高中物理选修3-1 磁场对电流和运动电荷的作用全章测评
鲁科版高中物理选修3-1第六章磁场对电流和运动电荷的作用单元检测含答案解析
鲁科版高中物理选修3-1第六章磁场对电流和运动电荷的作用单元检测学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．近年来我国高速铁路发展迅速，一带一路战略开启了高铁发展的新时代，现已知两轨间宽度为L，内外轨高度差是h，重力加速度为g，如果机车要进入半径为R的弯道，该弯道的设计速度最为适宜的是（）A B C D2．如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样，它们的边缘有三个点A、B、C。
在自行车正常行驶时，下列说法正确的是:A．A、B两点的向心加速度大小之比等于它们所在圆周的半径之比B．B、C两点的向心加速度大小之比等于它们所在圆周的半径之比C．A、B两点的角速度大小相等D．B、C两点的线速度大小相等3．关于磁感应强度B，下列说法中正确的是( )A．由定义式B=FIL可知，磁感应强度B与F成正比，与IL成反比B．一小段通电导线放在磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零C．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度一定为零D．磁场中某处磁感应强度的方向，与通电导线在该处所受磁场力的方向相同4．如下图所示的均匀磁场中，已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者其方向，其中错误的是（）A．B．C．D．5．如图所示，在匀速转动的水平转盘上，有一个相对于盘静止的物体，随盘一起转动，关于它的受力情况，下列说法中正确的是（）A．只受到重力和盘面的支持力的作用B．只受到重力、支持力和静摩擦力的作用C．除受到重力和支持力外，还受到向心力的作用D．受到重力、支持力、静摩擦力和向心力的作用6．质量为m的小木块从半球形的碗口下滑，如图所示，已知木块与碗内壁间的滑动摩擦系数为μ，木块滑到最低点时的速度为v，那么木块在最低点受到的摩擦力为（）A．μmgB．μmv2/RC．0D．μm(g＋v2/R)7．如图所示，用细绳系着一个小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，不计空气阻力，关于小球受力说法正确的是：A．只受重力B．只受拉力C．受重力、拉力和向心力D．受重力和拉力8．一个行星，其半径比地球的半径大2倍，质量是地球的25倍，则它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的（）A．6倍B．4倍C．259倍D．12倍9．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.2T，通电直导线与磁场方向垂直，导线长度L=0.1m，导线中的电流I=2A．该导线所受安培力的大小为（）A．0.02N B．0.03N C．0.04N D．0.05N10．铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，如图所示，已知内外轨道平面对水平面倾角为θ，弯道处的圆弧半径为R，在转弯时的速度为下列情况时,正确的是（）A．v=B．v>C．v<D．无论速度为多少,火车都将挤压内轨道11．如图所示，小物体A与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A受力情况是()A．重力、支持力B．重力、向心力C．重力、支持力、指向圆心的摩擦力D．重力、支持力、向心力、摩擦力12．如图所示，由于地球的自转，地球表面上P、Q两物体均绕地球自转轴做匀速圆周运动．对于P、Q两物体的运动，下列说法正确的是（）A．P、Q两物体的角速度大小相等B．P、Q两物体的线速度大小相等C．P物体的线速度比Q物体的线速度大D．P、Q两物体均受重力、支持力、向心力三个力作用13．做匀速圆周运动的物体,发生变化的物理量是A．速度B．动能C．角速度D．周期二、多选题14．一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面，圆锥筒固定，有质量相同的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，A的运动半径较大，则（）A．A球的角速度必小于B球的角速度B．A球的线速度必小于B球的线速度C．A球的运动周期必大于B球的运动周期D．A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力15．如图所示，半径为R的竖直光滑圆轨道与光滑水平面相切，质量均为m的小球A、B与轻杆连接，置于圆轨道上，A位于圆心O的正下方，B与O等高．它们由静止释放，最终在水平面上运动．下列说法正确的是（）A．下滑过程中重力对B做功的功率先增大后减小B．当B滑到圆轨道最低点时，轨道对B的支持力大小为3mgC．下滑过程中B的机械能增加D．整个过程轻杆对A做的功为12 mgR16．如图（甲）所示，平行光滑金属导轨水平放置，两轨相距L=0.4m，导轨一端与阻值R=0.3Ω的电阻相连，导轨电阻不计．导轨x＞0一侧存在沿x方向均匀增大的恒定磁场，其方向与导轨平面垂直向下，磁感应强度B随位置x变化如图（乙）所示．一根质量m=0.2kg、电阻r=0.1Ω的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直，棒在外力F作用下从x=0处以初速度v0=2m/s沿导轨向右变速运动，且金属棒在运动过程中受到的安培力大小不变．下列说法中正确的是（）A．金属棒向右做匀减速直线运动B．金属棒在x=1m处的速度大小为0.5m/sC．金属棒从x=0运动到x=1m过程中，外力F所做的功为-0.175JD．金属棒从x=0运动到x=2m过程中，流过金属棒的电量为2C17．火车以安全速率v通过某一半径的弯道时，内外轨均不受侧压力的作用，若重力加速度为g，下面说法正确的是A．此轨道的半径为2v RgB．若火车速度大于v时，外轨将受到侧压力的作用，其方向平行于轨道平面向外C．当火车质量改变时，安全速率也将改变D．当轨道有轻微结冰时，与未结冰时相比，v的值不变化三、填空题18．光滑绝缘杆与水平面保持θ角，磁感应强度为B的匀强磁场充满整个空间，一个带正电q，质量为m，可以自由滑动的小环套在杆上，如图所示，小环下滑过程中对杆的压力为零时，小环的速度为________．19．匀强磁场中有一段长为0.2m的直导线，它与磁场方向垂直，当通过2.0A的电流时，受到0.8N的安培力，磁场磁感应强度是________T；当通过的电流加倍时，磁感应强度是________T，导线受到的安培力大小为________N．20．阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流,这些微观粒子是____.若在如图所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场,阴极射线将____(选填“向上”“向下”“向里”或“向外”)偏转.21．磁场对运动电荷的作用力称为________，当电荷的运动方向与磁场方向垂直时磁场对电荷的作用力最大，其大小为________，当电荷的运动方向与磁场方向平行时，磁场对电荷的作用力等于________．四、解答题22．公路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常要修建凹形桥，也叫“过水路面”．现有一“过水路面”的圆弧半径为50 m，一辆质量为800 kg的小汽车（可视为质点）驶过“过水路面”．当小汽车通过“过水路面”的最低点时速度为5 m/s．求：此时汽车对路面的压力．(g 取10 m/s2)23．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度，它的右臂挂着矩形线圈，匝数n=9，线圈的水平边长为L，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直，当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡，然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂再达到新的平衡，当L=10.0cm，I=0.10A，m=9g时，磁感应强度是多少？（取g=10m/s2）24．如图，两平行金属导轨间的距离L=0.4 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在空间内，分布着磁感应强度B=0.5 T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E=6.0 V、内阻r=0.5Ω的直流电源．现把一个质量m=0.05 kg 的导体棒ab垂直放在金属导轨上，导体棒静止．导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R=2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2．已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）通过导体棒的电流大小；（2）导体棒受到的安培力大小；（3）导体棒受到的摩擦力大小．25．如图所示，在E＝103 V/m的水平向左匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置，轨道与一水平绝缘轨道MN连接，半圆轨道所在竖直平面与电场线平行，其半径R＝40 cm，一带正电荷q＝10－4 C的小滑块质量为m＝40 g，与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，取g＝10 m/s2，问：(1)要小滑块恰好运动到圆轨道的最高点C，滑块应在水平轨道上离N点多远处释放？(2)这样释放的滑块通过P点时对轨道压力是多大？(P为半圆轨道中点)(3)小滑块经过C点后最后落地，落地点离N点的距离多大？26．如图所示，半径R=1m的光滑半圆轨道AC与倾角θ=37°的粗糙斜面轨道BD放在同一竖直平面内，两轨道之间由一条光滑水平轨道AB相连，B处用光滑小圆弧平滑连接．在水平轨道上，用挡板a、b两物块间的轻质弹簧挡住后处于静止状态，物块与弹簧不拴接．只放开左侧挡板，物块a恰好通过半圆轨道最高点C；只放开右侧挡板，物块b恰好能到达斜面轨道最高点D．已知物块a的质量为m1=2kg，物块b的质量为m2=1kg，物块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5，物块到达A点或B点时已和弹簧分离．重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）物块a经过半圆轨道的A点时对轨道的压力F N；（2）斜面轨道BD的高度h.参考答案1．A 【详解】机车的向心加速度水平向右，当机车与轨道沿斜面没有横向摩擦力时，速度最为适宜，根据牛顿第二定律2tan v mg m Rθ=斜面的倾角正切值满足tan θ=解得v =A 正确，BCD 错误。
物理选修3-1单元测试：第6章磁场对电流和运动电荷的作
《磁场对电流和运动电荷的作用》测评(时间:90分钟,总分:100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.下列四个实验现象中,不能表明电流能产生磁场的是A.甲图中,导线通电后磁针发生偏转B.乙图中,通电导线在磁场中受到力的作用C.丙图中,当电流方向相同时,导线相互靠近D.丁图中,当电流方向相反时,导线相互远离答案：B 解析：甲、丙、丁中小磁针或导线所受磁场力都是导线中产生的磁场给的力,但乙中的磁场是磁铁产生的.2.由磁感应强度的定义式B=F/IL可知A.若某处的磁感应强度为零,则通电导线放在该处所受安培力一定为零B.通电导线放在磁场中某处不受安培力的作用时,则该处的磁感应强度一定为零C.同一条通电导线放在磁场中某处所受的磁场力是一定的D.磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线无关答案：D 解析：磁感应强度是磁场描述磁场性质的物理量,由磁场本身决定,磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线无关；而且导线是否受安培力作用还跟导线与磁感线之间的夹角有关,当夹角不同时,即使放在同一位置导线受力也不同,当导线与磁场平行放置时,不管磁感应强度有多大导线受力均为零.3.如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,当导线中通以图示方向的电流时A.磁铁对桌面的压力增大,且受到向右的摩擦力作用B.磁铁对桌面的压力减小,且受到向右的摩擦力作用C.磁铁对桌面的压力增大,且受到向左的摩擦力作用D.磁铁对桌面的压力减小,且受到向左的摩擦力作用答案：B 解析：画出磁铁周围的磁感线,由右手定则可判断导线受到斜向右下方的安培力,由牛顿第三定律可知磁铁受到斜向左上方的导线所给的力,所以磁铁对桌面的压力减小,且受到向右的摩擦力.4.从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子,这些高能粒子流到达地球会对地球上的生命带来危害,但是由于地球周围存在磁场,地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向,对地球上的生命起到保护作用,如图所示.那么A.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处相同B.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最强,赤道附近最弱C.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱,赤道附近最强D.地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转答案：C 解析：对垂直射向地球表面的宇宙射线,在两极因其速度方向和地磁场的方向接近平行,所受洛伦兹力较小,因而产生的阻挡作用较小；而在赤道附近,宇宙射线速度方向和地磁场方向接近垂直,所受洛伦兹力较强,能使宇宙射线发生较大偏转,即产生较强的阻挡作用. 5.在摄谱仪等许多仪器中都设有一个速度选择器,其作用就是使进入仪器的带电粒子具有相同的速度,这些粒子在速度选择器中做的是匀速直线运动.下面就是一个速度选择器原理的示意图.有一束初速度大小不同的带正电的粒子(不计重力)沿水平向右的方向通过O点进入真空室内,若要使具有某一速度值的粒子保持匀速运动,从O′点(O、O′点在同一水平线上)射出,需要将真空室置于匀强电场和匀强磁场中,下图所示的几种情况中,匀强电场和匀强磁场的方向正确的是答案：BC 解析：在速度选择器中,粒子受到的洛伦兹力与电场力相等.6.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流方向如右图所示,ab边与MN平行.