磁場(chǎng)章末習(xí)題檢測(cè)提高篇

1、磁場(chǎng)章末習(xí)題檢測(cè)(提高篇)一、選擇題：1一個(gè)松弛的螺旋線圈如圖所示，當(dāng)線圈通有電流I時(shí)，線圈中將出現(xiàn)的現(xiàn)象是（ ） A軸向收縮，徑向變大 B軸向收縮，徑向收縮 C軸向伸長(zhǎng)，徑向變大 D軸向伸長(zhǎng)，徑向收縮2速率相同的電子垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入四個(gè)不同的磁場(chǎng)，其軌跡照片如圖所示，則磁場(chǎng)最強(qiáng)的是（ ）3如圖所以，固定不動(dòng)的絕緣直導(dǎo)線mn和可以自由移動(dòng)的矩形線框abcd位于同一平面內(nèi)，mn與ad、bc邊平行且離ad邊較近。當(dāng)導(dǎo)線mn中通以向上的電流，線框中通以順時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，線框的運(yùn)動(dòng)情況是（ ）A向左運(yùn)動(dòng) B向右運(yùn)動(dòng) C以mn為軸轉(zhuǎn)動(dòng) D靜止不動(dòng)4如圖所示，在MNQP中有一垂直紙面向里勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量和

2、電荷量都相等的帶電粒子a、b、c以不同的速率從O點(diǎn)沿垂直于PQ的方向射入磁場(chǎng)，圖中實(shí)線是它們的軌跡。已知O是PQ的中點(diǎn)，不計(jì)粒子重力。下列說(shuō)法中正確的是（ ）A粒子a帶負(fù)電，粒子b、c帶正電 B射入磁場(chǎng)時(shí)粒子a的速率最小C射出磁場(chǎng)時(shí)粒子b的動(dòng)能最小 D粒子c在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)5如圖所示，長(zhǎng)方形abcd長(zhǎng)ad=0.6 m，寬ab=0.3 m，O、e分別是ad、bc的中點(diǎn)，以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（邊界上無(wú)磁場(chǎng)），磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.25 T。一群不計(jì)重力、質(zhì)量、電荷量的帶電粒子以速度 沿垂直ad方向且垂直于磁場(chǎng)射入磁場(chǎng)區(qū)域（ ）A從Od 邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在Oa邊

3、B從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在ab邊C從Od 邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在Oa邊和ab邊 D從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在ab邊和bc邊6如圖所示，始終靜止在斜面上的條形磁鐵P，當(dāng)其上方固定的水平長(zhǎng)直導(dǎo)線L中通以垂直紙面向外的電流時(shí)，斜面對(duì)磁體的彈力FN和摩擦力f的大小變化是（ ）AFN和f都增大BFN和f都減小CFN增大，f減小DFN減小，f增大7如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，三個(gè)油滴a、b、c帶有等量同種電荷，其中a靜止，b向右做勻速運(yùn)動(dòng)，c向左做勻速運(yùn)動(dòng)，比較它們的重力Ga、Gb、Gc間的關(guān)系，正確的是（ ）AGa最大BGb最大CGc最大

4、DGb最小8如圖所示，虛線框內(nèi)有方向正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一離子束垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向飛入此區(qū)域，恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從O點(diǎn)離開(kāi)此區(qū)域。如果僅有電場(chǎng)，離子將從a點(diǎn)飛離此區(qū)域，經(jīng)歷時(shí)間為t1，飛離速度為v1；如果僅有磁場(chǎng)，飛離時(shí)速度為v2，則下列說(shuō)法正確的是（ ）Av1v2 BaObO Ct1t2 D以上都不正確二、填空題:1將長(zhǎng)為1 m的導(dǎo)線ac從中點(diǎn)b折成如圖所示的形狀，放入B=0.08 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，abc平面與磁場(chǎng)垂直。若在導(dǎo)線abc中通入25 A的直流電，則整個(gè)導(dǎo)線所受安培力大小為_(kāi)N。2如圖所示，在正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B和勻強(qiáng)電場(chǎng)E中，有一豎直的長(zhǎng)絕緣管，管內(nèi)有一質(zhì)量為m、

