2015-2016高中物理 第三章 磁场章末过关检测卷 粤教版选修3-1
粤教版高中物理选修3-1第三章磁场章末检测(A)
高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）第三章磁场章末检测(A)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共8个小题，每小题4分，共32分)1．一个质子穿过某一空间而未发生偏转，下列说法中错误的是()A．可能存在电场和磁场，它们的方向与质子运动方向相同B．此空间可能有磁场，方向与质子运动速度的方向平行C．此空间可能只有磁场，方向与质子运动速度的方向垂直D．此空间可能有正交的电场和磁场，它们的方向均与质子速度的方向垂直2. 两个绝缘导体环AA′、BB′大小相同，环面垂直，环中通有相同大小的恒定电流，如图1所示，则圆心O处磁感应强度的方向为(AA′面水平，BB′面垂直纸面)图1A．指向左上方B．指向右下方C．竖直向上D．水平向右3．关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B．磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力的方向一致C．在磁场中某点试探电流元不受磁场力作用时，该点B值大小为零D．在磁场中磁感线越密集的地方，B值越大4．关于带电粒子在匀强磁场中运动，不考虑其他场力(重力)作用，下列说法正确的是() A．可能做匀速直线运动B．可能做匀变速直线运动C．可能做匀变速曲线运动D．只能做匀速圆周运动5. 如图2所示，一个带负电的油滴以水平向右的速度v进入一个方向垂直纸面向外的匀强磁场B后，保持原速度做匀速直线运动，如果使匀强磁场发生变化，则下列判断中错误的是()图2A．磁场B减小，油滴动能增加B．磁场B增大，油滴机械能不变C．使磁场方向反向，油滴动能减小D．使磁场方向反向后再减小，油滴重力势能减小6. 如图3所示，空间的某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域沿直线运动，从C点离开区域；如果这个区域只有电场则粒子从B点离开场区；如果这个区域只有磁场，则粒子从D点离开场区；设粒子在上述3种情况下，从A到B点，从A到C点和A到D点所用的时间分别是t1、t2和t3，比较t1、t2和t3的大小，则有(粒子重力忽略不计)()图3A．t1＝t2＝t3B．t2<t1<t3C．t1＝t2<t3D．t1＝t3>t27．如图4所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一档板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在a、b两板间还存在着匀强电场E.从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力)，这些正离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成3束．则下列判断正确的是()图4A．这三束正离子的速度一定不相同B．这三束正离子的质量一定不相同C．这三束正离子的电荷量一定不相同D．这三束正离子的比荷一定不相同8．如图5所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放置在匀强电场和匀强磁场中．轨道两端在同一高度上，轨道是光滑的，两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放．M、N为轨道的最低点，则下列说法正确的是()图5A．两小球到达轨道最低点的速度v M<v NB．两小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力F M<F NC．小球第一次到达M点的时间大于小球第一次到达N点的时间D．在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中小球不能到达轨道的另一端二、双项选择题(本题共2个小题，每小题6分，共12分)9. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图6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()图6A．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10．如图7所示为一个质量为m、电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中(不计空气阻力)．现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度—时间图象可能是下图中的()图7题号12345678910 答案姓名：________班级：________学号：________得分：________三、填空题(本题共2个小题，满分16分)11．(8分)一个电子(电荷量为e，质量为m)以速率v从x轴上某点垂直x轴进入上方匀强磁场区域，如图8所示，已知上方磁感应强度为B，且大小为下方匀强磁场磁感应强度的2倍，将从开始到再一次由x轴进入上方磁场作为一个周期，那么，电子运动一个周期所用的时间是________，电子运动一个周期的平均速度大小为________．图812．（6分）如图9所示,正方形容器处在匀强磁场中，一束电子从a孔沿a→b方向垂直射入容器内的匀强磁场中，结果一部分电子从小孔c竖直射出，一部分电子从小孔d水平射出，则从c、d两孔射出的电子在容器中运动的时间之比t c∶t d＝____________，在容器中运动的加速度大小之比a c∶a d＝__________.图9四、计算题(本题共4个小题，满分40分)13．(8分)如图10所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6×10－2 kg的通电直导线，电流I＝1 A，方向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中，设t＝0时，B＝0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(g取10 m/s2)图1014．(10分)电子质量为m，电荷量为q，以速度v0与x轴成θ角射入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后落在x轴上的P点，如图11所示，求：图11(1)OP的长度；(2)电子由O点射入到落在P点所需的时间t.15．(10分)如图12所示，有界匀强磁场的磁感应强度B＝2×10－3T；磁场右边是宽度L ＝0.2 m、场强E＝40 V/m、方向向左的匀强电场．一带电粒子电荷量q＝－3.2×10－19 C，质量m＝6.4×10－27 kg，以v＝4×104 m/s的速度沿OO′垂直射入磁场，在磁场中偏转后进入右侧的电场，最后从电场右边界射出．求：图12(1)大致画出带电粒子的运动轨迹(画在给出的图中)；(2)带电粒子在磁场中运动的轨道半径；(3)带电粒子飞出电场时的动能E k.16．(12分)质量为m，电荷量为q的带负电粒子自静止开始，经M、N板间的电场加速后，从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为s，如图13所示，已知M、N两板间的电压为U，粒子的重力不计．图13(1)正确画出粒子由静止开始至离开匀强磁场时的轨迹图(用直尺和圆规规范作图)；(2)求匀强磁场的磁感应强度B.第三章磁场(A)1．C[带正电的质子穿过一空间未偏转，可能不受力，可能受力平衡，也可能受合外力方向与速度方向在同一直线上．]2．A3．D[磁场中某点的磁感应强度由磁场本身决定，与试探电流元无关．而磁感线可以描述磁感应强度，疏密程度表示大小．]4．A[带电粒子在匀强磁场中运动时所受的洛伦兹力跟速度方向与磁场方向的夹角有关，当速度方向与磁场方向平行时，它不受洛伦兹力作用，又不受其他力作用，这时它将做匀速直线运动，故A项正确．因洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，改变速度方向，因而同时也改变洛伦兹力的方向，故洛伦兹力是变力，粒子不可能做匀变速运动，故B、C两项错误．只有当速度方向与磁场方向垂直时，带电粒子才做匀速圆周运动，故D项中“只能”是不对的．]5．C[带负电的油滴在匀强磁场B中做匀速直线运动，受坚直向下的重力和竖直向上的洛伦兹力而平衡，当B减小时，由f＝q v B可知洛伦兹力减小，重力大于洛伦兹力，重力做正功，故油滴动能增加，A正确；B增大，洛伦兹力大于重力，重力做负功，而洛伦兹力不做功，故机械能不变，B正确；磁场反向，洛伦兹力竖直向下，重力做正功，动能增加，重力势能减小，故C 错，D 正确，故选C.]6．C [只有电场时，粒子做类平抛运动，水平方向为匀速直线运动，故t 1＝t 2；只有磁场时做匀速圆周运动，速度大小不变，但沿AC 方向的分速度越来越小，故t 3>t 2，综上所述可知，选项C 对．]7．D [本题考查带电粒子在电场、磁场中的运动，速度选择器的知识．带电粒子在金属板中做直线运动，q v B ＝Eq ，v ＝EB ，表明带电粒子的速度一定相等，而电荷的带电量、电性、质量、比荷的关系均无法确定；在磁场中R ＝m vBq，带电粒子运动半径不同，所以比荷一定不同，D 项正确．]8．D [在磁场中运动时，只有重力做正功，在电场中运动时，重力做正功、电场力做负功，由动能定理可知：12m v 2M＝mgH 12m v 2N＝mgH －qE ·d 故v M >v N ，A 、C 不正确．最低点M 时，支持力与重力和洛伦兹力的合力提供向心力，最低点N 时，支持力与重力的合力提供向心力．因v M >v N ，故压力F M >F N ，B 不正确． 在电场中因有电场力做负功，有部分机械能转化为电势能，故小球不能到达轨道的另一端．D 正确．]9．AD [本题源于课本而又高于课本，既考查考生对回旋加速器的结构及工作原理的掌握情况，又能综合考查磁场和电场对带电粒子的作用规律．由R ＝m vqB知，随着被加速离子的速度增大，离子在磁场中做圆周运动的轨道半径逐渐增大，所以离子必须由加速器中心附近进入加速器，A 项正确，B 项错误；离子在电场中被加速，使动能增加；在磁场中洛伦兹力不做功，离子做匀速圆周运动，动能不改变．磁场的作用是改变离子的速度方向，所以C 项错误，D 项正确．]10．AD [由左手定则可知，圆环所受洛伦兹力竖直向上，如果恰好q v 0B ＝mg ，圆环与杆间无弹力，不受摩擦力，圆环将以v 0做匀速直线运动，故A 正确；如果q v 0B <mg ，则a ＝μ(mg －q v B )m ，随着v 的减小，a 增大，直到速度减为零后静止；如果q v 0B >mg ，则a ＝μ(q v B －mg )m ，随着v 的减小a 也减小，直到q v B ＝mg ，以后将以剩余的速度做匀速直线运动，故D 正确，B 、C 错误．]11.3πm eB 2v 3π解析电子一个周期内的运动轨迹如右图所示．由牛顿第二定律及洛伦兹力公式，可知e v B ＝m v 2R ，故圆半径R ＝m v eB ，所以上方R 1＝m v eB ，T 1＝2πm eB ；下方R 2＝2m v eB ，T 2＝4πmeB .因此电子运动一个周期所用时间是：T ＝T 12＋T 22＝πm eB ＋2πm eB ＝3πm eB ，在这段时间内位移大小：s ＝2R 2－2R 1＝2×2m v eB －2×m v eB ＝2m v eB ，所以电子运动一个周期的平均速度大小为：v ＝s T ＝2m veB 3πm eB＝2v 3π.12．1∶2 2∶1解析 同一种粒子在同一磁场中运动的周期相同，且t c ＝14T ，t d ＝12T ，即t c ∶t d ＝1∶2.由r ＝m vqB 知，v c ∶v d ＝r c ∶r d ＝2∶1，而a c ∶a d ＝q v c B m ∶q v d Bm ＝v c ∶v d ＝2∶1.13．5 s解析 斜面对导线的支持力为零时受力分析如右图由平衡条件得： BIL ＝mg cot 37° B ＝mg cot 37°IL＝6×10－2×10×0.80.61×0.4 T ＝2 T所需时间t ＝B ΔB ＝20.4 s ＝5 s14．(1)2m v 0Bq sin θ (2)2θmBq解析带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，应根据已知条件首先确定圆心的位置，画出运动轨迹，所求距离应和半径R 相联系，所求时间应和粒子转动的圆心角θ、周期T 相联系．(1)过O 点和P 点做速度方向的垂线，两线交点C 即为电子在磁场中做匀速圆周运动的圆心，如右图所示，则可知OP ＝2R ·sin θ①Bq v 0＝m v 20R ②由①②式可解得： OP ＝2m v 0Bq sin θ.(2)由图中可知：2θ＝ωt ③ 又v 0＝ωR ④由③④式可得：t ＝2θmBq.15．(1)见解析图 (2)0.4 m (3)7.68×10－18J解析 (1)轨迹如下图所示．(2)带电粒子在磁场中运动时，由牛顿运动定律，有 q v B ＝m v 2R，R ＝m v qB ＝6.4×10－27×4×1043.2×10－19×2×10－3m ＝0.4 m.(3)E k ＝EqL ＋12m v 2＝40×3.2×10－19×0.2 J ＋12×6.4×10－27×(4×104)2 J ＝7.68×10－18 J.16．(1)见解析图 (2)2s(s 2＋d 2)2mUq解析 (1)作出粒子经电场和磁场的轨迹图，如下图(2)设粒子在M 、N 两板间经电场加速后获得的速度为v ， 由动能定理得： qU ＝12m v 2①粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r ，则： q v B ＝m v 2r②由几何关系得：r 2＝(r －s )2＋d 2③ 联立①②③式得：2s (s2＋d2)2mU q.磁感应强度B＝。
高中物理 第3章 磁场综合检测 粤教版选修31
第三章 磁场(分值：100分 时间：60分钟)一、选择题(本大题共7个小题，每小题6分，共计42分，1～3小题为单选，4～7小题为双选，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是( ) A ．磁感线从磁体的N 极出发，终止于S 极B ．磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向C ．沿磁感线方向，磁场逐渐减弱D ．在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小 【解析】 安培力不仅与B 、I 、L 有关、还与I 与B 的夹角有关． 【答案】 D2.如图1所示，一水平导线通以电流I ，导线下方有一电子，初速度方向与电流平行，关于电子的运动情况，下述说法中，正确的是( )图1A ．沿路径a 运动，其轨道半径越来越大B ．沿路径a 运动，其轨道半径越来越小C ．沿路径b 运动，其轨道半径越来越小D ．沿路径b 运动，其轨道半径越来越大【解析】 由安培定则可判断，导线I 下方的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则可判断，电子将向下偏转，由于离导线越远，磁感应强度B 越小，由r ＝mv qB知电子运动的半径越来越大，故A 正确，B 、C 、D 错．【答案】 A3.如图2所示，OO′为水平挡板，S为一电子源，它可以向a、b、c、d四个垂直磁场的方向发射速率相同的电子(ac垂直OO′，bd平行OO′)，板OO′下方有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场范围足够大，不计电子重力，则击中挡板可能性最大的方向是( )图2A．a B．bC．c D．d【解析】四个电子都做匀速圆周运动，d的圆心位置最高，所以击中挡板可能性最大的是d.【答案】 D4．带电粒子(不计重力)可能所处的状态是( )A．在磁场中处于平衡状态B．在电场中做匀速圆周运动C．在匀强磁场中做抛体运动D．在匀强电场中做匀速直线运动【解析】由粒子的初始条件和受力条件得知选A.【答案】AB5．(2012·日照一中高二检测)质量为m、带电量为q的小球，从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中，其磁感强度为B，如图3所示．若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法中正确的是( )图3A．小球带负电B．小球在斜面上运动时做匀加速直线运动C．小球在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动D．则小球在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速率为mg cosθ/Bq【解析】由题意小球受qvB应垂直斜面向上故A错，且gvB垂直斜面故B对，当N＝0时有qvB＝mg cosα，D对．【答案】BD6.如图4所示，一条形磁铁竖直放在水平桌面上的弹性导线线圈的圆心上，当线圈中通过如图所示的电流时，下列说法中正确的是( )图4A．线圈半径缩小B．线圈半径增大C．线圈对桌面的压力减小D．线圈对桌面的压力增大【解析】线圈受力如剖面图，所以线圈半径缩小，对桌面压力减小．【答案】AC7．(2012·佛山一中高二检测)竖直放置的平行板电容器，A板接电源正极，B板接负极，在电容器中加匀强磁场，磁场方向与电场方向垂直，在图5中垂直纸面向里，从A板中点C 的小孔入射一批带正电的微粒，入射的速度大小，方向各不相同(入射速度方向与电场方向夹角小于90°)，考虑微粒受重力，微粒在平行板AB间的运动过程中( )图5A．所有微粒的动能都将增加B．所有微粒的机械能都将不变C ．有的微粒可能做匀速直线运动D ．所有的微粒都不可能做匀速圆周运动【解析】 重力一定做功，电场力一定做功，故A 错，B 错；若qvB 与mg 、qE 的合力等大反向，C 对，mg 与qE 的合力恒定，D 对．【答案】 CD二、非选择题(本大题共6个小题，共58分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)．8．(6分)某地地磁场的磁感应强度的水平分量是3.0×10－5T 竖直分量是4.0×10－5T ，则地磁场磁感应强度的大小为________________，方向为____________，在水平面上，面积为5 m 2的范围内，地磁场的磁通量为________________Wb.【答案】 5.0×10－5T 与竖直方向成37°斜向下 2．0×10－49．(6分)如图6所示，倾角为θ的光滑绝缘斜面，处在方向垂直斜面向上的匀强磁场和方向未知的匀强电场中，有一质量为m 、带电量为一q 的小球，恰可在斜面上做匀速圆周运动，其角速度为ω，那么，匀强磁场的磁感应强度的大小为________，未知电场的最小场强的大小为______________，方向沿________________．图6【解析】 由T ＝2πm qB ，W ＝2πT，E min q ＝mg sin θ得B ＝mωq ，E min ＝mg sin θq，电场方向沿斜面向下． 【答案】mωq mg sin θq沿斜面向下10. (10分)如图7，质量m 、初速v 0的电子束从电容器左边正中间O 处水平射入，在电场力的作用下以速度v 从C 点射出．若电场不变，再加一个垂直于纸面向里的磁场，则电子从d 点射出，c 、d 关于水平线对称，则从d 点射出时电子动能为多少？图7【解析】 电子由a 至c ，由动能定理W 电＝12 mv 2－12mv 20由a 至d ，由动能定理－W 电＝12mv 2d －12mv 2E Kd ＝mv 20－12mv 2.【答案】 mv 20－12mv 211. (12分)如图8，水平放置的光滑的金属导轨M 、N ，平行地置于匀强磁场中，间距为d ，磁场的磁感应强度大小为B ，方向与导轨平面夹角为α，金属棒ab 的质量为m ，放在导轨上且与导轨垂直．电源电动势为ε，定值电阻为R ，其余部分电阻不计．则当电键闭合的瞬间，棒ab 的加速度为多大？图8【解析】 画出截面图，建立F ＝BIL ① F sin α＝ma ② I ＝εR③得a ＝BεL sin αmR. 【答案】 见解析12.(12分)在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一倾角为θ，足够长的光滑绝缘斜面，磁感应强度为B ，方向垂直纸面向外，电场方向竖直向上．有一质量为m ，带电量为＋q 的小球静止在斜面顶端，这时小球对斜面的正压力恰好为零，如图9所示，若迅速把电场方向反转竖直向下，小球能在斜面上连续滑行多远？所用时间是多少？图9【解析】电场反转前mg＝qE①电场反转后，小球先沿斜面向下做匀加速直线运动，(mg＋qE)sinθ＝ma②到对斜面压力减为零时开始离开斜面，此时有：qvB＝(mg＋qE)cosθ③v＝at④球在斜面上滑行距离为：S＝vt2＝12t2解①②③④可得：小球沿斜面滑行距离S＝m2g cos2θ/q2B2sinθ，所用时间t＝mcotθ/qB.【答案】见解析13．(12分)(2012·湛江一中高二检测)如图10所示，空间分布着图示的匀强电场E(宽为L)和匀强磁场B，一带电粒子质量为m，电量为q(不计重力)，从A点由静止释放后经电场加速后进入磁场，穿过中间磁场进入右边磁场后能按某一路径再返回A点而重复前述过程．求中间磁场的宽度d和粒子的运动周期(虚线为磁场分界线，并不表示有什么障碍物)图10【解析】 由题意，粒子在磁场中的轨迹应关于v 方向的直线对称，如图所示， 电场中：qEL ＝12mv 2①v ＝Eqmt 1②由几何知识：sin θ＝R /2R ＝1/2 所以θ＝30° 又R ＝mv /qB ③d ＝R sin60°④在中间磁场的时间：t 2＝2×T 6T ＝2πM3qB⑤在右边磁场的时间t 3＝300°360° T ＝5πM3qB ⑥由①③④得d ＝6ELmq 2qBT ′＝2t 1＋t 2＋t 3＝22mL qE ＋7πm 3qB. 【答案】 见解析。
