高三物理一轮精品测试题：8.2磁场对电流的作用(选修3-1)
2012版物理一轮精品复习学案：8.1 磁场及其对电流的作用(选修3-1)
第1节磁场及其对电流的作用【高考目标导航】【考纲知识梳理】一、磁场磁感应强度1、磁场：（1）基本特性：对放入磁场中的（磁极、电流、运动的电荷）有力的作用，它们的相互作用通过磁场发生。
（2）方向：磁场中任一点小磁针北极(N极)的受力方向(小磁针静止时N的指向)为该处的磁场方向。
2、磁感应强度：（1）表示磁场强弱的物理量（2）大小：B=F/IL（3）方向：；是小磁针静止时N极的指向3、磁通量（1）概念：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量，Φ＝B×S （2）单位：1wb=1T·m24、安培分子环型电流假说：分子、原子等物质的微粒内部存在一种环形电流，叫分子电流。
这种环形电流使得每个物质微粒成为一个很小的磁体。
这就是安培分子电流假说。
二、磁感线及几种常见的磁场分布1、磁感线：磁场中人为地画出一系列曲线，曲线的切线方向表示该位置的磁场方向，曲线的疏密能定性地表示磁场的强弱，这一系列曲线称为磁感线。
2、几种常见的磁场分布（1）（2）地磁场三、安培力的大小和方向1、安培力的大小：（1）在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下,电流所受的安培力F安等于磁感应强度B、电流I和导线长度L三者的乘积．F安＝BIL 通电导线方向与磁场方向成θ角时,F安＝BILsinθ（2）当I⊥B时(θ=90°),Fmax=BIL;（3）当I∥B时(θ= 0°),Fmin= 0 ;2、安培力的方向（1）左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．（2）安培力方向的特点：总是垂直于B和I所决定的平面，即F安⊥B且F安⊥I（但B、L不一定垂直）。
①已知B和I的方向，可用左手定则唯一确定F安的方向；②已知B 和F安的方向，当导线的位置确定时，可唯一确定I的方向；③已知I和F安的方向，不能唯一确定B的方向；四、磁电式电流表工作原理由于这种磁场的方向总是沿着径向均匀地分布的，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的，这样不管线圈转到什么位置，线圈平面总是跟它所在位置的磁感线平行，I与指针偏角θ成正比，I 越大指针偏角越大，因而电流表可以量出电流I的大小，且刻度是均匀的，当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针偏转方向也随着改变，又可知道被测电流的方向。
高中物理《磁场对电流的作用——安培力》同步练习 教科版选修3-1
磁场对电流的作用——安培力1.如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN ，电流I 方向从M 到N ，绳子的拉力均为F 。
为使F ＝0，可能达到要求的方法是A ．施加水平向右的磁场B ．施加水平向左的磁场C ．施加垂直纸面向里的磁场D ．施加垂直纸面向外的磁场2．如图所示，为电动机的简化模型，线圈abcd 可绕轴O 1O 2自由转动。
当线圈中通入如图所示的电流时，顺着O 1O 2的方向看去，线圈将A ．顺时针转动B ．逆时针转动C ．仍然保持静止D ．既可能顺时针转动，也可能逆时针转动3．把一段长度为1m 的直导线，垂直放置在磁感应强度为0.1T 的匀强磁场中，当导线中通过的电流为5A 时，该直导线受到的安培力的大小为_______N ；如果导线跟磁场平行放置其他条件不变，该导线受到的安培力的大小为_______N ；如果导线跟磁场方向成30º角其他条件不变，则该导线受到的安培力大小为_______N 。
4．在如图所示的四个图中，标出了磁场B 的方向、通电直导线中电流I 的方向，以及通电直导线所受磁场力F 的方向，其中正确的是5．对于通直电导线中的电流方向、磁场方向和导线受到的安培力的方向的各种说法中，正确的是A ．安培力的方向一定垂直于磁场方向B ．安培力的方向一定垂直于电流方向C ．安培力的方向可能跟磁场方向平行D ．安培力的方向可能跟电流方向平行6．对于两根平行的通电直导线间的相互作用力的叙述中，正确的是 F B B F I × × × × × × × × × × × × F B I FI B B C DA ．如果它们通以同向的电流，则两导线间的作用是相互吸引的B ．如果它们通以同向的电流，则两导线间的作用是相互排斥的C ．如果它们通以反向的电流，则两导线间的作用是相互吸引的D ．如果一根导线的电流大，另一根导线的电流小，则电流大的导线受到的作用力大7．如图所示，在倾角为a 的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L 、质量为m 的直导体棒。
(新课标)2020届高考物理一轮总复习课时跟踪训练25第八章磁场第1讲磁场磁场对电流的作用(选修3-
第1讲磁场磁场对电流的作用一、选择题1. （2020 •上海嘉定区期末考试）当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静N极指向读者的是C.［答案］C2. （多选）（2020 •新课标全国卷U ）指南针是我国古代四大发明之一.关于指南针，下列说法正确的是（）A. 指南针可以仅具有一个磁极B. 指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C•指南针的指向会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转［解析］指南针有N S两个磁极，受到地磁场的作用静止时S极指向南方，选项A 错误，B正确.指南针有磁性，可以与铁块相互吸引，选项C正确.由奥斯特实验可知，小磁针在通电导线放置位置合适的情况下，会发生偏转，选项D错误.［答案］BC3. （2020 •江苏苏锡常镇四市部分学校联考）如图所示，两根无限长导线，均通以恒定电流I.直线部分和坐标轴接近重合，弯曲部分是以坐标原点O为圆心的相同半径的一段圆弧，已知直线部分在原点O处不形成磁场，则图乙中O处磁感应强度和图甲中O处磁感应强度相同的是（）乙［解析］由题意可知，图甲中0处磁感应强度的大小是其中一段导线在0点的磁感应强度大小的2倍，方向垂直纸面向里；图乙中A,根据右手螺旋定则可知，左上段与右下段的通电导线在0处产生的磁感应强度叠加为零，则剩余的两段通电导线在0处产生的磁感应强度大小是其中一段在0处产生的磁感应强度大小的2倍, 且方向垂直纸面向里，故选项A正确•图乙中B,同理，四段通电导线在0处产生的磁感应强度是其中一段在0处产生的磁感应强度的4倍，方向垂直纸面向外，故选项B错误•图乙中C,右上段与左下段的通电导线在0处产生的磁感应强度叠加为零，则剩余两段通电导线在0处产生的磁感应强度大小是其中一段在0处产生的磁感应强度大小的2倍，方向垂直纸面向外，故选项C错误•图乙中D与C选项分析相同，四段在0处产生的磁感应强度大小是其中一段在0处产生的磁感应强度大小的2倍，方向垂直纸面向外，故选项D错误.