高二物理-随堂练习_磁场 复习与随堂 提高.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电子与质子速度相同，都从O点射入匀强磁场区，则图中画出的四段圆弧，哪两个是电子和质子运动的可能轨迹（ ）Aa是电子运动轨迹，d是质子运动轨迹Bb是电子运动轨迹，c是质子运动轨迹Cc是电子运动轨迹，b是质子运动轨迹Dd是电子运动轨迹，a是质子运动轨迹5如图所示，长方形abcd长ad=0.6 m，宽ab=0.3 m，O、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场（边界上无磁场），磁感应强度B=0.25 T。一群不计重力、质量、电荷量的带电粒子以速度 沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域（ ）A从Od 边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边B从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边C从Od 边射入的粒子，出射点分布在Oa边和ab边 D从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和bc边6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FN和摩擦力f的大小变化是（ ）AFN和f都增大BFN和f都减小CFN增大，f减小DFN减小，f增大7如图所示，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动，比较它们的重力Ga、Gb、Gc间的关系，正确的是（ ）AGa最大BGb最大CGc最大DGb最小8如图所示，虚线框内有方向正交的匀强电场和匀强磁场，一离子束垂直于电场和磁场方向飞入此区域，恰好做匀速直线运动，从O点离开此区域。如果仅有电场，离子将从a点飞离此区域，经历时间为t1，飞离速度为v1；如果仅有磁场，飞离时速度为v2，则下列说法正确的是（ ）Av1v2 BaObO Ct1t2 D以上都不正确二、填空题:1.将长为1 m的导线ac从中点b折成如图所示的形状，放入B=0.08 T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直。若在导线abc中通入25 A的直流电，则整个导线所受安培力大小为_N。2如图所示，在正交的匀强磁场B和匀强电场E中，有一竖直的长绝缘管，管内有一质量为m、带电荷量为q的小球，球与管壁之间的动摩擦因数为，磁场和电场足够大，则小球运动的最大加速度为_；在有最大加速度时的速度为_；小球运动的最小加速度为_，在有最小加速度时的速度为_。三、计算题:1核聚变反应需几百万度高温，为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内（否则不可能发生核反应），可采用磁约束的方法（托卡马克装置）。如图所示，在一个环状区域内加上匀强磁场B，“约束”在中空区域中的高速带电粒子具有各个方向的速度，其中在中空区域边缘处沿切线方向射入磁场的带电粒子最容易穿越磁场的外边缘。设环状磁场的内径R1=0.5 m，外半径R2=1.0 m，若被“约束”的带电粒子的比荷，速度v可达1×107 m / s。为使所有被约束的带电粒子都不能穿越磁场，则磁场的磁感应强度B至少多大？2在倾角的斜面上，固定一金属框，宽L=0.25 m，接入电动势E=12 V，内阻不计的电池，垂直框面放有一根质量m=0.2 kg的金属棒ab，它与框架的动摩擦因数，整个装置放在磁感应强度B=0.8 T，垂直框面向上的匀强磁场（如图）。当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？框架与棒的电阻不计，g取10 m / s2。3如图所示，与水平面成倾角为的绝缘正方形斜面abcd上放有一质量为m=0.01 kg，带电荷量的小滑块，与斜面间的动摩擦因数，整个装置处在垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B=0.4 T，滑块在a点具有沿ac方向、大小v=30 m / s的初速度，g取10 m / s2。要使滑块由a点沿直线运动到达c点，应在绝缘斜面内加一个怎样的恒定匀强电场？