第三章磁场-测试.doc

第三章测试第卷(选择题，共40分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确的选项前的符号填在括号内)1在赤道上空，有一条沿东西方向水平架设的导线，当导线中的自由电子自东向西沿导线做定向移动时，导线受到地磁场的作用力的方向为()A向北 B向南C向上 D向下解析赤道上空的地磁场的方向是平行地面由南向北的，由安培定则2.在倾角为的光滑绝缘斜面上，放一根通电的直导线，如图所示，当加上如下所述的磁场后，有可能使导线静止在斜面上的是()A加竖直向下的匀强磁场B加垂直斜面向下的匀强磁场C加水平向左的匀强磁场D加沿斜面向下的匀强磁场解析对通电导线进行受力分析，有可能合力为零的情况下，磁场的方向可能的情况3带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场如图所示，运动中经过b点，OaOb.若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，带电粒子仍以速度v0从a点进入电场，仍能通过b点，则电场强度E和磁感应强度B的比值为()Av0 B.C2v0 D.解析设OaObd，因带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，所以圆周运动的半径正好等于d即d，得B如果换成匀强电场，带电粒子做类平抛运动，那么有d2得E，所以？4.如图所示，真空中狭长区域内的匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，区域宽度为d，边界为CD和EF，速度为v的电子从边界CD外侧沿垂直于磁场方向射入磁场，入射方向跟CD的夹角为，已知电子的质量为m、带电荷量为e，为使电子能从另一边界EF射出，电子的速率应满足的条件是()Av Bv Dvv0即能从EF射出5如图所示，带负电的金属环绕其轴OO匀速转动时，放在环顶部的小磁针最后将()A. N极竖直向上B. N极竖直向下C. N极水平向左D小磁针在水平面内转动解析带电金属环匀速转动，形成逆时针的等效电流(从右向左看)，根据安培定则可以确定通过金属环轴OO的磁场方向水平向右，小磁针处的磁场方向水平向左，故小磁针N极最后水平指向左方6质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示下列表述正确的是()AM带负电，N带正电BM的速率小于N的速率C洛伦兹力对M、N做正功DM的运行时间大于N的运行时间解析由左手定则，可判断带电粒子M带负电，N粒子带正电；根据qvB，得r，由于rNrM，可知vNvM；洛伦兹力对带电粒子不做功；由T可知，M、N两粒子运行周期相同所以M、N两粒子在磁场中运行时间相同7.有一质量为m、电荷量为q的带正电的小球停在绝缘平面上，并处在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，为了使小球飘离平面，应该()A使磁感应强度B的数值增大B使磁场以v向上运动C使磁场以v向右运动D使磁场以v向左运动解析当带电粒子在磁场中垂直磁场运动时，受到洛伦兹力作用，当带电粒子静止，而磁场运动时，带电粒子同样会受到洛伦兹力作用，欲使带电小球飘起来，受洛伦兹力向上且等于小球重力，即qvBmg，得v，小球带正电，由左手定则可知小球应向右运动，故小球静止，磁场应水平向左运动8.如图所示，一个带负电的油滴以水平向右的速度v进入一个方向垂直纸面向外的匀强磁场B后，保持原速度做匀速直线运动，若使匀强磁场发生变化，则下列判断正确的是()A磁场B减小，油滴动能增加B磁场B增大，油滴机械能不变C使磁场方向反向，油滴动能减小D使磁场反向后再减小，油滴重力势能减小解析油滴带负电，在磁场中受洛伦兹力和重力，二力平衡做匀速直线运动，若磁场B减小，则洛伦兹力减小，油滴将向下运动，重力做正功，动能增加；油滴在磁场中运动，只有重力做功，洛伦兹力不做功，故机械能守恒；当磁场反向后，洛伦兹力和重力都向下，油滴将向下运动，重力做正功，动能增加，重力势能减小9.为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是()A若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关C污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D污水流量Q与U成正比，与a、b无关解析由左手定则可知，正离子受洛伦兹力向后表面偏，负离子向前表面偏，前表面的电势一定低于后表面的电势，流量Qvbc，其中v为离子定向移动的速度，当前后表面电压一定时，离子不再偏转，受洛伦兹力和电场力达到平衡，即qvBq，得v，则流量Qbcc，故Q与U成正比，与a、b无关10.