［答案］A4. （2020 •陕西渭南一模）如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧，下面挂有匝数为n的矩形线框abcd.bc边长为I，线框的下半部分处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B,方向与线框平面垂直，在图中垂直于纸面向里.线框中通以电流I，方向如图所示，开始时线框处于平衡状态.令磁场反向，磁感应强度的大小仍为B,线框达到新的平衡.则在此过程中线框位移的大小Ax及方向是（）［解析］线框在磁场中受重力、安培力、弹簧弹力作用，处于平衡状态，安培 力为F 安=nBIl ，且开始时方向向上，然后方向向下，大小不变.设在电流反向之前 弹簧的伸长为x ,则反向之后弹簧的伸长为（x + △ x ），则有kx + nBIl -G= 0，k （x + △ x ） — nBIl — G= 0，联立解得△ x = ―k —，且线框向下移动.［答案］B5. （2020 •福建四地六校上学期第三次月考）如图所示，O 为圆心，KN 和LM 是 半径分别为ON OM 勺同心圆弧，在O 处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸 面向外，用一根导线围成如图KLMN 所示的回路，当回路中沿图示方向通过电流时（电 源未在图中画出），此时回路（ ）A. △ x = 2n k lB ，方向向上 kB.△ x = 2n kl B ，方向向下 C.△ x =罟，方向向上 k D. △ x =罟，方向向下A. 将向左平动B. 将向右平动C. 将在纸面内绕通过0点并垂直纸面的轴转动D. KL边将垂直纸面向外运动，MNJ垂直纸面向里运动［解析］由安培定则可知，KN和ML中电流的方向与磁场方向平行，这两个边不受安培力，由左手定则知，KL受的安培力垂直于纸面向外，MN受的安培力垂直于纸面向里，D正确.［答案］D6. （多选）（2020 •浙江六校摸底）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，此时台秤有一定的读数.现在磁铁上方中心偏右位置固定一通电导线，当通以一定的电流后，台秤的示数增加，同时弹簧缩短（弹簧始终处于弹性限度内），则下列说法正确的是（）A可能是磁铁右端为N极，左端为S极，导线中的电流方向垂直纸面向里B.可能是磁铁右端为N极，左端为S极，导线中的电流方向垂直纸面向外C.可能是磁铁右端为S极，左端为N极，导线中的电流方向垂直纸面向里D.可能是磁铁右端为S极，左端为N极，导线中的电流方向垂直纸面向外［解析］若磁铁右端为N极，左端为S极，磁铁的磁感线在它的外部从N极到S 极，因为长直导线在磁铁的中心偏右位置，所以此处的磁感线是斜向左上的，若电流的方向垂直纸面向里，根据左手定则，导线受磁铁给的安培力方向斜向右上，长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左下的，将这个力在水平和竖直方向分解，可知光滑平板对磁铁的支持力增大，由于水平向左产生分力，所以对弹簧产生压力，弹簧长度将变短，故A正确，B错误.若磁铁右端为S极，左端为N极，磁铁的磁感线在它的外部从N极到S 极，因为长直导线在磁铁的中心偏右位置，所以此处的磁感线是斜向右下的，若电流的方向垂直纸面向外，根据左手定则，导线受磁铁给的安培力方向斜向右上，长直导线是固定不动的，根据物体间力的作用是相互的，导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左下的，将这个力在水平和竖直方向分解，可知光滑平板对磁铁的支持力增大，由于水平向左产生分力，所以对弹簧产生压力，弹簧长度将变短，故C错误, D正确.［答案］AD7. （2020 •河南豫东豫北十所名校联考）在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极B, 沿边缘内壁放一个圆环形电极A,把A、B分别与电源的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体.现把玻璃皿放在如图所示的磁场中，液体就会旋转起来.若从上向下看，下列判断正确的是（）A. A接电源正极，B接电源负极，液体顺时针旋转B. A接电源负极，B接电源正极，液体顺时针旋转C. A B与50 Hz的交流电源相接，液体持续旋转D. 仅磁场N、S极互换后，重做该实验发现液体旋转方向不变［解析］若A接电源正极，B接电源负极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；器皿所在处的磁场竖直向下，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿顺时针方向，因此液体沿顺时针方向旋转.故A正确.同理，若B接电源正极、A接电源负极，根据左手定则可知，液体沿逆时针做圆周运动，故B 错误.A、B与50 Hz的交流电源相接，液体不会旋转，故C错误.若磁场N、S极互换后，重做该实验发现液体旋转方向变化，故D错误.［答案］A8. （2020 •江西临川一中、高安中学、玉山一中等重点中学协作体模拟）如图所示，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直磁场放置，将 A 、B 两点接入电 压恒定的电源两端，通电时，线框受到的安培力为 F ,若将ACB 边移走，贝除下线 框受到的安培力大小为（ ）1 A~F 41 C. qF ［解析］根据左手定则判断出各段受到的安培力的方向，由于 ACB 段受到的安 培力等效于长为AB 的电阻丝受到的安培力，所以等效电路为 r 和2r 并联，并联后 总电阻为2L ^r=务.根据欧姆定律，并联电路的总电流1戶吕二3U ，则安培力大小2r + r 3 2r 2r~33BUL U 为F = Bl i L = :若将ACB 边移走，则剩余线框中的电流丨2 = -，余下线框受到的安2r r BUL 2培力大小为F 2= B"L = = -F ，故选D. r 3［答案］D9. （2020 •河北唐山期末考试）如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀 强磁场中，磁感应强度为B,导轨宽度为L ，一端与电源连接.一质量为m 的金属棒 ab 垂直于平行导轨放置并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为 卩=彳，在 安培力的作用下，金属棒以V 0的速度向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向， 可使流过导体棒的电流最小， 此时磁感应强度的方向与竖直方向成B .3FB. 30°C. 45°D. 60°［解析］经分析可知磁感应强度的方向应斜向右下，设其与竖直方向的夹角为由平衡可知：BILcos 0= f , N+ BILsin 0 = mg f =卩 N, 卩mg -------- 2 1 卩 .BL J +^ ----------- 2cos 0+ -------- 2Sin 0v 1 +^ 寸1+卩 90°, 即卩0= 30°时，导体棒中的电流最小.