第八章單元小結(jié)練磁場對電流或運動電荷的作用

1、單元小結(jié)練磁場對電流或運動電荷的作用(限時：45分鐘)一、單項選擇題1關(guān)于電場力與洛倫茲力，以下說法正確的是()A電荷只要處在電場中，就會受到電場力，而電荷靜止在磁場中，也可能受到洛倫茲力B電場力對在電場中的電荷一定會做功，而洛倫茲力對在磁場中的電荷卻不會做功C電場力與洛倫茲力一樣，受力方向都在電場線或磁感線上D只有運動的電荷在磁場中才可能會受到洛倫茲力的作用答案D解析靜止在磁場中的電荷不可能受到洛倫茲力，A錯；盡管電場力對電荷可以做功，但如果電荷在電場中不動或沿等勢面移動，電場力做功為零，B錯；洛倫茲力的方向與磁感線垂直，與運動方向垂直，C錯只有D是正確的2在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0、方向豎直向上的

2、勻強(qiáng)磁場中，水平放置一根長通電直導(dǎo)線，電流的方向垂直于紙面向里如圖1所示，A、B、C、D是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上等分的四點，A、C連線方向水平，在這四點中 ()圖1AB、D兩點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等BA、B兩點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等CC點的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大DB點的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大答案A解析由安培定則可判斷通電直導(dǎo)線在C點的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與B0的方向相反，B、D兩點的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與B0垂直，故B、D兩點磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，A點的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與B0相同，由磁場的疊加原理知A點的合磁感應(yīng)強(qiáng)度最大故只有A項正確3.如圖2所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，MN是一豎直放置

3、的感光板從圓形磁場最高點P垂直磁場射入大量的帶正電、電荷量為q、質(zhì)量為m、速度為v的粒子，不考慮粒子間的相互作用力，關(guān)于這些粒子的運動，以下說法正確的是()圖2A只要對著圓心入射，出射后均可垂直打在MN上B對著圓心入射的粒子，其出射方向的反向延長線不一定過圓心C對著圓心入射的粒子，速度越大在磁場中通過的弧長越長，時間也越長D只要速度滿足v，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上答案D解析當(dāng)vB時，粒子所受洛倫茲力充當(dāng)向心力，做半徑和周期分別為R、T的勻速圓周運動；只要速度滿足v，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上，選項D正確4.如圖3所示，正方形區(qū)域ABCD中有垂直于紙面向里的

4、勻強(qiáng)磁場，一個粒子(不計重力)以速度v從AB邊的中點M沿既垂直于AB邊又垂直于磁場的方向射入磁場，正好從AD邊的中點N射出若將磁感應(yīng)強(qiáng)度B變?yōu)樵瓉淼?倍，其他條件不變，則這個粒子射出磁場的位置是()圖3AA點 BN、D之間的某一點CC、D之間的某一點 DB、C之間的某一點答案A解析粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動，當(dāng)粒子垂直于AB邊從中點M射入時，又從AD邊的中點N射出，則A點為圓心，且R，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度加倍時，半徑變?yōu)樵瓉淼?，則A正確5如圖4所示，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，不計重力，在a點以某一初速度水平向左射入磁場區(qū)域，沿曲線abcd運動，ab、bc、cd都是半徑為R的圓弧粒子在每段

5、圓弧上運動的時間都為t.規(guī)定垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向為正，則磁場區(qū)域、三部分的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨x變化的關(guān)系可能是下列圖中的()圖4答案C6.如圖5所示，空間存在水平向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，磁場內(nèi)有一絕緣的足夠長的直桿，它與水平面的傾角為，一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的帶負(fù)電小球套在直桿上，從A點由靜止沿桿下滑，小球與桿之間的動摩擦因數(shù)為<tan .則在下列圖中小球運動過程中的速度時間圖象可能是()圖5答案C解析小球受重力、洛倫茲力、桿的彈力、摩擦力的作用開始時彈力的方向垂直桿向上，隨著速度增大，洛倫茲力增大，桿的彈力減小，摩擦力減小，小球做加速度逐漸增大的加速運動當(dāng)洛倫茲力較大

6、時，桿的彈力方向垂直桿向下隨著速度增大，洛倫茲力增大，桿的彈力增大，摩擦力增大，小球做加速度逐漸減小的加速運動，最后達(dá)到最大速度，做勻速運動，故選C.7.如圖6所示，帶負(fù)電的物塊A放在足夠長的不帶電的絕緣小車B上，兩者均保持靜止，置于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，在t0時刻用水平恒力F向左推小車B.已知地面光滑，A、B接觸面粗糙，A所帶電荷量保持不變，下列四幅圖中關(guān)于A、B的vt圖象大致正確的是()圖6 答案C解析由于A、B間粗糙，在水平恒力F的作用下，開始時二者一起做加速度為a的勻加速直線運動；隔離物塊A分析，隨著物塊A速度逐漸增大，它受到豎直向上的洛倫茲力逐漸增大，支持力逐漸減小，則A、B之

