况.将导线从N、S极的中间O 分成两段，两段所处的磁场方向如图(1)所示，由左手定则可得左半段受安培力方向垂直于纸面向外，右半段受安培力的方向垂直纸面向里，可见从上向下看，导线将绕中点逆时针转动.(1) (2)(2)再根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况.同例2.(3)由上述两个特殊位置的判断可知，导线的实际运动是在安培力作用下使AB逆时针转动的同时还要向下运动,而磁铁对桌面的压力仍然减小.答案：AB逆时针转动的同时还要向下运动,而磁铁对桌面的压力仍然减小.体验探究问题1:你知道当拿一块蹄形磁铁慢慢靠近发光的白炽灯时会有什么现象产生吗？做一下这个实验，思考产生这种现象的原因是什么?导思:磁铁靠近发光的灯丝，灯丝中有电流通过，当通电导线周围有磁场时，导线会受到安培力的作用，从而不断地振动起来.探究:灯丝便会颤动起来,原来灯丝中通入的是交流电，大小和方向随时间做周期性变化，当磁铁靠近时，通电的灯丝就受到变化的安培力作用，因此灯丝会振动起来.电流表的构造问题2：自制电流计.导思:准备器材，塑料瓶(或圆柱状的软木塞)，漆包线，U形磁铁，螺旋弹簧，支架等.探究:用塑料瓶作架绕制线圈，两边用图钉制作转轴，架在支架上，并放在U形磁铁的两极间，用一牙签当作指针，通电后看能否转动.。
2021-2022学年高中鲁科版物理选修3-1作业：章末测评第5-6章磁场磁场对电流和运动电荷的作用
章末综合测评(三)磁场磁场对电流和运动电荷的作用(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。
在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．关于带电粒子在电场或磁场中运动的表述，以下正确的是()A．带电粒子在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同B．正电荷只在电场力作用下，一定从高电势处向低电势处运动C．带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力方向与粒子的速度方向垂直D．带电粒子在磁场中某点受到的洛伦兹力方向与该点的磁场方向相同C[当带电粒子带负电时，在电场中某点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相反，当带电粒子带正电时，受到的电场力方向与该点的电场强度方向相同，故A错误；由U AB＝Wq知，若电场力的方向与运动方向相反，电场力做负功，则正电荷将从低电势处向高电势处运动，故B错误；根据左手定则，带电粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力方向一定与速度的方向垂直，故C正确，D错误。
所以选C。
]2．如图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图。
当圆盘高速绕中心轴OO′顺时针转动时，通电直导线所受磁场力的方向是()A．竖直向上B．竖直向下C．水平向里D．水平向外C[由于带负电的圆环顺时针方向旋转，形成的等效电流为逆时针方向，所产生的磁场方向竖直向上。
由左手定则可判定通电导线所受安培力的方向水平向里。
]3．如图所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量，则有()A．Φ1＞Φ2B．Φ1＝Φ2C．Φ1＜Φ2D．无法判断B[磁通量定义式中的S应理解为处于磁场中有效的面积，由于环1和环2处在磁场中的面积相同，所以穿过这两个圆环的磁通量是相等的，即Φ1＝Φ2，故B选项正确。
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本章测评一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48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.下列天体周围都有磁场，其中指南针不能在其上工作的是（）A.地球B.太阳C.月亮D.火星解析：选项的四个天体之中只有火星没有全球性的磁场，因此指南针不能在其上工作.答案：D2.软铁棒放在永磁体的旁边能被磁化，这是由于…（）A.在永磁体磁场作用下，软铁棒中形成了分子电流B.在永磁体磁场作用下，软铁棒中的分子电流消失了C.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得大致相同D.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得更加杂乱无章解析：安培提出的分子电流假说认为，磁性物质微粒中本来就存在分子电流，这些分子电流的取向本来是杂乱无章的，对外不显示磁性，当它处在外磁场中时，分子电流的磁极在外磁场的作用下，沿磁场方向做有序排列，这就是所谓的磁化.只有选项C是正确的.答案：C3.来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将（）A.竖直向下沿直线射向地面B.相对于预定地点向东偏转C.相对于预定点稍向西偏转D.相对于预定点稍向北偏转解析：地球表面地磁场方向由南向北，电子带负电.根据左手定则可判定，电子自赤道上空竖直下落过程中所受洛伦兹力方向向西.答案：C4.某地地磁场的磁感应强度大约是4.0×10-5 T，一根长为500 m的电线，电流为10 A，该导线可能受到的磁场力为（）A.0B.0.1 NC.0.3 ND.0.4 N解析：当电流垂直于磁场时，电线所受的安培力最大，为F max＝BIL＝0.2 N，因此导线可能受到的磁场力大小是0至0.2 N之间的值.