5、帶電荷量為q的小球，球與管壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，磁場(chǎng)和電場(chǎng)足夠大，則小球運(yùn)動(dòng)的最大加速度為_(kāi)；在有最大加速度時(shí)的速度為_(kāi)；小球運(yùn)動(dòng)的最小加速度為_(kāi)，在有最小加速度時(shí)的速度為_(kāi)。三、計(jì)算題:1核聚變反應(yīng)需幾百萬(wàn)度高溫，為把高溫條件下高速運(yùn)動(dòng)的離子約束在小范圍內(nèi)（否則不可能發(fā)生核反應(yīng)），可采用磁約束的方法（托卡馬克裝置）。如圖所示，在一個(gè)環(huán)狀區(qū)域內(nèi)加上勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，“約束”在中空區(qū)域中的高速帶電粒子具有各個(gè)方向的速度，其中在中空區(qū)域邊緣處沿切線方向射入磁場(chǎng)的帶電粒子最容易穿越磁場(chǎng)的外邊緣。設(shè)環(huán)狀磁場(chǎng)的內(nèi)徑R1=0.5 m，外半徑R2=1.0 m，若被“約束”的帶電粒子的比荷，速度v可達(dá)1×

6、107 m / s。為使所有被約束的帶電粒子都不能穿越磁場(chǎng)，則磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少多大？2在傾角的斜面上，固定一金屬框，寬L=0.25 m，接入電動(dòng)勢(shì)E=12 V，內(nèi)阻不計(jì)的電池，垂直框面放有一根質(zhì)量m=0.2 kg的金屬棒ab，它與框架的動(dòng)摩擦因數(shù)，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8 T，垂直框面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（如圖）。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)時(shí)，可使金屬棒靜止在框架上？框架與棒的電阻不計(jì)，g取10 m / s2。3如圖所示，與水平面成傾角為的絕緣正方形斜面abcd上放有一質(zhì)量為m=0.01 kg，帶電荷量的小滑塊，與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，整個(gè)裝置處在垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁

7、場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.4 T，滑塊在a點(diǎn)具有沿ac方向、大小v=30 m / s的初速度，g取10 m / s2。要使滑塊由a點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)c點(diǎn)，應(yīng)在絕緣斜面內(nèi)加一個(gè)怎樣的恒定勻強(qiáng)電場(chǎng)？4如圖所示，真空室內(nèi)有一個(gè)點(diǎn)狀的粒子放射源P，它向各個(gè)方向發(fā)射粒子(不計(jì)重力)，速率都相同。ab為P點(diǎn)附近的一條水平直線(P到直線ab的距離PC=L)，Q為直線ab上一點(diǎn)，它與P點(diǎn)相距(現(xiàn)只研究與放射源P和直線ab同一個(gè)平面內(nèi)的粒子的運(yùn)動(dòng))，當(dāng)真空室內(nèi)(直線ab以上區(qū)域)只存在垂直該平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，水平向左射出的粒子恰到達(dá)Q點(diǎn)；當(dāng)真空室(直線ab以上區(qū)域)只存在平行該平面的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，

8、不同方向發(fā)射的粒子若能到達(dá)ab直線，則到達(dá)ab直線時(shí)它們動(dòng)能都相等，已知水平向左射出的粒子也恰好到達(dá)Q點(diǎn)。(粒子的電荷量為+q，質(zhì)量為m；sin37°=0.6；cos37°=0.8)求：（1）粒子的發(fā)射速率（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向（3）當(dāng)僅加上述磁場(chǎng)時(shí)，能到達(dá)直線ab的粒子所用最長(zhǎng)時(shí)間和最短時(shí)間的比值【答案與解析】一、選擇題：1A 解析：同向電流相互吸引，異向電流相互排斥2【答案】D【解析】由可得。磁場(chǎng)最強(qiáng)的是對(duì)應(yīng)軌跡半徑最小，選項(xiàng)D正確。3B解析：ad邊的電流在mn電流的磁場(chǎng)中受到向右的吸引力，bc邊中的電流與mn中電流方向相反，受到向右的排斥力，所以線框受到向右的

9、合力而向右運(yùn)動(dòng)，B選項(xiàng)正確。4【答案】D【解析】根據(jù)若a、b、c均為正電荷,運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力方向即可判斷出a、b、c向均應(yīng)向左偏轉(zhuǎn)，與b、c偏轉(zhuǎn)方向?qū)嶋H相反，因此粒子a帶正電，粒子b、c帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤；帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供，即：，解得，由此可得知，當(dāng)速度越大時(shí)，軌道半徑越大，射入磁場(chǎng)時(shí)粒子c的速率最小，動(dòng)能最小，故B、C均錯(cuò)誤；粒子運(yùn)動(dòng)的周期為，故粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，故D正確。5D解析：由左手定則可知粒子射入后向上偏轉(zhuǎn)，軌跡半徑。若整個(gè)矩形區(qū)域都有磁場(chǎng)，從O點(diǎn)射入的粒子必從b點(diǎn)射出，在題給磁場(chǎng)中粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，出射點(diǎn)必落在be邊