［答案］B 10. （2020 •重庆一诊）利用如图所示的实验装置可以测量磁感应强度.当外界 拉力作用于力敏传感器的挂钩上时，数字电压表上的读数 U 与所加外力F 成正比， 即U = KF,式中K 为比例系数.用绝缘悬丝 把底部长为L 、电阻为R 、质量为m 的方 形线框固定在力敏传感器的挂钩上，并用软细铜丝连接线框与电源，细铜丝的电阻 忽略不计.当线框接入电压为 E 时，电压表的示数为U ;当线框接入电压为E 2时,电压表示数为U 2.则磁感应强度的大小为三式联立解得 I卩mgBL cos 0 + 卩 sin 0 卩mgBLsin ©+0 ，当 ©+0 =整理得I令 sin © ©= 60比例系数，当通上电流后，设安培力为 F A ,有△ U= K(F A — F ' A )，即KB A IL = △ U, 整理得B^^U ，而 A I 二菩，整理得B =2|，故A 正确，B 、C 、D 错 K A IL RK E 2— E i L 误.［答案］A二、非选择题11. (2020 •重庆卷)音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机， 如图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成， 线圈边长为L ,匝数为n ,磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向 下，大小为B ,区域外的磁场忽略不计•线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场 内，前后两边在磁场内的长度始终相等，某时刻线圈中电流从 P 流向Q,大小为I.(1) 求此时线圈所受安培力的大小和方向.(2) 若此时线圈水平向右运动的速度大小为 V ,求安培力的功率.［解析］(1)根据安培力公式可得每匝线圈所受安培力为 F 1 = BIL , n 匝线圈所 受安培力为F = nR = nBIL.根据左手定则可知，安培力方向为水平向右.A. B =C. B =解析 R U 1-U 2 R U 1 — U 2 B B^= K E 2— E i L B B K E 2+ E i L R U 1+ U 2 R U 1 + U 2 D B = K E 2— ELK E 2+ EL(2)安培力的功率P= Fv= nBILv.［答案］(1) nBIL 方向水平向右(2) nBILv12. 有一长为I = 0.50 m质量为10 g的通电导线cd,由两根绝缘细线水平悬挂在匀强磁场中的z 轴上，如右图所示.z 轴垂直纸面向外，g = 10 m/s 2.求:(1)当磁感应强度B i = 1.0 T ,方向与x 轴负方向相同时，要使悬线中张力为零， 则cd 中通入的电流11的大小和方向？⑵ 当cd 中通入方向由c 到d 大小为丨2= 0.40 A 的电流，这时磁感应强度 B =1.0 T ，方向与x 轴正方向相同，当cd 静止时悬线中的张力是多大？(3)当cd 中通入方向由c 到d 、大小为丨3= 0.10 A 的电流，若磁场方向垂直 z 轴，且与y 轴负方向夹角为30°,与x 轴正方向夹角为60°,磁感应强度B = 2.0 T ， 则导线cd 静止时悬线中的张力又是多大？［解析］(1)要使悬线的张力为零，导线cd 受到的安培力必须与重力平衡，有 mg= Bl 1I… 0.01 x 10所以丨1二 mg/lB 1 二050 x 1 0 A 二 0.20 A 由左手定则可判定cd 中的电流方向由c 到d.⑵ 根据题意，由左手定则可判定此时cd 受到竖直向下的安培力.当cd 静止时, 有 m 叶 BII 2=2T.(3)根据题意，作出导线cd 所受重力、安培力如图所示.这时cd 受到的安培力 大小 F 3= B 3I 3l所以 F 3 = 2.0 x 0.10 x 0.50 N = 0.10 N = mg又因F 3的方向与B 3的方向垂直，因此F 合的方向与mg 的方向夹角为30° .所以 所以T = m 叶 B 2l 21 2 0.01 x 10+ 1.0 x 0.40 x 0.50 2N = 0.15 N.T = mgcos30 = 0.0866 N即此时每根悬线中的张力大小为0.09 N,悬线与y轴负方向的夹角为30°,即导线cd受安培力作用后使悬线向x轴负方向偏转30。
最新-2018届高考物理第一轮复习 磁场对电流的作用课堂
2018届高考物理第一轮复习磁场对电流的作用课堂练习一选修3-1.1.如右图所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为v，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时( )A．v变大B．v变小C．v不变D．不能确定解析：洛伦兹力虽然不做功，但其方向垂直斜面向下，使物体与斜面间的正压力变大，故摩擦力变大，损失的机械能增加．答案： B2.在某地上空同时存在着匀强的电场与磁场，一质量为m的带正电小球，在该区域内沿水平方向向右做直线运动，如右图所示，关于场的分布情况不可能的是( )A．该处电场方向和磁场方向垂直B．电场竖直向上，磁场垂直纸面向里C．电场斜向里侧上方，磁场斜向外侧上方，均与v垂直D．电场水平向右，磁场垂直纸面向里解析：带电小球在复合场中运动一定受重力和电场力，是否受洛伦兹力需具体分析．A 选项中若电场、磁场方向与速度方向垂直，则洛伦兹力与电场力垂直，如果与重力的合力为0就会做直线运动．B选项中电场力、洛伦兹力都向上，若与重力合力为0，也会做直线运动．C 选项中电场力斜向里侧上方，洛伦兹力向外侧下方，若与重力的合力为0，就会做直线运动．D 选项三个力的合力不可能为0，因此选D.答案： D3.地面附近空间中有水平方向的匀强电场和匀强磁场，已知磁场方向垂直于纸面向里，一个带电油滴沿着一条与竖直方向成α角的直线MN运动，如图所示，由此可判断①如果油滴带正电，它是从M点运动到N点；②如果油滴带正电，它是从N点运动到M点；③如果水平电场方向向右，油滴是从M点运动到N点；④如果水平电场方向向左，油滴是从M点运动到N点( )A．①③正确B．①④正确C．②③正确D．②④正确答案： B4．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以及一对磁极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，如上图所示．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做是匀强电场，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，两触点间的距离为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0.180T ．