答案：AB5.磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是（）A.使磁场成圆柱形，以便框转动B.使线圈平面在水平位置与磁感线平行C.使线圈平面始终与磁感线平行D.为了使磁场分布规则解析：磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是使线圈平面始终与磁感线平行.答案：C6.直导线ab长为L，水平放置在匀强磁场中，磁场方向如图6-6，磁感应强度为B，导线中通有恒定电流，电流为I，则…（）图6-6A.导线所受安培力大小为BILB.若电流方向由b 向a ，则安培力方向竖直向上C.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变成BIL sinαD.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变为BIL cosα答案：A7.如图6-7所示，矩形线圈ab cd 放置在水平面内，磁场方向与水平面成α角，已知sinα＝54，线圈面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，则通过线圈的磁通量为（ ）图6-7A.BSB.54BSC.53BSD.43BS 解析：因为Φ=BS sin α，所以正确选项为B.答案：B8.如图6-8所示，一金属直杆MN 两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN 与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN 垂直于纸面向外运动，可以（ ）图6-8A.将a 、c 端接在电源正极，b 、d 端接在电源负极B.将b 、d 端接在电源正极，a 、c 端接在电源负极C.将a 、d 端接在电源正极，b 、c 端接在电源负极D.将a 、c 端接在交流电源的一端，b 、d 端接在交流电源的另一端解析：这是直线电流在螺线管产生的磁场中的问题，利用右手螺旋定则判断磁场，利用左手定则判断受力方向.将a 接正、b 接负，电流方向为M →N .c 接正、d 接负极，由右手螺旋定则可知，线圈上端为N 极.由左手定则可知MN 向外运动，A 正确.b 接正极时，电流方向为N →M ，d 接正极时线圈下端为N 极，由此可判断MN 向外运动，B 正确.a 接正极时，电流方向为M →N ，d 接正极时，线圈下端为N 极，可判断MN 向里运动，C 错误.MN 中与线圈中虽然通以交流电，但由于ab 与cd 是并联在电源上，当电流为M →N 时，线圈中电流为c →d ，而当电流为N →M 时，线圈中电流为d →c ，由以上判断A 、B 的方法可知D 正确. 答案：ABD9.如图6-9所示，空间有垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m ＝1 kg 的带正电的绝缘小滑块，开始静止在绝缘粗糙的斜面底端.从某时刻滑块突然受到一个沿斜面向上的冲量I ＝10 N·s ，滑块沿斜面先向上后向下运动，当滑块滑到离地面1 m 高处时，滑块速度大小为4 m/s.关于滑块在整个运动中所受的洛伦兹力方向，下列说法正确的是（ ）图6-9A.一直垂直斜面向上B.一直垂直斜面向下C.先垂直斜面向上后垂直斜面向下D.先垂直斜面向下后垂直斜面向上解析：本题以带电绝缘滑块在磁场中运动为知识背景，通过与力学知识的综合，考查分析和推理能力以及对知识的综合应用能力.滑块受到一斜向上的冲量后，沿斜面向上运动，根据左手定则，受到垂直斜面向下的洛伦兹力.滑块返回过程中受洛伦兹力方向也相反.答案：D10.如图6-10所示，在匀强磁场中有一带电粒子做匀速圆周运动，当它运动到M 点，突然与一不带电的静止粒子碰撞合为一体，碰撞后的运动轨迹应是图6-10中的哪一个(实线为原轨迹，虚线为碰后轨迹)（ ）图6-10解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式为：r =qBm v ，带电粒子到M 点与一不带电的静止粒子碰撞合为一体，动量不改变，碰撞后的运动轨迹圆的半径也不改变，因此选项A 正确.答案：A11.如图6-11所示，两个完全相同的圆形线圈能在一个光滑的圆柱上自由移动，设大小不同、方向相同的电流I 1、I 2分别按图示方向通入圆形线圈，则两个线圈的运动情况（ ）图6-11A.都绕圆柱转动B.彼此相向运动，具有大小相等的加速度C.彼此相向运动，电流较大的加速度较大D.彼此背向运动，电流较大的加速度较大解析：使用等效分析法，两个环形电流相当于两个磁极相反的小磁针，相互排斥；由牛顿第三定律可知，它们之间的作用力等大、反向，因此加速度大小相等、方向相反，故选B. 答案：B12.如图6-12所示，带电平行板中匀强电场竖直向上，匀强磁场方向垂直纸面向里，某带电小球从光滑绝缘轨道上的a 点自由滑下，经过轨道端点P 进入板间后恰好沿水平方向做直线运动，现使小球从稍低些的b 点开始自由滑下，在经P 点进入板间的运动过程中不可能的是（ ）图6-12A.其动能将会增大B.其电势能将会增大C.小球所受的洛伦兹力将会增大D.小球所受的电场力将会增大解析：由题意可知，小球带正电，小球从稍低些的b 点开始自由滑下，在经P 点进入板间的运动的初速度变小了，初始洛伦兹力也变小了.但是在复合场中运动时，偏离直线向下运动，电场力做负功，重力做正功，速度增加，动能增加，洛伦兹力也增加，选项A 、B 、C 是正确的.