如图所示，一束电子从孔a射入正方形容器的匀强磁场中，其中一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，则()A从两孔射出的电子在容器中运动的时间比为1：2B从两孔射出的电子速率的比为1：2C从两孔射出的电子动能的比为2：1D从两孔射出的电子在容器中加速度的比为1：2解析由T，可知从d射出的电子和从c点射出的电子在磁场中运动的周期相同，从d点射出的电子运动轨迹为半个圆周，从c点射出的电子运动轨迹为圆周，故在磁场中的运动时间之比2：1第卷(非选择题，共60分)二、填空题(本题共3小题，共20分)11.(5分)如图所示，铜棒ab长0.1 m，质量为6102 kg，两端与长为1 m的轻铜线相连，静止于竖直平面内整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B0.5 T，现接通电源，使铜棒中保持有恒定电流通过，铜棒发生摆动，平衡时的偏转角为37，则在此过程中铜棒的重力势能增加了_J；通电电流的大小为_A(不计空气阻力，sin370.6，cos370.8，g10 m/s2)解析EpmgL1(1cos37)6102101(10.8) J0.12 J以导体棒为研究对象，受力如图受重力mg、悬线拉力T及安培力F，处于平衡状态，则mgtanF，FBIL2得I9 A12.(7分)如图所示，有一半径为R、有明显边界的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为B.今有一电子沿x轴正方向射入磁场，恰好沿y轴负方向射出如果电子的比荷为，则电子射入时的速度为_，电子通过磁场的时间为_，此过程中电子的动能增量为_解析如图所示电子运动的圆心为O，由几何知识，可知电子做圆周运动的轨迹半径为R.由evB，得v由T，得电子运动时间t.由于洛伦兹力不做功，故动能不变，动能增量Ek013(8分)一回旋加速器，在外加磁场一定时，可把质子(H)加速到v，使它获得动能为Ek，则(1)能把粒子(He)加速到的速度为_(2)能使粒子获得的动能为_(3)加速粒子的交变电压频率与加速质子的交变电压频率之比为_解析回旋加速器的最大半径是一定的，由R，得质子H的质量和电荷量的比值即而粒子质量和电量的比值为，RH，RRHR，得v，mv2所以粒子动能与质子相同，带电粒子进入磁场做匀速圆周运动的周期T所以粒子的周期是质子运动周期的2倍，即所加交变电压的周期的比为2：1的关系，则频率之比为1：2.三、计算题(本题共3小题，共40分解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤)14(11分)如图所示，两平行光滑导轨相距为20 cm，金属棒MN的质量为10 g，电阻R8 ，匀强磁场的磁感应强度B0.8 T，方向竖直向下，电源电动势E10 V，内阻r1 ，当开关S闭合时，MN恰好平衡，求变阻器R1的取值为多少？设45.解析先根据左手定则判定安培力的方向，然后根据平衡条件列方程，再利用安培力公式以及闭合电路欧姆定律进行求解解：金属棒平衡时的平面受力图，如图所示当MN平衡时，有mgsinBILcos0由电路欧姆定律，得I由式联立并代入数据，得R17 15(14分)一个负离子，质量为m，电荷量大小为q，以速率v垂直于屏S经小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示，磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直纸面向里(1)求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离；(2)如果离子进入磁场后经时间t到达P点，证明直线OP与离子入射方向之间的夹角跟t的关系是t.解析(1)离子的初速度与磁场方向垂直，在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动，设圆半径为r，则根据牛顿第二定律，可得qvB，得r如图，离子回到屏S上的位置A与O的距离AO2r，所以AO(2)离子到达P时，圆心角因为2，所以t 9 / 9