【粤教版】选修3-1物理：第3章《磁场》章末过关检测卷(含答案解析)
【金版学案】2015-2016高中物理 第三章 磁场章末过关检测卷 粤教版选修3-1(测试时间：50分钟 评价分值：100分)一、单项选择题(每小题4分，满分16分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)1．有电子、质子、氘核、氚核，以同样速度垂直射入同一匀强磁场中，它们都做匀速圆周运动，则轨道半径最大的粒子是(B)A ．氘核B ．氚核C ．电子D ．质子解析：根据公式Bqv ＝m v 2R 可得R ＝mv Bq，电子、质子、氘核、氚核四种粒子的带电量多少是相同的，但是质量是不相同的，m 电子＜m 质子＜m 氘核＜m 氚核，它们以相同的速度进入同一匀强磁场，轨道半径是与质量成正比的，所以氚核的轨道半径是最大的．选项ACD 错误，选项B 正确．2．两个电子以大小不同的初速度沿垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场中．设r 1、r 2为这两个电子的运动轨道半径，T 1、T 2是它们的运动周期，则(D)A ．r 1＝r 2，T 1≠T 2B ．r 1≠r 2，T 1≠T 2C ．r 1＝r 2，T 1＝T 2D ．r 1≠r 2，T 1＝T 2解析：根据半径公式r ＝mvBq 可得r 1＝mv 1Bq ，r 2＝mv 2Bq，因为速度不同，所以r 1≠r 2，根据周期公式T ＝2πm Bq 可得，T 1＝2πm Bq ，T 2＝2πm Bq，故T 1＝T 2，所以D 正确． 3．如图所示，直角三角形通电闭合线圈ABC 处于匀强磁场中，磁场垂直纸面向里，则线圈所受磁场力的合力(A )A ．大小为零B ．方向竖直向上C．方向竖直向下 D．方向垂直纸面向里解析：对三个边进行受力分析，由F＝BIL和三个力的夹角关系可以得出三个力的合力为零．故选A.4．两个相同的圆形线圈，通以方向相同但大小不同的电流I1和I2，如图所示．先将两个线圈固定在光滑绝缘杆上，问释放后它们的运动情况是(B)A．相互吸引，电流大的加速度大 B．相互吸引，加速度大小相等C．相互排斥，电流大的加速度大 D．相互排斥，加速度大小相等解析：两个圆形线圈，电流同向，根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，知两线圈相互吸引．因为线圈1对线圈2的力和线圈2对线圈1的力大小相等，方向相反，根据牛顿第二定律知，加速度大小相等．故B正确，A、C、D错误．故选B.二、不定项选择题(每小题6分，满分30分．在每小题给出的四个选项中，有一个或多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选不全得3分，有选错或不答的得0分) 5．电子以初速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则 (ABCD)A．磁场对电子的作用力大小始终不变 B．磁场对电子的作用力始终不做功C．电子的动量大小始终不变 D．电子的动能始终不变解析：电子在磁场中只受洛伦兹力作用，而洛伦兹力只改变电子的速度方向，不改变速度大小，所以B、D正确．6．一束几种不同的正离子，垂直射入有正交的匀强磁场和匀强电场区域里，离子束保持原运动方向未发生偏转，接着进入另一匀强磁场，发现这些离子分成几束，如图所示．对这些正离子，可得出结论(AD)A．它们的速度一定相同 B．它们的电量一定各不相同C．它们的质量一定各不相同 D．它们的比荷一定各不相同解析：在电磁场中，正离子受到的洛伦兹力F洛与电场力F电相等，从而做直线运动，有Eq＝qvB1，v＝EB1，即所有正离子速度都相同，当正离子进入磁场B2中时，r＝mvqB2，正离子分成几束，则r不同，比荷一定各不相同，A、D正确．7．图为一质子以速度v穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转，不计重力．则(BD)A．若电子以相同速度v射入该区域，将会发生偏转B．无论何种带电粒子，只要以相同速度射入都不会发生偏转C．若质子的速度v′＜v，它将向下偏转而做类平抛运动D．若质子的速度v′＞v，它将向上偏转，其运动轨迹既不是圆弧也不是抛物线解析：AB.质子穿过相互垂直的电场和磁场区域而没有偏转，说明了它受的电场力和洛伦兹力是一对平衡力，有：qvB＝qE，与带电性质无关，所以只要以相同的速度射入该区域都不会发生偏转．故A错误，B正确；C．若质子的入射速度v′＜v，质子所受的洛伦兹力小于电场力，将向下偏转，洛伦兹力对粒子不做功，电场力做正功，存在洛伦兹力，所以不是类平抛运动．故C错误；D．质子的入射速度v′＞v，它所受到的洛伦兹力大于电场力．由于质子所受到的洛伦兹力方向向上，故质子就向上偏转．由于质子所受的电场力是一恒力，而洛伦兹力是一变力，故其轨迹既不是圆弧也不是抛物线，故D正确．故选：B、D.8．如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根长直流导线，电流方向指向读者，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中(BCD)A．a、b两点磁感应强度相同 B．a点磁感应强度最小C．c、d两点磁感应强度大小相等 D．b点磁感应强度最大解析：根据安培定则，直线电流的磁感应强度如图所示：根据平行四边形定则，a、b、c、d各个点的磁场情况如图所示：显然，c 点与d 点合磁感应强度相等；a 点磁感应强度为两点之差的绝对值，最小；b 点磁感应强度等于两个磁感应强度的代数和，最大；故选B 、C 、D.9．(2014·佛山模拟)圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a 、b 、c ，以不同的速率沿着AO 方向对准圆心O 射入磁场，其运动轨迹如图所示．若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是(C )A ．a 粒子速率最大B ．c 粒子速率最小C ．a 粒子在磁场中运动的时间最长D ．它们做圆周运动的周期T a <T b <T c 解析：由于三个带电粒子的质量、电荷量均相同，在同一个磁场中，根据qvB ＝m v 2r，可得v ＝qBr m ，故轨道半径越大时，速度越大，选项A 错误、选项B 错误；由于T ＝2πm qB及t ＝θ2π×T 可知，三个粒子运动的周期相同，a 在磁场中运动的偏转角最大，对应时间最长，选项C 正确、选项D 错误．三、非选择题(本大题共2小题，共54分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，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)10．(27分)如图所示， 光滑的U 形导电轨道与水平面的夹角为θ， 空间有一范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场，一质量为m 的光滑裸导体棒ab 恰能静止在导轨上，试确定图中电池的正负极并求导体中的电流所受磁场力的大小．(当地的重力加速度为g)解析：导体棒的受力如图所示，根据左手定则，知电流的方向由a到b，所以只有当d 为正极，c为负极时ab棒才可能静止，由平衡条件可得F磁＝mg tan θ.答案：电池d为正极，所受的磁场力大小为mg tan θ.11．(27分)如图所示，在x轴的上方( y＞0的空间内)存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带正电粒子从坐标原点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45°角，若粒子的质量为m，电量为q，求：(1)该粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径；(2)粒子在磁场中运动的时间．解析：(1)粒子垂直进入磁场，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律得：qvB ＝m v 2R ，R ＝mv qB. (2)粒子圆周运动的周期T ＝2πR v ＝2πm qB，根据圆的对称性可知，粒子进入磁场时速度与x 轴的夹角为45°角，穿出磁场时，与x 轴的夹角仍为45°角，根据左手定则可知，粒子沿逆时针方向旋转，则速度的偏向角为270°角，轨道的圆心角也为270°.故粒子在磁场中运动的时间t ＝270°360°T ＝34T ＝3πm2qB .答案：(1)mv qB (2)3πm2qB。
物理粤教版选修3-1第三章磁场学力测评 含解析 精品
学力测评一、本题共7小题，每小题4分，共28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.下列关于磁感应强度的说法中，正确的是（）A.一小段通电直导线放在磁感应强度为零的地方，受到的磁场力可能不为零B.一小段通电直导线放在磁场中某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度可能不为零C.一小段通电直导线放在磁场中某点不受磁场力作用，则该点磁感应强度一定为零D.一小段通电直导线放在磁场中受到的安培力为F，通电电流为I，导线长为ΔL，则磁感应强度B的大小等于F/(IΔL)解析：没有磁场的地方，通电直导线就不会受到磁场力的作用，A错.通电直导线如果平行于磁场放置则不受磁场力的作用，所以一小段通电直导线放在磁场中某点不受磁场力的作用，并不说明该点磁感应强度为零，B对、C错.是这样定义磁感应强度的：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做磁感应强度，所以D错误.答案：B2.关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是（）A.磁感线从磁体的N极出发，终止于S极B.磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向C.沿磁感线方向，磁场逐渐减弱D.在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小解析：磁感线是为了形象描述磁场而引入的闭合曲线，没有起点和终点，所以A错.通电直导线在磁场中所受的磁场力的方向与磁场垂直，B错.磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线的方向不表示磁场的强弱，故C错.通电导线在磁场中的受力不仅与磁感应强度有关，还跟导线的位置取向有关，若通电导线与磁场方向平行，则无论怎样安培力均为零，D正确.答案：D3.如图3-1所示，三根长导线通电电流大小相同，通电方向为b导线和d导线向纸里，c导线向纸外，a点为bd的中点，ac垂直于bd，且ab=ad=ac，磁场在a点处的磁感应强度的方向为（）图3-1A.垂直纸面指向纸外B.垂直纸面指向纸里C.沿纸面由a指向bD.沿纸面由a指向c解析：在多个磁体存在的空间里任意一点的磁场是这些磁体在该点产生磁场的合磁场.a点是b、d两根通电直导线的对称点，b、d两通电直导线在a点产生的磁场的磁感应强度大小相等、方向相反，二者的合磁感应强度为零，则a点磁场的磁感应强度就等于c通电直导线在a点产生的磁场的磁感应强度，方向由a指向b，C正确.答案：C4.如图3-2所示，金属板abcd置于匀强磁场中，通以水平向左的恒定电流，当达到稳定状态后（）图3-2A.电子向cd边偏转，使ab边电势高于cd边电势B.电子向cd边偏转，使ab边电势低于cd边电势C.电子不再发生偏转，但ab边电势高于cd边电势D.电子不再发生偏转，但ab边电势低于cd边电势解析：电流水平向左，定向移动的电子向右，金属阳离子是不能移动的，在洛伦兹力作用下电子向ab边偏转使ab边带负电，则cd边带正电，所以ab边电势低于cd边的电势，D正确.答案：D5.一带电粒子M在相互垂直的匀强电场、匀强磁场中做匀速圆周运动，匀强电场竖直向下，匀强磁场水平且垂直纸面向里，如图3-3 所示.下列说法正确的是（）图3-3A.沿垂直纸面方向向里看，粒子M的绕行方向为顺时针方向B.运动过程中外力对粒子做功的代数和为零，故机械能守恒C.在粒子旋转一周的时间内重力做功为零D.沿垂直纸面方向向里看，粒子M的绕行方向既可以是顺时针也可以是逆时针方向解析：粒子能在竖直面内做匀速圆周运动，则该粒子一定带负电，且电场力和重力大小相等、方向相反，洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断知：该粒子沿垂直纸面方向向里看，粒子M的绕行方向为顺时针方向，A正确、D错误.由于电场力参与做功，所以粒子运动过程中机械能不守恒，B错.重力做功与路径无关，只与起点和终点有关，运动一周重力做功为零，C对.答案：AC6.一束混合的离子束，先径直穿过正交匀强电、磁场，再进入一个磁场区域后分裂成几束，如图3-4所示.若粒子的重力不计，此分裂是因为（）图3-4A.带电性质不同，有正离子又有负离子B.速度不同C.质量和电荷量的比值不同D.以上选项均不正确解析：能沿直线通过正交匀强电、磁场区域的粒子必须满足电场力与洛伦兹力大小相等，即Eq=Bqv ，所以所有沿直线通过该区域的粒子的速度相等，与带电粒子的电性无关.粒子进入偏转磁场后做匀速圆周运动，轨道半径为Bqm v R =，粒子束分裂成几束，说明它们的半径不同，这是因为他们的比荷不同所致，C 正确.答案：C7.如图3-5，在半径为R 的圆内有一磁感应强度为B 的向外的匀强磁场，一质量为m 、电荷量为q 的粒子(不计重力)，从A 点对着圆心方向垂直射入磁场，从C 点飞出，则（ ）图3-5A.粒子带正电B.粒子的轨道半径为RC.A 、C 两点相距R 3D.粒子在磁场中运动的时间为πm /3Bq解析：用左手定则判断可知粒子带正电，A 对.由几何关系可得粒子轨道半径大于R ，等于R 3，B 错.由A 、C 和粒子圆轨道的圆心构成的三角形是等边三角形，所以A 、C 两点相距R 3，C 对.粒子在磁场中运动圆弧对应的圆心角为3π，运动时间为Bqm T 36π=，D 正确.答案：ACD二、本题共9小题，共72分.第8~11小题答案填写在题内横线空白处.解答题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，答案中必须写出数值和单位.8.（5分）如图3-6所示，蹄形磁铁两极间的导体棒ab ，当通有自b 向a 的电流时受到向右的安培力的作用，则磁铁的上端是______________极.如果磁铁上端是S 极，导体棒中的电流方向自a 到b ，则导体棒受到的安培力的方向向______________.图3-6解析：用左手定则判断，通电直导线处在竖直向下的磁场中，即N 极在上端；用左手定则判断，导体棒受到的安培力方向向右.答案：N 右9.（5分）如图3-7所示，在轻弹簧的下端悬挂一个边长为L 的正方形金属线框.金属线框的下边放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，当线框中的电流为I 时，弹簧仍保持原长，线框恰好平衡.现断开电路，使线框中的电流为零，线框开始向下运动.当线框向下运动到最低点时，弹簧的弹性势能增加了E ，则线框下降的距离x=_____________.图3-7解析：通有电流I 时，线框受到的安培力大小等于其重力大小，即mg=BIL ，断开电源后，线框下落，只有重力和弹簧弹力做功，线框、弹簧、地球构成的系统机械能守恒，有：E-mgx=0，所以BILE mg E x ==.答案：E/ILB10.（5分）如图3-8所示，带电液滴从h 高处自由落下，进入一个匀强电场与匀强磁场的互相垂直的区域，磁场方向垂直纸面，电场强度为E ，磁感应强度为B.已知液滴在此区域中做匀速圆周运动，则圆周运动的半径R=______________.图3-8解析：带电液滴进入磁场就做匀速圆周运动，说明电场力与重力平衡，即Eq=mg 得gEq m =液滴自离磁场边界h 高处下落，下落过程中机械能守恒：221mv mgh =得：gh v 2=做匀速圆周运动所需要的向心力为洛伦兹力，满足：R m v Bqv 2=，即Bqm v R =联立方程①②③得：gh B E R 2=.答案：g hB E 211.（5分）正方形导线框abcd ，匝数为10匝，边长为20 cm ，在磁感应强度为0.2 T 的匀强磁场中围绕与B 方向垂直的转轴匀速转动，转速为120 r/min.当线框从平行于磁场位置开始转过90°时，线圈中磁通量的变化量是_____________Wb.解析：导线框与B 垂直时磁通量最大，当转过90°时磁通量为零，所以此过程磁通量的变化量就等于初始时刻的磁通量的值，即ΔΦ=BS=0.2×(0.2)2 Wb=0.008 Wb.答案：0.00812.（10分）如图3-9所示是一宽D=8 cm 的同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域，一束带电粒子(重力不计)以速度v 0垂直射入时恰好不改变运动方向.若粒子射入时内有电场，可测得粒子束穿过电场时沿竖直方向向上偏了3.2 cm ；若粒子射入时只有磁场，问：图3-9(1)粒子在磁场中的运动情况如何？(2)粒子离开磁场时偏离原方向多大距离？答案：粒子在复合场中、电场中和磁场中运动情况各有不同（1）电场和磁场共存时，带电粒子做匀速直线运动，则有：Eq=qv 0B（2）只有电场时，带电粒子只受电场力，做类平抛运动，则有：水平方向x=v 0t竖直方向y=Eqt 2/2m解①②③联立的方程组代入y=0.032 m 得qB 2/mE=10.(3)只有磁场时，带电粒子只受洛伦兹力做匀速圆周运动，则有：qBv 0=mv 02/R 得：R=mE/qB 2=0.1 m带电粒子从进入磁场到出磁场过程，设粒子在磁场中偏离原方向的距离为d ，通过几何关系得R 2=D 2+(R-d)2把R=0.1 m 、D=0.08 m 代入得d=0.04 m.13.(8分)在竖直平面内半圆形光滑绝缘管处在如图3-10所示的匀强磁场中，B=1.1 T ，管道半径R=0.8 m ，其直径AOB 在竖直线上.在管口A 处以2 m/s 的水平速度射入一个小带电球，其电荷量为10-4 C ，问：图3-10(1)小球滑到B 处的速度为多大？(2)若小球从B 处滑出的瞬间，管子对它的压力恰好为零，小球质量为多少？(取g=10 m/s 2)解析：(1)小球从A 到B ，利用动能定理mg·2R=mv b 2/2-mv a 2/2得v b =6 m/s.(2)在B 点，对小球进行受力分析,由于小球做圆周运动，所以有qv B B-mg=mv b 2/R ，得m=1.2×10-5kg.答案：（1）6 m/s (2)1.2×10-5 kg14.（12分）正电子发射计算机断层（PET ）是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段.图3-11（1）PET 所用回旋加速器示意如图，其中置于高真空中的金属D 形盒的半径为R ，两盒间距为d ，在左侧D 形盒圆心处放有粒子源S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向如图所示.质子质量为m ，电荷量为q.设质子从粒子源S 进入加速电场时的初速度不计，质子在加速器中运动的总时间为t （其中已略去了质子在加速电场中的运动时间），质子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同，加速电子时的电压大小可视为不变.求此加速器所需的高频电源频率f 和加速电压U.（2）试推证当R d 时，质子在电场中加速的总时间相对于在D 形盒中回旋的总时间可忽略不计（质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响）.解析：（1）设质子加速后最大速度为v ，由牛顿第二定律有Rv m qvB 2=质子的回旋周期qB m v R T ππ22==高频电源的频率mqB T f π21==质子加速后的最大动能221mv E k =设质子在电场中加速的次数为n ，则nqU E k =又2Tn t =可解得t BR U 22π=（2）在电场中加速的总时间为vnd v nd t 221==在D 形盒中回旋的总时间为v B n t π=2故B d t t π221=1即当R d 时，t 1可忽略不计.答案：（1）t BR m qB 222ππ （2）证明略15.(11分)如图3-12所示，在足够长的竖直放置的绝缘真空管中，有一电荷量为4×10-4 C 、质量为0.1 g 的带正电的小圆柱体，恰好可在管内部自由滑动.将此管放在相互垂直的水平匀强磁场和水平匀强电场中，已知E=10 N/C ，B=5 T ，小圆柱体与管壁的动摩擦因数μ=0.2.设圆柱体在管内静止下落，图3-12(1)试说明小圆柱体运动的性质；(2)下落过程中最大和最小的加速度及与此相对应的速度大小为多少？ 解析：（1）见解析(2).(2)对小圆柱体受力分析，水平方向：N +qvB =Eq ，竖直方向：mg-μN=ma当N=0时，即mg=ma ，a=g=10 m/s 2，此时qvB=Eq 得v=E/B=10/5 m/s=2 m/s.当速度继续增大时，洛伦兹力随之增大，管壁对小圆柱体的弹力要反向增大，经受力分析得水平方向：Eq+N=qvB竖直方向：mg-μN=ma当a=0时，速度达到最大值，即mg=μ(qvB -Eq)得v max =(mg+μEq)/μqB ，代入数据得v max =4.5 m/s.16.（11分）如图3-1-3所示，x 轴上方有匀强磁场B ，下方有匀强电场E.电荷量为q 、质量为m 的粒子在y 轴上，重力不计，x 轴上有一点M(L ，0)，要使粒子在y 轴上由静止释放能达到M 点.问：图3-1-3(1)带电粒子应带何种电荷？释放位置离O点须满足什么条件？(2)粒子从出发点运动到M点经历的时间多长？解析：(1)带电粒子要在电场中向上加速，所以带电粒子应带负电荷.设释放点离原点距离为d，负电荷在电场中加速，由动能定理得：Eqd=mv2/2 ①负电荷在磁场中做匀速圆周运动，其运动半径为R，qvB=mv2/R ②又由题意得：2nR=L联立①②③式得d=qB2L2/8n2mE，n=1、2、3……(2)带电粒子实际运动到M点的时间有两部分组成.设粒子从出发点到原点的时间为t1，则在电场中运动的时间为t E=(2n-1)t1，由运动学方程d=Eqt12/2m联立④⑤式得t1=BL/2nE带电粒子在磁场中运动的时间t B=nπm/qB，所以带电粒子从出发点运动到M点的总时间为t=t E+t B=(2n-1)BL/2nE+nπm/qB，n=1,2,3……。
