人教版高中物理选修3-1第三章 磁场

两点磁感应强度大小相等由安培定则判断出通电导线在正确。

．下列四个实验现象中，不能表明电流能产生磁场的是( ) ．甲图中，导线通电后磁针发生偏转．乙图中，通电导线在磁场中受到力的作用．丙图中，当电流方向相同时，导线相互靠近．丁图中，当电流方向相反时，导线相互远离3．B 解析：甲图中小磁针发生偏转是由于受到了电流产生的磁场作用；丙、丁中两电流间的相互作用是通过电流产生的磁场发生的；乙图中导体棒受到力是由于受到了磁铁磁场作用，故选B 。

4．如图所示，通电导体棒静止于水平导轨上，棒的质量为m ，长为l ，通过的电流大小为I 且垂直纸面向里，匀强磁场的磁感应强度B 的方向与导轨平面成θ角，则导体棒受到的( )A ．安培力大小为BIlB ．安培力大小为BIl sin θC ．摩擦力大小为BIl cos θD ．支持力大小为mg －BIl cos θ4．A 解析：对导体棒受力分析如图，安培力F ＝BIl ，A 正确，B 错误；根据平衡条件得：F f ＝BIl sin θ，F N ＝mg ＋BIl cos θ，故C 、D 错误。

5．粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电，让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动。

已知磁场方向垂直纸面向里。

以下四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是( )5．A 解析：由r ＝mvqB可知，粒子甲、乙运动的半径之比为2∶1，C 、D错误。

洛伦兹力提供向心力，由左手定则判定A 正确，B 错误。

6.如图所示,三根长直导线垂直于纸面放置,通以大小相同、方向如图所示的电流,ac ⊥bd ,且ab=ad=ac ,则a 点处磁感应强度的方向为( )A.垂直于纸面向外B.垂直于纸面向里C.沿纸面由a 向dD.沿纸面由a 向c6.C解析:因为ab=ad,则b与d两直导线电流产生的磁场可互相抵消,a点磁感应强度的方向决定于c中的电流,根据安培定则可判断,a点的磁感应强度的方向沿纸面由a向d.故选C.7.如图所示,磁场方向竖直向下,通电直导线ab由水平位置1绕a点在竖直平面内转到位置2,通电导线所受安培力是( )A.数值变大,方向不变B.数值变小,方向不变C.数值不变,方向改变D.数值、方向均改变7.B 解析:安培力的计算公式为F=BILsin θ,其中θ表示磁场方向与通电直导线之间的夹角,本题中θ变小,所以安培力变小;根据左手定则,安培力既垂直于磁场方向,也垂直于电流方向,即安培力垂直于磁场和电流所构成的平面,本题中安培力的方向不变,仍垂直于纸面所在平面.综上分析,只有选项B正确.8．如图所示，竖直放置的平行板电容器，A板接电源正极，B板接电源负极，在电容器中加一与电场方向垂直的、水平向里的匀强磁场。

一批带正电的微粒从A板中点小孔C射入，射入的速度大小方向各不相同，考虑微粒所受重力，微粒在平行板A、B间运动过程中( )A．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．有的微粒可以做匀速圆周运动D．有的微粒可能做匀速直线运动8．D解析：微粒受重力、电场力和洛伦兹力。

电场力可能对微粒做功，也可能不做功，故A、B错误。

重力和电场力不可能平衡，C错误。

重力、电场力、洛伦兹力有可能平衡，故D正确。

9.如图所示,匀强电场水平向右,匀强磁场垂直纸面向里,带正电的小球在场中静止释放,最后落到地面上.关于该过程,下述说法正确的是( )A.小球做匀变速曲线运动B.小球减少的电势能等于增加的动能C.电场力和重力做的功等于小球增加的动能D.若保持其他条件不变,只减小磁感应强度,小球着地时动能不变9.C解析:小球在运动过程中所受洛伦兹力不停变化,合外力不恒定,不可能做匀变速曲线运动,故选项A错;电场力做的功等于电势能的减少量,电场力做的功和重力做的功之和等于小球的动能增量,故选项B错误,选项C正确;只减小磁感应强度,会导致洛伦兹力减小,飞行的水平距离减小,电场力做功减小,则小球落地时动能减小,故选项D 错.故选C.10.如图所示,竖直放置的平行板电容器,A 板接电源正极,B 板接电源负极,在电容器中加一与电场方向垂直的、垂直纸面向里的匀强磁场.一批带正电的微粒从A 板中点小孔C 射入,射入的速度大小方向各不相同,考虑微粒所受重力,微粒在平行板A 、B 间运动过程中( )A.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.有的微粒可以做匀速圆周运动D.有的微粒可能做匀速直线运动10.D 解析:微粒受重力、电场力和洛伦兹力.电场力可能对微粒做功,也可能不做功,故A 、B 错误.重力和电场力不可能平衡,C 错误.重力、电场力、洛伦兹力有可能平衡,故D 正确.二、非选择题11、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10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＿＿＿＿＿11 mv 0/eB 、πm/3eB12、如图11所示，带负电的小球从右端向左经过最低点A 时，悬线张力为T 1，当小球从左向右经过最低点A 时，悬线张力为T 2，则T 1＿＿T 2（填＞、＜或＝） 12、＜13.如图所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a 、b 两点与两导线共面，a 点在两导线的中间与两导线的距离均为r ，b 点在导线2右侧，与导线2的距离也为r ．现测得a 点磁感应强度的大小为B ，则去掉导线1后，b 点的磁感应强度大小为 ，方向 ．13.2B，垂直纸面向外14、如图所示，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 。

