人教版高中物理選修3-1第三章磁場達標練習題及答案

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上高中物理學習材料（鼎尚*整理制作）第三章 磁場【知識要點提示】 1.磁極、電流周圍存在磁場，1820年，丹麥物理學家 首先通過實驗發(fā)現通電導體周圍存在 ；磁體與磁體之間、磁體與通電導體之間，通電導體與通電導體之間的相互作用，都是通過 發(fā)生的。2.磁感應強度是描述磁場強弱及方向的物理量 磁場方向規(guī)定為：小磁針 時 所指的方向（或小磁針N極受到的磁場力的方向）為該點磁感應強度的方向，簡稱為磁場的方向 把一小段通電導線 放在磁場中某處時，該導線所受磁場力F與其長度與電流強度IL的乘積（電流元）的比值定義為磁感應強度的大小，即B= ，B的單位特斯拉，簡稱 ，符號 。 磁感應強

2、度的大小及方向是由磁場本身決定的。所以B與安培力F ，與IL的成積 ，注意：磁場方向與通電導體受到的安培力方向垂直。3磁感線可以形象地描述磁場的強弱和方向：磁感線上任一點的 就是該點的磁場方向，磁感線越密處磁場越 。勻強磁場的磁感應線是等 的 直線。4電流方向與其產生的磁場方向間的關系可由安培定則（又叫右手螺旋定則）判斷 直線電流的磁場方向判斷方法為：讓伸直的拇指所指的方向與 方向一致，彎曲的四指所指的方向就是 環(huán)繞的方向。 環(huán)形電流（或通電螺線管）的磁場方向判斷方法為：讓右手彎曲的四指所指的方向與環(huán)形電流（或通電螺線管中電流）的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形電流軸線上（或通電螺線管內

3、部） 的方向。通電螺線管的磁場等效于一條形磁鐵的磁場，拇指所指的是等效條形磁鐵的 極 方法提示:不管是直線電流的磁場還是通電螺旋管的磁場，判斷都用右手螺旋定則，電流的方向與該電流產生的磁場方向跟右螺旋中拇指與四指的關系相對應，簡記為“直對直，彎對彎” 5在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一面積為S的平面與磁場 ，我們把B與S的乘積叫穿過這個面的磁通量（又叫磁通），用表示，= ，的單位韋伯，簡稱 ，符號 。6我們把通電導線在磁場中受到的磁場力稱為 實驗證明：電流方向與磁場方向 時受安培力最大，電流方向與磁場方向 時不受安培力作用。 安培力的方向可由左手定則判斷：伸開左手，使拇指與其余四指 ，并都與

4、手掌 ，讓 從掌心進入，并使四指指向 的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線所受安培力的方向 垂直于磁場放置，長為L的一段導線，通過電流為I時，它所受的安培力大小F= 。無論通電導線是否垂直于磁場放置，安培力的方向一定同時垂直于電流方向和磁場方向（即垂直B、I決定的平面）.7我們把運動電荷在磁場中受到的磁場力稱為 實驗證明：運動電荷的速度方向與磁場方向 時受洛侖茲力最大，運動電荷的速度方向與磁場方向 時不受洛侖茲力作用 洛侖茲力的方向亦由左手定則判斷：伸開左手，使拇指與其余四指相互垂直，并都與手掌共面，讓 從掌心進入，并使四指指向 的方向（即正電荷的運動方向，負電荷運動的反方向），這時拇指所指

5、的方向就是運動電荷所受洛侖茲力的方向 電荷量為q的粒子以速度v運動時，如果速度方向與磁場方向垂直，則粒子所受洛侖茲力F= 。無論速度是否與磁場方向垂直，洛侖茲力方向一定同時 于速度方向和磁場方向（即垂直V、B決定的平面）,所以洛侖茲力對帶電粒子一定不做功.8電流與電流之間也有磁場力的作用：同向電流之間相 ，逆向電流之間相 ， 當兩個電流不平行時，它們間的磁場力將使它們的電流方向趨向相同9垂直入射到勻強磁場中的帶電粒子（不計粒子重力），只在洛侖茲力作用下將在垂直于磁場的平面內做 運動，半徑R= ，周期T= ，周期與入射速度無關；回旋加速器中高頻交變電壓的周期 粒子在磁場B中的回旋周期，若D型盒半