高中物理 第3章 磁场章末综合测评 粤教版选修31
章末综合测评(三) 磁场(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1～7题只有一项符合题目要求，第8～10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．(2016·绍兴高二检测)安培的分子环形电流假说不能用来解释下列哪些磁现象( )A ．磁体在高温时失去磁性B ．磁铁经过敲击后磁性会减弱C ．铁磁类物质放入磁场后具有磁性D ．通电导线周围存在磁场【解析】 磁铁内部的分子电流的排布是大致相同的，在高温时，分子电流的排布重新变得杂乱无章，故对外不显磁性，A 对；磁铁经过敲击后，分子电流的排布重新变得杂乱无章，每个分子电流产生的磁场相互抵消，故对外不显磁性，故B 对；铁磁类物质放入磁场后磁铁内部的分子电流的排布是大致相同的，对外显现磁性，C 对；通电导线的磁场是由自由电荷的定向运动形成的，即产生磁场的不是分子电流，故D 错误．【答案】 D2．(2016·郑州高二检测)关于电场强度和磁感应强度，下列说法正确的是( ) A ．电场强度的定义式E ＝F q，适用于任何电场B ．由真空中点电荷的电场强度公式E ＝kQ r2可知，当r →0，E →＋∞C ．由公式B ＝F IL可知，一小段通电导线在某处若不受磁场力则说明此处一定无磁场 D ．磁感应强度的方向就是置于该处的通电导线所受的安培力方向【解析】 电场强度的定义式E ＝F q，适用于任何电场，故A 正确．当r →0时，电荷已不能看成点电荷，公式E ＝kQ r 2不再成立．故B 错误．由公式B ＝FIL可知，一小段通电导线在某处若不受磁场力，可能是B 的方向与电流方向平行，所以此处不一定无磁场，故C 错误．磁感应强度的方向和该处通电导线所受的安培力方向垂直，故D 错误．【答案】 A3．(2015·海南高考)如图1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( )图1A．向上B．向下C．向左D．向右【解析】a点处磁场垂直于纸面向外，根据左手定则可以判断电子受力向上，A正确．【答案】 A4．如图2所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，匀强电场的方向竖直向下，有一正离子恰能以速率v沿直线从左向右水平飞越此区域．下列说法正确的是( ) 【导学号：30800050】图2A．若一电子以速率v从右向左飞入，则该电子将沿直线运动B．若一电子以速率v从右向左飞入，则该电子将向上偏转C．若一电子以速率v从右向左飞入，则该电子将向下偏转D．若一电子以速率v从左向右飞入，则该电子将向下偏转【解析】正离子以速率v沿直线从左向右水平飞越此区域，则有：qvB＝Eq.即：vB ＝E，若一电子的速率v从左向右飞入此区域时，也必有evB＝Ee.电子沿直线运动．而电子以速率v从右向左飞入时，电子所受的电场力和洛伦兹力均向上，电子将向上偏转，B正确，A、C、D均错误．【答案】 B5．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两个D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图3所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是( )图3A．增大匀强电场间的加速电压B．减小磁场的磁感应强度C．增加周期性变化的电场的频率D ．增大D 形金属盒的半径【解析】 粒子最后射出时的旋转半径为D 形金属盒的最大半径R ，R ＝mv qB ，E k ＝12mv2＝q 2B 2R 22m.可见，要增大粒子的动能，应增大磁感应强度B 和增大D 形金属盒的半径R ，故正确选项为D.【答案】 D6．(2016·宜昌高二检测)如图4所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v 从A 点沿直径AOB 方向射入磁场，经过Δt 时间从C 点射出磁场，OC 与OB 成60°.现将带电粒子的速度变为v3，仍从A 点射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为( )图4A.12Δt B ．2Δt C.13Δt D ．3Δt【解析】 由牛顿第二定律qvB ＝m v 2r 及匀速圆周运动T ＝2πrv 得r ＝mv qB ；T ＝2πmqB.作出粒子的运动轨迹如图，由图可得，以速度v 从A 点沿直径AOB 方向射入磁场经过Δt ＝T6从C 点射出磁场，轨道半径r ＝3AO ；速度变为v 3时，运动半径是r 3＝3AO3，由几何关系可得在磁场中运动转过的圆心角为120°，运动时间为T3，即2Δt .故A 、C 、D 项错误，B 项正确． 【答案】 B7．(2016·保定高二检测)带正电粒子(不计重力)以水平向右的初速度v 0，先通过匀强电场E ，后通过匀强磁场B ，如图5甲所示，电场和磁场对该粒子做功为W 1.若把该电场和磁场正交叠加，如图乙所示，再让该带电粒子仍以水平向右的初速度v 0(v 0<E B)穿过叠加场区，在这个过程中电场和磁场对粒子做功为W 2，则( )图5A ．W 1<W 2B ．W 1＝W 2C ．W 1>W 2D ．无法判断【解析】 在乙图中，由于v 0<EB，电场力qE 大于洛伦兹力qBv .根据左手定则判断可知：洛伦兹力有与电场力方向相反的分力．则在甲图的情况下，粒子沿电场方向的位移较大，电场力做功较多，所以选项A 、B 、D 错误，选项C 正确．【答案】 C8．在匀强磁场B 的区域中有一光滑斜面体，在斜面体上放置一根长为L ，质量为m 的导线，当通以如图6所示方向的电流后，导线恰能保持静止，则磁感应强度B 满足( )图6A ．B ＝mg sin θIL ，方向垂直斜面向下 B ．B ＝mg sin θIL ，方向垂直斜面向上 C ．B ＝mg tan θIL ，方向竖直向下 D ．B ＝mg IL，方向水平向左【解析】 磁场方向垂直斜面向下时，根据左手定则，安培力沿斜面向上，导体棒还受到重力和支持力，根据平衡条件和安培力公式，有mg sin θ＝BIL ，解得选项A 正确．磁场竖直向下时，安培力水平向左，导体棒还受到重力和支持力，根据平衡条件和安培力公式，有mg tan θ＝BIL ，解得选项C 正确．磁场方向水平向左时，安培力竖直向上，与重力平衡，有mg ＝BIL ，解得选项D 正确．【答案】 ACD9．利用如图7所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子．图中板MN 上方是磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度分别为2d 和d 的缝，两缝近端相距为L .一群质量为m 、电荷量为q ，具有不同速度的粒子从宽度为2d 的缝垂直于板MN 进入磁场，对于能够从宽度为d 的缝射出的粒子，下列说法正确的是( )图7A ．粒子带正电B ．射出粒子的最大速度为qBd ＋L2mC ．保持d 和L 不变，增大B ，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D ．保持d 和B 不变，增大L ，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大【解析】 由左手定则和粒子的偏转情况可以判断粒子带负电，选项A 错；根据洛伦兹力提供向心力qvB ＝mv 2r 可得v ＝qBr m ，r 越大v 越大，由图可知r 最大值为r max ＝3d ＋L2，选项B 正确；又r 最小值为r min ＝L2，将r 的最大值和最小值代入v 的表达式后得出速度之差为Δv＝3qBd 2m，可见选项C 正确、D 错误． 【答案】 BC10．如图8所示，直角三角形ABC 中存在一匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿AB 方向射入磁场，分别从AC 边上的P 、Q 两点射出，则( )【导学号：30800051】图8A ．从P 射出的粒子速度大B ．从Q 射出的粒子速度大C ．从P 射出的粒子，在磁场中运动的时间长D ．两粒子在磁场中运动的时间一样长【解析】 作出各自的轨迹如右图所示，根据圆周运动特点知，分别从P 、Q 点射出时，与AC 边夹角相同，故可判定从P 、Q 点射出时，半径R 1<R 2，所以，从Q 点射出的粒子速度大，B 正确；根据图示，可知两个圆心角相等，所以，从P 、Q 点射出时，两粒子在磁场中的运动时间相等．正确的选项应是B 、D.【答案】 BD二、计算题(本题共3小题，共40分，按题目要求作答)11．(12分)如图9所示，倾角为θ＝30°的光滑导体滑轨A 和B ，上端接入一电动势E ＝3 V 、内阻不计的电源，滑轨间距为L ＝0.1 m ，将一个质量为m ＝0.03 kg ，电阻R ＝0.5 Ω的金属棒水平放置在滑轨上，若滑轨周围存在着垂直于滑轨平面的匀强磁场，当闭合开关S 后，金属棒刚好静止在滑轨上，求滑轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小．(重力加速度g 取10 m/s 2)图9【解析】 合上开关S 后，由闭合电路欧姆定律得：I ＝ER经分析可知，金属棒受力如图所示，金属棒所受安培力，F ＝BIL 沿斜面方向受力平衡，F ＝mg sin θ 以上各式联立可得：B ＝0.25 T 磁场方向垂直导轨面斜向下【答案】 磁场方向垂直导轨面斜向下 0.25 T12．(12分)一磁场宽度为L ，磁感应强度为B ，如图10所示，一电荷质量为m ，带电荷量为－q ，不计重力，以一速度(方向如图)射入磁场．若不使其从右边界飞出，则电荷的速度应为多大？图10【解析】 若要粒子不从右边界飞出，当达最大速度时运动轨迹如图所示，由几何知识可求得半径r ，即r ＋r cos θ＝Lr ＝L1＋cos θ又Bqv ＝mv 2r，所以v ＝Bqr m ＝BqLm＋cos θ.不使电荷从右边界飞出，则v ≤BqLm＋cos θ【答案】 v ≤BqLm＋cos θ13．(16分)(2015·山东高考)如图11所示，直径分别为D 和2D 的同心圆处于同一竖直面内，O 为圆心，GH 为大圆的水平直径．两圆之间的环形区域(Ⅰ区)和小圆内部(Ⅱ区)均存在垂直圆面向里的匀强磁场．间距为d 的两平行金属极板间有一匀强电场，上极板开有一小孔．一质量为m 、电量为＋q 的粒子由小孔下方d2处静止释放，加速后粒子以竖直向上的速度v 射出电场，由H 点紧靠大圆内侧射入磁场．不计粒子的重力．图11(1)求极板间电场强度的大小；(2)若粒子运动轨迹与小圆相切，求Ⅰ区磁感应强度的大小．【解析】 (1)设极板间电场强度的大小为E ，对粒子在电场中的加速运动，由动能定理得qE d 2＝12mv 2①由①式得E ＝mv 2qd②(2)设Ⅰ区磁感应强度的大小为B ，粒子做圆周运动的半径为R ，由牛顿第二定律得qvB ＝m v 2R③如图所示，粒子运动轨迹与小圆相切有两种情况．若粒子轨迹与小圆外切，由几何关系得R ＝D 4④联立③④式得B ＝4mv qD⑤若粒子轨迹与小圆内切，由几何关系得 R ＝3D 4⑥联立③⑥式得B ＝4mv 3qD⑦ 【答案】 (1)mv 2qd (2)4mv qD 或4mv3qD。
物理粤教版选修3-1第三章磁场单元测试含解析
本章测评(90分钟，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，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关于磁感线的认识下列说法正确的是（）A．磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极B．磁感线可以表示磁场的强弱和方向C．电流在磁场中的受力方向，即为该点磁感线的切线方向D．沿磁感线的方向,磁感应强度减弱2以下情况中能比较正确反映奥斯特实验结果的是…（) A．电流由南向北时，其下方的小磁针N极偏向东边B．电流由东向西时，其下方的小磁针N极偏向南边C．电流由南向北时，其下方的小磁针N极偏向西边D．电流由东向西时，其下方的小磁针N极偏向北边3有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是（）A．通电直导线处于匀强磁场中一定受到安培力的作用B．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C．带电粒子在匀强磁场中运动受到洛伦兹力做正功D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行4如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面,若使线框逐渐远离（平动)通电导线，则穿过线框的磁通量将（)A．逐渐增大B．逐渐减小C．保持不变D．不能确定5如图所示,两个同心放置的共面金属圆环a和b,一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两环的磁通量Φa和Φb大小关系为（）A．Φa＞Φb B．Φa＜ΦbC．Φa＝Φb D．无法比较6如图所示，在竖直放置的条形磁铁的外面，水平放着一个不大的圆环线圈,当圆环从磁铁的N极向下移到S极的过程中，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三位置穿过的磁通量为… ( )A．Ⅰ、Ⅲ位置较大，Ⅱ位置较小B．Ⅰ、Ⅲ位置较小，Ⅱ位置较大C．Ⅰ、Ⅲ位置相同，但磁感线穿过圆环的方向相反D．Ⅰ、Ⅲ位置相同，且磁感线穿过圆环的方向相同7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8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9如图所示,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…( )A．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10关于磁感强度B，下列说法中正确的是（）A．磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B．磁场中某点B的方向，跟该点处试探电流元所受磁场力方向一致C．在磁场中某点试探一次电流元不受磁场力作用时，该点B 值大小为零D．在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大11如图所示，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12矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示．若规定顺时针方向为感应电流I的正方向,下列各图中正确的是（)二、填空题（共2小题，每小题6分，共12分)13一根导线长0.2 m，通过3 A的电流,垂直放入磁场中某处受到的磁场力是6×10－2N，则该处的磁感应强度B的大小是______ T；如果该导线的长度和电流都减小一半,则该处的磁感应强度的大小是______ T。
高中物理第3章磁场章末综合测评3含解析粤教版选修3_1.doc
磁场(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．有一导线南北方向放置，在其下方放一个小磁针．小磁针稳定后，给导线通上如图所示电流，发现小磁针的S极垂直纸面向外偏转．关于此现象下列说法正确的是( )A．没有通电时，小磁针的S极指向地磁场的南极B．通电后小磁针S极仍指向地磁场的南极C．通电导线在小磁针所在处产生的磁场方向垂直纸面向外D．通电后小磁针S极发生偏转说明通电导线周围存在磁场D [小磁针自由静止时，指向地理北极的一端是小磁针的北极，即N极，地磁场的北极在地理南极附近，小磁针的S极指向地磁场的北极，故A错误；通电后根据安培定则可知，导线在小磁针处产生的磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针N极将偏向纸里，S极将偏向纸外，故B、C错误；通电后小磁针S极发生偏转说明通电导线周围存在磁场，即电流的磁效应，故D正确．]2.在同一平面上有a、b、c三根等间距平行放置的长直导线，依次通有电流强度大小为1 A、2 A和3 A的电流，各电流的方向如图所示，则导线b所受的合力方向是( )A．水平向左B．水平向右C．垂直纸面向外D．垂直纸面向里A [根据通有反向电流的导线相互排斥，可知b受到a的排斥力，同时受到c的排斥力；a的电流大小小于c的电流大小，则c对b的电场力大于a对b的电场力，可知导线b所受的合力方向水平向左．故A正确，B、C、D错误．]3.如图所示，竖直面内的导体框ABCD所在平面有水平方向的匀强磁场，AP⊥BC，∠B＝∠C＝60°，AB＝CD＝20 cm，BC＝40 cm.若磁场的磁感应强度为0.3 T，导体框中通入图示方向的5 A电流，则该导体框受到的安培力( )A．大小为0.6 N，方向沿PA方向B．大小为0.6 N，方向沿AP方向C．大小为0.3 N，方向沿PA方向D．大小为0.3 N，方向沿BC方向C [力是矢量，三段导体在磁场中受到的安培力的合力与AD段受到的安培力是等效的，所以根据左手定则可知，导体框受到的安培力的方向垂直于AD的方向向下，即沿PA方向；AD段的长度L＝BC－2BP＝40 cm－2×20 cm×cos 60°＝20 cm＝0.2 m，安培力的大小F＝BIL ＝0.3×5×0.2＝0.3 N．故C正确，A、B、D错误．]4．某空间存在匀强磁场和匀强电场．一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动，下列因素与完成上述两类运动无关的是( )A．磁场和电场的方向B．磁场和电场的强弱C．粒子的电性和电量D．粒子入射时的速度C [由题可知，当带电粒子在复合场内做匀速直线运动，即Eq＝qvB，则v＝EB，若仅撤除电场，粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，说明要满足题意，对磁场与电场的方向以及强弱程度都要有要求，但是对电性和电量无要求，根据F＝qvB可知，洛伦兹力的方向与速度方向有关，故对入射时的速度也有要求，故选C.]5．如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场．闭合开关K后，导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调转图中电源极性使棒中电流反向，导体棒中电流仍为I，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2，忽略回路中电流产生的磁场，弹簧形变均在弹性限度内，则磁感应强度B的大小为( )A ．k 2IL (x 2－x 1)B ．k IL (x 2－x 1)C ．k2IL(x 2＋x 1) D ．k IL(x 2＋x 1)A [弹簧伸长量为x 1时，导体棒所受安培力沿斜面向上，根据平衡条件沿斜面方向有mg sin α＝kx 1＋BIL电流反向后，弹簧伸长量为x 2，导体棒所受安培力沿斜面向下，根据平衡条件沿斜面方向有mg sin α＋BIL ＝kx 2联立两式得B ＝k2IL(x 2－x 1)，选A.]6.