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 正解析： 根据左手定则，可知a 正b 负，所以C 、D 错；因为离子在场中所受合力为零，Bqv ＝U d q ，所以v ＝U Bd＝1.3m/s ，A 对B 错． 答案： A5.(2018·浙江杭州市模拟)有一个带电荷量为＋q 、重为G 的小球，从两竖直的带电平行板上方h 处自由落下，两极板间另有匀强磁场，磁感应强度为B ，方向如右图所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时，下列说法正确的是( )A ．一定作曲线运动B ．不可能做曲线运动C ．有可能做匀加速运动D ．有可能做匀速运动解析： 由于小球的速度变化时，洛伦兹力会变化，小球所受合力变化，小球不可能做匀速或匀加速运动，B 、C 、D 错，A 正确．答案： A6.空间存在如右图所示的匀强电场E 和匀强磁场B .下面关于带电粒子在其中运动情况的判断，正确的有( )A ．若不计重力，粒子做匀速运动的方向可沿y 轴正方向，也可沿y 轴负方向B ．若不计重力，粒子可沿x 轴正方向做匀加速直线运动C ．若重力不能忽略，粒子不可能做匀速直线运动D ．若重力不能忽略，粒子仍可能做匀速直线运动答案： D7.目前有一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度．磁强计的原理如右图所示，电路有一段金属导体，它的横截面是宽为a 、高为b 的长方形，放在沿y 轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x 轴正方向、大小为I 的电流．已知金属导体单位体积中的自由电子数为n ，电子电荷量为e ，金属导电过程中，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动．两电极M 、N 均与金属导体的前后两侧接触，用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U .则磁感应强度的大小和电极M 、N 的正负为( )A.nebU I ，M 正、N 负 B.neaU I ，M 正、N 负 C.nebU I ，M 负、N 正 D.neaU I，M 负、N 正 解析： 由左手定则知，金属中的电子在洛伦兹力的作用下将向前侧面聚集，故M 负、N 正．由F 电＝F 洛即U a e ＝Bev ，I ＝nevS ＝nevab ，得B ＝nebU I. 答案： C8.(2018·石家庄教学检测)劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示．置于高真空中的D 形金属盒半径为R ，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略．磁感应强度为B 的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f ，加速电压为U .若A处粒子源产生的质子质量为m 、电荷量为＋q ，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响．则下列说法正确的是( )A ．质子被加速后的最大速度不可能超过2πRfB ．质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U 成正比C ．质子第2次和第1次经过两D 形盒间狭缝后轨道半径之比为1∶ 2D ．不改变磁感应强度B 和交流电频率f ，该回旋加速器也能用于α粒子(含两个质子，两个中子)加速解析： 粒子被加速后的最大速度受到D 形盒半径R 的制约，因v ＝2πR T＝2πRf ，A 正确；粒子离开回旋加速器的最大动能E km ＝12mv 2＝12m ×4π2R 2f 2＝2m π2R 2f 2，与加速电压U 无关，B 错误；根据R ＝mv Bq ，Uq ＝12mv 21，2Uq ＝12mv 22，得质子第2次和第1次经过两D 形盒间狭缝后轨道半径之比为2∶1，C 错误；因回旋加速器的最大动能E km ＝2m π2R 2f 2与m 、R 、f 均有关，D 错误．答案： A9.如右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 ′点(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，动能一定减小解析： 带电粒子的电性可正也可负，当只有电场作用时，粒子穿出位置可能在O ′点上方，也可能在O ′点下方．电场力一定对粒子做正功，粒子的电势能减小，动能一定增加．答案： C10.在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电荷量为q 、质量为m 的带电球体，管道半径略大于球体半径．整个管道处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，磁感应强度方向与管道垂直．现给带电球体一个水平速度v 0，则在整个运动过程中，带电球体克服摩擦力所做的功不可能为( )A ．0B.12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫mg qB 2C.12mv 20D.12m ⎣⎢⎡⎦⎥⎤v 20－⎝ ⎛⎭⎪⎫mg qB 2 解析： 若带电球体所受的洛伦兹力qv 0B ＝mg ，带电球体与管道间没有弹力，也不存在摩擦力，故带电球体克服摩擦力做的功为0，A 可能；若qv 0B <mg ，则带电球体在摩擦力的作用下最终停止，故克服摩擦力做的功为12mv 20，C 可能；若qv 0B >mg ，则带电球体开始时受摩擦力的作用而减速，当速度达到v ＝mg qB 时，带电球体不再受摩擦力的作用，所以克服摩擦力做的功为12m ⎣⎢⎡⎦⎥⎤v 20－⎝ ⎛⎭⎪⎫mg qB 2，D 可能．所以不可能的是B. 答案： B。
新部编版高三物理选修3-1磁场及其对电流的作用专项练习(带答案与解析)解答解析、考点详解.doc