关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述中正确的是A.线框有两条边所受的安培力方向相同B.线框有两条边所受的安培力大小相同C.线框所受安培力的合力朝左D.cd边所受安培力对ab边力矩不为零答案：BC 解析：bc边与ad边对应处的磁感应强度相同,电流相等,故bc边与ad边所受安培力大小相同；由左手定则可知bc与ad边所受安培力方向相反,同理,ab边与cd边所受安培力方向也相反,但因ab所在处磁感应强度大,故有F ab>F cd,其合力朝左；因cd边所受安培力方向水平向右通过轴ab,故力矩为零.7.如图所示的天平可用于测定磁感强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,宽为l,共N匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I(方向顺时针如图)时,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡.当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡,由此可知A.磁感强度的方向垂直纸面向里,大小为NIlg m m )(21- B.磁感强度的方向垂直纸面向里,大小为NIl mg 2 C.磁感强度的方向垂直纸面向外,大小为NIlg m m )(21- D.磁感强度的方向垂直纸面向外,大小为NIl mg 2 答案：B 解析：由分析知当磁场方向向里时,导线受力向下,当磁场方向向外时,导线方向向上,因为电流反向是需在右边加砝码,说明导线框所受力减小了,由此可得磁场方向向里.8.如图所示,连接平行金属板P 1和P 2(板面垂直于纸面)的导线的一部分CD 和另一连接电池的回路的一部分GH 平行,CD 和GH 均在纸面内,金属板置于磁场中,磁场方向垂直纸面向里,当一束等离子体射入两金属板之间时,CD 段将受到力的作用A.等离子体从右方射入时,CD 受力方向背离GHB.等离子体从右方射入时,CD 受力方向指向GHC.等离子体从左方射入时,CD 受力方向背离GHD.等离子体从左方射入时,CD 受力方向指向GH答案：AD 解析：等离子体从右方射入时,P 2接收正离子,两导体中的电流方向相反,排斥；等离子体从左方射入时,P 1接收正离子,两导体中的电流方向相同,吸引.9.(2007天津卷,19)如图所示，在x 轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O 处以速度v 进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x 轴正方向成120°角，若粒子穿过y 轴正半轴后在磁场中到x 轴的最大距离为a ，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是A.aB v 23，正电荷B.aBv 2，正电荷C.aB v 23，负电荷D.aBv 2，负电荷 答案：C 解析：由题知带电粒子在磁场中运动轨迹如图所示.由左手定则知粒子带负电荷.由几何关系:sin30°=R R a -,得R=32a,由R=Bqm v ,则Ba v m q 23=. 故C 项正确.10.一正电荷q 在匀强磁场中,以速度v 沿x 方向,进入垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感强度为B,如图所示,为了使电荷能做直线运动,则必须加一个电场进去,不计重力,此电场的场强应该是A.沿y 轴正方向,大小为Bv/qB.沿y 轴负方向,大小为BvC.沿y 轴正方向,大小为v/BD.沿y 轴负方向,大小为Bv/q答案：B 解析：根据电场力与洛伦兹力平衡关系求解.要使电荷能做直线运动,必须用电场力抵消洛伦兹力,本题正电荷受洛伦兹力的方向沿y 轴正方向,故电场力必须沿y 轴负方向,且qE=Bqv 即E=Bv.二、填空题(本大题共4小题,每小题4分,共16分.把答案填在题中横线上)11.如图所示,电子射线管(A 为其阴极),放在蹄形磁铁的N 、S 两极间,射线管的A 、B 两极分别接在直流高压电源的_____________极和_____________极.此时,荧光屏上的电子束运动径迹_____________偏转.(填“向上”“向下”“不”).答案：负 正 向下 解析：阴极射线管发射电子,所以A 端接负极,B 端接正极.由左手定则可判断电子束径迹向下偏.12.如图所示,在倾角都为θ的光滑导轨上,放一根长为l 、质量为m 的金属棒ab,在两通电金属棒所在空间存在磁感应强度为B 、方向竖直向上的匀强磁场,金属棒ab 在磁场中始终处于静止状态,则金属棒ab 中的电流大小为_____________,方向为_____________.答案：Bl mg θtan b 流向a 解析：对导线进行受力分析,可得导线受重力mg,支持力N 和安培力F 的作用下平衡,所以由mg=IBltanθ得:I=mgtanθ/Bl.由左手定则可得电流方向从b流向a.13.电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示,利用这种装置可以把质量为2.0 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到6 km/s.若这种装置的轨道宽2 m,长为100 m,通过的电流为10 A,则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为_____________T,磁场力的最大功率P=_____________W(轨道摩擦不计).答案：18 2.16×106解析：电磁炮的原理就是装置受到安培力的作用而发射炮弹,F=IBL=ma,又2as=v2,解得：B=18 T.磁场力的最大功率P=Fv=IBLv=2.16×106 W.14.40年代,我国物理学家朱洪元先生提出：电子在加速器中匀速圆周运动时会发出“同步辐射光”,光的频率是电子的回转频率的n倍,现在“同步辐射光”已被应用于大规模集成电路的光刻工艺中.设同步辐射光频率为f,电子质量为m,电量为e,则加速器磁场感应强度B的大小为_____________,若电子的回转半径为R,则它的速度为_____________.答案：2πmf/ne 2πRf/n 解析：因为电子在磁场中做圆周运动洛伦兹力提供向心力,qvB=mv2/r,T=2πr/v,频率f=1/T,所以f=qB/2πm,因为同步辐射光频率是电子的n倍,所以B=2πmf/ne,电子的速度为2πRf/n.三、计算题(本大题共4小题,共44分.解答中必须有解析的过程,直接写答案的不得分)15.(10分)如图所示,质量为60 g的金属棒长为L1=20 cm,棒两端与长为L2=30 cm的细软金属线相连,吊在磁感应强度B=0.5 T、竖直向上的匀强磁场中.当金属棒中通过稳恒电流I后,金属棒向纸外摆动,摆动过程中的最大偏角θ=60°(取g=10 m/s2),求：(1)金属棒中电流大小和方向;(2)金属棒在摆动过程中动能的最大值.解析：(1)作金属棒的侧视图如图所示,由左手定则可得：电流方向水平向右.杆摆到60°时处于平衡状态,所以杆所受安培力F=mgtanθ=IBL12 A.所以I=mgtanθ/BL1=3(2)由分析知棒在向外摆的过程中重力和安培力对棒做功,棒摆到与竖直成30°角时动能最大.选棒摆到30°角时为初状态,摆到60°角时为末状态,则由动能定理-mgL 2(1-cosθ)+IBL 1L 2sinθ=mv 2/2,得E k =IBL 1L 2′sinθ′-mgL 2(1-cosθ′)=2.78×10-2 J.答案：(1)金属棒中电流方向水平向右,电流大小为32 A(2)2.78×10-2 J16.(10分)如图所示,光滑斜面固定在水平面上,斜面倾角为θ.磁感强度为B 的匀强磁场垂直纸面向里.有一质量为m 、带电量为q 的滑块,从某一时刻起,在斜面上由静止开始滑下,到某一位置离开斜面(设斜面足够长).求：(1)滑块带何种电荷?(2)滑块在斜面上运动的最大速度是多少?解析：(1)滑块由静止开始沿斜面向下做加速运动.若滑块带正电,则其所受洛伦兹力垂直于斜面向下,将使滑块与斜面挤压,且随速度v 的增大,洛伦兹力也增大,滑块与斜面挤压得更紧,滑块是不会离开斜面的.若滑块带负电,则其所受洛伦兹力垂直于斜面向上,随着下滑速度增大,洛伦兹力增大,使滑块与斜面间的正压力减小,当洛伦兹力大小等于mgcosθ时,正压力为零.随着滑块继续下滑,速度也继续增大,洛伦兹力大于mgcosθ,滑块将离开斜面.所以滑块带的是负电.(2)因斜面光滑,故滑块沿斜面的运动是匀加速运动.当滑块即将脱离斜面时,它在斜面上运动的速度最大.设该速度大小为v m ,则qv m B=mgcosθ,得v m =mgcosθ/qB.答案：(1)负电 (2)v m =mgcosθ/qB17.(12分)如图所示,厚度为h 、宽为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A 和下侧面A′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时电势差U,电流I 和B 的关系为U=kdIB ,式中的比例系数k 称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力,当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差. 设电流I 是由电子定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电量为e,回答下列问题:(1)达到稳定状态时,导体板上侧面Ａ的电势__________下侧面A′的电势(填“高于”“低于”或“等于”).(2)电子所受的洛伦兹力的大小为__________.(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U 时,电子所受的静电力的大小为__________.(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数k=nel ,其中n 代表导体板单位体积中电子的个数.解析：(1)首先分析电流通过导体板时的微观物理过程.由于导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中,电流是电子的定向运动形成的,电流方向从左到右,电子运动的方向从右到左.根据左手定则可判断电子受到的洛伦兹力的方向向上,电子向A 板聚集,A′板出现多余的正电荷,所以A 板电势低于A′板电势,应填“低于”.(2)电子所受洛伦兹力的大小为f=evB.(3)横向电场可认为是匀强电场,电场强度E=h U ,电子所受电场力的大小为F=eE=e hU . (4)电子受到横向静电力与洛伦兹力的作用,由两力平衡有e h U =evB 可得U=hvB. 通过导体的电流强度微观表达式为I=nevdh.由题目给出的霍尔效应公式U=K d IB ,有hvB=K d nevdhB ,得K=ne1. 答案：(1)低于 (2)evB (3)eU/h (4)见解析18.(12分)如图所示,在Y ＜0区域内存在匀强磁场,方向垂直于XY 平面并指向纸外,磁感应强度为B,一带正电的粒子从Y 轴上的A 点,以速度v 0与Y 轴负半轴成夹角θ射出,进入磁场后,经磁场的偏转最终又恰能通过A 点,A 点的坐标为(0,a).试问该粒子的荷质比为多少?从A 点射出到再次经过A 点共要多少时间?解析：因为Bqv 0=Rmv 20① 由几何关系R=θcos a tanθ② 在磁场中偏转时间t 1=qBm T )2(22θππθπ+=+③ 匀速运动的时间t 2=θθcos 2cos 200v a v a=④ 联立①②及③④分别可得: 粒子的荷质比θθθθsin cos tan cos 200Ba v Ba v m q ==. 总时间t=qBm v a )2(cos 20θπθ++. 答案：θθsin cos 20Ba v ；Bqm v a )2(cos 20θπθ++.。
新鲁科版物理选修3-1单元测试：磁场对电流和运动电荷的作用
（时间：50分钟 满分：100分）一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分，第1〜5题只有一项符合题目要求， 第6〜8题有多项符合题目要求，全都选对的得 6分，选对但不全的得 3分，有选错的得 0分）1 •关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是 （ ）A •安培力的方向可以不垂直于直导线 B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C •安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D •将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半 解析：选B 根据左手定则可知：安培力的方向垂直于电流 I 和磁场B 确定的平面，即安培力的方向既垂直于B 又垂直于I , A 错误，B正确；当电流I 的方向平行于磁场 B 的方向时，直导线受到的安培力为 零，当电流I 的方向垂直于磁场 B 的方向时，直导线受到的安培力最大， 可见，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关，C 错误；如图所示，电流I 和磁场B 垂直，直导线受到的安培力 F = BIL ，将直导线从中点折成直角，分段研究导线受到的 安培力，电流I 和磁场B 垂直，根据平行四边形定则可得， 导线受到的安培力的合力为F '2= -^BIL , D 错误。
2.如图所示，a 是竖直平面P 上的一点。
P 前有一条形磁铁垂直于 P ，且S 极朝向a 点， P 后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过 a 点。
在电子经过a 点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向 （ ）A .向上B .向下C .向左D .向右解析：选A 条形磁铁的磁感线方向在 a 点为垂直P 向外，粒子在条形磁铁的磁场中 向右运动，所以根据左手定则可得电子受到的洛伦兹力方向向上，A 正确。
3.如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁 铁连接起来，此时台秤读数为 弘，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导阶段验收评估（六）磁场对电流和运动电荷的作用X X X X X X X a rxxx x/x x x xxx x x x X \x x x x x x X x x X X X X X X X体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为则以下说法正确的是（）C . N i = N 2D . N 1VN 2解析：选B 导体棒受到的安培力方向斜向右下方，由牛顿第三定律可知磁铁受到的 磁场力斜向左上方，磁场力的竖直分量使条形磁铁对台秤压力减小，故知： N 4>N 2,电流磁场对磁铁的磁场力的水平分量使磁铁左移，弹簧长度将变短，B 正确。