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示．它的核心部分是两个D 形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速．两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出．如果用同一回旋加速器分别加速氚核(31H)和α粒子(42He)，比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大速度的大小，有( )A ．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大速度也较大B ．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大速度较小C ．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大速度也较小D ．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大速度较大B [带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，根据T ＝2πm qB，知氚核(31H)的质量与电量的比值大于α粒子(42He)的，所以氚核在磁场中运动的周期大，则加速氚核的交流电源的周期较大，根据qvB ＝m v 2r 得，最大速度v ＝qBr m ，则最大动能E km ＝12mv 2＝q 2B 2r22m，氚核的质量是α粒子的34倍，氚核的电量是α粒子的12倍，则氚核的最大动能是α粒子的13倍，即氚核的最大动能较小，故B 正确，A 、C 、D 错误．]7.如图是质谱仪的原理图，若速度相同的同一束粒子沿极板P 1、P 2的轴线射入电磁场区域，由小孔S 0射入右边的偏转磁场B 2中，运动轨迹如图所示，不计粒子重力．下列相关说法中正确的是( )A ．该束带电粒子带负电B ．速度选择器的P 1极板带负电C ．在B 2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D ．在B 2磁场中运动半径越大的粒子，比荷q /m 越小D [带电粒子在磁场中向下偏转，磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则知，该粒子带正电，故A 错误；在平行金属板间，根据左手定则知，带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上，则电场力的方向竖直向下，知电场强度的方向竖直向下，所以速度选择器的P 1极板带正电，故B 错误；进入B 2磁场中的粒子速度是一定的，根据qvB ＝m v 2r 得，r ＝mvqB，知r 越大，荷质比qm越小，而质量m 不一定大，故C 错误，D 正确．]8．如图所示为圆柱形区域的横截面，在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场．带电粒子(不计重力)第一次以速度v 1沿截面直径入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转60°角；该带电粒子第二次以速度v 2从同一点沿同一方向入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转90°角．则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的( )A ．半径之比为 3∶1B ．速度之比为1∶ 3C ．时间之比为2∶3D ．时间之比为3∶2AC [设磁场半径为R ，当第一次以速度v 1沿截面直径入射时，根据几何知识可得r 1R＝tan 60°，即r 1＝3R .当第二次以速度v 2沿截面直径入射时，根据几何知识可得r 2＝R ，则r 1r 2＝31，A 正确；两次情况下都是同一个带电粒子在相同的磁感应强度下运动的，所以根据公式r ＝mvBq，可得v1v2＝r1r2＝31，B错误；因为周期T＝2πmBq，与速度无关，所以运动时间之比为t1t2＝60°360°T90°360°T＝23，C正确，D错误．]9.如图所示的区域共有六处开口，各相邻开口之间的距离都相等，匀强磁场垂直于纸面，不同速度的粒子从开口a进入该区域，可能从b、c、d、e、f五个开口离开，粒子就如同进入“迷宫”一样，可以称作“粒子迷宫”．以下说法正确的是( )A．从d口离开的粒子不带电B．从e、f口离开的粒子带有异种电荷C．从b、c口离开的粒子运动时间相等D．从c口离开的粒子速度是从b口离开的粒子速度的2倍AD [从d口离开的粒子不偏转，所以不带电，选项A正确；根据左手定则，从e、f口离开的粒子带有同种电荷，选项B错误；从b口离开的粒子运动时间是12T，从c口离开的粒子运动时间是14T，选项C错误；从c口离开的粒子轨道半径是从b口离开的粒子轨道半径的2倍，因此速度也是2倍关系，选项D正确．]10．如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是( )A．质谱仪是分析同位素的重要工具B．该速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向里C ．该速度选择器只能选出一种电性，且速度等于B E的粒子 D ．打在A 1处的粒子比打在A 2处的粒子的比荷小AD [质谱仪是测量带电粒子荷质比，分析同位素的重要工具，故A 正确；带电粒子进入磁场中向左偏转，所受洛伦兹力向左，磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则，该粒子带正电；该粒子在速度选择器中，受到电场力方向水平向右，则洛伦兹力必须水平向左，该粒子才能通过速度选择器，根据左手定则判断磁场方向垂直纸面向外，故B 错误；根据qE ＝qvB知，v ＝E B 时粒子能通过速度选择器，故C 错误；根据qvB ＝m v 2r 知r ＝mvqB，则越靠近狭缝P ，半径越小，则比荷越大，故打在A 1处的粒子比打在A 2处的粒子比荷小，故D 正确．]11．电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制造的用来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表．如图所示为电磁流量计的示意图，匀强磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B ；当管中的导电液体流过时，测得管壁上a 、b 两点间的电压为U ，单位时间(1 s)内流过管道横截面的液体体积为流量(m 3)，己知管道直径为D ，则( )A ．管中的导电液体流速为U BDB ．管中的导电液体流速为BD UC ．管中的导电液体流量为BD UD ．管中的导电液体流量为πDU 4BAD [最终正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有qvB ＝q U D ，则v ＝UBD，故A 正确，B 错误；流量为Q ＝vS ＝U BD ·π⎝ ⎛⎭⎪⎫D 22＝πDU 4B ，故D 正确，C 错误．]12．如图所示，套在足够长的绝缘直棒上的带正电小球，其质量为m ，电荷量为q .将此棒竖直放在互相垂直的、沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中，匀强电场的电场强度大小为E ，匀强磁场的磁感应强度为B ，小球与棒间的动摩擦因数为μ，小球由静止沿棒竖直下落，重力加速度为g ，且E <mgμq，小球带电荷量不变．下列说法正确的是( )A ．小球下落过程中的加速度先增大后减小B ．小球下落过程中加速度一直减小直到为0C ．小球运动中的最大速度为mg μqB ＋E BD ．小球运动中的最大速度为mg μqB －E BBD [小球下滑过程中，受到重力、摩擦力、弹力、向右的洛伦兹力、向右的电场力，开始阶段，小球向下做加速运动时，速度增大，洛伦兹力增大，小球所受的棒的弹力向左，大小为F N ＝qE ＋qvB ，F N 随着v 的增大而增大，滑动摩擦力f ＝μF N 也增大，小球所受的合力F 合＝mg －f ，f 增大，F 合减小，加速度a 减小，当mg ＝f 时，a ＝0，速度最大，做匀速运动，由mg ＝f ＝μ(qE ＋qv m B )得小球运动中的最大速度为v m ＝mg μqB －EB，故B 、D 正确，A 、C 错误．]二、非选择题(本题共4小题，共52分)13.(8分)金属滑杆ab 连着一弹簧，水平地放置在两根互相平行的光滑金属导轨cd 、ef 上，如图所示，有一匀强磁场垂直于cd 与ef 所在的平面，磁场方向如图所示，合上开关S ，弹簧伸长2 cm ，测得电路中的电流为5 A ，已知弹簧的劲度系数为20 N/m ，ab 的长L ＝0.1 m ．求匀强磁场的磁感应强度的大小是多少？[解析] ab 受到的安培力为：F ＝BIL ，根据胡克定律：f ＝k Δx ， 由平衡条件得：BIL ＝k Δx ， 代入数据解得：B ＝kΔx IL ＝20×0.025×0.1T ＝0.8 T. [答案] 0.8 T14．(12分)如图所示，粒子源能放出初速度为0、比荷均为qm＝1.6×104C/kg 的带负电粒子，进入水平方向的加速电场中，加速后的粒子正好能沿圆心方向垂直进入一个半径为r ＝0.1 m 的圆形磁场区域，磁感应强度B ＝0.5 T ，在圆形磁场区域右边有一竖直屏，屏的高度为h ＝0.6 3 m ，屏距磁场右侧距离为L ＝0.2 m ，且屏中心与圆形磁场圆心位于同一水平线上．现要使进入磁场中的带电粒子能全部打在屏上，不计重力，试求加速电压的最小值．[解析] 粒子运动轨迹如图所示：根据牛顿第二定律及几何知识得tan θ2＝r R ＝qBrmv ，故磁感应强度一定时，粒子进入磁场的速度越大，在磁场中偏转量越小．若粒子恰好不飞离屏，则加速电压有最小值，此时粒子刚好打在屏的最下端B 点，根据带电粒子在磁场中的运动特点可知，粒子偏离水平方向的夹角正切值为tan θ＝h2r ＋L， 解得tan θ＝3，粒子偏离水平方向的夹角θ＝60°＝π3，由几何关系可知，此时粒子在磁场中对应的轨迹半径为R ＝r tanθ2＝310 m带电粒子在电场中加速，由动能定理得qU ＝12mv 2带电粒子在磁场中偏转时，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得qvB ＝mv 2R联立解得U ＝60 V故加速电压的最小值为60 V. [答案] 60 V15．(14分)如图甲所示，质量为m 带电量为－q 的带电粒子在t ＝0时刻由a 点以初速度v 0垂直进入磁场，Ⅰ区域磁场磁感应强度大小不变、方向周期性变化如图乙所示(垂直纸面向里为正方向)；Ⅱ区域为匀强电场，方向向上；Ⅲ区域为匀强磁场，磁感应强度大小与Ⅰ区域相同均为B 0.粒子在Ⅰ区域内一定能完成半圆运动且每次经过mn 的时刻均为T 02整数倍，则甲 乙(1)粒子在Ⅰ区域运动的轨道半径为多少？(2)若初始位置与第四次经过mn 时的位置距离为x ，求粒子进入Ⅲ区域时速度的可能值(初始位置记为第一次经过mn ).[解析] (1)带电粒子在Ⅰ区域做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即qv 0B 0＝m v 2r解得r ＝mv 0qB 0⎝ ⎛⎭⎪⎫或T 0＝2πr v 0，r ＝v 0T 02π. (2)第一种情况：粒子在Ⅲ区域运动半径R ＝x2qv 2B 0＝m v 22R解得粒子在Ⅲ区域速度大小v 2＝qB 0x2m第二种情况：粒子在Ⅲ区域运动半径R ＝x －4r2粒子在Ⅲ区域速度大小v 2＝qB 0x2m－2v 0.[答案] (1)mv 0qB 0或v 0T 02π (2)qB 0x 2m qB 0x 2m－2v 0 16．(18分)如图所示，在y 轴左侧有一平行x 轴方向的匀强电场，电场强度E ＝2×103V/m ，在y 轴右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，第一象限内磁场的磁感应强度大小B 0＝2×10－2T ，第四象限内磁场的磁感应强度大小为2B 0.现有一比荷qm＝1×106C/kg 的粒子，从电场中与y轴相距10 cm 的M 点(图中未标出)由静止释放，粒子运动一段时间后从N 点进入磁场，并一直在磁场中运动且多次垂直通过x 轴，不计粒子重力，试求：(1)粒子进入磁场时的速度大小；(2)从粒子进入磁场开始计时到粒子第三次到达x 轴所经历的时间； (3)粒子轨迹第一次出现相交时所对应的交点坐标．[解析] (1)对粒子在电场中，由动能定理得Eqx ＝12mv 2，解得v ＝2Eqx m＝2×104m/s.(2)粒子进入磁场做匀速圆周运动，其轨迹如图所示，根据洛伦兹力提供向心力qvB ＝m v 2R ，又v ＝2πRT得：T 1＝2πm qB 0；T 2＝πmqB 0所以粒子从进入磁场到第三次运动到x 轴所用的时间为t ＝T 14＋T 22＋T 12代入数值可得t ＝2π×10－4s.(3)设粒子轨迹第一次出现相交时的交点为P ，如图所示，三角形OPO 1为等边三角形，OP ＝PO 1＝OO 1＝R 1根据洛伦兹力提供向心力有qvB 0＝m v 2R 1得R 1＝ 2 m根据几何关系可得，P 点坐标x ＝R 1cos 60°＝22m y ＝R 1sin 60°＝62m 所以P 点坐标为P ⎝⎛⎭⎪⎫22m ，62m .[答案] (1)2×104 m/s (2)2π×10－4 s (3)⎝ ⎛⎭⎪⎫22m ，62m。
粤教版高中物理选修3-1课时检测：第三章 第一二 节认识磁场 含答案
第一节我们周围的磁现象第二节认识磁场A级抓基础1．关于信鸽“认家”的现象，有一种解释说，信鸽是通过地球的磁场来导航的，如果这种说法正确，则当在信鸽腿上系上一块小磁体，信鸽还能否通过地球的磁场来导航( )A．能B．不能C．能，但不灵敏D．无法判断解析：小磁体干扰了信鸽自身的磁场，故B正确．答案：B2．关于地磁场，下列叙述正确的是( )A．地球的地磁两极和地理两极重合B．我们用指南针确定方向，指南的一极是指南针的北极C．地磁的北极与地理的南极重合D．地磁的北极在地理南极附近答案：D3．关于磁场的方向，下列叙述中不正确的是( )A．磁感线上每一点的切线方向B．磁场N极到S极的方向C．小磁针静止时北极所指的方向D．小磁针北极受力的方向解析：磁场方向规定为小磁针北极的受力方向或静止小磁针北极的指向，用磁感线表示则是磁感线的切线方向即为该点的磁场方向．答案：B4．一束电子流沿水平面自西向东运动，在电子流的正上方一点P，由于电子运动产生的磁场在P点的方向为( )A．竖直向上B．竖直向下C．水平向南D．水平向北解析：电子流沿水平面自西向东运动，根据右手螺旋定则可知，电子流在P点产生的磁场的方向为水平向北，所以D正确．答案：D5．如图所示的螺线管正上方放置一小磁针，当闭合开关S后，小磁针的指向如图所示，其中黑色的那一端为小磁针的N极，下列判断正确的是( )A．电源左端为正、右端为负，线圈左端为N极，右端为S极B．电源左端为负、右端为正，线圈左端为N极，右端为S极C．电源左端为负、右端为正，线圈左端为S极，右端为N极D．电源左端为正、右端为负，线圈左端为S极，右端为N极解析：磁针所在处的磁场向右，由右手螺旋定则可知B正确．答案：B6．如图所示，一个电子沿逆时针方向做匀速圆周运动，则此电子的运动( )A．不产生磁场B．产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向里C．产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向外D．只在圆的内侧产生磁场解析：电子沿逆时针方向转动，形成顺时针方向电流．由安培定则可得，在圆心处的磁场方向垂直纸面向里．答案：B7．(多选)关于磁感线和电场线，下列说法正确的是( )A．磁感线是闭合曲线，而静电场的电场线不是闭合曲线B．磁感线和电场线都可以是一些互相平行的曲线C．磁感线始于N极，终止于S极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷D．磁感线和电场线都只能分别表示磁场和电场的方向答案：ABB级提能力8．(多选)如图，当电流逆时针通过圆环导体时，在导体中央的小磁针的N极将指向( )A．指向读者B．背离读者C．垂直纸面向内D．垂直纸面向外答案：AD9．(多选)如图，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转，这一束带电粒子可能是( )A．向右飞行的正离子B．向左飞行的正离子C．向右飞行的负离子D．向左飞行的负离子答案：BC10．(多选)在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知( )A．可能是小磁针正东方向有一条形磁铁的N极靠近小磁针B．可能是小磁针正东方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针C．可能是小磁针正上方有电子流自南向北通过D．可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过答案：BC11．月球表面周围没有空气，它对物体的引力仅为地球上的，月球表面没有磁场，根据这些特征，在月球上，下列选项中的四种情况能够做到的是( )解析：既然月球表面没有磁场，那么在月球上就不能用指南针定向，所以A错误；月球表面周围没有空气，所以无法使用电风扇吹风，而声音的传播需要介质，所以B、C均不对，只有选项D正确．答案：D。
2017粤教版高中物理选修31第三章《磁场》章末检测B
第三章磁场章末检测(B）（时间:90分钟,满分:100分）一、单项选择题（本题共7个小题,每小题4分，共28分)1.关于磁感应强度,下列说法正确的是（）A.一小段通电导体放在磁场A处,受到的磁场力比B处的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大B.由B＝错误!可知,某处的磁感应强度大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比,与导线的IL成反比C.一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零D。
小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向2.如图1所示，一带负电的金属环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是()图1A。
N极竖直向上B。
N极竖直向下C。
N极沿轴线向左D。
N极沿轴线向右3。
下列说法中正确的是()A.磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定:把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值。
即B＝FILB。
通电导线放在磁场中的某点,该点就有磁感应强度,如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就为零C。
磁感应强度B＝错误!只是定义式,它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与F、I、L 以及通电导线在磁场中的方向无关D。
通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向4.下面所述的几种相互作用中,不是通过磁场发生的是（)A.两个静止电荷之间的相互作用B。
两根通电导线之间的相互作用C.两个运动电荷之间的相互作用D。
磁体与运动电荷之间的相互作用5.两长直通电导线互相平行,电流方向相同,其截面处于一个等边三角形的A、B处,如图2所示，两通电导线在C处的磁感应强度均为B，则C处总磁感应强度为(）图2A。
2B B.BC。
0 D、错误!B6.如图3所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过,导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同,则质子可能的运动情况是（)图3A.沿路径a运动B。
沿路径b运动C。
沿路径c运动D。
沿路径d运动7、如图4所示，M、N为一对水平放置的平行金属板,一带电粒子以平行于金属板方向的速度v穿过平行金属板.若在两板间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，可使带电粒子的运动不发生偏转.若不计粒子所受的重力，则以下叙述正确的是(）图4A。
优化方案高中物理第三章磁场章末检测(含解析)粤教版选修31
