磁场对电流和运动电荷的作用章节检测试题(含答案和解析)

磁场对电流和运动电荷的作用章节检测试
题(含答案和解析)
第六磁场对电流和运动电荷的作用测试
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）
1.下列天体周围都有磁场，其中指南针不能在其上工作的是（）
A.地球
B.太阳.月亮D.火星
2.软铁棒放在永磁体的旁边能被磁化，这是由于…（）
A.在永磁体磁场作用下，软铁棒中形成了分子电流
B.在永磁体磁场作用下，软铁棒中的分子电流消失了
.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得大致相同
D.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得更加杂乱无
3.自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将（）
A.竖直向下沿直线射向地面
B.相对于预定地点向东偏转
.相对于预定点稍向西偏转D.相对于预定点稍向北偏转
4.某地地磁场的磁感应强度大约是4.0×10-5 T，一根长为500 的电线，电流为10 A，该导线可能受到的磁场力为（）
A.0B.0.1 N.0.3 ND.0.4 N
5.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
.使线圈平面始终与磁感线平行
D.为了使磁场分布规则
6.直导线ab长为L，水平放置在匀强磁场中，磁场方向如图，磁感应强度为B，导线中通有恒定电流，电流为I，则…（）
A.导线所受安培力大小为BIL
B.若电流方向由b向a，则安培力方向竖直向上
.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变成BILsinα
D.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变为BILs α
7.如图所示，矩形线圈abd放置在水平面内，磁场方向与水平面成α角，已知sinα＝，线圈面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，则通过线圈的磁通量为（）
A.BS
B. . D.
8.如图所示，一金属直杆N两端接有导线，悬挂于线圈上方，N与线圈轴线均处于竖直平面内，为使N垂直于纸面向外运动，可以（）
A.将a、端接在电正极，b、d端接在电负极
B.将b、d端接在电正极，a、端接在电负极
.将a、d端接在电正极，b、端接在电负极
D.将a、端接在交流电的一端，b、d端接在交流电的另一端
9.如图所示，空间有垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为＝1 kg的带正电的绝缘小滑块，开始静止在绝缘粗糙的斜面底端.从某时刻滑块突然受到一个沿斜面向上的冲量I＝10 N•s，滑块沿斜面先向上后向下运动，当滑块滑到离地面1 高处时，滑块速度大小为4 /s.关于滑块在整个运动中所受的洛伦兹力方向，下列说法正确的是（）
A.一直垂直斜面向上
B.一直垂直斜面向下
.先垂直斜面向上后垂直斜面向下
D.先垂直斜面向下后垂直斜面向上
10.如图所示，在匀强磁场中有一带电粒子做匀速圆周运动，当它运动到点，突然与一不带电的静止粒子碰撞合为一体，碰撞后的运动轨迹应是图6-10中的哪一个(实线为原轨迹，虚线为碰后轨迹)（）
11.如图所示，两个完全相同的圆形线圈能在一个光滑的圆柱上自由移动，设大小不同、方向相同的电流I1、I2分别按图示方向通入圆形线圈，则两个线圈的运动情况（）
A.都绕圆柱转动
B.彼此相向运动，具有大小相等的加速度
.彼此相向运动，电流较大的加速度较大
D.彼此背向运动，电流较大的加速度较大
12.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
.小球所受的洛伦兹力将会增大
D.小球所受的电场力将会增大
二、填空题（本题共有4小题，每题6分，共24分）
13.一个质子和一个?α?粒子同时射入同一匀强磁场中，射入方向和磁场垂直，则：
如果两者以相同的速度进入磁场中，则其圆运动的轨道半径之比是_______；
如果两者以相同的动量进入磁场中，则其圆运动的轨道半径之比是_______；
如果两者以相同的动能进入磁场中，则其圆运动的轨道半径之比是_______.
14.如图所示是等离子体发电机的示意图，磁感应强度为B，两板间距离为d，要使输出电压为U，则等离子的速度为_______，a是电的_______极.
15.一个带电微粒在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动.则该带电微粒必然带_______，旋转方向为_______.若已知圆半径为r，电场强度为E，磁感应强度为B，则线速度为_______.
16.1998年升空的α磁谱仪探索太空中存在的反物质和暗物质，利用质谱仪可测定太空中粒子的比荷.如图所示，当太空中的某一粒子从点垂直进入磁感应强度B=10 T的匀强磁场后，沿半圆周运动到达P点，测得P距离为10 ，从P点离开磁场到Q点，电子计时器记录数据为10-8 s，已知PQ间距离为50 ，则该粒子的比荷为_______，它可能是_______(填“电子”“正电子”“质子”或“反质子”).
三、计算题（共28分.解答应写出必要的字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
17.（8分）如图，金属杆ab的质量为，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，结果ab静止且紧压于水平导轨上.若磁场方向与导轨平面成θ角，求：
(1)棒ab受到的摩擦力；
(2)棒ab对导轨的压力.
18.（8分）如图所示，直线N上方有磁感应强度为B的匀强磁场.正、负电子同时从同一点以与N成30?°?角的同样速度v射入磁场（电子质量为，电荷量为e），求：（1）它们从磁场中射出时相距多远？
（2）射出的时间差是多少？
19.（12分）如图所示，质量＝1.0×10-4 kg的小球放在绝缘的水平面上，小球带电荷量q＝2.0×10-4 ，小球与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，外加水平向右的匀强电场E=5 V/，垂直纸面向外的匀强磁场B＝2 T，小球从静止开始运动.