鲁科版高中物理选修3-1第6章 磁场对电流和运动电荷的作用.docx
高中物理学习材料桑水制作第6章磁场对电流和运动电荷的作用(时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法中正确的是( )A．安培力大小只跟磁场的强弱和电流的强度有关B．安培力的方向与磁场方向垂直，不一定与电流方向垂直C．若导线受到的磁场力为零，导线所在处的磁感应强度必定为零D．若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大，此时导线必与磁场方向垂直解析：选D.由安培力公式F＝BIl sin θ及左手定则分析可知A、B、C错误，D正确．2.如图所示，abcd四边形闭合线框，a、d、c三点分别在三个正交坐标轴上，坐标值均等于L，整个空间处于平行于＋y方向竖直向上的匀强磁场中，通入电流I，方向如图所示．关于四边形的四条边所受到的安培力的大小，下列叙述中正确的是( )A．ab边与bc边受到的安培力大小相等B．cd边受到的安培力最大C．cd边与ad边受到的安培力大小相等D．ad边不受安培力作用解析：选B.bc边不受安培力，ad边的有效长度为L，故ab边和ad边受安培力大小相等．cd边长度为2L，受安培力最大，B选项正确．3．(·淮安高二检测)洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列各图中均标有带正电荷粒子的运动速度v，洛伦兹力F及磁场B的方向，圆表示粒子的轨迹，其中可能出现的情况是( )解析：选A.带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，故洛伦兹力指向圆心，C、D错误．由左手定则判定A正确，B错误．故选A.4.如图所示，通电圆线圈套在条形磁铁右端，磁场对通电线圈作用的结果是( )A．圆面有被拉大的倾向B．圆面有被压小的倾向C．线圈将向上平移D．线圈将向右平移解析：选B.线圈处在如图所示的磁场中，线圈中电流的截面图上方向外，下方向里，由左手定则知受力如图所示，则在安培力的作用下，线圈有被压小的趋势，F 的水平分量将使线圈向左平移．故选B.5.在半径为r 的圆形空间内有一匀强磁场，一带电粒子以速度v从A 沿半径方向入射，并从C 点射出，如图所示(O 为圆心)．已知∠AOC ＝120°.若在磁场中，粒子只受洛伦兹力作用，则粒子在磁场中运行的时间( ) A.2πr 3v B.23π3vC.πr 3v D.3πr 3v解析：选D.如图，首先找出粒子做圆周运动的圆心O ′，对应的圆心角为60°，设该粒子做圆周运动的周期为T ，半径为R ，则：R ＝r ·cot 30°＝3r ，则t ＝16T ＝16·2πR v ＝3πr 3v，故选D. 二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分．)6．两个粒子带电荷量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动，则( )A ．若速率相等，则半径必相等B ．若质量相等，则周期必相等C ．若速度和质量的乘积大小相等，则半径必相等D ．若动能相等，则周期必相等 解析：选BC.已知两粒子q 相同、B 相同，则由半径公式R ＝mv qB 可知A 错误、C 正确；由周期公式T ＝2πm qB可知B 正确；因为动能相等，质量未必相等，D 错误．故选BC. 7.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示．离子源S 产生的各种不同正离子束(速度可看做为零)经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P 上的位置到入口处S 1的距离为x ，可以判断( )A ．若离子束是同位素，x 越大，离子质量越大B ．若离子束是同位素，x 越大，离子质量越小C ．只要x 相同，则离子质量一定相同D ．只要x 相同，则离子的荷质比一定相同解析：选AD.离子在电场中加速，有qU ＝12mv 2，在匀强磁场中偏转，有x ＝2R ＝2mv qB，联立两式，解得x ＝22U B ·m q，可判断A 、D 正确．B 、C 错误．故选AD. 8.如图所示，x 轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场．有两个质量相同、电荷量也相同的分别带正、负电的离子(不计重力)以相同速度从O点射入磁场中，射入方向与x 轴的夹角均为θ.则正、负离子在磁场中( )A ．运动时间相同B ．运动轨道半径相同C ．重新回到x 轴时速度大小和方向均相同D ．重新回到x 轴时距O 点的距离相同解析：选BCD.由半径公式R ＝mv qB可知，B 正确；由左手定则确定正电荷受到的洛伦兹力方向垂直速度方向向上，而负电荷受到的洛伦兹力方向垂直速度方向向下，经过匀速圆周运动的旋转以后离O 点距离相等，可知C 、D 正确；圆心角不同，所以运动时间不同，A 错误．故选BCD.9.(2013·高考浙江卷)在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子P ＋和P 3＋，经电压为U 的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示，已知离子P ＋在磁场中转过θ＝30°后从磁场右边界射出．在电场和磁场中运动时，离子P ＋和P 3＋( )A ．在电场中的加速度之比为1∶1B ．在磁场中运动的半径之比为3∶1C ．在磁场中转过的角度之比为1∶2D ．离开电场区域时的动能之比为1∶3解析：选BCD.磷离子P ＋与P 3＋电荷量之比q 1∶q 2＝1∶3，质量相等，在电场中加速度a＝qE m ，由此可知，a 1∶a 2＝1∶3，选项A 错误；离子进入磁场中做圆周运动的半径r ＝mv qB ，又qU ＝12mv 2，故有r ＝1B 2mU q ，即r 1∶r 2＝3∶1，选项B 正确；设离子P 3＋在磁场中偏角为α，则sin α＝d r 2，sin θ＝d r 1(d 为磁场宽度)，故有sin θ∶sin α＝1∶3，已知θ＝30°，故α＝60°，选项C 正确；全过程中只有电场力做功，W ＝qU ，故离开电场区域时的动能之比即为电场力做功之比，所以E k1∶E k2＝W 1∶W 2＝1∶3，选项D 正确．10．(2013·高考广东卷)如图，两个初速度大小相同的同种离子a和b ，从O 点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P 上．不计重力．下列说法正确的有( )A ．a 、b 均带正电B ．a 在磁场中飞行的时间比b 的短C ．a 在磁场中飞行的路程比b 的短D ．a 在P 上的落点与O 点的距离比b 的近解析：选AD.带电离子打到屏P 上，说明带电离子向下偏转，根据左手定则，a 、b 两离子均带正电，选项A 正确；a 、b 两离子垂直进入磁场的初速度大小相同，电荷量、质量相等，由r ＝mv qB 知半径相同．b 在磁场中运动了半个圆周，a 的运动大于半个圆周，故a 在P 上的落点与O 点的距离比b 的近，飞行的路程比b 长，选项C 错误，选项D 正确；根据t θ＝T2π知，a 在磁场中飞行的时间比b 的长，选项B 错误． 三、非选择题(本题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)11．(12分)(·上海高二检测)1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2 g 的弹体(包括金属杆EF 的质量)加速到10 km/s 的电磁炮(常规炮弹的速度约为2 km/s)．如图所示，若轨道宽为2 m ，长为100 m ，通过的电流为10 A ，试问轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场的最大功率有多大(轨道摩擦不计)?解析：由运动学公式求出加速度a ，由牛顿第二定律和安培力公式联立求出B .据2ax ＝v 2t －v 20得炮弹的加速度大小为a ＝v 2t 2x ＝10×10322×100m/s 2＝5×105 m/s 2.(4分) 据牛顿第二定律F ＝ma 得炮弹所受的安培力F ＝ma ＝2.2×10－3×5×105 N ＝1.1×103 N ，(2分)而F ＝BIL ，所以B ＝F IL ＝1.1×10310×2T ＝55 T ．(3分) 据P ＝Fv 得，P max ＝Fv ＝1.1×103×10×103 W ＝1.1×107 W ．(3分)答案：55 T 1.1×107 W12．(12分)电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的．电子束经过电压为U 的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示．磁场方向垂直于圆面．磁场区域的中心为O ，半径为r .当不加磁场时，电子束将通过O 点而打到屏幕的中心M 点．为了让电子束射到屏幕边缘P ，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B 应为多少？解析：电子在磁场中沿圆弧ab 运动，圆心为C ，半径为R .以v表示电子进入磁场时的速度，m 、e 分别表示电子的质量和电荷量，则eU ＝12mv 2，(3分) evB ＝mv 2R ，(3分) 又有tan θ2＝r R，(3分) 由以上各式解得B ＝1r 2mUe tan θ2.(3分) 答案：1r 2mU e tan θ213．(16分)如图所示，直角坐标系xOy 位于竖直平面内，在水平的x 轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B ，方向垂直xOy 平面向里，电场线平行于y 轴．一质量为m 、电荷量为q 的带正电的小球，从y 轴上的A 点水平向右抛出，经x 轴上的M 点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x 轴上的N 点第一次离开电场和磁场，MN 之间的距离为L ，小球过M 点时的速度方向与x 轴正方向的夹角为θ.不计空气阻力，重力加速度为g ，求：(1)电场强度E 的大小和方向．(2)小球从A 点抛出时初速度v 0的大小．(3)A 点到x 轴的高度h .解析：(1)小球在x 轴下方的复合场中恰能做匀速圆周运动，静电力与重力平衡，Eq ＝mg ，得E ＝mg q，因小球带正电，故E 的方向竖直向上．(4分) (2)小球的运动轨迹如图所示，(2分)设圆的半径为R ，则由几何关系知R ＝L 2sin θ，设小球做圆周运动的速率为v ，有qvB ＝mv 2R ，得v ＝qBR m ＝qBL 2m sin θ，(2分)故小球抛出的初速度v 0＝v cos θ＝qBL2m tan θ.(2分) (3)小球经M 点时的竖直分速度v y ＝v sin θ，(1分)在x 轴上方小球做平抛运动，故有v y ＝gt ，h ＝12gt 2，(2分) 由上式综合解得h ＝q 2B 2L 28m 2g.(3分) 答案：(1)mg q 竖直向上 (2)qBL 2m tan θ (3)q 2B 2L 28m 2g。
章末综合测评3 磁场 磁场对电流和运动电荷的作用—2020-2021鲁科版高中物理选修3-1课时作业
章末综合测评(三)磁场磁场对电流和运动电荷的作用(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。
在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．下列关于磁场和磁感线以及磁通量的描述，正确的是()A．磁感线是肉眼看不见的曲线，但却客观存在B．穿过线圈的磁通量为零时，磁感应强度一定为零C．磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大D．异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，都是通过磁场发生的相互作用D[磁感线是人们为了方便研究磁场而假想的曲线，不是客观存在的，选项A错误；当线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为零，故当穿过线圈的磁通量为零时，磁感应强度不一定为零，选项B错误；穿过线圈的磁通量与线圈在磁场中的放置方式有关，故磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量不一定越大，选项C错误；异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，都是通过磁场发生的相互作用，选项D正确。
]2．如图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图。
当圆盘高速绕中心轴OO′顺时针转动时，通电直导线所受磁场力的方向是()A．竖直向上B．竖直向下C．水平向里D．水平向外C[由于带负电的圆环顺时针方向旋转，形成的等效电流为逆时针方向，所产生的磁场方向竖直向上。
由左手定则可判定通电导线所受安培力的方向水平向里。
]3．如图所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量，则有()A．Φ1＞Φ2B．Φ1＝Φ2C．Φ1＜Φ2D．无法判断B[磁通量定义式中的S应理解为处于磁场中有效的面积，由于环1和环2处在磁场中的面积相同，所以穿过这两个圆环的磁通量是相等的，即Φ1＝Φ2，故B选项正确。
]4．一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点。
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。
高中鲁科版物理选修3-1练习：第六章+磁场对电流和运动电荷的作用+第1节 随堂演练巩固提升+Word版含答案.doc