第三章磁场(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1.如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后，三只小磁针N极的偏转方向是( )A．全向里B．全向外C．a向里，b、c向外D．a、c向外，b向里解析：选D.开关闭合后，环形电流中存在顺时针方向的电流，根据安培定则可判知：环内磁场方向垂直于纸面向里，环外磁场方向垂直于纸面向外．磁场的方向就是小磁针静止时N极的指向，所以小磁针b向里偏转，小磁针a、c向外偏转．2.一根长直导线穿过载有恒定电流的环形导线中心且垂直于环面，导线与环中的电流方向如图所示，则环的受力( )A．沿环的半径向外B．沿环的半径向里C．水平向左D．不受力解析：选D.电流I2产生的磁场方向与I2的环绕方向处处平行，所以I1不受磁场力，故D对．3.如图所示，三根长直通电导线中电流大小相同，通电电流方向为：b导线和d导线中电流向纸里，c导线中电流向纸外，a点为b、d两点的连线中点，ac垂直于bd，且ab＝ad＝ac.则a点的磁场方向为( )A．垂直纸面指向纸外B．垂直纸面指向纸里C．沿纸面由a指向bD．沿纸面由a指向d解析：选C.通电导线b、d在a点产生的磁场互相抵消，故a点磁场方向即为通电导线c在a点产生的磁场方向，根据安培定则知，C正确．4.(·梅州高二检测)每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来，地磁场可以改变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，在地磁场的作用下，它将( )A．向东偏转B．向南偏转C．向西偏转D．向北偏转解析：选A.赤道附近的地磁场方向水平向北，一个带正电的射线粒子竖直向下运动时，据左手定则可以确定，它受到水平向东的洛伦兹力，故它向东偏转，A正确．5.如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场．若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是( )A ．在b 、n 之间某点B ．在n 、a 之间某点C ．a 点D ．在a 、m 之间某点解析：选C.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，当氢核垂直于ad 边从中点m 射入，又从ab 边的中点n 射出，则速度必垂直于ab 边，以a 点为圆心，且r ＝mv qB ，当磁场的磁感应强度变为原来的2倍，则半径变为原来的1/2，氢核从a 点垂直于ad 边射出，所以选项C 正确．6.如图所示，有界匀强磁场边界线SP 平行于MN ，速率不同的同种带电粒子从S 点沿SP 方向同时射入磁场．其中穿过a 点的粒子速度v 1与MN 垂直；穿过b 点的粒子速度v 2与MN 成60°角，设两粒子从S 到a 、b 所需时间分别为t 1和t 2，则t 1∶t 2为(重力不计)( )A ．1∶3B ．4∶3C ．1∶1D ．3∶2解析：选D.两个粒子转过的圆心角分别为90°、60°，根据T ＝2πm qB ，t ＝θ2πT ，可得它们运动时间之比为3∶2，D 正确．7.如图所示，一束质量、带电量、速度均未知的正离子射入正交的电场、磁场区域，发现有些离子毫无偏移地通过这一区域，对于这些离子来说，它们一定具有( )A ．相同的速率B ．相同的电量C ．相同的质量D ．速率、电量和质量均相同解析：选A.离子毫无偏移地通过这一区域，说明受到的电场力和洛伦兹力平衡，故Eq ＝qvB ，可得v ＝E B，可见这些离子具有相同的速率，故选A.二、双项选择题(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，有两个选项符合题目要求，全选对的得6分，只选一个且正确的得3分，有错选或不答的得0分)8．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，只有当垂直于磁场方向的速度分量不为零时，才受到磁场力的作用解析：选AD.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 平行于B 时，电荷不受洛伦兹力，故C 错，D 对．9.(·长沙高二检测)如图所示，竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向外，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中( )A．b、d两点的磁感应强度大小相等B．a、b两点的磁感应强度大小相等C．a点的磁感应强度最小D．c点的磁感应强度最小解析：选AC.根据安培定则，电流在a、b、c、d四点产生的B大小相同，方向为该点的切线方向，与竖直向上的磁场合成如图所示，由图可知，a点的磁感应强度最小，b、d两点的磁感应强度大小相等，c点的磁感应强度最大，故选A、C.10.如图所示，在沿水平方向向里的匀强磁场中，带电小球A与B处在同一条竖直线上，其中小球B带正电荷并被固定，小球A与一水平放置的光滑绝缘板C接触而处于静止状态，若将绝缘板C沿水平方向抽去，则( )A．小球A仍可能处于静止状态B．小球A将可能沿轨迹1运动C．小球A将可能沿轨迹2运动D．小球A将可能沿轨迹3运动解析：选AB.若小球所受库仑力和重力二力平衡，则撤去绝缘板后，小球仍能继续处于平衡状态，A正确．若小球在库仑力、重力、绝缘板弹力三力作用下处于平衡状态，则撤去绝缘板后，小球所受合力向上，小球向上运动并受到向左的洛伦兹力而向左偏转，B正确．C、D错误．11．一个带电粒子以初速度v0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域，穿出电场后接着又进入匀强磁场区域．设电场和磁场区域有明确的分界线，且分界线与电场强度方向平行，如图中的虚线所示．在如图所示的几种情况中，可能出现的是( )解析：选AD.A、C选项中粒子在电场中向下偏转，所以粒子带正电，再进入磁场后，A 图中粒子应逆时针转，正确．C图中粒子应顺时针转，错误．同理可以判断B错误，D正确．12.如图所示，一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是( )A．小球一定带正电B．小球一定带负电C．小球的绕行方向为顺时针D．改变小球的速度大小，小球将不会做圆周运动解析：选BC.小球做匀速圆周运动，重力必与电场力平衡，小球带负电，故B对，A错；洛伦兹力充当向心力，由曲线运动轨迹弯曲方向结合左手定则可判断运动方向为顺时针，故C对，D错．三、计算题(本题共4小题，共42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)13.(8分)如图所示，光滑导轨与水平面成θ角，导轨宽L.匀强磁场磁感应强度为B .金属杆长也为L ，质量为m ，水平放在导轨上．当回路总电流为I 1时，金属杆正好能静止．求：(1)当B 的方向垂直于导轨平面向上时B 的大小；(2)若保持B 的大小不变而将B 的方向改为竖直向上，应把回路总电流I 2调到多大才能使金属杆保持静止？解析：(1)杆受力如图所示由平衡条件可得F ＝mg sin θ(2分)即BI 1L ＝mg sin θB ＝mg sin θI 1L.(2分) (2)磁场竖直向上，杆受力如图所示由平衡条件可得BI 2L ＝mg tan θI 2＝mg tan θBL(2分) 再由B ＝mg sin θI 1L 得I 2＝I 1cos θ.(2分) 答案：(1)mg sin θI 1L (2)I 1cos θ14．(10分)一磁场宽度为L ，磁感应强度为B ，如图所示，一电荷质量为m ，带电荷量为－q ，不计重力，以一速度v (方向如图)射入磁场．若不使其从右边界飞出，则电荷的速度应为多大？解析：若要粒子不从右边界飞出，则当达到最大速度时，半径最大，此时运动轨迹如图所示，即轨迹恰好和右边界相切．由几何关系可求得最大半径r ，即r ＋r cos θ＝L ，(3分)所以r ＝L1＋cos θ.(1分) 由牛顿第二定律得 qvB ＝mv 2r.(3分) 所以v max ＝qBr m ＝qBL m （1＋cos θ）.(3分) 答案：0<v ≤qBLm （1＋cos θ）15.(12分)一个质量为m ＝0.1 g 的小滑块，带有q ＝5×10－4C 的电荷量，放置在倾角α＝30°的光滑斜面上(绝缘)，斜面置于B ＝0.5 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，小滑块由静止开始沿斜面下滑，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时要离开斜面．求：(取g ＝10 m/s 2)(1)小滑块带何种电荷？(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？(3)该斜面的长度至少多长？解析：(1)小滑块沿斜面下滑的过程中，受重力mg 、斜面支持力N 和洛伦兹力f .若要小滑块离开斜面，洛伦兹力f 方向应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带有负电荷．(3分)(2)小滑块沿斜面下滑时，垂直斜面方向的加速度为零，有qvB ＋N －mg cos α＝0，(2分)当N ＝0时，小滑块开始脱离斜面， 所以v ＝mg cos αBq ＝0.1×10－3×10×320.5×5×10－4 m/s(2分) ＝2 3 m/s ≈3.46 m/s.(3)法一：下滑过程中，只有重力做功，由动能定理得：mgs sin α＝12mv 2(3分)斜面的长度至少应是s ＝v 22g sin α＝（23）22×10×0.5m ＝1.2 m ．(2分) 法二：下滑过程中，小滑块做初速度为零的匀加速直线运动，对小滑块：由牛顿第二定律得：mg sin α＝ma (2分)由运动学公式得：v 2＝2as (2分)解得s ＝v 22g sin α＝1.2 m ．(1分) 答案：(1)带负电 (2)3.46 m/s (3)1.2 m16．(12分)如图甲所示，宽度为d 的竖直狭长区域内(边界为L 1、L 2)，存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图乙所示)，电场强度的大小为E 0，E 0>0表示电场方向竖直向上．t ＝0时，一带正电、质量为m 的尘埃从左边界上的N 1点以水平速度v 射入该区域，沿直线运动到Q 点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N 2点．Q 为线段N 1N 2的中点，重力加速度为g ，上述d 、E 0、m 、v 、g 为已知量．(1)求微粒所带电荷量q 和磁感应强度B 的大小；(2)求电场变化的周期T .解析：(1)微粒做匀速圆周运动说明其重力和电场力平衡，即mg ＝qE0(2分)故微粒所带电荷量q ＝mgE 0(1分)由于粒子在刚开始和最后一段做直线运动，对其受力分析如图所示，则 qvB ＝qE 0＋mg (2分)则B ＝E 0v ＋mg qv ＝E 0v ＋mg v ·mg E 0＝2E 0v .(2分) (2)经分析从N 1点到Q 点粒子做匀速直线运动的时间t 1＝d 2v ＝d 2v(1分) 到Q 点后做匀速圆周运动的周期T ′＝2πm qB ＝πv g(2分) 从Q 点到N 2点粒子做匀速直线运动，其运动时间t 2＝t 1，则由题中图象可知电场变化的周期T ＝t 1＋T ′＝d 2v ＋πv g(2分) 答案：(1)mg E 02E 0v (2)d 2v ＋πg。
2015-2016学年高二物理粤教版选修3-1 学案：第三章 磁场 章末检测
章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)1.下面关于磁场的说法正确的是()A.某点一小段通电直导线受到的安培力方向与该点磁场的方向一致B.某点小磁针北极的受力方向与该点磁场方向一致C.某点小磁针的南极指向，即为该点的磁场方向D.在通电螺线管外部小磁针北极的受力方向与磁场方向一致，在内部小磁针北极的受力方向与磁场方向相反答案 B2.关于带电粒子在电场或磁场中运动的表述，以下说法正确的是()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答案 C解析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；若电场力的方向与运动方向相反，电场力做负功，由U AB＝W ABq知，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.3.如图1所示，当开关S闭合的时候，导线ab受力的方向应为()图1A.向右B.向左C.向纸外D.向纸里答案 D4.如图2所示，图甲是带电粒子在处于磁场中的气泡室运动径迹的照片，图乙是左侧照片中某条径迹的放大，A 、B 、C 是径迹上的三点，若该粒子在运动过程中质量和电荷量均保持不变，动能逐渐降低，则关于此径迹，下列说法正确的是( )图2A.粒子一定带正电，磁场方向垂直纸面向里B.粒子一定带负电，磁场方向垂直纸面向外C.粒子由A 经B 向C 的方向运动D.粒子由C 经B 向A 的方向运动 答案 C5.如图3所示，截面为正方形的容器处在匀强磁场中，一束电子从孔a 垂直磁场方向射入容器中，其中一部分从c 孔射出，一部分从d 孔射出，则下列叙述中错误的是( )图3A.从两孔射出的电子速率之比v c ∶v d ＝2∶1B.从两孔射出的电子在容器中运动所用时间之比t c ∶t d ＝1∶2C.从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比a c ∶a d ＝2∶1D.从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比a c ∶a d ＝2∶1 答案 C解析 R c ＝m v c eB ，R d ＝m v d eB ，因为R c ＝2R d ，所以v c ∶v d ＝2∶1，故A 正确；t c ＝14×2πmeB ，t d＝12×2πmeB ，所以t c ∶t d ＝1∶2，故B 正确；加速度之比a c ∶a d ＝q v c B ∶q v d B ＝v c ∶v d ＝2∶1，故C 错误，D 正确.故选C.6.带电粒子以初速度v 0从a 点进入匀强磁场如图4所示，运动中经过b 点，Oa ＝Ob .若撤去磁场加一个与y 轴平行的匀强电场，带电粒子仍以速度v 0从a 点进入电场，仍能通过b 点，则电场强度E 和磁感应强度B 的比值为(重力不计)( )图4A.v 0B.1v 0 C.2v 0 D.v 02答案 C解析 设Oa ＝Ob ＝d ，因带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，所以圆周运动的半径正好等于d ，即d ＝m v 0qB ，得B ＝m v 0qd.如果换成匀强电场，带电粒子做类平抛运动，那么有d ＝12·qE m ·⎝⎛⎭⎫d v 02，得E ＝2m v 20qd ，所以E B＝2v 0，选项C 正确. 二、双项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)7.如图直导线通入垂直纸面向里的电流，在下列匀强磁场中，能静止在光滑斜面上的是( )答案 AC解析 要使导线能够静止在光滑的斜面上，则导线在磁场中受到的安培力必须与重力或重力沿斜面向下的分力平衡，通过左手定则判断得出， A 、C 是正确的.8.我国南极科考队在南极观看到了美丽的极光.极光是由来自太阳的高能带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球磁场俘获，从而改变原有运动方向，向两极做螺旋运动，如图5所示.这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气分子或原子，使其发出有一定特征的各种颜色的光.由于地磁场的存在，使多数宇宙粒子不能到达地面而向人烟稀少的两极偏移，为地球生命的诞生和维持提供了天然的屏障.科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的，这主要与下列哪些因素有关( )图5A.洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小B.空气阻力做负功，使其动能减小C.靠近南北两极磁感应强度增强D.以上说法都不对 答案 BC解析 洛伦兹力对高能粒子不做功，空气阻力对高能粒子做负功.由r ＝m vqB 知，高能粒子的速率减小，B 增大，所以高能粒子的旋转半径减小.9.如图6所示，带电平行板中匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平向里，一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 进入板间恰好沿水平方向做直线运动.现使球从轨道上较低的b 点开始滑下，经P 点进入板间，在之后运动的一小段时间内( )图6A.小球的重力势能可能会减小B.小球的机械能可能不变C.小球的电势能一定会减少D.小球动能可能减小 答案 AC10.已知一质量为m 的带电液滴，经恒定电压U 加速后，水平进入互相垂直的匀强电场E 和匀强磁场B 中，液滴在此空间的竖直平面内做匀速圆周运动，如图7所示，则( )图7A.液滴在空间可能受4个力作用B.液滴一定带负电C.液滴做圆周运动的半径r ＝1B2UEgD.液滴从M 至N 的过程中电势能减小 答案 BC解析 液滴受到重力、电场力和洛伦兹力的作用，所以选项A 错误.由于液滴做匀速圆周运动，所以电场力与重力为一对平衡力，电场力方向向上，可以判定液滴带负电，B 正确.根据qU ＝12m v 2，r ＝m v qB ，qE ＝mg ，解得r ＝1B2UEg，选项C 正确.液滴从M 运动至N 的过程中，电场力对液滴做负功，电势能增大，D 错误. 三、填空题(每空3分，共12分)11.如图8所示为圆柱形区域的横截面，在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场.带电粒子(不计重力)第一次以速度v 1沿截面直径入射，粒子飞入磁场区域时，速度方向偏转60°角；该带电粒子第二次以速度v 2从同一点沿同一方向入射，粒子飞出磁场区域时，速度方向偏转90°角.则带电粒子第一次和第二次在磁场中运动的半径之比为 ，速度之比为 ，时间之比为 .图8答案3∶13∶1 2∶3解析 设磁场半径为R ，当带电粒子第一次以速度v 1沿截面直径入射时，根据几何知识可得：12r 1R ＝cos 30°，即r 1＝3R .当带电粒子第二次以速度v 2沿截面直径入射时，根据几何知识可得：r 2＝R ，所以r 1r 2＝31，两次情况下都是同一个带电粒子以不同速度在相同的磁场运动，所以根据公式r ＝m v Bq ，可得v 1v 2＝r 1r 2＝31，因为周期T ＝2πmqB ，与速度无关，所以运动时间比为t 1t 2＝60°90°＝23.12.一质量为m 、电荷量为q 的带正电荷的小物块从半径为R 的14光滑圆槽顶点由静止下滑，整个装置处于电场强度为E 、磁感应强度为B 的区域内，如图9所示，则小物块滑到底端时对轨道的压力为.图9答案 3mg －2qE ＋qB2mgR －2qERm解析 小物块由静止滑到最低点由动能定理得：mgR －qER ＝12m v 2，在最低点由牛顿第二定律得：F N －mg －q v B ＝m v 2R ，联立以上两式得：F N ＝3mg －2qE ＋qB2mgR －2qERm.由牛顿第三定律，物块对轨道的压力F N ′＝F N . 四、计算题(本题共4小题，共48分)13.(8分)质量为m 、长度为L 的导体棒MN 静止在水平导轨上.通过MN 的电流为I ，匀强磁场的磁感应强度为B ，其方向与导轨平面成θ角斜向上，如图10所示.求MN 受到的支持力和摩擦力.图10答案 mg －BIL cos θ，方向竖直向上 BIL sin θ，方向水平向右 解析 由于MN 静止，对导体棒进行受力分析如图所示.由受力分析可得mg ＝F cos θ＋F N ， F sin θ＝f .又因为安培力F ＝BIL 得，支持力F N ＝mg －BIL cos θ，方向竖直向上 摩擦力f ＝BIL sin θ方向不平向右.14.(12分)电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏技术来实现的.电子束经过电场加速后，以速度v 进入一圆形匀强磁场区，如图11所示.磁场方向垂直于圆面.磁场区的中心为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 处，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 的大小应为多少？图11答案m v er tan θ2解析 如图所示，作入射速度方向的垂线和出射速度方向的垂线，这两条垂线的交点就是电子束在圆形磁场内做匀速圆周运动的圆心，其半径为R ，用m 、e 分别表示电子的质量和电荷量，根据牛顿第二定律得e v B ＝m v 2R ①根据几何关系得tan θ2＝rR②解以上两式得B ＝m v er tan θ215.(14分)在平面直角坐标系xOy 中，第Ⅰ象限存在沿y 轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B .一质量为m 、电荷量为q 的带正电的粒子从y 轴正半轴上的M 点以速度v 0垂直于y 轴射入电场，经x 轴上的N 点与x 轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y 轴负半轴上的P 点垂直于y 轴射出磁场，如图12所示.不计粒子重力，求图12(1)M 、N 两点间的电势差U MN ； (2)粒子在磁场中运动的轨道半径r ； (3)粒子从M 点运动到P 点的总时间t .答案 (1)3m v 22q (2)2m v 0qB (3)(33＋2π)m 3qB解析 (1)设粒子过N 点时的速度为v ，有v 0v ＝cos θ① 故v ＝2v 0②粒子从M 点运动到N 点的过程，由动能定理，得 qU MN ＝12m v 2－12m v 2③U MN ＝3m v 22q④(2)过点N 做v 的垂线，与y 轴交点为O ′，如图所示，粒子在磁场中以O ′为圆心做匀速圆周运动，半径为O ′N ，有q v B ＝m v 2r ⑤r ＝2m v 0qB⑥ (3)由几何关系得ON ＝r sin θ⑦ 设粒子在电场中运动的时间为t 1，有ON ＝v 0t 1⑧ t 1＝3m qB⑨ 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T ＝2πmqB⑩设粒子在磁场中运动的时间为t 2，有t 2＝π－θ2πT⑪ 得t 2＝2πm 3qB⑫t ＝t 1＋t 2，t ＝(33＋2π)m3qB⑬16.(14分)如图13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 的带正电荷的小球，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 轴正方向夹角为θ.不计空气阻力，重力加速度为g ，求：图13(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 .答案 (1)E ＝mg q 竖直向上 (2)qBL2m cot θ(3)q 2B 2L 28m 2g解析 (1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，其所受的电场力必须与重力平衡，有qE ＝mg ① E ＝mg q②重力的方向是竖直向下，电场力的方向则应为竖直向上，由于小球带正电，所以电场强度方向竖直向上.(2)小球做匀速圆周运动，O ′为圆心，MN 为弦长，∠MO ′P ＝θ，如图所示.设小球做圆周运动的半径为r ，由几何关系知L2r＝sin θ ③小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，设小球做圆周运动的速率为v ，有q v B ＝m v 2r④ 由速度的合成与分解知v 0v ＝cos θ ⑤ 由③④⑤式得v 0＝qBL2mcot θ⑥(3)设小球到M 点时的竖直分速度为v y ，它与水平分速度的关系为v y ＝v 0tan θ ⑦ 由匀变速直线运动规律v 2y ＝2gh ⑧由⑥⑦⑧式得h ＝q 2B 2L 28m 2g。
