高二物理-随堂练习_磁场 复习与随堂 基础.doc

【巩固练习】一、选择题：1一个松弛的螺旋线圈如图所示，当线圈通有电流I时，线圈中将出现的现象是（ ） A轴向收缩，径向变大 B轴向收缩，径向收缩 C轴向伸长，径向变大 D轴向伸长，径向收缩 2如图所示，始终静止在斜面上的条形磁铁P，当其上方固定的水平长直导线L中通以垂直纸面向外的电流时，斜面对磁体的弹力N和摩擦力f的大小变化是（ ） AN和f都增大 BN和f都减小 CN增大，f减小 DN减小，f增大3如图所以，固定不动的绝缘直导线mn和可以自由移动的矩形线框abcd位于同一平面内，mn与ad、bc边平行且离ad边较近。当导线mn中通以向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是（ ）A向左运动 B向右运动 C以mn为轴转动 D静止不动4在图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是（ ）5一根长为0.2 m、电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是（ ）A0.4 N B0.2 N C0.1 N D0 N6质子（p）和粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道分别为和，周期分别为和，则下列选项正确的是（ ）A=12，=12B=11，=11C=11，=12D=12，=117一带电粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是（ ）A带电粒子可能做匀速直线运动B带电粒子虽发生位移但磁场力不做功C带电粒子做圆周运动时，粒子的动能与圆面积成正比D带电粒子做圆周运动时，其圆轨道直径可能与磁场方向不垂直8如图所示，在圆形区域里，有匀强磁场，方向如图所示，有一束速率各不相同的质子自A点沿半径方向射入磁场，这些质子在磁场中（ ）A运动时间越长的，其轨迹所对应的圆心角越大B运动时间越长的，其轨迹越长C运动时间越短的，射出磁场时，速率越小D运动时间越短的，射出磁场时，速度方向偏转越小9如图所示，在图中虚线所围的区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场，已知从左方水平射入的电子，通过该区域时未发生偏转，假设电子重力可忽略不计，则在该区域中的E和B的方向可能是（ ）AE竖直向上，B垂直纸面向外BE竖直向上，B垂直纸面向里CE和B都沿水平方向，并与电子运动方向相同DE和B都沿水平方向，并与电子运动方向相反E，B10如图所示是粒子速度选择器的原理图，如果粒子所具有的速率，那么（ ）A带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区，才能沿直线通过B带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区，才能沿直线通过C不论粒子电性如何，沿ab方向从左侧进入场区，都能沿直线通过D不论粒子电性如何，沿ba方向从右侧进入场区，都能沿直线通过二、计算题:1一切速度零的质子，经过电压为1880 V的电场加速后，垂直进入磁感应强度为5.0×104 T的匀强磁场中。质子受到的洛伦兹力是多大？洛伦兹力与质子的重力的比值是多大？（质子质量m=1.67×1027 kg，g取10 N / kg）2如图所示，有一水平放置的圆环线圈，半径为r，单位长度的质量m0=16 g。有一锥形的磁场，线圈所在位置的磁感应强度B=0.8 T，锥形的顶角为60°，为使线圈悬浮，应通以多大的电流？（g取10 m / s2）3质量为0.1 g的小物块，带有5×104 C的电荷量，放在倾角为30°的绝缘光滑斜面上，整个斜面置于0.5 T的匀强磁场中，磁场方向如图所示。物块由静止开始下滑，滑到某一位置时，物块开始离开斜面（设斜面足够长，取g=10 m / s），问：（1）物块带何种电荷？（2）物块离开斜面时的速度为多少？（3）物块在斜面上滑行的最大距离是多少？4质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电荷量为e的正电子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动。求：（1）粒子的速度v为多少？（2）速度选择器的电压U2为多少？（3）粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大？5如图所示，在x0与x0的区域中，存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面向里，且B1B2。