6、徑為R，則粒子（q,m）的出射動能Ek = ，粒子在磁場中偏轉總時間t= (電壓U) 【達標練習題例】1條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導線，導線與磁鐵垂直，給導線通以垂直紙面向里的電流.導線中通電后與通電前相比較，磁鐵對桌面的壓力 （填增大、減小或不變），桌面對磁鐵的摩擦 （填增大、減小或不變）2兩條直導線互相垂直，但相隔一個小距離，其中一條A B是固定的，另一條C D能自由轉動當電流按圖所示的方向通入兩條導線時，CD導線將 （填順時針或逆時針）轉動，同時 （填靠近或離開）導線AB.3.一根導線長0.2m，通過3A的電流，垂直放入磁場中某處受到的磁場力是6×10

7、2N，則該處的磁感應強度B的大小為 T，如果長度和電流都減小一半，則該處的磁感應強度的大小為 T。拿走導線，該處的磁感應強度的大小為 T4如圖所示，一束帶電粒子沿水平方向平行飛過小磁針上方時，磁針的S極向紙外偏轉，這一帶電粒子束可能是：向 飛行的 粒子或向 飛行的 粒子5如圖所示，彈簧秤下掛一條形磁鐵，其中條形磁鐵N極的一部分位于未通電的螺線管內，若將a接電源正極，b接負極，彈簧秤示數 （增大或減?。?面積S=0.5m2的閉合金屬圓環(huán)處于磁感應強度B=0.4 T的勻強磁場中，當磁場與環(huán)面垂直時，穿過環(huán)面的磁通量是 ；當磁場與環(huán)面平行時，穿過環(huán)面的磁通量是 ；當金屬圓環(huán)轉過180°與環(huán)

8、面又垂直時，穿過環(huán)面的磁通量大小是 ，相對于初位置，磁通量變化量的大小為 。7. 如圖所示，用細彈簧構成一閉合電路，中央放有一條形磁鐵，當彈簧收縮時，穿過電路的磁通量（增大或減小）8一個帶電微粒在圖示的正交勻強電場和勻強磁場中在豎直面內做勻速圓周運動.則該帶電微粒必然帶_，旋轉方向為_.若已知圓半徑為r，電場強度為E，磁感應強度為B，則線速度為_ _(重力加速度為g).9如圖表示放在勻強磁場里通電直導線的幾種情況標出圖中各種情況下導線所受安培力的方向10如圖所示，在傾角為的光滑金屬斜軌上，有一通有電流I、長為L、質量為m的導體棒，導體棒與斜軌垂直.求： 欲使棒靜止在斜軌上，所加勻強磁場的磁感應

9、強度B的最小值為多少？方向如何？ 欲使棒靜止在斜軌上，且對斜軌無壓力，所加勻強磁場B的大小為多少？方向如何？11.如圖所示，為實驗用磁流體發(fā)電機示意圖 ，其中兩極板間距離，勻強磁場磁感應強度。若接入額定功率的燈泡，恰好正常發(fā)光，燈泡正常發(fā)光時的電阻，不計發(fā)電機內阻。 求： 等離子體的流速V 若等離子體均為一價離子，則每秒有多少個離子打在極板上12如圖所示，一束電子（電量為e）以速度v垂直射入磁感應強度為B，寬度為d的勻強磁場中，穿透磁場時速度方向與電子原來入射方向的夾角是300求：電子的質量穿透磁場的時間13一個帶電粒子兩次以同樣的垂直于場線的初速度v0分別穿越勻強電場區(qū)和勻強磁場區(qū)， 場區(qū)的