[随堂检测]1．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解析：选A.赤道上空地磁场方向水平向北，由左手定则可确定该导线受到安培力方向竖直向上，A正确．2．(2018·太原五中阶段性检测)下图中分别标明了通电直导线中电流I、匀强磁场的磁感应强度B和电流所受安培力F的方向，其中正确的是()解析：选A.伸开左手，四指指向电流方向，让磁感线垂直穿过手心，拇指指向为安培力方向，故A中的安培力方向竖直向上，B中的安培力为零，C中安培力方向竖直向下，D 中安培力方向垂直纸面向外，故A正确．3．(多选)一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是()A．0.4 N B．0.2 NC．0.1 N D．0 N解析：选BCD.据安培力的定义，当磁感应强度B与通电电流I方向垂直时，磁场力有最大值为F max＝BIL＝0.5×2×0.2 N＝0.2 N；当两者方向平行时，磁场力有最小值为0；随着二者方向夹角的不同，磁场力大小可能在0.2 N与0之间取值，故B、C、D正确．4．(2018·河北石家庄辛集中学检测)如图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，当圆盘高速绕中心轴OO′转动时(电流方向和转动方向如图所示)．通电直导线所受磁场力的方向是()A．竖直向上B．竖直向下C．水平向里D．水平向外解析：选C.带电圆盘如题图所示转动时，形成逆时针方向的电流，根据右手螺旋定则可知，在圆盘上方形成的磁场方向竖直向上，根据左手定则，伸开左手，让四指指向和电流方向一致，磁感线穿过手心，则大拇指指向纸面内侧，因此安培力的方向水平向里，故A 、B 、D 错误，C 正确．5．如图所示，在与水平方向夹角为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1 m 的平行导轨上放一质量为m ＝0.3 kg 的金属棒ab ，通以从b →a 、I ＝3 A 的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止．求：(g ＝10 m/s 2)(1)匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab 棒对导轨的压力大小．解析：(1)金属棒ab 中电流方向由b →a ，它所受安培力方向水平向右，它还受竖直向下的重力，垂直斜面向上的支持力，三力合力为零，如图所示．沿斜面方向有mg sin 60°＝BIL cos 60°得B ＝mg tan 60°IL ＝0.3×10×33×1T ≈1.73 T. (2)对导轨的压力为F ′N ＝F N ＝mg sin 30°＝0.3×100.5N ＝6 N. 答案：(1)1.73 T (2)6 N[课时作业]一、单项选择题1．关于磁场对通电直导线的作用力(安培力)，下列说法不正确的是( )A ．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B ．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场的方向垂直C ．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直D ．通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B 和I 所确定的平面解析：选A.当电流方向与磁场方向平行时，通电直导线不受安培力作用，故A 错误；据左手定则，判定安培力方向总垂直于电流方向和磁场方向所确定的平面，故B 、C 、D 均正确．2．有一段直导线长1 cm ，通过5 A 电流，把它置于磁场中某点时，受到的磁场力为0.1 N ，则该点的磁感应强度B 不可能为( )A ．1 TB ．5 TC ．2 TD ．2.5 T 解析：选A.因为安培力F ＝IBl sin θ，所以B ＝F Il sin θ，当θ＝90°时，B ＝2 T 为最小磁场强度．3．如图所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成．当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度．下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是()解析：选B.要使炮弹加速，安培力应向右，由左手定则可知：磁场方向应垂直纸面向外．4.如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于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，可以()A．适当减小磁感应强度B．使磁场反向C．适当增大电流D．使电流反向解析：选C.为使悬线拉力为零，安培力的方向必须向上且增大才能与重力平衡，即合力为零，由左手定则可知，A、B、D错误，C正确．5．(2018·湖北三市期末联考)长为4L的直导线等分成四等份，折成如图所示的图形，其中的V形导线夹角为60°，整个图形置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，当在该导线中通以大小为I的电流时，该通电导线受到的安培力大小为()A．BIL B．2BILC．3BIL D．4BIL解析：选C.V形导线在磁场内有效长度为2L sin 30°＝L，故该V形通电导线受到安培力大小为F＝BI·2L sin 30°＝BIL，该整个通电导线受到的安培力大小为3BIL，故选C.6．(2018·河北定州中学高二周练)通电导体棒水平放置在光滑绝缘斜面上，整个装置处在匀强磁场中，在以下四种情况中导体棒可能保持静止状态的是()解析：选D.A图中导体棒受重力、竖直向下的安培力、垂直斜面斜向上的支持力，由共点力平衡可知，A错误；B图中导体棒受重力、水平向左的安培力、垂直斜面斜向上的支持力，由共点力平衡可知，B错误；C图中导体棒受重力、沿斜面向下的安培力、垂直斜面斜向上的支持力，由共点力平衡可知，C错误；D图中导体棒受重力、沿斜面向上的安培力、垂直斜面向上的支持力，由共点力平衡可知，D正确．二、多项选择题7．关于电流计以下说法正确的是()A．指针稳定后，游丝形变产生的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的B．通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大C．在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场D．在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流大小有关，而与所处位置无关解析：选ABD.游丝形变产生的阻力效果与安培力引起的动力效果平衡时，线圈停止转动，故从转动角度来看二力方向相反．电流计内磁场是均匀辐射磁场，在线圈转动的范围内，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，线圈所在各处的磁场大小相等方向不同，所以安培力大小与电流大小有关而与所处位置无关，电流越大，安培力越大，指针转过的角度越大，正确的选项为A、B、D，而C错误．8．(2018·江苏泰州中学检测)如图所示，在“研究影响通电导体棒所受磁场力的因素”实验中，要使导体棒摆动的幅度增大，以下操作中可行的是()A ．增加磁铁的数量B ．增大导体棒中的电流强度C ．改变导体棒中的电流方向D ．将磁铁更换成磁性较强的解析：选ABD.增大安培力即可使导体棒摆动的幅度增大，根据安培力的公式F ＝BIL 可知，增加磁铁的数量，在磁场中有效长度增加，安培力增加；增大导体棒中的电流强度，安培力增大；改变导体棒中的电流方向，只会改变安培力的方向，不会改变安培力的大小；将磁铁更换成磁性较强的，磁感应强度增强，安培力增大，综上所述选项C 不可行．9．通电矩形导线框abcd 与无限长通电直导线MN 在同一平面内，电流方向如图所示，ab 边与MN 平行．关于MN 的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是( )A ．线框有两条边所受的安培力方向相同B ．线框有两条边所受的安培力大小相同C ．线框所受安培力的合力方向向左D ．线框将绕MN 转动解析：选BC.通电矩形导线框abcd 在无限长通电直导线形成的磁场中，受到磁场力的作用，对于ad 边和bc 边，所在的磁场相同，但电流方向相反，所以ad 边、bc 边受磁场力(安培力)大小相同，方向相反，即ad 边和bc 边受合力为零．而对于ab 和cd 两条边，由于在磁场中，离长直导线的位置不同，ab 边近而且由左手定则判断受力向左，cd 边远而且由左手定则判断受力向右，所以ab 边、cd 边受合力方向向左，故B 、C 选项正确．10. (2018·甘肃兰州一中高二期末)如图所示，质量为m 、长为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于O 、O ′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x 正方向的电流I ，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度的方向和大小可能为( )A ．z 轴正方向，mg ILtan θ B ．y 轴正方向， mg ILC ．z 轴负方向，mg ILtan θD ．沿悬线向上， mg ILsin θ 解析：选BC.对导线受力分析，画出平面图，其受到竖直向下的重力、沿悬线向上的拉力和安培力(未画出，需要根据磁感应强度的方向而定)，电流方向垂直于纸面向外．当磁感应强度B 沿z 轴正方向时，根据左手定则可知安培力沿y 轴负方向，由力的平衡条件可知，此时导线不可能保持静止状态，故A 错误；当磁感应强度B 沿y 轴正方向时，根据左手定则可知安培力沿z 轴正方向，由力的平衡条件可知，此时悬线的拉力T 为零，导线受重力和安培力，由力的平衡条件可知，二力等大反向，有BIL ＝mg ，磁感应强度B ＝mg IL，故B 正确；当磁感应强度B 沿z 轴负方向时，根据左手定则可知安培力沿y 轴正方向，由力的平衡条件可知，此时安培力BIL ＝mg tan θ，磁感应强度B ＝mg tan θIL，故C 正确；当磁感应强度B 沿悬线向上时，根据左手定则可知安培力垂直于悬线向下，与y 轴负方向夹角为θ，由力的平衡条件可知，此时导线不可能保持静止状态，故D 错误．三、非选择题11.质量为m 的导体棒MN 静止于宽度为L 的水平导轨上，通过MN 的电流为I ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图所示，求MN 所受的支持力和摩擦力的大小．解析：导体棒MN 处于平衡状态，注意题中磁场方向与MN 是垂直的，作出其侧视图，对MN 进行受力分析，如图所示．由平衡条件有：f ＝F sin θ，N ＝F cos θ＋mg ，其中F ＝ILB解得：N ＝ILB cos θ＋mg ，f ＝ILB sin θ.答案：ILB cos θ＋mg ILB sin θ12. (2018·河北邯郸第一中学期末)如图所示，在磁感应强度B ＝1.0 T 、方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成θ＝37°角的导电滑轨，滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab ，已知接在滑轨中的电源电动势E ＝12 V ，内阻不计，ab 杆长L ＝0.5 m ，质量m ＝0.2 kg ，杆与滑轨间的动摩擦因数μ＝0.1，滑轨与ab 杆的电阻忽略不计，g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，求：接在滑轨上的滑动变阻器R 的阻值在什么范围内变化时，可使ab 杆在滑轨上保持静止？(结果保留一位有效数字)解析：对金属杆受力分析，回路中的电流为：I ＝E R 金属杆受到的安培力为：F ＝BIL 当摩擦力沿斜面向上，电流强度最小，电阻最大，由共点力平衡得：mg sin 37°－f －F cos 37°＝0 mg cos 37°＋F sin 37°－F N ＝0 f ＝μF N 联立解得：R max ＝5 Ω 当摩擦力沿斜面向下，电流强度最大，电阻最小，由共点力平衡得： mg sin 37°＋f －F cos 37°＝0 mg cos 37°＋F sin 37°－F N ＝0 f ＝μF N 联立解得：R min ＝3 Ω 故可变电阻在3～5 Ω范围内． 答案：3～5 Ω 美文欣赏 1、 走过春的田野，趟过夏的激流，来到秋天就是安静祥和的世界。
鲁科版 高中物理 选修3-1 第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 寒假复习题
绝密★启用前鲁科版高中物理选修3-1 第6章磁场对电流和运动电荷的作用寒假复习题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.如图所示，质量m=0.1kg的AB杆放在倾角θ=30°的光滑轨道上，轨道间距l=0.2m，电流I=0.5A，当加上垂直于杆AB的某一方向的匀强磁场后，杆AB处于静止状态，则所加磁场的磁感应强度不可能为（）A． 3TB． 6TC． 9TD． 12T2.如图所示，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600角。
现将带电粒子的速度变为v/3，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（）A．B．2ΔtC．D．3Δt3.电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，利用这种装置可以把质量为m＝2.0 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到4 km/s，若这种装置的轨道宽为d＝2 m，长L＝100 m，电流I＝10 A，轨道摩擦不计且金属杆EF与轨道始终接触良好，则下列有关轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场力的最大功率结果正确的是()A．B＝18 T，P m＝1.08×108WB．B＝8 T，P m＝6.4×105WC．B＝18 T，P m＝2.16×106WD．B＝0.6 T，P m＝3.6×106W4.如图所示，一束电子以不同速率沿图示水平方向飞入横截面是一正方形的匀强磁场，只考虑洛仑兹力作用，下列说法正确的是（）A．电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大B．电子的速率不同，它们在磁场中运动时间一定不相同C．电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线越长D．在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线一定重合5.如图，将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来，在其附近放一块条形磁铁，磁铁的轴线与圆环在同一个平面内，且通过圆环中心，如图所示，当圆环中通以顺时针方向的电流时，从上往下看（）A．圆环顺时针转动，靠近磁铁B．圆环顺时针转动，远离磁铁C．圆环逆时针转动，靠近磁铁D．圆环逆时针转动，远离磁铁6.一带电粒子在匀强磁场中．沿着磁感应强度的方向运动，现将该磁场的磁感应强度增大1倍，则带电粒子受到的洛伦兹力（）A．增大为原来的2倍B．增大为原来的4倍C．减小为原来的一半D．保持原来的情况不变7.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈圆心重合，当两线圈通入如图所示的电流时，从左向右看线圈L1将（）A．不动B．逆时针转动C．顺时针转动D．向纸面外运动8.