一个带负电荷的粒子从坐标原点O以速度v沿x轴负方向射出，要使该粒子经过一段时间后又经过O点，则B1与B2的比值应满足什么条件？【答案与解析】一、选择题：1A 解析：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥2A 解析：如图所示，根据左手定则可判定导线所受安培力方向斜向右上方，由牛顿第三定律，电流对磁铁的作用力斜向左下方，由于磁铁仍然保持静止，故FN、f均增大故选A项3B解析：ad边的电流在mn电流的磁场中受到向右的吸引力，bc边中的电流与mn中电流方向相反，受到向右的排斥力，所以线框受到向右的合力而向右运动，B选项正确。4C5BCD解析：据安培力的定义，当磁感应强度B与通电电流I方向垂直时，磁场力有最大值为Fmax=BIL=0.5×2×0.2 N=0.2 N。当两者方向平行时，磁场力有最小值为0 N。随着二者方向夹角的不同，磁场力大小可能在0.2 N与0 N之间取值。6A解析：质子（）和粒子（）在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式，周期公式，又因质子和粒子的速率相等，代入q、m可得=12，=12，故选A。7ABC解析：带电粒子沿磁场方向运动时不受洛伦兹力，做匀速直线运动；洛伦兹力永远不做功，所以A、B正确；带电粒子的动能，解得，所以C选项正确；带电粒子轨道半径的方向与洛伦兹力方向平行，一定垂直于磁场的方向，所以D不正确。8AD解析：带电粒子在磁场中做部分圆周运动，求所用的时间可用公式，是恒量。所以t和轨迹所对应的圆心角成正比，故A正确；运动时间长，轨迹对应的圆心角大，而轨迹长度s=R·，如果半径较小，s也不一定就大，故B不正确；运动时间短，则所对应的圆心角就小，由此 题给出的圆形磁场分析轨迹半径应较大，由知，速度应较大，故C错；由几何知识知道粒子在磁场中运动偏转角等于圆心角，故运动时间短的，射出磁场时速度方向偏转也小，故D正确。9ACD解析：如果E竖直向上，B垂直纸面向外，电子沿图中方向射入后，电场力向下，洛伦兹力向上，二力可能平衡，电子可能沿直线通过E、B共存区域，故A对；同理B不能对；如果E、B沿水平方向且与电子运动方向相同，电子不受洛伦兹力作用，但电子受到与E反方向的电场力作用，电子做匀减速直线运动，也不偏转，故C对；如果E、B沿水平方向，且与电子运动方向相反，电子仍不受洛伦兹力，电场力与E反向，即与速度同方向，故电子做匀加速直线运动，也不偏转，故D对。10AC解析：按四个选项要求让粒子进入，洛伦兹力与电场力等大反向抵消了的就能沿直线匀速通过磁场。二、计算题：14.8×1017 N 2.87×109解析：质子的初速度为零，电场加速的能量全部转化为质子垂直进入匀强磁场时的动能。依据能量守恒定律有，可得质子进入匀强磁场时的速率。由于质子是垂直进入磁场，故F=qvB=1.6×1019×6.0×105×5.0×104 N=4.8×1017 N，质子的重力G=mg= 1.67×1027×10 N=1.67×1026 N，则。20.4 A解析：将圆环线圈分成很多小段，每一小段可以看作一段直线电流，取右边一小段分析，受力如图所示，对于圆环整体而言，水平方向上安培力相互抵消了，整个圆环所受合安培力大小为F=2rBIsin30°=rBI。而要使线圈悬浮，有F=mg=2rm0g，得。3解析：本题考查带电粒子在磁场中的受力情况。（1）由左手定则可知物块带负电荷。（2）当物块离开斜面时，物块对斜面的压力FN=0，物体受力分析如图所示，则有F=mgcos30°，即qvB=mgcos30°，解得v3.46 m / s。4（1） （2） （3）解析：（1）在a中，e被加速电场U1加速，由动能定理有，得（2）在b中，e受的电场力和洛伦兹力大小相等，即，代入v值得（3）在c中，e受洛伦兹力作用而做圆周运动，回转半径，代入v值得。5，（n=1，2，3）解析：粒子在整个运动过程中的速度大小恒为v，交替地在xOy平面内B1与B2磁场区域中做匀速圆周运动，轨道都是半个圆周。设粒子的质量和电荷量的大小分别为m和q，圆周运动的半径分别为r1和r2，有， ， 现分析粒子运动的轨迹。如图所示，在xOy平面内，粒子先沿半径为r1的半圆C1运动至y轴上距O点距离为2r1的A点，接着沿半径为r2的半圆D1运动至y轴上的O1点，OO1的距离d=2(r2r1)，此后，粒子每经历一次“回旋”（即从y轴出发沿半径为r1的半圆和半径为r2的半圆回到原点下方的y轴），粒子的y坐标就减小d。设粒子经过n次回旋后与y轴交于On点，若OOn（即nd）满足nd=2r1，则粒子再经过半圆Cn+1就能够经过原点，式中n=1，2，3为回旋次数。由式解得，n=1，2，3联立式可得B1、B2应满足的条件，n=1，2，3