19-20鲁科版高中物理选修1-1章末综合测评3 打开电磁学的大门

章末综合测评(三) 打开电磁学的大门
(时间：60分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
1．发电机和电动机的发明使人类步入电气化时代．其中电动机依据的物理原理是( )
A ．磁场对电流的作用
B ．磁铁间的相互作用
C ．惯性定律
D ．万有引力定律
A [电动机依据的物理原理是磁场对电流的作用．]
2．如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，放置一根长为L 、质量为m 、通有电流I 的导线，若使导线静止，应该在斜面上施加匀强磁场的磁感应强度B 的大小和方向为( )
A ．
B ＝
mg sin αIL ，方向垂直斜面向下 B ．B ＝
mg sin αIL ，方向垂直斜面向上 C ．B ＝mg sin αIL ，方向竖直向下
D ．B ＝
mg sin αIL ，方向水平向右 A [根据电流方向和所给磁场方向的关系可以确定通电导线所受安培力F 分别如图所示，又因为导线还受重力和支持力，根据力的平衡条件知只有①、③
两种情况是可能的，其中①中F ＝mg sin α，B ＝mg sin αIL ，③中B ＝mg IL tan α，故A
正确．
]
3．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质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，稍向东偏转
C．相对于预定地点，稍向西偏转
D．相对于预定地点，稍向北偏转
B[地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核，带正电．根据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东．] 4．关于回旋加速器，下列说法正确的是()
A．回旋加速器是利用磁场对运动电荷的作用使带电粒子的速度增大的
B．回旋加速器使粒子获得的最大动能与加速电压成正比
C．回旋加速器是通过多次电场加速使带电粒子获得高能量的
D．带电粒子在回旋加速器中不断被加速，因而它做圆周运动一周所用的时间越来越短
C[回旋加速器是利用电场加速、磁场偏转的，粒子在磁场中运动的时间与
运动速度的大小无关，由R＝m v m
Bq得v m＝
BqR
m，所以E km＝
1
2m v
2
m
＝
B2q2R2
2m，即粒
子获得的最大动能与加速电压无关，故只有C正确．]
5．如图所示，水平桌面上放一根条形磁铁，磁铁上方正中央吊着跟磁铁垂直的导线，当导线中通入指向纸内的电流时()
A．悬线上的拉力将变大
B．悬线上的拉力将不变
C．磁铁对水平桌面的压力将变大
D．磁铁对水平桌面的压力将不变
C[如图所示，画出一条通过导线所在处的磁感线，磁场
方向水平向左，由左手定则知，导线受安培力方向竖直向上，
所以悬线的拉力将变小，A、B均错；根据牛顿第三定律可知，
通电导线对磁铁的作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大，C对，D错．] 6．一根容易形变的弹性导线，两端固定，导线中通有电流，方向如图中箭头所示．当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是()
A B C D
D[A图中导线不受力，故它不会弯曲，A错．B图中导线受到垂直纸面向里的安培力，它不会向右弯曲，B错．C中导线受到水平向右的安培力，导线不会向左弯曲，C错．D中导线受到水平向右的安培力，故它向右弯曲，D对．] 7．关于洛伦兹力的特点，下列说法正确的是()
A．洛伦兹力既垂直磁场方向又垂直电荷运动方向
B．洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力，静止的电荷不会受到洛伦兹力C．当电荷运动方向和磁场方向相同或相反的时候，电荷不受洛伦兹力
D．只要电荷放在磁场中，就一定受到洛伦兹力
ABC[静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力，当电荷运动方向与磁场方向平
行时，也不受洛伦兹力，故只有D错误．]
8．一长方形金属块放在匀强磁场中，将金属块通以电流，磁场方向和电流方向如图所示，则在金属块两表面M、N上()
A．M集聚了电子B．M集聚了正电荷
C．N集聚了电子D．N集聚了正电荷
AD[在金属中自由电子的定向移动形成电流，所以图中的电流可以看成是相反方向运动的电子流，由左手定则可知电子受洛伦兹力向上，所以M面上聚集了电子．]