由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图所示，它曾由航天飞机携带升空，将来安装在阿尔法国际空间站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物质．所谓的反物质即质量与正粒子相等，带电量与正粒子相等但相反，例如反质子即为H，假若使一束质子、反质子、α粒子和反α粒子组成的射线，以相同的速度通过OO′进入匀强磁场B2而形成的4条径迹，则()A． 1、3是反粒子径迹B． 2、4为反粒子径迹C． 1、2为反粒子径迹D． 4为反α粒子径迹9.如图，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A 与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是()A．水平向左B．水平向右C．竖直向下D．竖直向上10.如图所示，A为一水平放置的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图，当圆盘沿图中所示方向高速绕中心轴OO′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是()A．竖直向上B．竖直向下C．水平向里D．水平向外二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.（多选）关于安培力和洛伦兹力，下列说法中正确的是（）A．带电粒子在磁场中运动时，有可能不受洛伦兹力作用B．洛伦兹力对运动电荷一定不做功C．放置在磁场中的通电直导线，一定受到安培力作用D．放置在磁场中的通电直导线，有可能不受安培力作用12.（多选）下列关于带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹的说法正确的是()A．带电粒子在磁场中可能做匀速直线运动B．带电粒子在磁场中可能做匀速圆周运动C．带电粒子可能做变速率圆周运动D．带电粒子可能做“螺旋”运动13.(多选)要想提高电流计的灵敏度，可采用的办法有()A．增加线圈匝数B．增加永久性磁铁的磁感应强度C．增加线圈面积D．减小转轴处摩擦14.一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，图中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是()A．磁铁对桌面的压力减小B．磁铁对桌面的压力增大C．磁铁受到向右的摩擦力D．磁铁受到向左的摩擦力分卷II三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)15.在现代科技中，人们常常利用电场、磁场和重力场来控制带电微粒的运动．如图所示，直角坐标系位于竖直面内，y轴上的A点有一带正电的小球，小球的质量为m、电量为q，．若将小球从A点由静止释放，小球在场强为E1、方向平行于坐标平面的匀强电场和重力场的作用下沿直线做匀加速运动到X轴上的B点．在X轴的上方，小球在场强为E2、磁感应强度为B=T的磁场和重力场作用下做匀速圆周运动，轨迹是圆周的一部分，且关于y轴对称，已知A，B两点坐标分别为A（0，﹣l），B（，0），g取10m/s2，求：（1）场强E2的大小和方向；（2）场强E1的大小和方向．（结果可以保留根式）16.把长0.10 m的直导线全部放入匀强磁场中，保持导线和磁场方向垂直，已知磁场的磁感应强度B的大小为5.0×10－3T，当导线中通过的电流为3.0 A时，该直导线受到的安培力的大小是多少？如果将导线和磁场方向平行放置，那么磁场对电流的安培力是多大？17.把一根长L＝10 cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中，(1)当导线中通以I1＝2 A的电流时，导线受到的安培力大小为1.0×10－7N，则该磁场的磁感应强度为多少？(2)若该导线中通以I2＝ 3 A的电流，则此时导线所受安培力大小是多少？方向如何？18.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，图中为回旋加速器的示意图。
鲁科版高中物理选修3-1第五章 磁场对电流和运动电荷的作用 .docx
高中物理学习材料唐玲收集整理高中物理鲁科版3–1第五章 磁场对电流和运动电荷的作用全章测评1．（ ）磁场中某点磁感强度的方向是A ．正电荷在该点的受力方向B ．运动电荷在该点的受力方向C ．静止小磁针N 极在该点的受力方向D ．一小段通电直导线在该点的受力方向2．（ ）在无风的时候，雨滴是竖直下落的。
若雨滴带负电，则它的下落方向将是：A ．东方B ．西方C ．南方D ．北方；3．（ ）如图，接通电键K 的瞬间，用丝线悬挂于一点、可自由转动的通电直导线AB 将A ．A 端向上，B 端向下，悬线张力不变 B ．A 端向下，B 端向上，悬线张力不变C ．A 端向纸外，B 端向纸内，悬线张力变小D ．A 端向纸内，B 端向纸外，悬线张力变大 4．（ ）如图所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向下，由于磁场的作用，则A ．板左侧聚集较多的电子，使b 点电势高于a 点B ．板左侧聚集较多的电子，使a 点电势高于b 点C ．板右侧聚集较多的电子，使a 点电势高于b 点D ．板右侧聚集较多的电子，使b 点电势高于a 点 5．（ ）质量为m 的通电细杆置于倾角为θ的导轨上，导轨的宽度为d ，杆与导轨间的动摩擦因数为μ，有电流通过杆，杆恰好静止于导轨上。
如图所示的A 、B 、C 、D 四个图中，杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是 6．（ ）如图所示， 一束粒子从左到右射入匀强磁场B 1ab I× × × × × × × × × × × × × ×× × ×× × ×× × × - + × × × × × ×第8题图v 0 B和匀强电场E 共存的区域，发现有些粒子没有偏转， 若将这些粒子引入另一匀强磁场B 2中发现它们又分成 几束，粒子束再次分开的原因一定是它们的A ．质量不同B ．电量不同C ．速度不同D ．电量与质量的比不同7．（ ）如图所示，在x 轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应 强度为B 的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O 处以速度v 进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x 轴正方向成120°角，若粒子穿过y 轴正半轴后在磁场中到x 轴的最大距离为a ，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是 A ．aB v 23，正电荷 B ．aB v2，正电荷 C ．aB v 23，负电荷 D ．aBv 2，负电荷8．（ ）质量为m ，电量为q 的带正电小物块在磁感强度为B ，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，沿动摩擦因数为μ的绝缘水平面以初速度υ0开始向左运动，如图所示．物块经时间t 移动距离S 后停了下来，设此过程中，q 不变，则A ．S>g v μ220 B ．S<gv μ220C ．t ＞)(00B qv mg mv +μ D ．t ＜)(00B qv mg mv +μ9．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为 。
高中物理选修3-1磁场对电流和运动电荷的作用全章测评
鲁科版3–1第六章磁场对电流和运动电荷的作用全章测评(时间:90分钟,总分: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.下列天体周围都有磁场，其中指南针不能在其上工作的是（）A.地球B.太阳C.月亮D.火星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C.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得大致相同D.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得更加杂乱无章3.来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将（）A.竖直向下沿直线射向地面 B.相对于预定地点向东偏转C.相对于预定点稍向西偏转 D.相对于预定点稍向北偏转4.某地地磁场的磁感应强度大约是 4.0×10-5T ，一根长为500 m 的电线，电流为10 A ，该导线可能受到的磁场力为（）A.0B.0.1 NC.0.3 ND.0.4 N5.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6.直导线ab 长为L ，水平放置在匀强磁场中，磁场方向如图6-6，磁感应强度为B ，导线中通有恒定电流，电流为I ，则…（）图6-6A.导线所受安培力大小为BILB.若电流方向由b 向a ，则安培力方向竖直向上C.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变成BIL sin αD.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变为BIL cos α7.如图6-7所示，矩形线圈abcd 放置在水平面内，磁场方向与水平面成α角，已知sin α＝54，线圈面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，则通过线圈的磁通量为（）图6-7A.BSB.54BS C.53BS D.43BS 8.如图6-8所示，一金属直杆MN 两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN 与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN 垂直于纸面向外运动，可以（）图6-8A.将a 、c 端接在电源正极，b 、d 端接在电源负极B.将b 、d 端接在电源正极，a 、c 端接在电源负极C.将a 、d 端接在电源正极，b 、c 端接在电源负极D.将a 、c 端接在交流电源的一端，b 、d 端接在交流电源的另一端9.如图6-9所示，空间有垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m ＝1 kg 的带正电的绝缘小滑块，开始静止在绝缘粗糙的斜面底端.从某时刻滑块突然受到一个沿斜面向上的冲量I ＝10 N ·s ，滑块沿斜面先向上后向下运动，当滑块滑到离地面1 m 高处时，滑块速度大小为4 m/s.关于滑块在整个运动中所受的洛伦兹力方向，下列说法正确的是（）图6-9A.一直垂直斜面向上B.一直垂直斜面向下C.先垂直斜面向上后垂直斜面向下D.先垂直斜面向下后垂直斜面向上10.如图6-10所示，在匀强磁场中有一带电粒子做匀速圆周运动，当它运动到M 点，突然与一不带电的静止粒子碰撞合为一体，碰撞后的运动轨迹应是图6-10中的哪一个(实线为原轨迹，虚线为碰后轨迹)（）图6-1011.如图6-11所示，两个完全相同的圆形线圈能在一个光滑的圆柱上自由移动，设大小不同、方向相同的电流I 1、I 2分别按图示方向通入圆形线圈，则两个线圈的运动情况（）图6-11A.都绕圆柱转动B.彼此相向运动，具有大小相等的加速度C.彼此相向运动，电流较大的加速度较大D.彼此背向运动，电流较大的加速度较大12.如图6-12所示，带电平行板中匀强电场竖直向上，匀强磁场方向垂直纸面向里，某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由滑下，经过轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做直线运动，现使小球从稍低些的b点开始自由滑下，在经P点进入板间的运动过程中不可能的是（）图6-12A.其动能将会增大B.其电势能将会增大C.小球所受的洛伦兹力将会增大D.小球所受的电场力将会增大二、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6-13所示是等离子体发电机的示意图，磁感应强度为B，两板间距离为d，要使输出电压为U，则等离子的速度为_______，a是电源的_______极.图6-1315.一个带电微粒在如图6-14所示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动.则该带电微粒必然带_______，旋转方向为_______.若已知圆半径为r，电场强度为E，磁感应强度为B，则线速度为_______.图6-1416.1998年升空的α磁谱仪探索太空中存在的反物质和暗物质，利用质谱仪可测定太空中粒子的比荷.如图6-15所示，当太空中的某一粒子从O点垂直进入磁感应强度B=10 T的匀强磁场后，沿半圆周运动到达P点，测得OP距离为10 cm，从P点离开磁场到Q点，电子计时器记录数据为10-8 s，已知PQ间距离为50 cm，则该粒子的比荷为_______，它可能是_______(填“电子”“正电子”“质子”或“反质子”).图6-15三、计算题（共28分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）17.（8分）如图6-16，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，结果ab静止且紧压于水平导轨上.若磁场方向与导轨平面成θ角，求：图6-16(1)棒ab受到的摩擦力；(2)棒ab对导轨的压力.18.（8分）如图6-17所示，直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场.正、负电子同时从同一点O以与MN成30角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷量为e），求：图6-17（1）它们从磁场中射出时相距多远？（2）射出的时间差是多少？19.（12分）如图6-18所示，质量m＝1.0×10-4 kg的小球放在绝缘的水平面上，小球带电荷量q＝2.0×10-4 C，小球与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，外加水平向右的匀强电场E=5 V/m，垂直纸面向外的匀强磁场B＝2 T，小球从静止开始运动.(1)小球具有最大加速度的值为多少？(2)小球的最大速度为多少?(g取10 m/s2)图6-18参考答案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：D2解析：安培提出的分子电流假说认为，磁性物质微粒中本来就存在分子电流，这些分子电流的取向本来是杂乱无章的，对外不显示磁性，当它处在外磁场中时，分子电流的磁极在外磁场的作用下，沿磁场方向做有序排列，这就是所谓的磁化.只有选项C 是正确的.