统编人教版高中物理选修3-1练习：第三章章末复习课 Word版含答案

第三章章末复习课

【知识体系】

[答案填写]①运动②F

IL③N④BS⑤右⑥B⑦I⑧左

⑨B⑩v⑪m v

qB⑫

2πm

qB

主题1安培力作用下物体的平衡

1．分析安培力的方向应牢记安培力方向既跟磁感应强度方向垂

直又跟电流方向垂直．

2．一般是先把立体图改画成平面图，并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上，然后根据平衡条件列方程．

【典例1】(2015·江苏卷)如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长NM相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是()

解析：由题意知，当处于磁场中的导体，受安培力作用的有效长度越长，根据F＝BIL知受安培力越大，越容易失去平衡，由图知选

项A中导体的有效长度最大，所以A正确．

答案：A

针对训练

1.如图所示为“等臂电流天平”，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度．它的右臂挂着一矩形线圈，设其匝数n＝9，线圈的水平边长为l＝0.10 m，处在匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直．当线圈中通入如图方向的电流I＝0.10 A时，调节砝码使两臂平衡．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 ＝9.00 g的砝码，才能使两臂再达到新的平衡．则磁感应强度B的大小为(g＝10 m/s2)()

A．0.45 T B．0.5 T

C．0.9 T D．1 T

解析：(1)根据平衡条件：

有：mg＝2nBIL，

得：B＝mg

2nIL.

根据以上公式，代入数据，则有：

B＝0.009×10

2×9×0.1×0.1

T＝0.5 T.

答案：B

主题2带电粒子在磁场中的运动

带电粒子在磁场及复合场中的运动，往往具有以下特点：

(1)受力情况；

(2)运动特点不唯一，轨迹发生变化；

(3)运动时间不易把握．解题时应分析粒子的受力情况，画出粒子的运动轨迹，利用几何关系找出粒子运动的半径进而结合半径和周期公式求解其他物理量．

【典例2】

如图所示，一带电粒子质量为m＝2.0×10－11kg、电荷量q＝＋1.0×10－5 C，从静止开始经电压为U1＝100 V的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，粒子射出电场时的偏转角为θ＝60°，并接着沿半径方向进入一个垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，粒子射出磁场时的偏转角也θ＝60°.已知偏转电场中金属板长L ＝2 3 cm，圆形匀强磁场的半径R＝10 3 cm，重力忽略不计．求：

(1)带电粒子经U 1＝100 V 的电场加速后的速率；

(2)两金属板间偏转电场的电场强度E ；

(3)匀强磁场的磁感应强度的大小．

解析：(1)带电粒子经加速电场加速后速度为v 1，根据动能定理：qU 1＝12m v 21，v 1＝2U 1q m

＝1.0×104 m/s. (2)带电粒子在偏转电场中只受电场力作用，做类平抛运动．在

水平方向粒子做匀速直线运动．水平方向：v 1＝L t

，带电粒子在竖直方向做匀加速直线运动，加速度为a ，出电场时竖直方向速度为v 2，且v 2＝at ，a ＝Eq m ，由几何关系tan θ＝v 2v 1，E ＝m v 21tan θqL ＝10 000 V/m. (3)设带电粒子进磁场时的速度大小为v ，

则v ＝v 1cos θ

＝2.0×104 m/s ， 由粒子运动的对称性可知，入射速度方向过磁场区域圆心，则出

射速度反向延长线过磁场区域圆心，粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，

则轨迹半径为r ＝R tan 60°＝0.3 m ，由q v B ＝m v 2r ，得B ＝m v qr ＝215

T.

针对训练

2．如图所示，在直角坐标系x 轴上方，有一半径为R ＝1 m 的圆，圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场．在x 轴的下方有平行于x 轴的匀强电场，场强大小为E ＝100 V/m ，在A 处有一带电粒子(m ＝1.0×10－9 kg ，电荷量q ＝1.0×10－5 C)，以初速度v 0＝100 m/s 垂直x 轴进入磁场，经偏转后射出磁场，又经过一段时间后从x 轴上的

C 点垂直进入电场，若OA ＝OC ＝12

m(粒子重力不计)．求： (1)匀强磁场的磁感应强度B ；

(2)粒子在匀强磁场中运动的时间；

(3)粒子进入电场后到达y 轴上的D 点与O 点距离．