7、間的最大靜摩擦力逐漸減??；當(dāng)A、B之間的最大靜摩擦力等于mAa時，A相對B開始滑動；之后，由于A受豎直向上的洛倫茲力增大，A、B之間的壓力減小，A受到的滑動摩擦力減小，A的加速度逐漸減小到零；而B的加速度逐漸增大到恒定，故從t0開始A、B的vt圖象應(yīng)是圖C.二、多項選擇題8如圖7是“探究影響通電導(dǎo)體在磁場中受力因素”的實驗示意圖三塊相同馬蹄形磁鐵并列放置在水平桌面上，導(dǎo)體棒用圖中輕而柔軟的細(xì)導(dǎo)線1、2、3、4懸掛起來，它們之中的任意兩根都可與導(dǎo)體棒和電源構(gòu)成回路可認(rèn)為導(dǎo)體棒所在位置附近的磁場為勻強(qiáng)磁場，最初導(dǎo)線1、4接在直流電源上，電源沒有在圖中畫出關(guān)于接通電源時可能出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象，下列敘述正

8、確的是()圖7A改變電流方向的同時改變磁場方向，導(dǎo)體棒擺動方向?qū)淖傿僅改變電流方向或者僅改變磁場方向，導(dǎo)體棒擺動方向一定改變C增大電流同時改變接入導(dǎo)體棒上的細(xì)導(dǎo)線，接通電源時，導(dǎo)體棒擺動幅度一定增大D僅拿掉中間的磁鐵，導(dǎo)體棒擺動幅度一定改變答案BD解析結(jié)合左手定則可知，僅改變電流方向或者僅改變磁場方向，F(xiàn)的方向一定改變，即導(dǎo)體棒擺動方向一定改變，而兩者同時改變時，F(xiàn)方向不變，則導(dǎo)體棒擺動方向不變，故A錯誤，B正確；當(dāng)I增大，但L減小時，F(xiàn)大小不一定改變，C錯誤；僅拿掉中間的磁鐵，意味著導(dǎo)體棒受力長度減小，則F減小，則導(dǎo)體棒擺動幅度一定改變，D正確9.如圖8所示，在x>0、y>0

9、的空間有恒定的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于xOy平面向里，大小為B，現(xiàn)有四個質(zhì)量及電荷量均相同的帶電粒子，由x軸上的P點以不同的初速度平行于y軸射入此磁場，其出射方向如圖所示，不計重力的影響，則()圖8A初速度最大的粒子是沿方向射出的粒子B初速度最大的粒子是沿方向射出的粒子C在磁場中運動時間最長的是沿方向射出的粒子D在磁場中運動時間最長的是沿方向射出的粒子答案AD解析顯然題圖中四條圓弧中對應(yīng)的半徑最大，由半徑公式R可知，質(zhì)量和電荷量相同的帶電粒子在同一個磁場中做勻速圓周運動的速度越大，半徑越大，故A項對，B項錯；根據(jù)周期公式T知，當(dāng)圓弧對應(yīng)的圓心角為時，帶電粒子在磁場中運動的時間為t，圓心

10、角越大，則運動時間越長圓心均在x軸上，由半徑大小關(guān)系可知對應(yīng)的圓心角最大，故在磁場中運動時間最長的是沿方向出射的粒子，C項錯，D項對三、計算題10如圖9所示，中軸線PQ將矩形區(qū)域MNDC分成上、下兩部分，上部分充滿垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，下部分充滿垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度皆為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從P點進(jìn)入磁場，速度與邊MC的夾角30°.MC邊長為a，MN邊長為8a，不計粒子重力求：圖9(1)若要求該粒子不從MN邊射出磁場，其速度最大是多少？(2)若要求該粒子恰從Q點射出磁場，其在磁場中的運行時間最少是多少？答案(1)(2)解析(1)設(shè)該粒子恰不從MN邊射

11、出磁場時的軌跡半徑為r，由幾何關(guān)系得：rcos 60°ra，解得ra又由qvBm解得最大速度v(2)由幾何關(guān)系知，軌跡半徑為r時，粒子每經(jīng)過分界線PQ一次，在PQ方向前進(jìn)的位移為軌跡半徑r的倍設(shè)粒子進(jìn)入磁場后第n次經(jīng)過PQ時恰好到達(dá)Q點有n×r8a解得n4.62n所能取的最小自然數(shù)為5粒子做圓周運動的周期為T粒子每經(jīng)過PQ分界線一次用去的時間為tT粒子到達(dá)Q點的最短時間為tmin5t11勻強(qiáng)磁場區(qū)域由一個半徑為R的半圓和一個長為2R，寬為的矩形組成，磁場的方向如圖10所示一束質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子(粒子間的相互作用和重力均不計)以速度v從邊界AN的中點P垂直于AN和磁場方向射入磁場中問：圖10(1)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大時，粒子恰好從A點射出？(2)對應(yīng)粒子可能射出的各段磁場邊界，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足什么條件？答案(1)(2)見解析解析(1)由左手定則判