答案：C3解析：地球表面地磁场方向由南向北，电子带负电.根据左手定则可判定，电子自赤道上空竖直下落过程中所受洛伦兹力方向向西.答案：C4解析：当电流垂直于磁场时，电线所受的安培力最大，为F max ＝BIL ＝0.2 N ，因此导线可能受到的磁场力大小是0至0.2 N 之间的值.答案：AB5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：C 6答案：A7解析：因为Φ=BS sin α，所以正确选项为 B.答案：B8解析：这是直线电流在螺线管产生的磁场中的问题，利用右手螺旋定则判断磁场，利用左手定则判断受力方向.将a 接正、b 接负，电流方向为M →N.c 接正、d 接负极，由右手螺旋定则可知，线圈上端为N 极.由左手定则可知MN 向外运动，A 正确.b 接正极时，电流方向为N →M ，d 接正极时线圈下端为N 极，由此可判断MN 向外运动，B 正确.a 接正极时，电流方向为M →N ，d 接正极时，线圈下端为N 极，可判断MN 向里运动，C 错误.MN 中与线圈中虽然通以交流电，但由于ab 与cd 是并联在电源上，当电流为M →N 时，线圈中电流为c →d ，而当电流为N →M时，线圈中电流为d →c ，由以上判断A 、B 的方法可知D 正确.答案：ABD9解析：本题以带电绝缘滑块在磁场中运动为知识背景，通过与力学知识的综合，考查分析和推理能力以及对知识的综合应用能力.滑块受到一斜向上的冲量后，沿斜面向上运动，根据左手定则，受到垂直斜面向下的洛伦兹力.滑块返回过程中受洛伦兹力方向也相反.答案：D10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=qBmv ，带电粒子到M 点与一不带电的静止粒子碰撞合为一体，动量不改变，碰撞后的运动轨迹圆的半径也不改变，因此选项A 正确. 答案：A11解析：使用等效分析法，两个环形电流相当于两个磁极相反的小磁针，相互排斥；由牛顿第三定律可知，它们之间的作用力等大、反向，因此加速度大小相等、方向相反，故选 B.答案：B12解析：由题意可知，小球带正电，小球从稍低些的b 点开始自由滑下，在经P 点进入板间的运动的初速度变小了，初始洛伦兹力也变小了.但是在复合场中运动时，偏离直线向下运动，电场力做负功，重力做正功，速度增加，动能增加，洛伦兹力也增加，选项A 、B 、C 是正确的.电场力与运动电荷的速度无关，大小计算式为：F ＝qE ，所以电场力大小不变，选项D 符合题意. 答案：D13解析：因为qvB ＝m qBmv rr vm,2，所以当速度相同时，r质∶r α＝a a q m q m :质质＝1∶2；当动量相同时，r质∶r α＝aq q 1:1质＝2∶1；当动能相等时，qvB ＝mqBmv ，得r ＝qBmv ，又由E k＝21mv 2，可得：r ＝qBmE k 2，r 质∶r α＝aa q m q m :质质.答案：1∶22∶11∶114解析：最后等离子体匀速通过电磁场，所以有qvB=qdU ，所以v=BdU .由左手定则可知a是电源的正极. 答案：BdU 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mg=qE 和r =qBmv 得v=EBrg .答案：负电逆时针EBrg 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=2781052m/s,105m/s 105.0OP PQ s rt s m据r =Bq mv 得2710510105Brv mq C/kg质子的比荷kg1066.1C 106.12719mq ，故该粒子为反质子.答案：108C/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mg 、水平导轨的支持力F N 和静摩擦力的作用.金属杆ab 静止，合外力为零，则有：F ＝BIL sin θ，F N +BIL cos θ＝mg ，所以棒ab 对导轨的压力F 压＝mg-BIL cos θ.答案：(1)BIL sin θ(2)mg-BIL cos θ18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=Bemv 2（2）时间差为Δt=Bqm 3π419解析：小球受到的电场力F 电水平向右，洛伦兹力F 洛竖直向下，滑动摩擦力F 滑水平向左.当刚开始运动时，速度为零，洛伦兹力为零，滑动摩擦力最小，合外力最大，小球具有的加速度最大，ma max ＝qE-μmg ，所以a max ＝8 m/s 2.当速度增大时，洛伦兹力增大，滑动摩擦力增大，合外力减小，加速度减小，速度增加，当电场力等于滑动摩擦力时，加速度为零，达到最大速度v max .则有：μ(mg+qv max B)＝qE ，所以：v max ＝10 m/s. 答案：(1)8 m/s2(2)10 m/s。
(粤教版)高中物理【选修3-1】第3章《磁场》章末知识整合课时检测及答案
【金版新学案】2014-2015学年高中物理第3章磁场章末知识整合课时检测粤教版选修3-1专题一磁场对电流的作用1．+公式F＝BIL中L为导线的有效长度．2．安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心．3．安培力做功：做功的结果将电能转化成其他形式的能．4．分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤．①画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况．②用左手定则确定各段通电导线所受安培力．③据初速度方向结合牛顿定律确定导体运动情况．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．当导体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中，关于B大小的变化，正确的说法是( )A．逐渐增大 B．逐渐减小C．先减小后增大 D．先增大后减小解析：根据外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针至水平向左的条件，受力分析，再根据力的平行四边形定则作出力的合成变化图，由此可得B大小的变化情况是先减小后增大．答案：C练习1．如右图所示，一根长度为L的均匀金属杆用两根劲度系数为k的轻弹簧水平悬挂在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．当金属棒中通有由左向右的电流I时，两根轻弹簧比原长缩短Δx后金属杆平衡，保持电流大小不变，方向相反流过金属杆时，两弹簧伸长Δx后金属杆平衡，求匀强磁场的磁感应强度B 为多大？解析：根据安培力和力的平衡条件有(设棒的重力为mg)： 当电流方向由左向右时：BIL ＝2k Δx ＋mg ， 当电流方向由右向左时：BIL ＋mg ＝2k Δx ， 将重力mg 消去得：B ＝2k ΔxIL .答案：B ＝2k ΔxIL2．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R ＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g 取210 /m s .已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝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．解析：(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：I＝ER＋r ＝1.5 A(2)导体棒受到的安培力：F安＝BIL＝0.30 N(3)导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1＝mgsin 37°＝0.24 N，由于F1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f；根据共点力平衡条件mgsin 37°＋f＝F安，解得：f＝0.06 N.答案：(1)I＝1.5 A (2)F安＝0.30 N(3)f＝0.06 N专题二磁场对运动电荷的作用1．带电粒子在无界匀强磁场中的运动：完整的圆周运动．2．带电粒子在有界匀强磁场中的运动：部分圆周运动(偏转)．解题一般思路和步骤：①利用辅助线确定圆心．②利用几何关系确定和计算轨道半径．③利用有关公式列方程求解．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：先作圆O′，根据题目条件过O作直线L即x轴，交圆O′于O″，即可得到粒子进入磁场的运动轨迹：过入射点O沿逆时针再经O″出射．再分别过O、O″作垂线交于O′，既为粒子作圆周运动轨迹的圆心．如图(a)这样作出的图既准确又标准，且易判断粒子做圆周运动的圆心角为270°.(1)粒子轨迹如图(b)．粒子进入磁场在洛伦兹力的作用下做圆周运动：qvB ＝m2v r，r ＝mvqB.(2)粒子运动周期：T ＝2πr v ＝2πm qB ，粒子做圆周运动的圆心角为270°，所以t ＝34T ＝3πm2qB.答案：(1)mv qB (2)3πm2qB3．(2013·广东)(双选)两个初速度大小相同的同种离子a 和b ，从O 点沿垂直磁场方向进人匀强磁场，最后打到屏P 上．不计重力，下列说法正确的有( )A ．a 、b 均带正电B ．a 在磁场中飞行的时间比b 的短C ．a 在磁场中飞行的路程比b 的短D ．a 在P 上的落点与O 点的距离比b 的近解析：a 、b 粒子的运动轨迹如图所示：粒子a 、b 都向下由左手定则可知，a 、b 均带正电，故A 正确；由r ＝mvqB 可知，两粒子半径相等，根据上图中两粒子运动轨迹可知a 粒子运动轨迹长度大于b 粒子运动轨迹长度，运动时间a 在磁场中飞行的时间比b 的长，故B 、C 错误；根据运动轨迹可知，在P 上的落点与O 点的距离a 比b 的近，故D 正确．故选AD.答案：AD 练习4．如图所示，分布在半径为r 的圆形区域内的匀强磁场，磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里．电量为q 、质量为m 的带正电的粒子从磁场边缘A 点沿圆的半径AO 方向射入磁场，离开磁场时速度方向偏转了60°角．试求：(1)粒子做圆周运动的半径； (2)粒子的入射速度；(3)若保持粒子的速率不变，从A 点入射时速度的方向顺时针转过60°角，粒子在磁场中运动的时间．解析：(1)设带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动半径为R ，如图所示 ∠OO′A ＝ 30°由图可知，圆运动的半径R ＝ O′A ＝ 3r ；(2)根据牛顿运动定律， 有：Bqv ＝m v 2R 有：R ＝ mv qB ，故粒子的入射速度 v ＝3rqBm(3)当带电粒子入射方向转过60°角，如图所示，在△OAO 1中，OA ＝ r ，O 1A ＝ 3r ，∠O 1AO ＝30°，由几何关系可得，O 1O ＝r ，∠AO 1E ＝60°设带电粒子在磁场中运动所用时间为t ，由： v ＝2πR T ，R ＝mvBq有：T ＝ 2πR Bq 解出：t ＝ T 6＝πm 3qB答案：见解析☞规律小结： (1) 直线边界(进出磁场具有对称性，如图)(2)平行边界(存在临界条件，如图)(3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图)专题三带电粒子在复合场中的运动1．复合场：电场、磁场、重力场共存，或其中两场共存．2．组合场：电场和磁场各位于一定得区域内，并不重叠或在同一区域，电场、磁场交替出现．3．三种场的比较4.复合场中粒子重力是否考虑的三种情况(1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等一般考虑其重力． (2)在题目中有明确说明是否要考虑重力的，这种情况按题目要求处理比较正规，也比较简单． (3)不能直接判断是否要考虑重力的，在受力分析与运动分析时，要结合运动状态确定是否要考虑重力．5．带电粒子在复合场中运动的应用实例 (1)速度选择器①平行板中电场强度E 和磁感应强度B 互相垂直，这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫速度选择器．②带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是：qvB ＝qE 即v ＝E B .(2)磁流体发电机①磁流体发电机是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能． ②根据左手定则，右图可知B 是发电机的正极．③磁流体发电机两极间的距离为L ，等离子体的速度为v ，磁场的磁感应强度为B ，则两极板间能达到的最大电势差U ＝BLv.④外电阻R 中的电流可由闭合电路欧姆定律求出． (3)电磁流量计工作原理：如图所示，圆形导管直径为d ，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)，在洛伦兹力的作用下横向偏转，a 、b 间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a 、b 间的电势差就保持稳定，即qvB ＝qE ＝q U d ，所以v ＝UBd 因此液体流量：即Q ＝Sv ＝24d ，U Bd ＝πdU4B(4) 霍尔效应在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差，这种现象成为霍尔电势差，其原理如图所示．为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a 、b 、c ，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B 的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q 表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是( )A ．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B ．若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高C ．污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D ．污水流量Q 与U 成正比，与a 、b 无关解析：由左手定则可判断，前表面聚集负电荷，比后表面电势低，且当时，电荷不再偏转，电压表示数恒定，与污水中的离子的多少无关，A 、B 、C 均错误；由Q ＝v·1·bc 可得Q ＝UcB .可见，Q 与U 成正比，与a 、b 无关，D 正确． 答案：D 练习5．半径为r 的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A 点以速度v 0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B 点射出．