10、寬度均為L，偏轉角度均為.求：電場強度E與磁感應強度B的比值14.如圖直線MN上方有磁感應強度為B的勻強磁場。正、負電子同時從同一點O以與MN成角的同樣速度v射入磁場（電子質量為m，電荷為e）.求：它們從磁場中射出時出射點相距多遠？射出的時間差是多少？15.如圖所示，半徑為r的圓形區(qū)域內存在著垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B?，F有一帶電離子（不計重力）從A以速度v沿圓形區(qū)域的直徑射入磁場，已知離子從C點射出磁場的方向與入射方向間的夾角為60º. 求：該離子帶何種電荷；該離子的電荷量與質量之比q/m16如圖所示，勻強電場方向水平向右，勻強磁場方向垂直紙面向里，質量為m，帶電量為

11、q的粒子以速度v與磁場垂直，與電場成45°角射入恰能做勻速直線運動（重力加速度為g）求：磁感應強度B的大小 17如圖所示，質量為0.1g的小物塊，帶有5×104C的電荷量，放在傾角為=30°的絕緣光滑斜面上，整個斜面置于0.5T的勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里。物塊由靜止開動下滑，滑到某一位置時，物塊開始離開斜面（設斜面足夠長，g取10m/s2），求：物塊帶何種電荷物塊離開斜面時的速度為物塊在斜面上滑行的最大距離18質量為m帶電量為的小球套在豎直放置的絕緣桿上，球與桿間的動摩擦因數為。勻強電場和勻強磁場的方向如圖所示，電場強度為E，磁感應強度為B。小球由靜止釋放

12、后沿桿下滑。設桿足夠長，電場和磁場范圍也足夠大. 求：小球在運動過程中的最大加速度和最大速度19用一根長L=0.8m的輕繩，吊一質量為m=1.0g的帶電小球，放在磁感應強度B=0.1T，方向如圖所示的勻強磁場中，把小球拉到懸點的右端，輕繩剛好水平拉直，將小球由靜止釋放，小球便在垂直于磁場的豎直平面內擺動，當小球第一次擺到低點時，懸線的拉力恰好為零(g=10m/s2).試問：(1)小球帶何種電荷？電量為多少？(2)當小球第二次經過最低點時，懸線對小球的拉力多大？20如圖所示，在X軸上方有指向-Y方向的勻強電場，場強為E；在X軸下方有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B，在X軸上有一點M，離O點

13、距離為L現有一帶電量為十q的粒子，使其從靜止開始釋放后能經過M點如果把此粒子放在y軸上，其坐標應滿足什么關系？（重力忽略不計）21如圖，真空室內存在勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁感應強度的大小B=0.60T，磁場內有一塊平面感光板ab，板面與磁場方向平行，在距ab的距離處，有一個點狀的放射源S，它向各個方向發(fā)射粒子，粒子的速度都是，已知粒子的電荷與質量之比，現只考慮在圖紙平面中運動的粒子，求：ab上被粒子打中的區(qū)域的長度。22.M、N、P為很長的平行邊界面，M、N與M、P間距分別為L1、L2，其間分別有磁感應強度為B1和B2的勻強磁場區(qū)，和磁場方向垂直紙面向里，B1B2，有一帶正電粒子的

14、電量為q，質量為m，以大小為v的速度垂直邊界N及磁場方向射入MN間的磁場區(qū)域，討論粒子初速度v應滿足什么條件才可穿過兩個磁場區(qū)域（不計粒子的重力）。23（08天津）在平面直角坐標系xOy中，第象限存在沿y軸負方向的勻強電場，第象限存在垂直于坐標平面向外的勻強磁場，磁感應強度為B.一質量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點以速度v0垂直于y軸射入電場，經x軸上的N點與x軸正方向成60°角射入磁場，最后從y軸負半軸上的P點垂直于y軸射出磁場，如圖所示。不計粒子重力，求（1）M、N兩點間的電勢差UMN ；（2）粒子在磁場中運動的軌道半徑r； （3）粒子從M點運動到P點的總時間