粤教版高二物理选修3-1第3章 磁场练习(带解析)
2020—2021高二物理粤教版选修3—1第3章磁场练习含答案粤教版选修3--1第三章磁场1、(多选)关于磁体与磁体间、磁体与电流间、电流与电流间相互作用的示意图，以下正确的是()A．磁体⇔磁场⇔磁体B．磁体⇔磁场⇔电流C．电流⇔电场⇔电流D．电流⇔磁场⇔电流2、关于磁感应强度B、电流强度I、导线长L和导线所受磁场力F的关系，下列说法中正确的是()A．在B＝0的地方，F一定等于零B．在F＝0的地方，B一定等于零C．若B＝1 T，I＝1 A，L＝1 m，则F一定等于1 ND．若L＝1 m，I＝1 A，F＝1 N，则B一定等于1 T3、某物理兴趣小组利用课外活动时间制作了一部温控式电扇(室温较高时，电扇就会启动)，其设计图分为温控开关、转速开关及电动机三部分，如图所示，其中温控开关为甲、乙两种金属材料制成的双金属片．对电动机而言，电扇启动后，下列判断正确的是()A．要使电扇转速加大，滑动片P应向B移动B．面对电扇，电扇沿顺时针方向转动C．面对电扇，电扇沿逆时针方向转动D．电扇有时顺时针方向转动，有时逆时针方向转动4、一个长直螺线管中通有大小和方向都随时间变化的交变电流，把一个带电粒子沿如图所示的方向沿管轴线射入管中，则粒子将在管中()A．做匀速圆周运动B．沿轴线来回振动C．做匀加速直线运动D．做匀速直线运动5、质量分别为m1和m2、电荷量分别为q1和q2的两粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动．已知两粒子的动量大小相等．下列说法正确的是()A．若q1＝q2，则它们做圆周运动的半径一定相等B．若m1＝m2，则它们做圆周运动的周期一定相等C．若q1≠q2，则它们做圆周运动的周期一定不相等D．若m1≠m2，则它们做圆周运动的周期一定不相等6、关于通电直导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A．磁感应强度跟导线所受的安培力成正比B．安培力的方向跟磁感应强度的方向垂直C．磁感应强度的方向跟安培力的方向相同D．通电直导线在磁场中某处受到的安培力为零，则该处的磁感应强度一定为零7、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8、宇宙中的电子流，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．相对于预定地面向东偏转C．相对于预定点稍向西偏转D．相对于预定点稍向北偏转9、如图所示，水平导线中有电流I通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同，则电子将()A．沿路径a运动，轨迹是圆B．沿路径a运动，轨迹半径越来越大C．沿路径a运动，轨迹半径越来越小D．沿路径b运动，轨迹半径越来越小10、在如图所示的匀强磁场中，已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者的方向，其中错误的是()A B C D11、(双选)超导电磁铁相斥式磁悬浮列车能够悬浮的原理是()A．超导体的电阻为零B．超导体的磁性很强C．超导体电流的磁场方向与轨道上磁场方向相反D．超导体电流产生的磁力与列车重力平衡12、如果小朋友误吞了金属类物品于腹腔内，如何把它取出来呢？某同学在学习了磁场之后，设计出了这样一个仪器，如图所示．当仪器顶部接触金属物品时，将手控环内推，再拉出整条塑料管．(1)你能说出这种仪器的原理吗？(2)如果小朋友不慎吞下的是易拉罐拉环或一个回形针，哪种物体可以用这种仪器取出来？(3)如果把活动永磁铁换成电磁铁，你认为是不是更实用呢？13、如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一长为L的悬线，拉一质量为m、带有＋q的电荷量的小球，将摆球与悬线拉至右侧与磁感线垂直的水平位置由静止释放，试求摆球通过最低位置时绳上的拉力．2020—2021高二物理粤教版选修3—1第3章磁场练习含答案粤教版选修3--1第三章磁场1、(多选)关于磁体与磁体间、磁体与电流间、电流与电流间相互作用的示意图，以下正确的是()A．磁体⇔磁场⇔磁体B．磁体⇔磁场⇔电流C．电流⇔电场⇔电流D．电流⇔磁场⇔电流ABD[磁体与磁体间、电流与磁体间、电流与电流间的相互作用都是通过磁场来传递的．选项A、B、D正确．]2、关于磁感应强度B、电流强度I、导线长L和导线所受磁场力F的关系，下列说法中正确的是()A．在B＝0的地方，F一定等于零B．在F＝0的地方，B一定等于零C．若B＝1 T，I＝1 A，L＝1 m，则F一定等于1 ND．若L＝1 m，I＝1 A，F＝1 N，则B一定等于1 TA[当B＝0时，导线一定不受磁场力，F一定为零．但是用B＝FIL判断B或计算F时，B一定要和通电导线垂直，没有垂直这个条件，B＝FIL不成立．故B、C、D错误，A正确．]3、某物理兴趣小组利用课外活动时间制作了一部温控式电扇(室温较高时，电扇就会启动)，其设计图分为温控开关、转速开关及电动机三部分，如图所示，其中温控开关为甲、乙两种金属材料制成的双金属片．对电动机而言，电扇启动后，下列判断正确的是()A．要使电扇转速加大，滑动片P应向B移动B．面对电扇，电扇沿顺时针方向转动C．面对电扇，电扇沿逆时针方向转动D．电扇有时顺时针方向转动，有时逆时针方向转动B[滑动片P向B移动时，线圈中电流减小，电扇转速减小；由左手定则可判断线圈各边所受安培力的方向，可知电扇顺时针转动，故B正确．]4、一个长直螺线管中通有大小和方向都随时间变化的交变电流，把一个带电粒子沿如图所示的方向沿管轴线射入管中，则粒子将在管中()A．做匀速圆周运动B．沿轴线来回振动C．做匀加速直线运动D．做匀速直线运动D[通有交变电流的螺线管内部磁场方向始终与轴线平行，带电粒子沿着磁感线运动时不受洛伦兹力，所以应做匀速直线运动．]5、质量分别为m1和m2、电荷量分别为q1和q2的两粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动．已知两粒子的动量大小相等．下列说法正确的是()A．若q1＝q2，则它们做圆周运动的半径一定相等B．若m1＝m2，则它们做圆周运动的周期一定相等C．若q1≠q2，则它们做圆周运动的周期一定不相等D．若m1≠m2，则它们做圆周运动的周期一定不相等A[粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得q v B＝m v2r，解得r＝m vqB＝pqB，由题意可知：粒子动量p相等、磁感应强度B相等，若q1＝q2，则两粒子轨道半径相等，故A正确；粒子在磁场中做圆周运动的周期T＝2πmqB，若m1＝m2，由于不知两粒子电荷量关系，如果两粒子电荷量相等，则粒子做圆周运动的周期相等，如果两粒子电荷量不相等，则两粒子做圆周运动的周期不相等，故B错误；粒子在磁场中做圆周运动的周期T＝2πmqB，若q1≠q2，只要两粒子的比荷相等，则粒子做圆周运动的周期相等，故C、D错误．] 6、关于通电直导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A．磁感应强度跟导线所受的安培力成正比B．安培力的方向跟磁感应强度的方向垂直C．磁感应强度的方向跟安培力的方向相同D．通电直导线在磁场中某处受到的安培力为零，则该处的磁感应强度一定为零B[磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，跟导线所受的安培力及电流与导线长度均没有关系，故A错误；根据左手定则可知，安培力方向与磁场和电流组成的平面垂直，即与电流和磁场方向都垂直，故B正确，C错误；当电流方向与磁场的方向平行，所受安培力为0，而此时的磁感应强度不为零，故D错误．]7、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B[本题考查安培力的大小和方向．安培力总是垂直于磁场与电流所决定的平面，因此，安培力总与磁场和电流垂直，A错误，B正确；安培力F＝BIL sin θ，其中θ是导线与磁场方向的夹角，所以C错误；将直导线从中点折成直角，导线受到安培力的大小不仅与有效长度有关，还与导线在磁场中的相对位置有关，D错误．]8、宇宙中的电子流，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．相对于预定地面向东偏转C．相对于预定点稍向西偏转D．相对于预定点稍向北偏转C[地球表面的磁场方向由南向北，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受洛伦兹力方向向西，故C项正确．]9、如图所示，水平导线中有电流I通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同，则电子将()A．沿路径a运动，轨迹是圆B．沿路径a运动，轨迹半径越来越大C．沿路径a运动，轨迹半径越来越小D．沿路径b运动，轨迹半径越来越小B[水平导线在导线下方产生的磁场方向垂直纸面向外，由左手定则可判断电子运动轨迹向下弯曲，又由r＝m vqB知，B减小，r越来越大，故电子的径迹是a.故选B.]10、在如图所示的匀强磁场中，已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者的方向，其中错误的是()A B C DC[根据左手定则可知A、B、D正确；C图中电流和磁场方向平行，不受安培力，故C错误．]11、(双选)超导电磁铁相斥式磁悬浮列车能够悬浮的原理是()A．超导体的电阻为零B．超导体的磁性很强C．超导体电流的磁场方向与轨道上磁场方向相反D．超导体电流产生的磁力与列车重力平衡CD[列车能够悬浮，必定受到了向上的力，这个力就是车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈中电流形成的磁场之间所产生的相斥力，这个力与列车重力平衡，列车才能悬浮．因此两磁场方向必须相反，故C、D正确．超导体无电流时，即使电阻为零，也不能产生磁场，因此列车也不能悬浮，则A、B错误．]12、如果小朋友误吞了金属类物品于腹腔内，如何把它取出来呢？某同学在学习了磁场之后，设计出了这样一个仪器，如图所示．当仪器顶部接触金属物品时，将手控环内推，再拉出整条塑料管．(1)你能说出这种仪器的原理吗？(2)如果小朋友不慎吞下的是易拉罐拉环或一个回形针，哪种物体可以用这种仪器取出来？(3)如果把活动永磁铁换成电磁铁，你认为是不是更实用呢？[解析](1)当仪器顶部接触金属物品时，将手控环内推，其上面的活动永磁铁使固铁磁化，固铁磁化后能吸引磁性金属物品，然后拉出整条塑料管，即可把这种金属物品取出．(2)由于磁铁只能吸引铁磁性物体，而易拉罐拉环是铝合金材料，不是铁磁性物质，因此不能取出；回形针是铁磁性物体，可以用此仪器取出．(3)电磁铁的磁性强弱可以随电流的变化而变化，如果是误吞了比较重的金属物品，可通过调节电流大小使磁性增强，从而顺利把金属物品取出来，故使用电磁铁应更实用一些．[答案]见解析13、如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一长为L的悬线，拉一质量为m、带有＋q的电荷量的小球，将摆球与悬线拉至右侧与磁感线垂直的水平位置由静止释放，试求摆球通过最低位置时绳上的拉力．[解析]由左手定则判断摆球所受洛伦兹力方向向下，根据牛顿第二定律：F－Bq v－mg＝m v2 L根据动能定理：mgL＝12m v2，联立得：F＝3mg＋Bq2gL.[答案]3mg＋Bq2gL。
粤教版高中物理选修3-1第三章磁场单元检测物理试卷含答案解析
粤教版高中物理选修3-1第三章磁场单元检测物理试卷学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．如图所示，一矩形线框置于磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面与磁场方向平行，若线框的面积为S，则当线框左边为轴转过30°时通过线框的磁通量为（）A．0 B．BS C．32SBD．2BS2．依据如图所示的“处在磁场中的通电金属棒在导轨上运动”这一实验现象及相应规律设计的家用电器是（）A．电风扇B．电饭锅C．电热水壶D．电熨斗3．关于磁通量的概念，下面说法正确的是（）A．磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大B．磁感应强度大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量也越大C．穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率一定为零D．磁通量的变化不一定都是由于磁场强弱的变化产生的4．如图，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AB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，则余下线框受到的安培力大小为（）A．1 4 FB．1 3 FC．1 2 FD．2 3 F5．如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，其中央正上方固定一根直导线，导线与磁铁垂直，并通以垂直纸面向外的电流，则（）A．磁铁对桌面的压力减小、不受桌面摩擦力的作用B．磁铁对桌面的压力减小、受到桌面摩擦力的作用C．磁铁对桌面的压力增大、不受桌面摩擦力的作用D．磁铁对桌面的压力增大、受到桌面摩擦力的作用6．如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当电流通过导线时，磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家是A．奥斯特B．爱因斯坦C．伽利略D．牛顿7．在下列设备中，主要不是利用电磁铁工作的是（）A．发电机B．电铃C．电磁继电器D．电磁起重机8．在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图．过c点的导线所受安培力的方向A．与ab边平行，竖直向上B．与ab边平行，竖直向下C．与ab边垂直，指向左边D．与ab边垂直，指向右边9．关于电场和磁场，下列所法中错误的是( )A．电场对处于其中的电荷有力的作用B．磁场对处于其中的小磁针有力的作用C．电场线和磁感线是客观存在的D．电场和磁场都是特殊的物质10．人们早在公元前6、7世纪就发现了磁石吸铁、磁石指南等现象，如图所示是最早的指南仪器﹣﹣司南，形似勺子，勺柄是其磁体南极，则司南静止时，勺柄所指的方向是（）A．东方B．北方C．西方D．南方11．关于磁感应强度FBIL，下列说法正确的是（）A．电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于F ILB．磁感应强度大小与电流元IL的乘积成反比，与F成正比C．磁感应强度方向与电流元IL在此点的受力方向相同D．磁感强度大小是由磁场本身因素决定的，而与有无检验电流无关12．欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时，因无电源和电流表，他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源，用小磁针的偏转检测电源，具体做法是在地磁场作用下在水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转；当通过该导线电流为I时，小磁针偏转了30°，问当他发现小磁针偏转了60°，通过该直导线的电流为(直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比（）A．2I B．3I C．I D．无法确定13．回旋加速器是利用较低电压的高频电源使粒子经多次加速获得巨大速度的一种仪器，工作原理如图．下列说法正确的是（）A．粒子由A0运动到A1比粒子由A2运动到A3所用时间少B．在D形盒半径和磁感应强度一定情况下，同一粒子获得的动能与交流电源电压有关C．粒子的能量由电场提供D．高频电源的周期与被加速带电粒子做匀速圆周运动的周期无关二、多选题14．下列表述正确的是（）A．洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律B．焦耳发现了电流通过导体时产生热效应的规律C．行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性D．物体先对地面产生压力，然后地面才对物体产生支持力15．如图，两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以在导轨上自由滑动，当AB在外力F作用下向右运动时，下列说法正确的（）A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→CB．导体棒CD内有电流通过，方向是C→DC．磁场对导体棒CD的作用力向左D．磁场对导体棒CD的作用力向右16．如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为B的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是（）A．直导线中的电流方向垂直纸面向外B．b点的实际磁感应强度大小为C．a点的实际磁感应强度大小为2BD．d点的实际磁感应强度跟b点的相同17．如图所示，两根足够长的直金属导轨平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，底端接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，导轨和杆ab 的电阻可忽略．整个装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上．让杆ab 沿轨道由静止开始下滑，导轨和杆ab 接触良好，不计它们之间的摩擦，杆ab 由静止下滑距离S 时，已处于匀速运动．重力加速度为g ．则（ ）A ．匀速运动时杆ab 的速度为22sin mgR B L B ．匀速运动时杆ab 受到的安培力大小为mgsinθC ．杆ab 由静止下滑距离S 过程中，安培力做功为mgSsinθD ．杆ab 由静止下滑距离S 过程中，电阻R 产生的热量为mgSsinθ三、填空题18．如图所示在通电螺丝管内部中间的小磁针，静止时N 极指向右端，则电源的c 端为电源________极，（填“正”或“负”）螺线管的a 端为等效磁极的________极．（填“N”或“S”）19．一矩形线圈面积S=10-2m 2，它和匀强磁场方向之间的夹角θ1=30°，穿过线圈的磁通量Ф=1×103Wb ，则磁场的磁感强度B=________Wb ；若线圈平面和磁场方向之间的夹角变为θ2=0°，则Ф=________．20．如图所示，虚线框内空间中同时存在着匀强电场和匀强磁场，匀强电场的电场线方向竖直向上，电场强度E=6×104V/m ，匀强磁场的磁感线未在图中画出，一带正电的粒子按图示方向垂直进入虚线框空间中，速度v=2×105m/s ．如要求带电粒子在虚线框空间做匀速运动，磁场中磁感受线的方向如何？磁感应强度大小如何？（带电粒子所受重力忽略不计）四、解答题21．如图所示，t=0时，竖直向上的匀强磁场磁感应强度B 0=0.5T ，并且以 ΔB Δt =1T/s 在变化，水平导轨不计电阻，且不计摩擦阻力，宽为0.5m ，长L=0.8m ．在导轨上搁一导体杆ab ，电阻R 0=0.1Ω，并且水平细绳通过定滑轮吊着质量M=2kg 的重物，电阻R=0.4Ω，问经过多少时间能吊起重物？（g=10m/s2）22．如图，一长为10cm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0.1T，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12V的电池相连，电路总电阻为2Ω．已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm；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0.3cm，重力加速度大小取10m/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．23．如图所示，矩形导线框abcd处在磁感应强度B=0.2T的有理想边界的匀强磁场中，线框ab边长0.1m，bc边长为0.2m，求：（1）线框在图示位置时穿过线框的磁通量；（2）线框向右水平移动0.1m时，穿过线框的磁通量．24．如图所示，两根光滑平行的金属导轨相距5m，固定在水平面上，导轨之间接有电源盒开关，整个装置处于磁感应强度为2T，方向与导轨平行的匀强磁场中．当开关闭合时，一根垂直放在导轨上的导体棒MN恰好对金属导轨没有压力．若导体棒MN的质量为4kg，电阻为2Ω，电源的内阻为0.5Ω，其余部分电阻忽略不计，g=10m/s2．求：（1）通过导体棒MN的电流大小；（2）电源的电动势．25．有一个圆形线框面积为S，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，（1）为使通过此线框的磁通量最大，线框应如何放置？磁通量的最大值是多少？（2）为使通过此线框的磁通量最小，线框应如何放置，磁通量的最小值是多少？参考答案1．D【详解】由磁通量表达式Φ=BSS 指垂直磁感线的有效面积，则可知转过30°时的磁通量Φ=BS sin30°=12BS 故选D 。