∠AOB ＝120°，如图所示，则该带电粒子在磁场中运动的时间为( )A.023r v πB.03rvC. 03rv πD.03r v解析：由∠AOB＝120°可知，弧AB 所对圆心角θ＝60°，故t ＝16T ＝πm3qm ，但题中已知条件不够，没有此项选择，另想办法找规律表示t.由匀速圆周运动t ＝L ABv 0，从图中分析有R＝3r ，则AB 弧长L AB ＝R·θ＝3r×π3＝33πr ，则t ＝L AB v 0＝3πr3v 0，D 项正确．答案：D6．如下图，在平面直角坐标系xOy 内，第Ⅰ象限存在沿y 轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限以ON 为直径的半圆形区域内，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 的带正电粒子，从y 轴正半轴上y ＝ h 处的M 点，以速度v0垂直于y 轴射入电场，经x 轴上x ＝ 2h 处的P 点进入磁场，最后以垂直于y 轴的方向射出磁场．不计粒子重力．求：(1)电场强度的大小E.(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r.(3)粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间t.解析：粒子的运动轨迹如下图所示(1)设粒子在电场中运动的时间为t 1，x 、y 方向： 2h ＝v 0t 1，h ＝12at 2根据牛顿第二定律Eq ＝ma 求出E ＝mv 22qh(2)根据动能定理Eqh ＝12mv 2－12mv 2设粒子进入磁场时速度为v ，根据Bqv ＝m v2rr ＝2mv 0Bq(3)粒子在电场中运动的时间t 1＝2hv 0粒子在磁场中运动的周期 T ＝2πr v ＝2πm Bq设粒子在磁场中运动的时间为t 2＝38T求出t ＝t 1＋t 2＝2h v 0＋3πm4Bq答案：见解析如图(a)所示，左为某同学设想的粒子速度选择装置，由水平转轴及两个薄盘N 1、2N 构成，两盘面平行且与转轴垂直，相距为L ，盘上各开一狭缝，两狭缝夹角可调，如下图(b)；右为水平放置的长为d 的感光板，板的正上方有一匀强磁场，方向垂直纸面向外，磁感应强度为B.一小束速度不同、带正电的粒子沿水平方向射入N 1，能通过2N 的粒子经O 点垂直进入磁场．O 到感光板的距离为d2，粒子电荷量为q ，质量为m ，不计重力．(1)若两狭缝平行且盘静止，如下图(c)，某一粒子进入磁场后，竖直向下打在感光板中心点M上，求该粒子在磁场中运动的时间t.(2)若两狭缝夹角为0，盘匀速转动，转动方向如图(b)．要使穿过N 1、2N 的粒子均打到感光板1P 、1P连线上，试分析盘转动角速度ω的取值范围(设通过N 1的所有粒子在盘转一圈的时间内都能到达2N )．分析说明：(1)作圆周X ，由入射点O 、出射点M 可以确定粒子在磁场中运动的轨迹为四分之一圆周，如图(1)．(2)作圆周Y ，要使穿过N 1、2N 的粒子打到感光板的P 1，可以确定粒子在磁场中运动的轨迹为二分之一圆周，对应的粒子运动速度为最小值，如图(2)． (3)作圆周Z ，要使穿过N 1、2N 的粒子打到感光板的2P ，可以确定粒子在磁场中运动的轨迹为OP 2段圆周，对应的粒子运动速度为最大值，再找出圆心的位置，几何关系就易找出了，如图(3)．解析：(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，运动半径R ＝d4，洛伦兹力提供向心力，qvB ＝m2v R，又：2πR ＝v·T, t＝T 4，解得：t ＝πm2qB.(2)速度最小时，运动半径1R ＝d 4，L ＝v t 11，θ0＝t ω11，qv B 1＝m 211v R ，解得：ω1＝4qBd mlθ；速度最大时，22R＝(2R－d 2)2＋d2，解得：2R ＝5d 4，L ＝22v t ，θ0＝22t ω，2qv B ＝m222v R ，解得：2ω＝54qBd mlθ，所以04qBd mlθ≤ω≤54qBd ml θ.答案：(1)πm2qB (2)04qBd ml θ≤ω≤054qBd ml θ。
物理鲁科版选修3-1同步测控：第6章第1节探究磁场对电流的作用 Word版含解析
同步测控我夯基，我达标1.下列等式中正确的是( )A.1 T=1 Wb/m2B.1 T=1 kg/A·s2C.1 T=1 kg·m2/A·s2D.1 T=1 N/A·m解析：分析单位的关系可以从公式入手.T为磁感应强度的单位，Wb为磁通量的单位，m2为面积单位，A为电流单位，s2为时间的平方，N为力的单位，kg为质量单位.因为B=Φ/S=F/IL，所以A、D对；又F=ma，所以B=ma/IL，所以B对.答案：ABD2.关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，正确的说法是( )A.磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的B.磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直C.磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直D.磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直解析：由左手定则可知，安培力方向一定既垂直于磁场方向又垂直于电流方向，但电流方向与磁场方向不一定垂直.答案：D3.有一段直导线长1 cm，通过5 A电流，把它置于磁场中某点时，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B可能值为( )A.1 TB.5 TC.2 TD.2.5 T解析：因为安培力F=IBLsinθ,所以B=F/ILsinθ,当θ=90°时，B=2 T为最小磁场强度.答案：BCD4.下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是…( )A.通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大B.磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向C.放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D.磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关解析：磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与放入的通电导线及其受到的安培力无关，故A错,D对；磁感应强度的大小可由磁感线的疏密来反映，而磁感线的指向代表此处磁场的方向，故B错.安培力的大小不仅与B、I、L有关，还与导体的放置方式有关，故C错误.答案：D5.如图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图.当圆盘绕中心轴OO′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是( )A.竖直向上B.竖直向下C.水平向里D.水平向外解析：带负电荷的橡胶盘顺时针转动，形成逆时针方向的电流，由安培定则得圆盘转动产生的磁场竖直向上，再由左手定则判断得通电直导线所受磁场力水平向里.答案：C6.在赤道上空，沿东西水平方向放置一根导线，通以由西向东的电流，则导线受地磁场的作用力的方向是__________.解析：地磁场方向由南极指向北极，由左手定则判断导线受到向上的安培力.答案：向上7.匀强磁场中有一段长为0.2 m的直导线，它与磁场方向垂直，当通过3 A的电流时，受到0.6 N的磁场力，则磁场的磁感强度是__________T；当导线长度缩短一半时，磁场的磁感强度是__________T；当通入的电流加倍时，磁场的磁感强度是__________T.解析：由F=IBL得：B=F/IL=1T.因为磁感应强度是磁场本身性质，与放入其中的导线长短以及通入的电流大小都无关，所以不管导线长度和电流强弱怎样变化，B始终是1T.答案：1 1 1我综合，我发展8.同一平面内，两个半径不同的同心导体环中通以同向电流时( )A.两环都有向内收缩的趋势B.两环都有向外扩张的趋势C.内环有收缩趋势，外环有扩张趋势D.外环有收缩趋势，内环有扩张趋势解析：因为两环通以同向电流，所以要相互吸引，外环有收缩趋势，内环有扩张趋势.答案：D9.一根长直导线穿过载有恒定电流的金属圆环的中心且垂直于环面，导线和环中的电流方向如图所示，则环受到的磁场力为……( )A.沿环半径向外B.沿环半径向内C.水平向左D.等于零解析：因为由左手定则判断I2产生的磁场为绕着导线方向的，恰好与圆环平面平行，所以圆环此时不受力.答案：D10.铁芯上有两个线圈，把它们和一个干电池连接起来，已知线圈的电阻比电池的内阻大得多，如图所示的图中，下列接法中铁芯的磁性最强的是( )解析：由安培定则判断A中右线圈产生的磁场指向右，左线圈产生的磁场指向左，又因为磁场为矢量，有方向，所以螺线管内部磁场要抵消掉一部分；同理,判断C中也抵消掉一部分，但B、D中磁场都向右，所以铁芯的磁性最强.答案：BD11.将长度为20 cm，通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为1 T.试求下列各图中导线所受安培力的大小和方向.解析：由公式F=IBLsinθ得：(1)F1=0，(2)F2=IBL=0.02 N，方向水平向右,(3)F3=IBL=0.02 N，方向垂直导线方向斜向上方(与水平方向成120°).答案：0；0.02 N，水平向右；0.02 N，与水平方向成120°12.如图所示，ab、cd为两根相距2 m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，通以5 A的电流时，质量为3.6 kg的金属棒MN沿导轨做匀速运动,当棒中电流增加到8 A 时，棒能获得2 m/s2的加速度，求匀强磁场的磁感强度的大小.解析：对棒MN进行受力分析，棒在导轨方向上受安培力F和摩擦力f.当I=5 A时，F1=f，F1=I1BL,当I=8 A时，F2-f=ma，F2=I2BL,解上式得：B=1.2 T.答案：1.2 T13.如图所示，通电导体棒AC静止于水平导轨上，棒的质量为m,长为l，通过的电流强度为I，匀强磁场的磁感强度B的方向与导轨平面成θ角，求导轨受到AC棒的压力和摩擦力各为多大？解析：对棒AC进行受力分析，如图(由A向C看的正视图)因为AC静止在导轨上，所以这几个力的合力为零.将F分解到水平和竖直两个方向上，则水平方向上:f=Fsinθ=IBLsinθ,竖直方向上:F N+Fcosθ=mg,所以F N=mg-IBLcosθ.因为棒对导轨的压力与导轨对棒的支持力为一对相互作用力，所以F N′=F N=mg-IBLcosθ.答案：压力为mg-IBLcosθ，摩擦力为IBLsinθ。
高中物理 第6章 磁场对电流和运动电荷的作用 第1节 探究磁场对电流的作用自我小测 鲁科版选修3-1
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探究磁场对电流的作用夯基达标1.如下图所示,电流强度为I的一段通电直导线处于匀强磁场中,受到的安培力为F,图中正确表示I和F方向的是（ )2。
在下面各图中，标出通电导线ab所受的安培力方向.答案:（1）中F水平向左;(2)中F水平向右.3。
在赤道上空，沿东西水平放置一根直导线，通以由西向东的电流，则此导线所受的磁场的作用力的方向是______________________。
4.将长为1 m的导线ac从中点b折成如下图所示形状，放入B＝0.08 T的匀强磁场中，abc 平面与磁场垂直.若在导线abc中通入25 A的直流电，则整个导线所受安培力的大小为____________ N。
5.如下图所示，垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B＝0。
5 T，矩形金属架ABCD放于光滑绝缘的水平面上，AD＝0。
4 m,AD与BC之间接两弹簧.当线框中有2 A的电流时,弹簧被压缩，那么电流的方向是__________________，每只弹簧的弹力为__________________N.6.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它下端刚好跟杯中的水银面接触,并使它组成如下图所示的电路.当开并S接通后将看到的现象是（ )A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长 C。
最新-选修3-1《磁场》《磁场对电流和运动电荷的作用[
潮阳实验学校2018-2018学年度第一学期高二年级第三次物理月考测试考试时间90分分值100分内容：选修3-1《磁场》《磁场对电流和运动电荷的作用》第Ⅰ卷（选择题共36分）一、选择题（本题共12小题，每小题3分，共36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3分，选不全的得1分，有选错或不答的得0分. ）1、磁感线上某点的切线方向表示（）A、该点磁场的方向B、小磁针在该点的受力方向C、小磁针静止时N极在该点的指向D、小磁针静止时S极在该点的指向2. 通电螺线管内有一在磁场力作用下面处于静止的小磁针，磁针指向如图1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.在同一平面内有四根彼此绝缘的通电直导线，如图2所示，四根导线中电流i4=i3＞i2＞i1.要使O点磁场增强，应切断哪一根导线中的电流( )A.i1B.i2C.i3D.i44、关于洛伦兹力，以下说法下列的是（）A、带电粒子在磁场中一定会受到洛伦兹力的作用B、若带电粒子在某点受到洛伦兹力的作用，则该点的磁感应强度一定不为零C、洛伦兹力不会改变运动电荷的速度D、仅受洛伦兹力作用（重力不计）的运动电荷的动能一定不改变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( )A.磁场对电子的作用力始终不变B.磁场对电子的作用力始终不做功C.电子的速度始终不变D.电子的动能始终不变6、如图3所示，在纸面内有两根长直的平行绝缘线A 和B ，它们都带有均匀分布的正电荷，当它们沿各自的直线向相反方向运动时，绝缘线B 所受磁力的方向是………（ ）A 、垂直纸面向里B 、垂直纸面向外C 、在纸面内，方向向左D 、在纸面内，方向向右7.1991年8月《新民晚报》报道了一条消息：“上海的雨点鸽从内蒙古放飞后历经20余天，返回市区鸽巢。
鲁科版高中物理选修3-1第三章 磁场对电流和运动电荷的作用 .docx
高中物理学习材料唐玲收集整理高中物理鲁科版3–1第三章磁场对电流和运动电荷的作用全章测评一、选择题。
共12小题，共48分。
下列各小题中，有的有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但选不全的得2分，选错或不选的得0分。