新部编版高三物理选修3-1磁场及其对电流的作用专项练习（带答案与解析）的正确答案、解答解析、考点详解姓名:_____________ 年级:____________ 学号:______________题型选择题填空题解答题判断题计算题附加题总分得分1.【题文】关于磁感应强度，下列说法正确的是( )A．一小段通电导线放在B为零的位置，那么它受到的磁场力也一定为零B．通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度也一定为零C．放置在磁场中1 m长的通电导线，通过1 A的电流，受到的磁场力为1 N，则该处的磁感应强度就是 1 T D．磁场中某处的B的方向跟电流在该处受到的磁场力F的方向相同【答案】选A.【解析】根据磁感应强度的定义，A选项对.B选项通电导线(电流I)与磁场方向平行时，磁场力为零，磁感应强度不为零，B选项错. C选项只有通电导线(电流I)与磁场方向垂直时，该处磁感应强度大小才为1 T，C选项错. D选项B与F方向一定垂直，D选项错.2.【题文】如图所示，把一重力不计的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.当导线中通有如图所示方向的电流I时，试判断导线的运动情况.【答案】见解析【解析】(1)根据如图所示的导线所处的特殊位置判断其运动情况.将导线AB从N、S极的中间O分成两段，由左手定则可得AO段所受安培力的方向垂直于纸面向外，BO段所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)根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况.如图所示，导线AB此时所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，当导线不在上述的特殊位置时，所受安培力使AB逆时针转动的同时还要向下运动.3.【题文】(2011·泉州模拟)(14分)如图所示，两平行金属导轨间的距离L=“0.40” m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=“0.50” T，方向垂直于导轨所在评卷人得分平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=“4.5” V、内阻r=“0.50” Ω的直流电源.现把一个质量m=“0.040” kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=“2.5” Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力.【答案】(1)1.5 A (2)0.30 N (3)0.06 N，方向沿斜面向下【解析】(1)根据闭合电路欧姆定律(4分)(2)导体棒受到的安培力F安=“BIL=0.30” N (4分)(3)将重力正交分解，设导体棒所受重力沿斜面的分力为F1，则F1=mgsin37°=“0.24” N (2分)所以F1F安,导体棒受力如图,根据平衡条件有mgsin37°+Ff=F安(2分)解得Ff=“0.06” N，方向沿斜面向下 (2分)4.【题文】（2011·上海高考物理·T18）如图，质量为、长为的直导线用两绝缘细线悬挂于，并处于匀强磁场中。
高考物理一轮课时演练：磁场及其对电流的作用(含答案)
课时提能演练（二十三）磁场及其对电流的作用(45分钟100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。
每小题只有一个选项正确)1.(2018·深圳模拟)指南针是我国古代的四大发明之一。
当指南针静止时,其N极指向如图虚线(南北向)所示。
若某一条件下该指南针静止时N极指向如图实线(N极东偏北向)所示。
则以下判断正确的是( )A.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有由东向西的电流B.可能在指南针上面有一导线东西放置,通有由西向东的电流C.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有由北向南的电流D.可能在指南针上面有一导线南北放置,通有由南向北的电流【解析】选C。
若某一条件下该指南针静止时N极指向如图实线(N极东偏北向)所示,则有一指向东方的磁场,由安培定则,可能在指南针上面有一导线南北放置,通有北向南的电流,选项C正确。
2.两个完全相同的通电圆环A、B的圆心O重合、圆面相互垂直,通电电流相同,电流方向如图所示,设每个圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度为B0,则O处的磁感应强度大小为( )A.0B.2B0C.B0D.无法确定【解析】选C。
由安培定则可知A在圆心处产生的磁感应强度垂直于纸面向里,B在圆心处产生的磁感应强度竖直向下,两者垂直,所以合磁感应强度大小B==B0,C选项正确。
【变式备选】如图所示,A和B为两根互相平行的长直导线,通以同方向等大电流,虚线C为在A和B所确定的平面内与A、B等距的直线,则下列说法正确的是( )A.两导线间的空间不存在磁场B.虚线C处磁感应强度为零C.A、C间磁感应强度垂直纸面向外D.C、B间磁感应强度垂直纸面向里【解析】选B。
由安培定则可知,在A、B之间,A中电流产生的磁场方向垂直纸面向里,B中电流产生的磁场方向垂直纸面向外,在C处两磁场的磁感应强度大小相等,方向相反,则合磁场的磁感应强度为零,A、C之间磁感应强度向里,B、C之间磁感应强度向外,故B正确,A、C、D错误。
磁场及磁场对电流的作用(答案含解析)—高三物理一轮复习课时练
一课一练54：磁场及磁场对电流的作用分析：内容包括对磁场性质的认识、磁场的叠加、安培力方向判断及大小的计算，方法包括电流元法、等效法、特殊位置法及转换研究对象法等处理磁体与通电导线间的相互作用。
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如图所示，结合上述材料，下列说法正确的是（）A．在地磁场的作用下小磁针静止时指南的磁极叫北极，指北的磁极叫南极B．对垂直射向地球表面宇宙射线中的高能带电粒子，在南、北极所受阻挡作用最弱，赤道附近最强C．形成地磁场的原因可能是带正电的地球自转引起的D．由于地磁场的影响，在奥斯特发现电流磁效应的实验中，通电导线应相对水平地面竖直放置2．关于磁场的磁感线，下列说法正确的是（）A．条形磁铁的磁感线从磁铁的N极出发，终止于磁铁的S极B．磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线疏的地方磁场弱，磁感线密的地方磁场强C．磁感线是客观存在的物质，没画磁感线的地方就表示磁场不存在D．通电长直导线周围的磁感线是以导线为圆心的均匀分布的同心圆3．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，B a＞B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＜B bC．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4．如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r．圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为（）A ．1：1B ．1：2C ．1：4D ．4：15．如图，在磁感应强度大小为B 0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 ．33B 0C ．233B 0D ．2B 06．