电场力与运动电荷的速度无关，大小计算式为：F ＝qE ，所以电场力大小不变，选项D 符合题意.答案：D二、填空题（本题共有4小题，每题6分，共24分）13.一个质子和一个 α 粒子同时射入同一匀强磁场中，射入方向和磁场垂直，则： 如果两者以相同的速度进入磁场中，则其圆运动的轨道半径之比是_______；如果两者以相同的动量进入磁场中，则其圆运动的轨道半径之比是_______；如果两者以相同的动能进入磁场中，则其圆运动的轨道半径之比是_______.解析：因为qvB ＝m qB mv r r v m ,2，所以当速度相同时，r 质∶r α＝aa q m q m :质质＝1∶2；当动量相同时，r 质∶r α＝aq q 1:1质＝2∶1；当动能相等时，qvB ＝m qB m v ，得r ＝qB m v ，又由E k ＝21mv 2，可得：r ＝qBmE k 2，r 质∶r α＝a a q m q m :质质. 答案：1∶2 2∶1 1∶114.如图6-13所示是等离子体发电机的示意图，磁感应强度为B ，两板间距离为d ，要使输出电压为U ，则等离子的速度为_______，a 是电源的_______极.图6-13解析：最后等离子体匀速通过电磁场，所以有qvB =qd U ，所以v =BdU .由左手定则可知a 是电源的正极.答案：BdU 正 15.一个带电微粒在如图6-14所示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动.则该带电微粒必然带_______，旋转方向为_______.若已知圆半径为r ，电场强度为E ，磁感应强度为B ，则线速度为_______.图6-14解析：因为必须有电场力与重力平衡，所以必为负电；由左手定则得逆时针转动；再由关系式mg =qE 和r =qBm v 得v =E Brg . 答案：负电 逆时针 EBrg 16.1998年升空的α磁谱仪探索太空中存在的反物质和暗物质，利用质谱仪可测定太空中粒子的比荷.如图6-15所示，当太空中的某一粒子从O 点垂直进入磁感应强度B =10 T 的匀强磁场后，沿半圆周运动到达P 点，测得O P 距离为10 cm ，从P 点离开磁场到Q 点，电子计时器记录数据为10-8 s ，已知PQ 间距离为50 cm ，则该粒子的比荷为_______，它可能是_______(填“电子”“正电子”“质子”或“反质子”).图6-15解析：以带电粒子在匀强磁场中的运动为知识背景.由左手定则知该粒子带负电v =2781052m/s,105m/s 105.0--⨯==⨯==OP PQs r t s m 据r =Bqm v 得 2710510105-⨯⨯⨯==Br v m q C/kg 质子的比荷kg1066.1C 106.12719--⨯⨯=m q ，故该粒子为反质子. 答案：108 C/kg 反质子三、计算题（共28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）17.（8分）如图6-16，金属杆ab 的质量为m ，长为L ，通过的电流为I ，处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，结果ab 静止且紧压于水平导轨上.若磁场方向与导轨平面成θ角，求：图6-16(1)棒ab 受到的摩擦力；(2)棒ab 对导轨的压力.解析：由题意可知，安培力大小F 安＝BIL ，与磁场方向垂直向上，与竖直方向成θ角，金属杆还受竖直向下的重力mg 、水平导轨的支持力F N 和静摩擦力的作用.金属杆ab 静止，合外力为零，则有：F ＝BIL sin θ，F N +BIL cos θ＝mg ，所以棒ab 对导轨的压力F 压＝mg -BIL cos θ. 答案：(1)BIL sin θ (2)mg -BIL cos θ18.（8分）如图6-17所示，直线MN 上方有磁感应强度为B 的匀强磁场.正、负电子同时从同一点O 以与MN 成30 ° 角的同样速度v 射入磁场（电子质量为m ，电荷量为e ），求：图6-17（1）它们从磁场中射出时相距多远？（2）射出的时间差是多少？解析：正负电子的半径和周期是相同的，只是偏转方向相反.先确定圆心，画出半径，由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形.所以两个射出点相距2r ，由题图还看出经历时间相差2T/3.答案：（1）射出点相距s =Be mv 2 （2）时间差为Δt =Bqm 3π4 19.（12分）如图6-18所示，质量m ＝1.0×10-4 kg 的小球放在绝缘的水平面上，小球带电荷量q ＝2.0×10-4 C ，小球与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，外加水平向右的匀强电场E =5 V/m ，垂直纸面向外的匀强磁场B ＝2 T ，小球从静止开始运动.(1)小球具有最大加速度的值为多少？(2)小球的最大速度为多少?(g 取10 m/s 2)图6-18解析：小球受到的电场力F 电水平向右，洛伦兹力F 洛竖直向下，滑动摩擦力F 滑水平向左.当刚开始运动时，速度为零，洛伦兹力为零，滑动摩擦力最小，合外力最大，小球具有的加速度最大，ma max ＝qE -μmg ，所以a max ＝8 m/s 2.当速度增大时，洛伦兹力增大，滑动摩擦力增大，合外力减小，加速度减小，速度增加，当电场力等于滑动摩擦力时，加速度为零，达到最大速度v max .则有：μ(mg +qv max B)＝q E ，所以：v max ＝10 m/s.答案：(1)8 m/s 2 (2)10 m/s。