1、R1和R2分别标有“2Ω、1.0A”和“4Ω、0.5A”，将它们串联后接入电路中，如图所示，则此电路中允许消耗的最大功率为（）A. 6.0 WB. 5.0 WC. 3.0 WD. 1.5 W2、在图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。
开关闭合后，灯泡L能正常发光。
当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是（）A．灯泡L将变暗B．灯泡L将变亮C．电容器C的电量将减小D．电容器C的电量将增大3、分别测量两个电池的路端电压和电流，得到如图所示的a、b两条U-I图线，比较两图线，可得出结论（）A．a电池的电动势较小、内阻较大B．a电池的电动势较大、内阻较大C．b电池的电动势较大、内阻较小D．b电池的电动势较小、内阻较大4、在研究微型电动机的性能时，可采用图所示的实验电路。
当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和15.0V。
则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是（）A．电动机的输出功率为8 w B．电动机的输出功率为30 WC．电动机的内电阻为2 Ω D．电动机的内电阻为7.5 Ω5、关于闭合电路的性质，下列说法不正确的是（）A.外电路断路时，路端电压最高B.外电路短路时，电源的功率最大C.外电路电阻变大时，电源的输出功率变大D.不管外电路电阻怎样变化，其电源的内、外电压之和保持不变6、如图所示，甲、乙两电路中电源完全相同，电阻R1＞R2，在两电路中分别通过相同的电荷量q的过程中，下列判断正确的是（）A.电源内部产生电热较多的是乙电路B.R1上产生的电热比R2上产生的电热多C.电源做功较多的是甲电路D.甲、乙两电路中电源做功相等7、如图甲所示，在滑动变阻器的滑动触头P从一端滑到另一端的过程中，两块理想电压表的示数随电流表示数的变化情况如图乙所示，则滑动变阻器的最大阻值和定值电阻R0的值分别为（ ）A.3Ω，12ΩB.15Ω，3ΩC.12Ω，3ΩD.4Ω，15Ω8、如图所示，一电压表和可变电阻器R 串联后接在一个电压恒定的电源两端，如 果可变电阻的阻值减小到原来的41，电压表的示数将由U 变为2U ，则（ ）A ．流过R 的电流将增大到原来的2倍B ．R 两端的电压将减来原来的21C ．R 上消耗的功率将变为原来的21D ．当R 阻值变为零时，电压表示数将增大到3U9、如图所示电路的三根导线中有一根是断的。
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鲁科版3–1第六章 磁场对电流和运动电荷的作用 全章测评(时间:90分钟,总分: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.下列天体周围都有磁场，其中指南针不能在其上工作的是（ ）A.地球B.太阳C.月亮D.火星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C.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向 变得大致相同D.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得更加杂乱无章3.来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将（ ）A.竖直向下沿直线射向地面B.相对于预定地点向东偏转C.相对于预定点稍向西偏转D.相对于预定点稍向北偏转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 m 的电线，电流为10 A ，该导线可能受到的磁场力为（ ）A.0B.0.1 NC.0.3 ND.0.4 N5.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6.直导线ab 长为L ，水平放置在匀强磁场中，磁场方向如图6-6，磁感应强度为B ，导线中通有恒定电流，电流为I ，则…（ ）图6-6A.导线所受安培力大小为BILB.若电流方向由b 向a ，则安培力方向竖直向上C.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变成BIL sinαD.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变为BIL cosα7.如图6-7所示，矩形线圈ab cd 放置在水平面内，磁场方向与水平面成α角，已知sinα＝54，线圈面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，则通过线圈的磁通量为（ ）图6-7A.BSB.54BSC.53BSD.43BS 8.如图6-8所示，一金属直杆MN 两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN 与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN 垂直于纸面向外运动，可以（ ）图6-8A.将a 、c 端接在电源正极，b 、d 端接在电源负极B.将b 、d 端接在电源正极，a 、c 端接在电源负极C.将a 、d 端接在电源正极，b 、c 端接在电源负极D.将a 、c 端接在交流电源的一端，b 、d 端接在交流电源的另一端9.如图6-9所示，空间有垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m ＝1 kg 的带正电的绝缘小滑块，开始静止在绝缘粗糙的斜面底端.从某时刻滑块突然受到一个沿斜面向上的冲量I ＝10 N·s ，滑块沿斜面先向上后向下运动，当滑块滑到离地面1 m 高处时，滑块速度大小为4 m/s.关于滑块在整个运动中所受的洛伦兹力方向，下列说法正确的是（ ）图6-9A.一直垂直斜面向上B.一直垂直斜面向下C.先垂直斜面向上后垂直斜面向下D.先垂直斜面向下后垂直斜面向上10.如图6-10所示，在匀强磁场中有一带电粒子做匀速圆周运动，当它运动到M 点，突然与一不带电的静止粒子碰撞合为一体，碰撞后的运动轨迹应是图6-10中的哪一个(实线为原轨迹，虚线为碰后轨迹)（ ）图6-1011.如图6-11所示，两个完全相同的圆形线圈能在一个光滑的圆柱上自由移动，设大小不同、方向相同的电流I 1、I 2分别按图示方向通入圆形线圈，则两个线圈的运动情况（ ）图6-11A.都绕圆柱转动B.彼此相向运动，具有大小相等的加速度C.彼此相向运动，电流较大的加速度较大D.彼此背向运动，电流较大的加速度较大12.如图6-12所示，带电平行板中匀强电场竖直向上，匀强磁场方向垂直纸面向里，某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由滑下，经过轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做直线运动，现使小球从稍低些的b点开始自由滑下，在经P点进入板间的运动过程中不可能的是（）图6-12A.其动能将会增大B.其电势能将会增大C.小球所受的洛伦兹力将会增大D.小球所受的电场力将会增大二、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6-13所示是等离子体发电机的示意图，磁感应强度为B，两板间距离为d，要使输出电压为U，则等离子的速度为_______，a是电源的_______极.图6-1315.一个带电微粒在如图6-14所示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动.则该带电微粒必然带_______，旋转方向为_______.若已知圆半径为r，电场强度为E，磁感应强度为B，则线速度为_______.图6-1416.1998年升空的α磁谱仪探索太空中存在的反物质和暗物质，利用质谱仪可测定太空中粒子的比荷.如图6-15所示，当太空中的某一粒子从O点垂直进入磁感应强度B=10 T的匀强磁场后，沿半圆周运动到达P点，测得O P距离为10 cm，从P点离开磁场到Q点，电子计时器记录数据为10-8 s，已知PQ间距离为50 cm，则该粒子的比荷为_______，它可能是_______(填“电子”“正电子”“质子”或“反质子”).图6-15三、计算题（共28分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）17.（8分）如图6-16，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，结果ab静止且紧压于水平导轨上.若磁场方向与导轨平面成θ角，求：图6-16(1)棒ab受到的摩擦力；(2)棒ab对导轨的压力.18.（8分）如图6-17所示，直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场.正、负电子同时从同一点O以与MN成30 ° 角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷量为e），求：图6-17（1）它们从磁场中射出时相距多远？（2）射出的时间差是多少？19.（12分）如图6-18所示，质量m＝1.0×10-4 kg的小球放在绝缘的水平面上，小球带电荷量q＝2.0×10-4 C，小球与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，外加水平向右的匀强电场E=5 V/m，垂直纸面向外的匀强磁场B＝2 T，小球从静止开始运动.(1)小球具有最大加速度的值为多少？(2)小球的最大速度为多少?(g取10 m/s2)图6-18参考答案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：D2解析：安培提出的分子电流假说认为，磁性物质微粒中本来就存在分子电流，这些分子电流的取向本来是杂乱无章的，对外不显示磁性，当它处在外磁场中时，分子电流的磁极在外磁场的作用下，沿磁场方向做有序排列，这就是所谓的磁化.只有选项C 是正确的.答案：C3解析：地球表面地磁场方向由南向北，电子带负电.根据左手定则可判定，电子自赤道上空竖直下落过程中所受洛伦兹力方向向西.答案：C4解析：当电流垂直于磁场时，电线所受的安培力最大，为F max ＝BIL ＝0.2 N ，因此导线可能受到的磁场力大小是0至0.2 N 之间的值.答案：AB5解析：磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是使线圈平面始终与磁感线平行.答案：C6答案：A7解析：因为Φ=BS sin α，所以正确选项为B.答案：B8解析：这是直线电流在螺线管产生的磁场中的问题，利用右手螺旋定则判断磁场，利用左手定则判断受力方向.将a 接正、b 接负，电流方向为M →N .c 接正、d 接负极，由右手螺旋定则可知，线圈上端为N 极.由左手定则可知MN 向外运动，A 正确.b 接正极时，电流方向为N →M ，d 接正极时线圈下端为N 极，由此可判断MN 向外运动，B 正确.a 接正极时，电流方向为M →N ，d 接正极时，线圈下端为N 极，可判断MN 向里运动，C 错误.MN 中与线圈中虽然通以交流电，但由于ab 与cd 是并联在电源上，当电流为M →N 时，线圈中电流为c →d ，而当电流为N →M 时，线圈中电流为d →c ，由以上判断A 、B 的方法可知D 正确.答案：ABD9解析：本题以带电绝缘滑块在磁场中运动为知识背景，通过与力学知识的综合，考查分析和推理能力以及对知识的综合应用能力.滑块受到一斜向上的冲量后，沿斜面向上运动，根据左手定则，受到垂直斜面向下的洛伦兹力.滑块返回过程中受洛伦兹力方向也相反.答案：D10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 =qBmv ，带电粒子到M 点与一不带电的静止粒子碰撞合为一体，动量不改变，碰撞后的运动轨迹圆的半径也不改变，因此选项A 正确.答案：A11解析：使用等效分析法，两个环形电流相当于两个磁极相反的小磁针，相互排斥；由牛顿第三定律可知，它们之间的作用力等大、反向，因此加速度大小相等、方向相反，故选B. 答案：B12解析：由题意可知，小球带正电，小球从稍低些的b 点开始自由滑下，在经P 点进入板间的运动的初速度变小了，初始洛伦兹力也变小了.但是在复合场中运动时，偏离直线向下运动，电场力做负功，重力做正功，速度增加，动能增加，洛伦兹力也增加，选项A 、B 、C 是正确的.电场力与运动电荷的速度无关，大小计算式为：F ＝qE ，所以电场力大小不变，选项D 符合题意.答案：D13解析：因为qvB ＝m qBmv r r v m =,2，所以当速度相同时，r 质∶r α＝a a q m q m :质质＝1∶2；当动量相同时，r 质∶r α＝a q q 1:1质＝2∶1；当动能相等时，qvB ＝m qB mv ，得r ＝qBmv ，又由E k ＝21mv 2，可得：r ＝qB mE k 2，r 质∶r α＝a a q m q m :质质. 答案：1∶2 2∶1 1∶114解析：最后等离子体匀速通过电磁场，所以有qvB =qd U ，所以v =Bd U .由左手定则可知a 是电源的正极. 答案：BdU 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mg =qE 和r =qB mv 得v =E Brg . 答案：负电 逆时针 EBrg 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 =2781052m/s,105m/s 105.0--⨯==⨯==OP PQs r t s m 据r =Bqmv 得 2710510105-⨯⨯⨯==Br v m q C/kg 质子的比荷kg1066.1C 106.12719--⨯⨯=m q ，故该粒子为反质子. 答案：108 C/kg 反质子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mg 、水平导轨的支持力F N 和静摩擦力的作用.金属杆ab 静止，合外力为零，则有：F ＝BIL sin θ，F N +BIL cos θ＝mg ，所以棒ab 对导轨的压力F 压＝mg -BIL cos θ. 答案：(1)BIL sin θ (2)mg -BIL cos θ18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 =Bemv 2 （2）时间差为Δt =Bq m 3π4 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，ma max ＝qE -μmg ，所以a max ＝8 m/s 2.当速度增大时，洛伦兹力增大，滑动摩擦力增大，合外力减小，加速度减小，速度增加，当电场力等于滑动摩擦力时，加速度为零，达到最大速度v max .则有：μ(mg +qv max B)＝q E ，所以：v max ＝10 m/s.答案：(1)8 m/s 2 (2)10 m/s。