15、t。24（08寧夏理綜）如圖所示，在xOy平面的第一象限有一勻強電場，電場的方向平行于y軸向下.在x軸和第四象限的射線OC之間有一勻強磁場，磁感應強度的大小為B，方向垂直于紙面向外.有一質量為m，帶有電荷量+q的質點由電場左側平行于x軸射入電場。質點到達x軸上A點時，速度方向與x軸的夾角為，A點與原點O的距離為d。接著，質點進入磁場，并垂直于OC飛離磁場。不計重力影響。若OC與x軸的夾角也為，求 （1）粒子在磁場中運動速度的大?。?（2）勻強電場的場強大小。25如圖所示，在空間有勻強磁場，磁感應強度的方向垂直于紙面向里，大小為B，光滑絕緣空心細管的長度為h，管內M端有一質量為m、帶正電q的小球

16、，開始時小球相對管靜止。管帶著小球沿垂直于管長度方向的恒定速度向圖中右方運動，設小球重力及其它阻力均忽略不計。求：（1） 當小球相對管上升的速度為v時，小球上升的加速度（2）小球從管的另一端N 離開管口后在磁場中做圓周運動的半徑（3） 小球在從管的M端到N端的過程中，管壁對小球做的功【知識要點提示參考答案】 1.奧斯特、磁場、磁場2.靜止、N極、垂直、特、T 3.切線方向、強、間距、同向平行線4.電流、磁感線、N極 5.垂直、BS 韋、Wb 6.安培力、垂直、平行、垂直、共面、磁感線、電流、BIL 7.洛侖茲力、垂直、平行、磁感線、qVB、垂直 8.吸引、排斥 9.勻速圓周、 、等于、 【達標

17、練習題例參考答案】 1. 增大、不變 2.逆時針、靠近 3. 0.1T、0.1T、0.1T 4.左、正電、右、負電（或右、負電、左、正電）5.減小 6. 0.2 Wb、0、0.2 Wb、0.4 Wb 7.增大 8.負電荷、逆時針、 9.10.解：（1）導體棒受安培力沿斜面向上時，磁感應強度B最小受力圖如右，由平衡條件得 方向應垂直斜面向上 （2）導體棒對斜面無壓力時，其所受安培力應豎直向上，磁感應度方向水平向左 11.解： (1)在發(fā)電機內部，離子受到的電場力與磁場力平衡，設發(fā)電機的電動勢為 - 由燈泡正常發(fā)光得 - 解得 （2）分析正常發(fā)光的燈泡 每秒鐘到達極板的離子數為 12. 解：（1）

18、電子在磁場中的運動為勻速圓周運動的一部分 - 由幾何知識得 -由得 (2) 粒子的回旋周期為 回旋角度為 由 得電子在磁場中的回旋時間為 13. 解：粒子在勻強電場中作類平拋運動 - 粒子在勻強磁場中 - 解得 14. 解： 正、負電子在磁場中的回旋軌跡如圖所示 由得 所以出射點相距為 正電子的回旋時間為 負電子的回旋時間為 射出的時間差為15. 解：（1）由粒子的回旋情況可知，該離子帶負電 （2）離子的回旋角度為 軌跡如圖所示 得 - 由幾何知識得- 由得 16. 解：粒子應帶正電荷.其受力圖如右 由平衡條件得 17. 解：（1）由物塊的運動情況可知，其受洛侖茲力方向應垂直斜面向上，物塊帶負電 （2）當物塊對斜面的壓力為零時將離開斜面 （3）設物塊滑行的最大距離為L, 由動能定理得 18. 解：當小球受到的洛侖茲力與電場力平衡時，摩擦力為零，合外力最大等于重力， 最大加速度為 .當摩擦力與重力平衡時，小球的速度最大，以后將做勻速動 解得19. 解：（1）小球在下擺過程中，由動能定理得 在最低點小球受洛侖茲力應豎直向上，所以小球帶負電由牛頓第二定律得 （2）小球第二次到達最低點時速度仍為，由牛頓第二定律得 20. 解：粒子在電場