高中物理 3.2《认识磁场》测试 粤教版选修3-1
认识磁场一、单项选择题1．首先发现电流磁效应的科学家是( )A．安培B．奥斯特C．库仑D．麦克斯韦解析：选B.首先发现电流的磁效应的是丹麦物理学家奥斯特．2．现有甲、乙两根钢棒，当把甲的一端靠近乙的中部时，没有力的作用；而把乙的一端靠近甲的中部时，两者相互吸引，则( )A．甲有磁性，乙无磁性B．甲无磁性，乙有磁性C．甲、乙均无磁性D．甲、乙均有磁性解析：选B.对于磁铁，磁性最强的区域是磁极，若钢棒有磁性，其磁性最强的区域是两端，中间几乎没有磁性．由于甲的一端与乙的中部不吸引，则说明甲棒无磁性；乙的一端能吸引甲的中部，则说明乙棒有磁性，故B项正确．3．一根软铁棒被磁化是因为( )A．软铁棒中产生了分子电流B．软铁棒中分子电流的取向杂乱无章C．软铁棒中分子电流消失D．软铁棒中分子电流取向变得大致相同解析：选D.根据安培的分子电流假说，软铁棒被磁化是因为软铁棒内部分子电流的取向大体一致了．4．如图3－1－11所示，一个带正电的粒子沿逆时针方向做匀速圆周运动，则此正电粒子的运动( )图3－1－11A．不产生磁场B．产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向里C．产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向外D．只在圆周内侧产生磁场解析：选C.带正电粒子做圆周运动可以等效为一个环形电流，由安培定则可以判定圆心处的磁场方向为垂直纸面向外．5．如果你看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现，棋子都竖直放置的棋盘上可以移动，但不会掉下来．原来，棋盘和棋子都是由磁性材料制成．棋子不会掉落是因为( )A．质量小，重力可以忽略不计B．受到棋盘对它向上的摩擦力C．棋盘对它的吸引力与重力平衡D．它一方面受到棋盘的吸引，另一方面还受到空气的浮力解析：选B.棋子受力如图所示，磁性棋子受到棋盘的吸引力而对棋盘产生压力，棋盘对棋子有向外的弹力．重力使得棋子有向下滑动的趋势，因此棋子受到棋盘向上的静摩擦力，此力和重力平衡，使棋子不会滑下来．由于空气浮力远小于重力，故可忽略不计．6．如图3－1－12所示A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C(包括支架)的总质量为M；B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点．当电磁铁通电时，铁片被吸引上升的过程中，轻绳向上拉力F的大小为( )图3－1－12A．F＝Mg B．Mg＜F＜(M＋m)gC．F＝(M＋m)g D．F＞(M＋m)g解析：选D.由于B铁片受到的吸引力大于重力，而处于超重状态．由于电磁铁通电后产生磁场，对铁片B有吸引力而上升，所以这时吸引力一定大于B铁片所受的重力，故B向上加速运动，即铁片B处于超重状态．而A和C处于平衡状态，选A、B、C组成的系统为研究对象，则整个系统处于超重状态，所以F＞(M＋m)g，且在A、B接触前F不断增大．二、双项选择题7．下列说法正确的是( )A．磁体上磁性最强的部分叫磁极，任何磁体都有两个磁极B．磁体与磁体之间的相互作用是通过磁场发生的C．地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极并不重合，其间有一个夹角，这就是磁偏角，磁偏角的数值在地球上不同地点是相同的D．在地球表面各点磁场强弱相同解析：选AB.地磁场类似于条形磁铁的磁场，所以在地球表面赤道上的磁场最弱，选项D不正确．在地球上不同位置，磁偏角的数值是不同的，因此选项C不正确．8．下列说法正确的是( )A．指南针指示的“北”不是真正的北，两者有一定的差别B．地球两极与地磁两极不重合，地磁南极在地理南极附近，地磁北极在地理北极附近C．在任何星球上都能利用指南针进行方向判断D．我国是最早在航海上使用指南针的国家解析：选AD.因为磁偏角的存在，所以地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，故A正确，B错误．火星不像地球那样有一个全球性的磁场，因此指南针不能在火星上工作，故C错误．据史书记载，我国是最早在航海上使用指南针的国家，故D正确．9．关于磁感线，下列说法中正确的是( )A．磁感线是磁场中客观存在的曲线B．磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向C．磁感线起始于磁铁的N极，终止于磁铁的S极D．磁感线是闭合曲线解析：选BD.磁感线是为了形象地描述磁场而假想的物理模型，并不真实存在，故A错；由磁感线的定义知，B对；磁感线是闭合曲线，在磁铁的外部从N极到S 极，而在其内部从S极到N极，故D对，C错．10．(2020年西安高二检测)如图3－1－13所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转，则这束带电粒子可能是( ) A．向右飞行的正离子束B．向左飞行的正离子束C．向右飞行的负离子束D．向左飞行的负离子束图3－1－13解析：选BC.小磁针N极的指向即是磁针所在处的磁场方向．题中磁针S极向纸内偏转，说明离子束下方的磁场方向由纸内指向纸外．由安培定则可判定由离子束的定向运动所产生的电流方向由右向左，故若为正离子，则应是自右向左运动，若为负离子，则应是自左向右运动．故正确答案为B、C.三、非选择题11．如图3－1－14所示，把一条通电导线平行地放在小磁针的上方，我们发现小磁针发生偏转，磁针偏转的快慢有什么变化？把小磁针放在距离导线稍远的地方进行实验，小磁针偏转的快慢又有什么变化？动脑筋想一想：小磁针的偏转意味着什么？小磁针静止时的指向意味着什么？小磁针偏转的快慢又意味着什么？图3－1－14解析：当用的电池越多时，导线中的电流越大，其周围的磁场就越强，小磁针偏转得就快一些．小磁针距离导线远一些磁场就弱一些，小磁针会转得慢一些．小磁针偏转意味着该处有磁场，受到磁场力的作用，小磁针静止意味着小磁针的方向与磁场方向一致，小磁针转得快慢，反映了它受力的大小，也反映了此处磁场的强弱．答案：见解析。
粤教版高中物理选修3-1磁场测试题
ONS图高中物理学习材料 （马鸣风萧萧**整理制作）磁场测试题一、本题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，每小题只有一个选项正确 1．下列说法中正确的是（ ） A ．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的B ．通电螺线管的磁感线从北极出来, 终止于南极, 是一条不闭合的曲线C ．磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向D ．因为ILFB =，所以某处磁感强度的大小与放在该处的小段通电导线IL 乘积成反比 2．如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O 点，在磁体的正下方有一水平放置的长直导线，当导线通以由左向右的电流时，蹄形磁体的运动情况将是 （ ）A ．静止不动B ．向纸外运动C ．N 极向纸外转动，S 级向纸内转动D ．N 极向纸内转动，S 级向纸外转动3．两根通电的长直导线平行放置，电流分别为I 1和I 2，且I 1>I 2，电流的方向如图3所示，在与导线垂直的平面上有a 、b 、c 、d 四点，其中a 、b 在导线横截面连线的延长线上，c 、d 在导线横截面连线的垂直平分线上，则导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．d 点4. 如图所示，两平行光滑金属导轨CD 、EF 间距为L ，与电动势为E 的电源相连，质量为m 、电阻为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电阻不计。
为使ab 棒静止，需在空间施加的匀强磁场磁感强度的最小值及其方向分别为A ．El mgR ，水平向右B ．ElmgR θcos ，垂直于回路平面向上C ．ElmgR θtan ，竖直向下 D ．El mgR θsin ，垂直于回路平面向下二、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，每小题有两个选项正确，不全3分，错、漏零分。
图3C图5.如图2所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中，以导线为中心，半径为R的圆周上有a、b、c、d四个点，已知c点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是（）A．直导线中电流方向垂直纸面向里B．d点的磁感应强度为0C．a点的磁感应强度为2T，方向向右D．b 点的磁感应强度为2T，方向斜向下，与B成450角6．一束电量相同的带电粒子经过电场加速后垂直进入同一匀强磁场中。
高中物理 第3章 磁场 章末过关检测卷课时检测 粤教版
章末过关检测卷(三)第三章磁场(测试时间：50分钟评价分值：100分)一、单项选择题(每小题4分，满分16分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)1．如图所示的四个实验现象中，不能表明在电流周围能产生磁场的是( )A．图甲中，导线通电后磁针发生偏转B．图乙中，通电导线在磁场中受到力的作用C．图丙中，当电流方向相同时，导线相互靠近D．图丁中，当电流方向相反时，导线相互远离答案：B2．如图所示，在水平直导线正下方，放一个可以自由转动的小磁针．现给直导线通以向右的恒定电流，不计其他磁场的影响，则下列说法正确的是( )A．小磁针保持不动B．小磁针的N极将向下转动C．小磁针的N极将垂直于纸面向里转动D．小磁针的N极将垂直于纸面向外转动解析：当通入如图所示的电流时，根据右手螺旋定则可得小磁针的位置的磁场方向是垂直纸面向里，由于小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，所以小磁针的N极将垂直于纸面向里转动．答案：C3．关于磁场，下列说法正确的是( )A．磁场对放入其中的磁体一定有力的作用B．磁场对放入其中的电流一定有力的作用C．磁场对放入其中的运动电荷一定有力的作用D．磁感线实际上是不存在的，所以不可能模拟出磁感线解析：A.磁场对放入其中的磁体一定有磁场力作用，故A正确；B.磁场对放入其中的电流不一定有磁场力的作用，当平行于磁场放时，一定没有磁场力；当垂直放入磁场中，磁场力最大．故B错误；C.磁场对放入其中的运动电荷不一定有力的作用，当运动方向与磁场方向平行时，就没有磁场力．故C错误；D.磁感线实际上是不存在的，所以可以用细铁屑来体现出磁感线的疏密．故D错误．答案：A4．如图所示，在倾角为α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．在导体棒中的电流I 垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B 的大小和方向正确的是( )A ．B ＝mgIL αsin ，方向垂直斜面向上B ．B ＝mgILαsin ，方向垂直斜面向下C ．B ＝mgILαcos ，方向垂直斜面向下D ．B ＝mgILαcos ，方向垂直斜面向上解析：A.外加匀强磁场的磁感应强度B 的方向垂直斜面向上，则沿斜面向上的安培力、支持力与重力，处于平衡状态．答案：A二、双项选择题(每小题6分，满分30分．在每小题给出的四个选项中，有两个选项符合题目要求，全部选对得6分，选不全得3分，有选错或不选的得0分)5．关于地磁场，下列说法正确的是( )A．地球是一个巨大的磁体，地磁N极在地理南极附近，S极在地理北极附近B．地磁场在地表附近某处，有两个分量，水平分量指向地理北极附近，竖直分量一定竖直向下C．若能将指南针放在地心，则它的N极指向地球北极D．若能将指南针放在地心，则它的N极指向地球南极解析：A.地理北极附近是地磁南极，地理南极附近是地磁北极．故A符合题意．B.地磁场的磁感线可分解成两个分量，水平分量指向地理北极附近，若在北半球，则竖直分量竖直向下；若是南半球，则是竖直向上．故B不符合题意．C.磁感线是闭合曲线，地球内部的磁感线是从S极到N极，因此若能将指南针放在地心，则它的N极指向地球的南极．故C不符合题意，D符合题意．答案：AD6．磁场中某点的磁感应强度B的方向，是指( )A．放在该点的小磁针N极的受力方向B．放在该点的小磁针静止后S极的指向C．磁感线在该点的切线方向D．与放在磁场中该点的通电导线所受安培力的方向一致解析：A、B.我们规定：磁场中某点的磁感应强度B的方向与放在该点的小磁针N极的受力方向一致；与放在该点的小磁针静止后N极的指向一致；故A正确，B不正确；C.为了使用磁感线形象地描述磁场的强弱和方向，规定磁场的方向沿磁感线在该点的切线的方向，故C正确；D.磁感应强度B的方向与放在磁场中该点的通电导线所受安培力的方向垂直，故D错误．答案：AC7．如图所示是用电子射线管演示带电粒子在磁场中受洛伦兹力的实验装置，图中虚线是带电粒子的运动轨迹，那么下列关于此装置的说法正确的有( )A．A端接的是高压直流电源的正极B．A端接的是高压直流电源的负极C．C端是蹄形磁铁的N极D．C端是蹄形磁铁的S极解析：A.由图可知，电子是从A端射出，则A端是高压直流电源的负极，故A错误；B.由图可知，电子是从A端射出，则A端是高压直流电源的负极．故B正确；C.电子是从A 向B运动，且洛伦兹力向下，则由左手定则可得磁场方向由C向D，故C正确；D.电子是从A向B运动，且洛伦兹力向下，则由左手定则可得磁场方向由C向D.故D错误．答案：BC8．如图所示，竖直向下的匀强磁场穿过光滑的绝缘水平面，平面上一个钉子O固定一根细线，细线的另一端系一带电小球，小球在光滑水平面内绕O做匀速圆周运动．在某时刻细线断开，小球仍然在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法错误的是( )A ．速率变小，半径变小，周期不变B ．速率不变，半径不变，周期不变C ．速率变小，半径变大，周期变大D ．速率不变，半径变小，周期变小解析：A.线断后，小球只受洛伦兹力作用，由于洛伦兹力不做功，所以小球的速率一定不变，故AC 错误；B.若线断前，线中无拉力，只有洛伦兹力提供向心力，则线断后无影响，小球的轨迹不变，半径不变，周期也不变，故B 正确；D.若线断前，绳中有拉力F 且F －qvB＝m v 2r 时，线断后qvB ＝m v 2r，小球做圆周运动的绕行方向发生变化，当F －qvB ＝qvB ，即F ＝2qvB 时，半径、周期都不变；当F －qvB ＞qvB ，即F ＞2qvB 时，半径、周期都变大；当F －qvB ＜qvB ，即F ＜2qvB 时，半径、周期都变小，故D 正确．答案：AC9．带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹，如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹，a 和b 是轨迹上的两点，匀强磁场B 垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电荷量不变，而动能逐渐减少．下列说法正确的是( )A．粒子先经过a点，再经过b点B．粒子先经过b点，再经过a点C．粒子带负电D．粒子带正电解析：粒子在云室中运动时，速度逐渐减小，根据r＝mvqB可知其运动轨迹的半径逐渐减小，故粒子运动方向为由a到b，故A正确，B错误；运动方向由a到b，磁场垂直纸面向里，所受洛伦兹力方向指向运动轨迹内侧，故由左手定则可知该电荷带负电，故C正确，D 错误．答案：AC三、非选择题(本大题共3小题，共54分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，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)10．电子(e，m)以速度v0与x轴成30°角垂直射入磁感强度为B的匀强磁场中，经一段时间后，打在x轴上的P点，如图所示，则P点到O点的距离为________，电子由O点运动到P点所用的时间为________．解析：电子在磁场中受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，轨迹如图所示，由图可知：弦切角为30°，所以圆心角为60°，P 点到O 点的距离等于半径，根据Bev 0＝m v 20R 得R ＝mv 0eB所以P 点到O 点的距离等于mv 0eB圆周运动的周期：T ＝2πmeB圆心角为60°，所以电子由O 点运动到P 点所用的时间：t ＝60°360°·2πm eB ＝πm3eB.答案：mv 0eB πm 3eB11．最近研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示．炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹静止在轨道的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离d ＝0.10 m ，导轨长L ＝5.0 m ，炮弹质量m ＝0.30 kg.导轨上的电流I 的方向如图中箭头所示．可认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B ＝2.0 T ，方向垂直于纸面向里．若炮弹出口速度为v ＝2.0×310 m/s ，忽略摩擦力与重力的影响以及发射过程中电流产生的焦耳热，试求：(1)通过导轨的电流I ；(2)发射过程中电源的最大输出功率P .解析：(1)炮弹的加速度为：a ＝IdBm炮弹做匀加速运动，有：v 2＝2aL 代入题给数据得I ＝6.0×105A (2)电源的最大输出功率：P ＝IdB ·v 解得：P ＝2.4×108W答案：(1)6.0×105A (2)2.4×108W12．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＋q 的正电子(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)粒子射出加速器时的速度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)粒子经加速电场U 1加速，获得速度v ，由动能定理得：qU 1＝12mv 2解得v ＝2qU 1m故粒子的速度为：2qU 1m(2)在速度选择器中作匀速直线运动，电场力与洛伦兹力平衡得 Eq ＝qvB 1即U 2dq ＝qvB 1U 2＝B 1dv ＝B 1d2qU 1m故速度选择器的电压U 2为：B 1d2qU 1m11 (3)在B 2中作圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有：qvB 2＝m v 2R ，R ＝mv qB 2＝m qB 22qU 1m答案：见解析。