如图所示，AC 是四分之一圆弧，O 为圆心，D 为弧AC 中点，A 、D 、C 处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等，A 、C 两处电流垂直纸面向里，D 处电流垂直纸面向外，整个空间再加一个大小为B 的匀强磁场，O 处的磁感应强度刚好为零，如果将D 处电流反向，其他条件都不变，则O 处的磁感应强度大小为（ ）A ．()322B +B ．()221B +C ．2BD ．07．如图，一导体棒ab 静止在U 形铁芯的两臂之间．电键闭合后导体棒受到的安培力方向（ ）A ．向上B ．向下C ．向左D ．向右8．如图（a ）所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音．俯视图（b）表示处于辐射状磁场中的线圈（线圈平面即纸面），磁场方向如图中箭头所示．在图（b）中（）A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外9．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MN 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（）10．如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接。
高三物理一轮总复习 第8章 磁场 第1节 磁场的描述磁场对电流的作用考点集训(选修31)
第1节磁场的描述磁场对电流的作用一、选择题：1～7题为单选，8～9题为多选．1．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，B a＞B bB．a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a＜B bC．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2．通电螺线管内有一在磁场力作用下处于静止的小磁针，磁针指向如图所示，则A．螺线管的P端为N极，a接电源的正极B．螺线管的P端为N极，a接电源的负极C．螺线管的P端为S极，a接电源的正极D．螺线管的P端为S极，a接电源的负极3．将一长度为0.1 m的直导线放入某一匀强磁场中，当导线中电流为2 A时，测得其所受安培力为1 N．则此匀强磁场的磁感应强度B大小A．B<0.2 T B．B＝0.2 TC．B<5 T D．B≥5 T4．科学研究表明，地球自西向东的自转速度正在变慢，假如地球的磁场是由地球表面带电引起的，则A．地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱B．地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变强C．地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱D．地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变强5．如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M，N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B＝1 T的匀强磁场中，CO间距离为10 cm, 当磁场力为0.2 N时，闸刀开关会自动跳开．则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为A．电流方向C→O电流大小为1 AB．电流方向C→O电流大小为2 AC．电流方向O→C电流大小为1 AD ．电流方向O→C 电流大小为2 A6．如图所示，ab 、cd 是两根在同一竖直平面内的直导线，在两导线中央悬挂一个小磁针，静止时小磁针和直导线在同一竖直平面内，当两导线中通以大小相等的电流时，小磁针N 极向纸面里转动，则两导线中的电流方向A ．一定都是向上B ．一定都是向下C ．ab 中电流向下，cd 中电流向上D ．ab 中电流向上，cd 中电流向下7．如图，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M 、N 两小孔中，O 为M 、N 连线中点，连线上a 、b 两点关于O 点对称．导线均通有大小相等、方向向上的电流．已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度B ＝k Ir ，式中k 是常数、I 是导线中电流、r 为点到导线的距离．一带正电的小球以初速度v 0从a 点出发沿连线运动到b 点．关于上述过程，下列说法正确的是①小球先做加速运动后做减速运动 ②小球一直做匀速直线运动 ③小球对桌面的压力先减小后增大 ④小球对桌面的压力一直在增大A ．①③B ．①④C ．②③D ．②④8．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD 、EF ，导轨上放有一金属棒MN.现从t ＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即I ＝kt ，其中k 为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．下列关于棒的速度v 、加速度a 随时间t 变化的关系图象，可能正确的是9．(2014浙江)如图1所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L ，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．从t ＝0时刻起，棒上有如图2所示的持续交变电流I ，周期为T ，最大值为I m ，图1中I 所示方向为电流正方向．则金属棒12A．一直向右移动B．速度随时间周期性变化C．受到的安培力随时间周期性变化D．受到的安培力在一个周期内做正功二、计算题10．在与水平面成60°角的光滑金属导轨间连一电源，在相距为1 m的平行导轨上放一质量为0.3 kg的金属棒ab，通以3 A的由b向a的电流，磁场方向竖直向上，这时棒恰好静止．求：(1)磁感应强度B；(2)棒对导轨的压力大小．(g取10 m/s2)11．电磁炮的基本原理如图所示，把待发射的炮弹(导体)放置在匀强磁场中的两条平行导轨(导轨与水平方向成α角)上，磁场方向和导轨平面垂直，若给导轨通以很大的电流I，使炮弹作为一个载流导体在磁场的作用下，沿导轨做加速运动，以某一速度发射出去．已知匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直两平行导轨向上．两导轨间的距离为L，磁场中导轨的长度为s，炮弹的质量为m，炮弹和导轨间摩擦力不计．试问：在导轨与水平方向夹角一定时，要想提高炮弹发射时的速度v0，从设计角度看可以怎么办？(通过列式分析，加以说明)12．