14. 答案：q mg q m θϖsin 沿斜面向下解析：由于T qB m T πϖπ2,2==θsin min mg q E =15．在以坐标原点 O 为圆心、半径为 r 的圆形区域内，存在磁感应强度大小为 B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。

一个不计重力的带电粒子从磁场边界与 x 轴的交点 A 处以速度 v 沿－x 方向射入磁场，它恰好从磁场边界与 y 轴的交点 C 处沿+y 方向飞出。

（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷q/m ；（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为'B ，该粒子仍从A 处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度'B 多大？此次粒子在磁场中运动所用时间 t 是多少？15.（1）由粒子的飞行轨迹，利用左手定则可知，该粒子带负电荷。

粒子由 A 点射入，由 C 点飞出，其速度方向改变了 90°，则粒子轨迹半径R r = ○1 又2vqvB m R = ○2则粒子的比荷 q v m Br =○3（2）粒子从 D 点飞出磁场速度方向改变了 60°角，故 AD 弧所对圆心角 60°，粒子做圆周运动的半径 'cot 303R r r == ○4又''mv R qB =○5所以3'3B B =○6粒子在磁场中飞行时间112366'3m r t T qB v ππ==⨯=○716.已研制出的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.开始时炮弹在导轨的一端,通电流后,炮弹会被磁场力加速,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.若炮弹射出速度为v=2.0×103 m/s ,求通过导轨的电流I 的大小.(忽略摩擦力与重力的影响)16:6.0×105 A解析:在导轨通有电流I 时,炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F=IdB ① 设炮弹加速度的大小为a , 则有F=ma ②炮弹在两导轨间做匀加速运动, 因而v 2=2aL ③联立①②③式得I=12mv 2BdL 代入题给数据得I=6.0×105 A.17.如图所示,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 的带正电的粒子,从y 轴上y=h 处的M 点,以速度v 0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.17:(1)mv 022qℎ(2)√2mv 0qB(3)2ℎv 0+3πm4Bq解析:(1)粒子的运动轨迹如图所示,设粒子在电场中运动的时间为t 1,x 方向:2h=v 0t 1, y 方向:h=12a t 12, 根据牛顿第二定律: Eq=ma 求得E=mv 022qℎ.(2)根据动能定理,Eqh=12mv 2-12m v 02将E 的表达式代入上式,可求得v=√2v 0 再根据Bqv=m v 2r ,求出r=√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 =2πmBq设粒子射入磁场时与x 轴成α角,在磁场中运动的圆弧所对圆心角为β 则cos α=v 0v =√22,α=45° 因射出磁场时的速度方向垂直于y 轴,故β=135° 所以粒子在磁场中运动的时间为t 2=38T 总时间t=t 1+t 2=2ℎv 0+3πm4Bq .18．载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B ＝kI /r ，式中常量k ＞0，I 为电流强度，r 为距导线的距离。

在水平长直导线MN 正下方，矩形线圈abcd 通以逆时针方向的恒定电流，被两根等长的轻质绝缘细线静止地悬挂，如图所示。

开始时MN 内不通电流，此时两细线内的张力均为T 0。

当MN 通以强度为I 1的电流时，两细线内的张力均减小为T 1；当MN 内的电流强度变为I 2时，两细线的张力均大于T 0。

(1)分别指出强度为I 1、I 2的电流的方向；(2)求MN 分别通以强度为I 1和I 2电流时，线框受到的安培力F 1与F 2大小之比；(3)当MN 内的电流强度为I 3时两细线恰好断裂，在此瞬间线圈的加速度大小为a ，求I 3。