高中物理 第三章 磁场 第二节 认识磁场自我小测 粤教版选修3-1-粤教版高二选修3-1物理试题
认识磁场1关于磁场和磁感线的描述，正确的答案是( )A．磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向就表示该点的磁场方向B．磁极间的相互作用是通过磁场发生的C．磁感线是从磁铁的N极指向S极D．磁感线就是磁场中碎铁屑排列成的曲线2关于磁感线，如下说法中正确的答案是( )A．两条磁感线的空隙处不一定存在磁场B．磁感线是磁场中客观存在的，肉眼看不见的曲线C．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D．两个磁场叠加的区域，磁感线有可能相交3我们根据奥斯特实验、罗兰实验以与安培分子电流假说，形成了统一认识，产生磁场的根本原因是( )A．磁铁B．磁极C．静止电荷 D．运动电荷4安培的分子电流假说，可以用来解释( )A．磁体受到高温后失去磁性B．运动电荷周围存在着磁场C．铁一类物质进入磁场后被磁化D．通电导体周围存在着磁场5如下说法中正确的答案是( )A．奥斯特实验说明了电与磁是有联系的B．磁场一定是运动电荷产生的C．一切磁现象都可归结为运动电荷与运动电荷间的相互作用D．电荷与电荷间的作用一定是通过磁场来发生的6一根软铁棒在磁场中被磁化是因为( )A．软铁棒中产生了分子电流B．软铁棒中分子电流取向杂乱无章C．软铁棒中分子电流消失D．软铁棒中分子电流取向变得大致一样7在进展奥斯特的电流磁效应实验时，通电直导线的放置位置应该是( )A．西南方向，在小磁针上方B．东南方向，在小磁针上方C．平行于东南方向，在小磁针上方D．平行于南北方向，在小磁针上方8关于磁现象的电本质，如下说法中正确的答案是( )A．有磁必有电荷，有电荷必有磁B．一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用C．除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的D．根据安培的分子电流假说，在外界磁场作用下，物体内局部子电流取向大致一样时，物体就被磁化，两端形成磁极9弹簧秤下挂一条形磁棒，其中条形磁棒N极的一局部位于未通电的螺线管内，如下列图，如下说法正确的答案是( )A．假设将a接电源正极，b接负极，弹簧秤示数将减小B．假设将a接电源正极，b接负极，弹簧秤示数将增大C．假设将b接电源正极，a接负极，弹簧秤示数将增大D．假设将b接电源正极，a接负极，弹簧秤示数将减小10磁体之间的相互作用是通过磁场发生的．对磁场认识正确的答案是( )A．磁感线有可能出现相交的情况B．磁感线总是由N极出发指向S极C．某点磁场的方向与放在该点小磁针静止时N极所指方向一致D．假设在某区域内通电导线不受磁场力的作用，如此该区域的磁感应强度一定为零11如下图为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似打点计时器，当电流从电磁铁的接线柱a流入，吸引小磁铁向下运动时，以下选项中正确的答案是( )A．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为N极B．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为S极C．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极D．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为N极12在蹄形铁芯上绕有线圈，如下列图，根据小磁针的指向，画出线圈的绕线方向．答案1解析：磁感线不是真实存在的，是闭合曲线．答案：AB2解析：磁感线是人为画出的描述磁场的曲线，不是客观存在的线条，没有磁感线的地方并不说明没有磁场，所以A、B均错误．空间任意两条磁感线不相交，两个磁场叠加的区域磁感线不可能相交，D错．正确选项为C.答案：C3答案：D4解析：磁体之所以显示磁性，是因为内局部子电流取向一致．当磁体受到高温后磁体内的分子吸收热量，热运动加剧，分子电流取向会杂乱无章，所以对外就不显示磁性．分子电流假说可以很好地解释运动电荷周围会产生磁场和铁一类物质进入磁场后会被磁化，所以AC正确．答案：AC5解析：奥斯特实验说明电流能产生磁场，也说明运动电荷产生磁场．运动电荷能产生磁场，磁场对电流有力的作用，因此，一切磁现象都可归结为运动电荷与运动电荷间的相互作用，而静止电荷间有静电力的作用而没有磁场力的作用，所以ABC正确．答案：ABC6解析：软铁棒中的分子电流各个方向都有，杂乱无章，所以对外没有磁性．将软铁棒放入磁场中，在外部磁场的影响下，软铁棒内的分子电流取向趋于一致，所以就对外显示磁性，也就是被磁化了．敲击磁化后的软铁棒或是高温烧烤会使磁化后的软铁棒失去磁性，这就是去磁．答案：D7解析：由于地磁场的作用，所以在地球上做电流磁效应实验肯定会受到地磁场的干扰，地磁场的方向并不严格指向南北方向，而是与南北方向有一定夹角．为了实验比拟明显，通电直导线不能放置在东西、东南、西南方向上，而是平行于南北方向放置．答案：D8解析：电荷不一定产生磁场，只有运动电荷才产生磁场．磁铁之所以产生磁场是因为磁铁内部的分子自旋形成分子电流，分子电流相当于小磁针，由于磁铁内局部子电流的取向几乎一致，所以磁铁显磁性．答案：BD9解析：螺线管未通电时，螺线管间无相互作用，螺线管通电后，螺线管相当于一条形磁铁，同名磁极相斥，异名磁极相吸，可判断出条形磁铁所受螺线管磁场的磁场力方向，从而确定弹簧秤示数的增减．当a接电源正极，b接电源负极时，由线圈的缠绕方向、由安培定如此可知通电螺线内部磁感线方向自下而上，其上端相当于一个条形磁体的N极，因同名磁极相互排斥，所以磁棒受通电螺线管磁场向上的斥力．由磁棒的平衡条件，弹簧秤示数将减小，选项A正确，同理，当b接电源正极a接负极时，通电螺线管上端相当于条形磁体的S极，异名磁极相互吸引，磁棒受向下的拉力，由磁棒平衡条件，弹簧秤示数将增大，C选项正确，正确答案为A、C.答案：AC10解析：磁感线是用来描述磁场的一簇曲线，人为引入，磁体外由N极到S极，磁体内由S极到N极，磁感线不能相交，故A、B错误．磁场中某点的磁场方向即为放在该点小磁针静止时N极所指的方向，或小磁针N极受力方向，故C正确．通电导线与磁感线平行时所受安培力为零，但该区域磁感应强度不一定为零，故D错误．答案：C11解析：当电流从a端流向电磁铁时，据右手螺旋定如此，测出电磁铁的上端为S极，此时能吸引小磁铁向下运动，故说明小磁铁的下端为N极．答案：D12解析：先由小磁针静止时N极的指向可以确定，绕在蹄形铁芯上的线圈通电后，产生的磁场磁感线，是从铁芯左方到右方，即蹄形铁芯左方为N极，右方为S极，再根据电源标出电流方向，铁芯左方上端为N极，由安培定如此可知，铁芯左方线圈中电流方向如下列图，由此可知左侧线圈的绕线方向如下列图．同理，铁芯右侧上端为S极，根据安培定如此可知，线圈中电流方向如下列图，故线圈绕线方向如下列图．答案：见解析。
粤教版 选修3-1 第三单元磁场(期末总结复习)(DOC)
高中物理 磁场典型练习题1、首先发现通电导线周围存在磁场的物理学家是( )A ．安培B ．法拉第C ．奥斯特D ．特斯拉2、下列关于磁场的说法中，正确的是 ( )A 、只有磁铁周围才存在磁场B 、磁场是假想的，不是客观存在的C 、磁场只有在磁极与磁极、磁极和电流发生作用时才产生D ．磁极与磁极，磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用3．关于磁感线的一些说法, 不正确的是 ( )A. 磁感线上各点的切线方向, 就是该点的磁场方向B. 磁场中两条磁感线一定不相交C. 磁感线分布较密的地方, 磁感应强度较强D. 通电螺线管的磁感线从北极出来, 终止于南极, 是一条不闭合的曲线4．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5. 一根有质量的金属棒MN ，两端用细软导线连接后悬挂于a 、b 两点．棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M 流向N ，此时悬线上有拉力．为了使拉力等于零，可( )A ．适当减小磁感应强度B ．使磁场反向C ．适当增大电流强度D ．使电流反向6．一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，如图所示，此时小磁针的S 极向纸内偏转，这一束粒子不可能的是 ( )A ．向右飞行的正离子束B 、向左飞行的负离子束C 、向右飞行的电子束D 、向左飞行的电子束 7．一个质量为m 、带电量为q 的粒子，在磁感应强度为B 的匀强磁场中作匀速圆周运动.下列说法中正确的是（ ）A 、它所受的洛伦兹力是恒定不变的；B 、它的动量是恒定不变的；C 、它的速度与磁感应强度B 成正比；D 、它的运动周期与速度的大小无关.8．在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线 ( )A ．受到竖直向上的安培力B ．受到竖直向下的安培力C ．受到由南向北的安培力D ．受到由西向东的安培力9．如图，条形磁铁放在水平桌面上，在其正上方固定一根直导线，导线与磁场垂直，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.10. 如图所示，两根长通电导线M 、N 中通有同方向等大小的电流，一闭合线框abcd 位于两平行通电导线所在平面上，并可自由运动，线框两侧与导线平行且等距，当线框中通有图示方向电流时，该线框将（ ）A ．ab 边向里，cd 边向外转动B ．ab 边向外，cd 边向里转动C ．线框向左平动，靠近导线MD ．线框向右平动，靠近导线N11．有三束粒子，分别是质子（p ），氚核（H 31）和α粒子，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，（磁场方向垂直于纸面向里）则在下面四图中，哪个图正确地表示出这三束粒子的运动轨迹？（ ）12. 一束几种不同的正离子, 垂直射入正交的匀强磁场和匀强电场区域里, 离子束保持原运动方向未发生偏转. 接着进入另一匀强磁场, 发现这些离子分成几束如图. 对这些离子, 可得出结论 ( )A 、它们的动能一定各不相同B 、它们的电量一定各不相同C 、它们的质量一定各不相同D 、它们的荷质比一定各不相同13．如图所示，在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，电量q 的液滴做半径为R 的匀速圆周运动，已知电场强度为E ，磁感应强度为B ，则油滴的质量和环绕速度分别为：（ ）A 、Eq/g ，BgR/E ；B 、B 2qR/E ，E/B ；C 、B g Rq /，qRg ；D 、Eq/g ，E/B ；14、如图所示，abcd 是一竖直的矩形导线框，线框面积为S ，放在磁感强度为B 的均匀水平磁场中，ab 边在水平面内且与磁场方向成600角，若导线框中的电流为I ，则导线框所受的安培力对某竖直的固定轴的力矩等于（ ）A ．IBSB ．½IBSC ．23IBS 15、在赤道上，地磁场可以看作是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5×10－5Ｔ.如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长40ｍ，载有20Ａ的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是（ ）Ａ.4×10－8Ｎ Ｂ.2.5×10－5Ｎ Ｃ.9×10－4Ｎ Ｄ.4×10－2Ｎ16.关于磁通量的说法中，正确的是（ ）A.穿过一个面的磁通量等于磁感强度和该面面积的乘积B.在匀强磁场中，穿过某平面的磁通量等于磁感应强度与该面面积的乘积C.穿过一个面的磁通量就是穿过该面的磁感线条数D.地磁场穿过地球表面的磁通量为零。
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2015-2016高中物理 第三章 磁场章末过关检测卷 粤教版选修3-1
(测试时间：50分钟 评价分值：100分)
一、单项选择题(每小题4分，满分16分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)
1．有电子、质子、氘核、氚核，以同样速度垂直射入同一匀强磁场中，它们都做匀速圆周运动，则轨道半径最大的粒子是(B)
A ．氘核
B ．氚核
C ．电子
D ．质子
解析：根据公式Bqv ＝m v 2R 可得R ＝mv Bq
，电子、质子、氘核、氚核四种粒子的带电量多少是相同的，但是质量是不相同的，m 电子＜m 质子＜m 氘核＜m 氚核，它们以相同的速度进入同一匀强磁场，轨道半径是与质量成正比的，所以氚核的轨道半径是最大的．选项ACD 错误，选项B 正确．
2．两个电子以大小不同的初速度沿垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场中．设r 1、r 2为这两个电子的运动轨道半径，T 1、T 2是它们的运动周期，则(D)
A ．r 1＝r 2，T 1≠T 2
B ．r 1≠r 2，T 1≠T 2
C ．r 1＝r 2，T 1＝T 2
D ．r 1≠r 2，T 1＝T 2
解析：根据半径公式r ＝mv Bq 可得r 1＝mv 1Bq ，r 2＝mv 2Bq
，因为速度不同，所以r 1≠r 2，根据周期公式T ＝2πm Bq 可得，T 1＝2πm Bq ，T 2＝2πm Bq
，故T 1＝T 2，所以D 正确． 3．如图所示，直角三角形通电闭合线圈ABC 处于匀强磁场中，磁场垂直纸面向里，则线圈所受磁场力的合力(A )
A ．大小为零
B ．方向竖直向上
C ．方向竖直向下
D ．方向垂直纸面向里
解析：对三个边进行受力分析，由F ＝BIL 和三个力的夹角关系可以得出三个力的合力
为零．故选A.
4．两个相同的圆形线圈，通以方向相同但大小不同的电流I1和I2，如图所示．先将两个线圈固定在光滑绝缘杆上，问释放后它们的运动情况是(B)
A．相互吸引，电流大的加速度大 B．相互吸引，加速度大小相等
C．相互排斥，电流大的加速度大 D．相互排斥，加速度大小相等
解析：两个圆形线圈，电流同向，根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，知两线圈相互吸引．因为线圈1对线圈2的力和线圈2对线圈1的力大小相等，方向相反，根据牛顿第二定律知，加速度大小相等．故B正确，A、C、D错误．故选B.
二、不定项选择题(每小题6分，满分30分．在每小题给出的四个选项中，有一个或多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选不全得3分，有选错或不答的得0分) 5．电子以初速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则 (ABCD)
A．磁场对电子的作用力大小始终不变 B．磁场对电子的作用力始终不做功
C．电子的动量大小始终不变 D．电子的动能始终不变
解析：电子在磁场中只受洛伦兹力作用，而洛伦兹力只改变电子的速度方向，不改变速度大小，所以B、D正确．
6．一束几种不同的正离子，垂直射入有正交的匀强磁场和匀强电场区域里，离子束保持原运动方向未发生偏转，接着进入另一匀强磁场，发现这些离子分成几束，如图所示．对这些正离子，可得出结论(AD)
A．它们的速度一定相同 B．它们的电量一定各不相同
C．它们的质量一定各不相同 D．它们的比荷一定各不相同
解析：在电磁场中，正离子受到的洛伦兹力F洛与电场力F电相等，从而做直线运动，有
Eq＝qvB1，v＝E
B1，即所有正离子速度都相同，当正离子进入磁场B2中时，r＝
mv
qB2
，正离子分
成几束，则r不同，比荷一定各不相同，A、D正确．
7．图为一质子以速度v穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转，不计重力．则(BD)
A．若电子以相同速度v射入该区域，将会发生偏转
B．无论何种带电粒子，只要以相同速度射入都不会发生偏转
C．若质子的速度v′＜v，它将向下偏转而做类平抛运动
D．若质子的速度v′＞v，它将向上偏转，其运动轨迹既不是圆弧也不是抛物线
解析：AB.质子穿过相互垂直的电场和磁场区域而没有偏转，说明了它受的电场力和洛
伦兹力是一对平衡力，有：qvB＝qE，与带电性质无关，所以只要以相同的速度射入该区域都不会发生偏转．故A错误，B正确；
C．若质子的入射速度v′＜v，质子所受的洛伦兹力小于电场力，将向下偏转，洛伦兹力对粒子不做功，电场力做正功，存在洛伦兹力，所以不是类平抛运动．故C错误；
D．质子的入射速度v′＞v，它所受到的洛伦兹力大于电场力．由于质子所受到的洛伦兹力方向向上，故质子就向上偏转．由于质子所受的电场力是一恒力，而洛伦兹力是一变力，故其轨迹既不是圆弧也不是抛物线，故D正确．
故选：B、D.
8．如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根长直流导线，电流方向指向读者，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中(BCD)
A．a、b两点磁感应强度相同 B．a点磁感应强度最小
C．c、d两点磁感应强度大小相等 D．b点磁感应强度最大
解析：根据安培定则，直线电流的磁感应强度如图所示：
根据平行四边形定则，a、b、c、d各个点的磁场情况如图所示：
显然，c 点与d 点合磁感应强度相等；a 点磁感应强度为两点之差的绝对值，最小；b 点磁感应强度等于两个磁感应强度的代数和，最大；故选B 、C 、D.
9．(2014·佛山模拟)圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a 、b 、c ，以不同的速率沿着AO 方向对准圆心O 射入磁场，其运动轨迹如图所示．若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是(C )
A ．a 粒子速率最大
B ．c 粒子速率最小
C ．a 粒子在磁场中运动的时间最长
D ．它们做圆周运动的周期T a <T b <T c
解析：由于三个带电粒子的质量、电荷量均相同，在同一个磁场中，根据qvB ＝m v 2r
，可得v ＝qBr m ，故轨道半径越大时，速度越大，选项A 错误、选项B 错误；由于T ＝2πm qB 及t ＝θ2π
×T 可知，三个粒子运动的周期相同，a 在磁场中运动的偏转角最大，对应时间最长，选项C 正确、选项D 错误．
三、非选择题(本大题共2小题，共54分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，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)
10．(27分)如图所示， 光滑的U 形导电轨道与水平面的夹角为θ， 空间有一范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场，一质量为m 的光滑裸导体棒ab 恰能静止在导轨上，试确
定图中电池的正负极并求导体中的电流所受磁场力的大小．(当地的重力加速度为g)
解析：导体棒的受力如图所示，根据左手定则，知电流的方向由a到b，所以只有当d 为正极，c为负极时ab棒才可能静止，由平衡条件可得F磁＝mg tan θ.
答案：电池d为正极，所受的磁场力大小为mg tan θ.
11．(27分)如图所示，在x轴的上方( y＞0的空间内)存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带正电粒子从坐标原点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45°角，若粒子的质量为m，电量为q，求：
(1)该粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径；
(2)粒子在磁场中运动的时间．
解析：(1)粒子垂直进入磁场，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律得：qvB ＝m v 2R ，R ＝mv qB
. (2)粒子圆周运动的周期T ＝2πR v ＝2πm qB
，根据圆的对称性可知，粒子进入磁场时速度与x 轴的夹角为45°角，穿出磁场时，与x 轴的夹角仍为45°角，根据左手定则可知，粒子沿逆时针方向旋转，则速度的偏向角为270°角，轨道的圆心角也为270°.故粒子在磁场中运动的时间t ＝270°360°T ＝34T ＝3πm
2qB .
答案：(1)mv qB (2)3πm
2qB。