(2015全国Ⅰ)如图，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与一电动势为12 V的电池相连，电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．第1节 磁场的描述磁场对电流的作用【考点集训】1．B 2.B 3.D 4.C 5.D 6.D 7.D 8.BD 9.ABC 10.【解析】(1)受力分析如图所示 BIL ＝mg tan θ B ＝mg tan θIL代入数据得： B ＝ 3 T(2)F N ＝mgcos θ代入数据得：F N ＝6 N由牛顿第三定律，压力与支持力是作用力与反作用力，所以压力为6 N . 11．【解析】当通入电流I 时，炮弹受到的安培力为F ＝BIL 发射过程中安培力做功W ＝Fs发射过程中重力做功W G ＝－mgs sin α 由动能定理得：W ＋W G ＝12mv 2联立解得v 0＝2BILsm－2gs sin α 可以看出，当炮弹质量和导轨倾角α一定时，从理论上讲，增大B 、I 、L 、s 都可以提高炮弹的发射速度12．【解析】依题意，开关闭合后，电流方向从b 到a ，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下．开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl 1＝0.5 cm .由胡克定律和力的平衡条件得2k Δl 1＝mg①式中，m 为金属棒的质量，k 是弹簧的劲度系数，g 是重力加速度的大小． 开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为 F ＝IBL②式中，I 是回路电流，L 是金属棒的长度．两弹簧各自再伸长了Δl 2＝0.3 cm ，由胡克定律和力的平衡条件得2k(Δl 1＋Δl 2)＝mg ＋F③ 由欧姆定律有 E ＝IR④式中，E 是电池的电动势，R 是电路总电阻． 联立①②③④式，并代入题给数据得 m ＝0.01 kg ⑤。
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8.2磁场对电流的作用（选修3-1）一、选择题1.如右图所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为v，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时( )A．v变大B．v变小C．v不变D．不能确定解析：洛伦兹力虽然不做功，但其方向垂直斜面向下，使物体与斜面间的正压力变大，故摩擦力变大，损失的机械能增加．答案： B2.在某地上空同时存在着匀强的电场与磁场，一质量为m的带正电小球，在该区域内沿水平方向向右做直线运动，如右图所示，关于场的分布情况不可能的是( )A．该处电场方向和磁场方向垂直B．电场竖直向上，磁场垂直纸面向里C．电场斜向里侧上方，磁场斜向外侧上方，均与v垂直D．电场水平向右，磁场垂直纸面向里解析：带电小球在复合场中运动一定受重力和电场力，是否受洛伦兹力需具体分析．A 选项中若电场、磁场方向与速度方向垂直，则洛伦兹力与电场力垂直，如果与重力的合力为0就会做直线运动．B选项中电场力、洛伦兹力都向上，若与重力合力为0，也会做直线运动．C 选项中电场力斜向里侧上方，洛伦兹力向外侧下方，若与重力的合力为0，就会做直线运动．D 选项三个力的合力不可能为0，因此选D.答案： D3.地面附近空间中有水平方向的匀强电场和匀强磁场，已知磁场方向垂直于纸面向里，一个带电油滴沿着一条与竖直方向成α角的直线MN运动，如图所示，由此可判断①如果油滴带正电，它是从M点运动到N点；②如果油滴带正电，它是从N点运动到M点；③如果水平电场方向向右，油滴是从M点运动到N点；④如果水平电场方向向左，油滴是从M点运动到N点( )A．①③正确B．①④正确C．②③正确D．②④正确答案： B4．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以及一对磁极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，如上图所示．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做是匀强电场，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，两触点间的距离为3.0 mm ，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 μV ，磁感应强度的大小为0.040 T ．则血流速度的近似值和电极a 、b 的正负为( )A ．1.3 m/s ，a 正、b 负B ．2.7 m/s ，a 正、b 负C ．1.3 m/s ，a 负、b 正D ．2.7 m/s ，a 负、b 正解析： 根据左手定则，可知a 正b 负，所以C 、D 错；因为离子在场中所受合力为零，Bqv ＝U d q ，所以v ＝UBd＝1.3 m/s ，A 对B 错．答案： A5.(2011·浙江杭州市模拟)有一个带电荷量为＋q 、重为G 的小球，从两竖直的带电平行板上方h 处自由落下，两极板间另有匀强磁场，磁感应强度为B ，方向如右图所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时，下列说法正确的是( )A ．一定作曲线运动B ．不可能做曲线运动C ．有可能做匀加速运动D ．有可能做匀速运动解析： 由于小球的速度变化时，洛伦兹力会变化，小球所受合力变化，小球不可能做匀速或匀加速运动，B 、C 、D 错，A 正确．答案： A6.空间存在如右图所示的匀强电场E 和匀强磁场B .下面关于带电粒子在其中运动情况的判断，正确的有( )A ．若不计重力，粒子做匀速运动的方向可沿y 轴正方向，也可沿y 轴负方向B ．若不计重力，粒子可沿x 轴正方向做匀加速直线运动C ．若重力不能忽略，粒子不可能做匀速直线运动D ．若重力不能忽略，粒子仍可能做匀速直线运动 答案： D7.目前有一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度．磁强计的原理如右图所示，电路有一段金属导体，它的横截面是宽为a 、高为b 的长方形，放在沿y 轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x 轴正方向、大小为I 的电流．已知金属导体单位体积中的自由电子数为n ，电子电荷量为e ，金属导电过程中，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动．两电极M 、N 均与金属导体的前后两侧接触，用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U .