10、。6A解析：直導(dǎo)線通電后會(huì)對(duì)磁鐵產(chǎn)生作用力，但導(dǎo)線對(duì)磁鐵作用力的方向不好確定，可先求磁鐵磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力的方向，由牛頓第三定律即可求得電流對(duì)磁鐵作用力的方向，而后分析磁鐵受力即可確定其所受FN、f的變化情況。當(dāng)導(dǎo)線中通以電流時(shí)，磁鐵的磁場(chǎng)對(duì)電流有作用力，如圖所示，根據(jù)左手定則可判定導(dǎo)線所受安培力方向斜向右上方，由牛頓第三定律，電流對(duì)磁鐵的作用力斜向左下方，由于磁鐵仍然保持靜止，故FN、f均增大。故選A項(xiàng)。7CD解析：據(jù)F合=0可知：a帶負(fù)電。顯然，b、c也帶負(fù)電，所以b所受洛倫茲力方向豎直向下，c所受洛倫茲力方向豎直向上。設(shè)三個(gè)油滴的電荷量為q，電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，運(yùn)動(dòng)電荷

11、的速度為v。據(jù)F合=0得：對(duì)a有：；對(duì)b有：；對(duì)c有：。所以有。8A解析：只有電場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)粒子做功，其動(dòng)能增加；，。只在磁場(chǎng)時(shí)，洛倫茲力對(duì)粒子不做功，其功能不變。，與大小無(wú)法比較。二、填空題：1解析：折線abc受力等效于a和c連線受力，由幾何知識(shí)可知。2g 0 解析：當(dāng)qE=qvB時(shí)，摩擦力為0。此時(shí)加速度最大，且ax=g，；當(dāng)時(shí)，合力為0，加速度最小也為0，此時(shí)速度最大，且。三、計(jì)算題：11 T解析：當(dāng)帶電粒子以最大速度v=1×107 m / s沿中空區(qū)域與內(nèi)圓相切方向射入磁場(chǎng)且軌跡與外圓相切時(shí)，恰不能穿越磁場(chǎng)。則以速度v沿各個(gè)方向射入該磁場(chǎng)區(qū)的帶電粒子都不能穿越磁場(chǎng)。如圖所示

12、，又，使粒子不穿出磁場(chǎng)時(shí)滿足Rr，即 。21.6R4.8解析：當(dāng)變阻器R取值較大時(shí)，I較小，安培力F較小，在金屬棒重力分力mgsin作用下使棒有沿框架下滑趨勢(shì)，框架對(duì)棒的摩擦力沿框面向上，如圖甲所示。金屬棒剛好不下滑時(shí)滿足平衡條件。得 當(dāng)變阻器R的取值較小時(shí)，I較大，安培力F較大，會(huì)使金屬棒產(chǎn)生沿框面上滑趨勢(shì)。因此，框架對(duì)棒的摩擦力F2沿框面向下，如圖乙所示。金屬棒剛好不上滑時(shí)滿足平衡條件。得 所以滑動(dòng)變阻器R的取值范圍為。3 與速度方向垂直，沿斜面斜向上方解析：要使滑塊沿直線到達(dá)c點(diǎn)，滑塊必須做勻速直線運(yùn)動(dòng)?；瑒?dòng)在斜面所在的平面內(nèi)受力如圖所示，滑塊重力沿斜面向下的分力為。G1在x方向的分力為滑塊受到的滑動(dòng)摩擦力為。x方向上：f=G1x。由于滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其受力平衡，設(shè)所加電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為E，則在y方向上有：，代入數(shù)據(jù)解得：。電場(chǎng)的方向：與速度方向垂直，沿斜面斜向上。4.【答案】（1）；（2）勻，方向垂直向下；（3）。【解析】設(shè)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，過(guò)O作PQ的垂線交PQ于A點(diǎn)，如圖所示：由幾何知識(shí)可得： 代入數(shù)據(jù)可得粒子軌跡半徑：洛侖磁力提供向心力： 解得粒子發(fā)射速度為： 真空室只加勻