9．如图所示，用丝线吊一个质量为m的带电(绝缘)小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时
()
A．小球的动能相同
B．丝线所受的拉力相同
C．小球所受的洛伦兹力相同
D．小球的向心加速度相同
AD[带电小球受到洛伦兹力和绳的拉力与速度方向时刻垂直，对小球不做功，只改变速度方向，不改变速度大小，只有重力做功，故两次经过O点时速度大小不变，动能相同，A正确；小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时速度方向相反，由左手定则可知两次过O点洛伦兹力方向相反，
绳的拉力大小也就不同，故B、C错误；由a＝v2
R可知向心加速度相同，D正确．]
10．如图所示，水平放置的两个平行金属板MN、PQ间存在匀强电场和匀强磁场．MN板带正电，PQ板带负电，磁场方向垂直纸面向里．一带电微粒只在电场力和洛伦兹力作用下，从I点由静止开始沿曲线IJK运动，到达K点时速度为零，J是曲线上离MN板最远的点，则下列说法正确的是()
A．在I点和K点的加速度大小相等，方向相同
B．在I点和K点的加速度大小相等，方向不同
C．在J点微粒受到的电场力小于洛伦兹力
D．在J点微粒受到的电场力等于洛伦兹力
AC[电荷所受的洛伦兹力F＝qvB，当电荷的速度为零时，洛伦兹力为零，故电荷在I点和K点只受到电场力的作用，故在这两点的加速度大小相等，方向相同，A正确，B错误；由于J点是曲线上离MN板最远的点，说明电荷在J点具有与MN平行的速度，带电粒子在J点受到电场力和洛伦兹力，轨迹能够向上偏折，则说明洛伦兹力大于电场力，故C正确，D错误．]
二、非选择题(本题共4小题，共40分，按题目要求作答)
11．(8分)通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上，通有如图所示的电流时，通电直导线A受到水平向________的安培力作用．当A、B中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A所受到的安培力方向水平向________．
[解析]由图可知，直导线A位于导线环B产生的垂直向里的磁场中，根据左手定则，可判断导线A受到的安培力方向向右．当A、B中的电流方向改变时，A导线处于导线B产生的垂直向外的磁场中，同时导线A的电流方向改变，依据
左手定则可以判定，A 受安培力仍水平向右．
【答案】 右 右
12．(8分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度B ＝0.5 T ，方向垂直纸面向外，在纸面内放置长L ＝0.5 m 的直导线ab ，当通以I ＝2 A 的电流(b →a )时，导线受到的安培力大小为__________，方向为__________．
[解析] 由安培力F ＝BIL 得：F ＝0.5×2×0.5 N ＝0.5 N ；再由左手定则可确定方向是垂直导线ab 、磁场方向向右．
【答案】 0.5 N 垂直导线和磁场方向向右
13．(12分)电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示.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)，若轨道宽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是多大？(轨道摩擦不计)
[解析] 由于弹体做匀加速直线运动，由运动学公式v 2＝2as
得a ＝v 22s ＝(104)2
2×100
m /s 2＝5×105 m/s 2 由牛顿第二定律得F 安＝ma
得F 安＝2.2×10－3×5×105 N ＝1.1×103 N
由安培力公式F 安＝BIl
得B ＝F 安Il ＝1.1×103
10×2
T ＝55 T. [答案] 55 T
14．(12分)如图所示，MN 表示真空室中垂直于纸面放置的感光板，它的一
侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B .一个电荷量为q 的带电粒子从感光板上的狭缝O 处以垂直于感光板的初速度v 射入磁场区域，最后到达感光板上的P 点．经测量P 、O 间的距离为l ，不计带电粒子受到的重力．求：
(1)带电粒子所受洛伦兹力的大小；
(2)带电粒子的质量．
[解析] (1)由洛伦兹力公式得F ＝q v B .
(2)由洛伦兹力提供向心力得q v B ＝m v 2r ，由题意得r ＝l 2，联立以上两式解得
带电粒子的质量m ＝qBl 2v .
[答案] (1)q v B (2)qBl 2v。