则磁感应强度的大小和电极M 、N 的正负为( )A.nebUI，M 正、N 负 B.neaUI，M 正、N 负 C.nebUI，M 负、N 正 D.neaUI，M 负、N 正 解析： 由左手定则知，金属中的电子在洛伦兹力的作用下将向前侧面聚集，故M 负、N 正．由F 电＝F 洛即U a e ＝Bev ，I ＝nevS ＝nevab ，得B ＝nebUI. 答案： C8.(2011·石家庄教学检测)劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示．置于高真空中的D 形金属盒半径为R ，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略．磁感应强度为B 的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f ，加速电压为U .若A处粒子源产生的质子质量为m 、电荷量为＋q ，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响．则下列说法正确的是( )A ．质子被加速后的最大速度不可能超过2πRfB ．质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U 成正比C ．质子第2次和第1次经过两D 形盒间狭缝后轨道半径之比为1∶ 2D ．不改变磁感应强度B 和交流电频率f ，该回旋加速器也能用于α粒子(含两个质子，两个中子)加速解析： 粒子被加速后的最大速度受到D 形盒半径R 的制约，因v ＝2πRT＝2πRf ，A 正确；粒子离开回旋加速器的最大动能E km ＝12mv 2＝12m ×4π2R 2f 2＝2m π2R 2f 2，与加速电压U 无关，B 错误；根据R ＝mv Bq ，Uq ＝12mv 21，2Uq ＝12mv 22，得质子第2次和第1次经过两D 形盒间狭缝后轨道半径之比为2∶1，C 错误；因回旋加速器的最大动能E km ＝2m π2R 2f 2与m 、R 、f 均有关，D 错误．答案： A9.如右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 ′点(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，动能一定减小解析： 带电粒子的电性可正也可负，当只有电场作用时，粒子穿出位置可能在O ′点上方，也可能在O ′点下方．电场力一定对粒子做正功，粒子的电势能减小，动能一定增加．答案： C10.在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电荷量为q 、质量为m 的带电球体，管道半径略大于球体半径．整个管道处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中，磁感应强度方向与管道垂直．现给带电球体一个水平速度v 0，则在整个运动过程中，带电球体克服摩擦力所做的功不可能为( )A ．0 B.12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫mg qB 2 C.12mv 20 D.12m ⎣⎢⎡⎦⎥⎤v 20－⎝ ⎛⎭⎪⎫mg qB 2 解析： 若带电球体所受的洛伦兹力qv 0B ＝mg ，带电球体与管道间没有弹力，也不存在摩擦力，故带电球体克服摩擦力做的功为0，A 可能；若qv 0B <mg ，则带电球体在摩擦力的作用下最终停止，故克服摩擦力做的功为12mv 20，C 可能；若qv 0B >mg ，则带电球体开始时受摩擦力的作用而减速，当速度达到v ＝mgqB时，带电球体不再受摩擦力的作用，所以克服摩擦力做的功为12m ⎣⎢⎡⎦⎥⎤v 20－⎝ ⎛⎭⎪⎫mg qB 2，D 可能．所以不可能的是B.答案： B 二、非选择题11．(2010·福建理综)如下图所示的装置，左半部为速度选择器，右半部为匀强的偏转电场．一束同位素离子流从狭缝S 1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S 2射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进入场强大小为E 的偏转电场，最后打在照相底片D 上．已知同位素离子的电荷量为q (q >0)，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E 0的匀强电场和磁感应强度大小为B 0的匀强磁场，照相底片D 与狭缝S 1、S 2的连线平行且距离为L ，忽略重力的影响．(1)求从狭缝S 2射出的离子速度v 0的大小；(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v 0方向飞行的距离为x ，求出x 与离子质量m 之间的关系式(用E 0、B 0、E 、q 、m 、L 表示)．解析： (1) 能从速度选择器射出的离子满足qE 0＝qv 0B O ① v 0＝E 0B 0.②(2)离子进入匀强偏转电场E 后做类平抛运动，则x ＝v 0t ③ L ＝12at 2④由牛顿第二定律得qE ＝ma ⑤ 由②③④⑤解得x ＝E 0B 02mLqE. 答案： (1)E 0B 0(2)E 0B 02mLqE12．(2011·黑龙江适应性测试)在如右图所示的平面直角坐标系中，存在一个半径R ＝0.2 m 的圆形匀强磁场区域，磁感应强度B ＝1.0 T ，方向垂直纸面向外，该磁场区域的右边缘与坐标原点O 相切．y 轴右侧存在电场强度大小为E ＝1.0×104N/C 的匀强电场，方向沿y 轴正方向，电场区域宽度l ＝0.1 m ．现从坐标为(－0.2 m ，－0.2 m)的P 点发射出质量m ＝2.0×10－9kg 、带电荷量q ＝5.0×10－5C 的带正电粒子，沿y 轴正方向射入匀强磁场，速度大小v 0＝5.0×103m/s.重力不计．(1)求该带电粒子射出电场时的位置坐标；(2)为了使该带电粒子能从坐标为(0.1 m ，－0.05 m)的点回到电场后，可在紧邻电场的右侧一正方形区域内加匀强磁场，试求所加匀强磁场的磁感应强度大小和正方形区域的最小面积．解析： (1)带正电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qv 0B ＝m v 20r解得r ＝0.20 m ＝R根据几何关系可知，带电粒子恰从O 点沿x 轴进入电场，带电粒子做类平抛运动．设粒子到达电场边缘时，竖直方向的位移为y ，有l ＝v 0t ，y ＝12·qE mt 2联立解得y ＝0.05 m所以粒子射出电场时的位置坐标为(0.1 m,0.05 m)． (2)粒子飞离电场时，沿电场方向速度v y ＝at ＝5.0×103 m/s ＝v 0粒子射出电场时速度v ＝2v 0由几何关系可知， 粒子在正方形区域磁场中做圆周运动半径r ′＝0.05 2 m由qvB ′＝m v 2r ′，解得B ′＝4 T正方形区域最小面积S ＝(2r ′)2解得S ＝0.02 m 2.答案： (1)(0.1 m,0.05 m) (2)0.02 m 2。