(1)小球具有最大加速度的值为多少？
(2)小球的最大速度为多少?(g取10 /s2)
参考答案
1解析：选项的四个天体之中只有火星没有全球性的磁场，因此指南针不能在其上工作.
答案：D
2解析：安培提出的分子电流假说认为，磁性物质微粒中本就存在分子电流，这些分子电流的取向本是杂乱无的，对外不显示磁性，当它处在外磁场中时，分子电流的磁极在外磁场的作用下，沿磁场方向做有序排列，这就是所谓的磁化.只有选项是正确的.
答案：
3解析：地球表面地磁场方向由南向北，电子带负电.根据左手定则可判定，电子自赤道上空竖直下落过程中所受洛伦兹力方向向西.
答案：
4解析：当电流垂直于磁场时，电线所受的安培力最大，为Fax＝BIL＝0.2 N，因此导线可能受到的磁场力大小是0至0.2 N之间的值.
答案：AB
5解析：磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是使线圈平面始终与磁感线平行.
答案：
6答案：A
7解析：因为Φ=BSsinα，所以正确选项为B.
答案：B
8解析：这是直线电流在螺线管产生的磁场中的问题，利用右手螺旋定则判断磁场，利用左手定则判断受力方向.将a接正、b接负，电流方向为→N.接正、d接负极，由右手螺旋定则可知，线圈上端为N极.由左手定则可知N向外运动，A正确.b接正极时，电流方向为N→，d接正极时线圈下端为N极，由此可判断N向外运动，B正确.a接正极时，电流方向为→N，d接正极时，线圈下端为N极，可判断N向里运动，错误.N中与线圈中虽然通以交流电，但由于ab与d是并联在电上，当电流为→N时，线圈中电流为→d，而当电流为N→时，线圈中电流为d→，由以上判断A、B的方法可知D正确.
答案：ABD
9解析：本题以带电绝缘滑块在磁场中运动为知识背景，通过与力学知识的综合，考查分析和推理能力以及对知识的综合应用能力.滑块受到一斜向上的冲量后，沿斜面向上运动，根据左手定则，受到垂直斜面向下的洛伦兹力.滑块返回过程中受洛伦兹力方向也相反.
答案：D
10解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式为：r= ，带电粒子到点与一不带电的静止粒子碰撞合为一体，动量不改变，碰撞后的运动轨迹圆的半径也不改变，
因此选项A正确.
答案：A
11解析：使用等效分析法，两个环形电流相当于两个磁极相反的小磁针，相互排斥；由牛顿第三定律可知，它们之间的作用力等大、反向，因此加速度大小相等、方向相反，故选B.
答案：B
12解析：由题意可知，小球带正电，小球从稍低些的b 点开始自由滑下，在经P点进入板间的运动的初速度变小了，初始洛伦兹力也变小了.但是在复合场中运动时，偏离直线向下运动，电场力做负功，重力做正功，速度增加，动能增加，洛伦兹力也增加，选项A、B、是正确的.电场力与运动电荷的速度无关，大小计算式为：F＝qE，所以电场力大小不变，选项D符合题意.
答案：D
13解析：因为qvB＝，所以当速度相同时，r质∶rα＝＝1∶2；当动量相同时，r质∶rα＝＝2∶1；当动能相等时，qvB＝，得r＝，又由Ek?＝ v2，可得：r＝，r质∶rα＝ .
答案：1∶2 2∶1 1∶1
14解析：最后等离子体匀速通过电磁场，所以有qvB=q ，所以v= .由左手定则可知a是电的正极.
答案：正
15解析：因为必须有电场力与重力平衡，所以必为负电；由左手定则得逆时针转动；再由关系式g=qE和r= 得v= .
答案：负电逆时针
16解析：以带电粒子在匀强磁场中的运动为知识背景.
由左手定则知该粒子带负电
v=
据r= 得
/kg
质子的比荷，故该粒子为反质子.
答案：108 /kg? 反质子
17解析：由题意可知，安培力大小F安＝BIL，与磁场方向垂直向上，与竖直方向成θ角，金属杆还受竖直向下的重力g、水平导轨的支持力FN和静摩擦力的作用.金属杆ab 静止，合外力为零，则有：F＝BILsinθ，FN+BILsθ＝g，所以棒ab对导轨的压力F压＝g-BILsθ.
答案：(1)BILsinθ(2)g-BILsθ
18解析：正负电子的半径和周期是相同的，只是偏转方向相反.先确定圆心，画出半径，由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形.所以两个射出点相距2r，由题图还看出经历时间相差2T/3.
答案：（1）射出点相距s= （2）时间差为Δt=
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19解析：小球受到的电场力F电水平向右，洛伦兹力F 洛竖直向下，滑动摩擦力F滑水平向左.当刚开始运动时，速度为零，洛伦兹力为零，滑动摩擦力最小，合外力最大，小球具有的加速度最大，aax＝qE-μg，所以aax＝8 /s2.
当速度增大时，洛伦兹力增大，滑动摩擦力增大，合外力减小，加速度减小，速度增加，当电场力等于滑动摩擦力时，加速度为零，达到最大速度v ax.则有：μ(g+qvaxB)＝qE，所以：vax＝10 /s.
答案：(1)8 /s2 (2)10 /s
11/ 11。