4下图是某装置的垂直截面图，虚线A1A2是垂直截面与磁场区边界面的交线，匀强磁场分布在A1A2的右侧区域，磁感应强度B=0.4 T，方向垂直纸面向外，A1A2与垂直截面上的水平线夹角为45°。在A1A2左侧，固定的薄板和等大的挡板均水平放置，它们与垂直截面交线分别为S1、S2，相距L=0.2 m。在薄板上P处开一小孔，P与A1A2线上点D的水平距离为L。在小孔处装一个电子快门。起初快门开启，一旦有带正电微粒刚通过小孔，快门立即关闭，此后每隔T=3.0×103 s开启一次并瞬间关闭。从S1S2之间的某一位置水平发射一速度为v0的带正电微粒，它经过磁场区域后入射到P处小孔。通过小孔的微粒与档板发生碰撞而反弹，反弹速度大小是碰前的0.5倍。（1）经过一次反弹直接从小孔射出的微粒，其初速度v0应为多少？（2）求上述微粒从最初水平射入磁场到第二次离开磁场的时间。（忽略微粒所受重力影响，碰撞过程无电荷转移。已知微粒的荷质比。只考虑纸面上带电微粒的运动。）【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。4C解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径在电荷量相同的情况下，质量大的半径大，结合左手定则可知，C选项正确。5D解析：由左手定则可知粒子射入后向上偏转，轨迹半径。若整个矩形区域都有磁场，从O点射入的粒子必从b点射出，在题给磁场中粒子的运动轨迹如图所示，出射点必落在be边。6A解析：直导线通电后会对磁铁产生作用力，但导线对磁铁作用力的方向不好确定，可先求磁铁磁场对电流的作用力的方向，由牛顿第三定律即可求得电流对磁铁作用力的方向，而后分析磁铁受力即可确定其所受FN、f的变化情况。当导线中通以电流时，磁铁的磁场对电流有作用力，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。7CD解析：据F合=0可知：a带负电。显然，b、c也带负电，所以b所受洛伦兹力方向竖直向下，c所受洛伦兹力方向竖直向上。设三个油滴的电荷量为q，电场的场强为E，磁场的磁感应强度为B，运动电荷的速度为v。据F合=0得：对a有：；对b有：；对c有：。所以有。8A解析：只有电场时，电场力对粒子做功，其动能增加；，。只在磁场时，洛伦兹力对粒子不做功，其功能不变。，与大小无法比较。二、填空题：1解析：折线abc受力等效于a和c连线受力，由几何知识可知。2g 0 解析：当qE=qvB时，摩擦力为0。此时加速度最大，且ax=g，；当时，合力为0，加速度最小也为0，此时速度最大，且。三、计算题：11 T解析：当带电粒子以最大速度v=1×107 m / s沿中空区域与内圆相切方向射入磁场且轨迹与外圆相切时，恰不能穿越磁场。则以速度v沿各个方向射入该磁场区的带电粒子都不能穿越磁场。如图所示，又，使粒子不穿出磁场时满足Rr，即 。21.6R4.8解析：当变阻器R取值较大时，I较小，安培力F较小，在金属棒重力分力mgsin作用下使棒有沿框架下滑趋势，框架对棒的摩擦力沿框面向上，如图甲所示。金属棒刚好不下滑时满足平衡条件。得 。当变阻器R的取值较小时，I较大，安培力F较大，会使金属棒产生沿框面上滑趋势。因此，框架对棒的摩擦力F2沿框面向下，如图乙所示。金属棒刚好不上滑时满足平衡条件。得 所以滑动变阻器R的取值范围为。3 与速度方向垂直，沿斜面斜向上方解析：要使滑块沿直线到达c点，滑块必须做匀速直线运动。滑动在斜面所在的平面内受力如图所示，滑块重力沿斜面向下的分力为。G1在x方向的分力为。滑块受到的滑动摩擦力为。x方向上：f=G1x。由于滑块做匀速直线运动，其受力平衡，设所加电场场强为E，则在y方向上有：，代入数据解得：。电场的方向：与速度方向垂直，沿斜面斜向上。4（1）100 m / s （2）2.8×102 s解析：（1）如下图所示，设带正电微粒在S1S2之间任意点Q以水平速度v0进入磁场，微粒受到的洛伦兹力为f，在磁场中做圆周运动的半径为r，有： 由得：欲使微粒能进入小孔，半径r的取值范围为： 代入数据得： 欲使进入小孔的微粒与挡板一次相碰返回后能通过小孔，还必须满足条件： 其中n=1，2，3 由可知，只有n=2满足条件，即有：v0=100 m / s （2）设微粒在磁场中做圆周运动的周期为T0，从水平进入磁场到第二次离开磁场的总时间为t，设t1、t4分别为带电微粒第一次、第二次在磁场中运动的时间，第一次离开磁场运动到挡板的时间为t2，碰撞后再返回磁场的时间为t3，运动轨迹如上图所示，则有：