高考物理選修知識(shí)點(diǎn)鞏固練習(xí)_磁場(chǎng) 復(fù)習(xí)與鞏固 基礎(chǔ)

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1、 【鞏固練習(xí)】 一、選擇題： 1．一個(gè)松弛的螺旋線圈如圖所示，當(dāng)線圈通有電流I時(shí)，線圈中將出現(xiàn)的現(xiàn)象是（ ） A．軸向收縮，徑向變大 B．軸向收縮，徑向收縮 C．軸向伸長(zhǎng)，徑向變大 D．軸向伸長(zhǎng)，徑向收縮 2．如圖所示，始終靜止在斜面上的條形磁鐵P，當(dāng)其上方固定的水平長(zhǎng)直導(dǎo)線L中通以垂直紙面向外的電流時(shí)，斜面對(duì)磁體的彈力N和摩擦力f的大小變化是（ ） A．N和f都增大 B．N和f都減小 C．N增大，f減小 D．N減小，f增大 3．如圖所以，固定不動(dòng)的絕緣直導(dǎo)線mn和可以自由移

2、動(dòng)的矩形線框abcd位于同一平面內(nèi)，mn與ad、bc邊平行且離ad邊較近。當(dāng)導(dǎo)線mn中通以向上的電流，線框中通以順時(shí)針方向的電流時(shí)，線框的運(yùn)動(dòng)情況是（ ） A．向左運(yùn)動(dòng) B．向右運(yùn)動(dòng) C．以mn為軸轉(zhuǎn)動(dòng) D．靜止不動(dòng) 4．在圖中，標(biāo)出了磁場(chǎng)的方向、通電直導(dǎo)線中電流I的方向，以及通電直導(dǎo)線所受安培力F的方向，其中正確的是（ ） 5．一根長(zhǎng)為0.2 m、電流為2 A的通電導(dǎo)線，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到磁場(chǎng)力的大小可能是（ ） A．0.4 N B．0.2 N C．0.1 N D．0 N 6．質(zhì)子（p）和粒

3、子以相同的速率在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道分別為和，周期分別為和，則下列選項(xiàng)正確的是（ ） A．∶=1∶2，∶=1∶2 B．∶=1∶1，∶=1∶1 C．∶=1∶1，∶=1∶2 D．∶=1∶2，∶=1∶1 7．一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是（ ） A．帶電粒子可能做勻速直線運(yùn)動(dòng) B．帶電粒子雖發(fā)生位移但磁場(chǎng)力不做功 C．帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，粒子的動(dòng)能與圓面積成正比 D．帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其圓軌道直徑可能與磁場(chǎng)方向不垂直 8．如圖所示，在圓形區(qū)域里，有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向如圖所示，有一束速率各不相同的質(zhì)子自A點(diǎn)沿半徑方向射入磁場(chǎng)，這些質(zhì)子在磁

4、場(chǎng)中（ ） A．運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的，其軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角越大 B．運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的，其軌跡越長(zhǎng) C．運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短的，射出磁場(chǎng)時(shí)，速率越小 D．運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短的，射出磁場(chǎng)時(shí)，速度方向偏轉(zhuǎn)越小 9．如圖所示，在圖中虛線所圍的區(qū)域內(nèi)，存在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知從左方水平射入的電子，通過該區(qū)域時(shí)未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，假設(shè)電子重力可忽略不計(jì)，則在該區(qū)域中的E和B的方向可能是（ ） A．E豎直向上，B垂直紙面向外 B．E豎直向上，B垂直紙面向里 C．E和B都沿水平方向，并與電子運(yùn)動(dòng)方向相同 D．E和B都沿水平方向，并與電子運(yùn)動(dòng)方向相反 E，B

5、 10．如圖所示是粒子速度選擇器的原理圖，如果粒子所具有的速率，那么（ ） A．帶正電粒子必須沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過 B．帶負(fù)電粒子必須沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過 C．不論粒子電性如何，沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過 D．不論粒子電性如何，沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過 二、計(jì)算題: 1．一切速度零的質(zhì)子，經(jīng)過電壓為1880 V的電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為5.0×10－4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。質(zhì)子受到的洛倫茲力是多大？洛倫茲力與質(zhì)子的重力的比值是多大？（質(zhì)子質(zhì)量m=1.67×10―27 kg，g取10 N / kg）

6、 2．如圖所示，有一水平放置的圓環(huán)線圈，半徑為r，單位長(zhǎng)度的質(zhì)量m0=16 g。有一錐形的磁場(chǎng)，線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8 T，錐形的頂角為60°，為使線圈懸浮，應(yīng)通以多大的電流？（g取10 m / s2） 3．質(zhì)量為0.1 g的小物塊，帶有5×10－4 C的電荷量，放在傾角為30°的絕緣光滑斜面上，整個(gè)斜面置于0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向如圖所示。物塊由靜止開始下滑，滑到某一位置時(shí)，物塊開始離開斜面（設(shè)斜面足夠長(zhǎng)，取g=10 m / s），問： （1）物塊帶何種電荷？ （2）物塊離開斜面時(shí)的速度為多少？ （3）物塊在斜面上滑行的最大距離是多少？ 4．

7、質(zhì)譜儀原理如圖所示，a為粒子加速器，電壓為U1；b為速度選擇器，磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，板間距離為d；c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2。今有一質(zhì)量為m、電荷量為e的正電子（不計(jì)重力），經(jīng)加速后，該粒子恰能通過速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求： （1）粒子的速度v為多少？ （2）速度選擇器的電壓U2為多少？ （3）粒子在B2磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R為多大？ 5．如圖所示，在x＜0與x＞0的區(qū)域中，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1與B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直于紙面向里，且B1＞B2。一個(gè)帶負(fù)電荷的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O以速度v沿x軸負(fù)方向射出，要

8、使該粒子經(jīng)過一段時(shí)間后又經(jīng)過O點(diǎn)，則B1與B2的比值應(yīng)滿足什么條件？ 【答案與解析】 一、選擇題： 1．A 解析：同向電流相互吸引，異向電流相互排斥． 2．A 解析：如圖所示，根據(jù)左手定則可判定導(dǎo)線所受安培力方向斜向右上方，由牛頓第三定律，電流對(duì)磁鐵的作用力斜向左下方，由于磁鐵仍然保持靜止，故FN、f均增大．故選A項(xiàng)． 3．B 解析：ad邊的電流在mn電流的磁場(chǎng)中受到向右的吸引力，bc邊中的電流與mn中電流方向相反，受到向右的排斥力，所以線框受到向右的合力而向右運(yùn)動(dòng)，B選項(xiàng)正確。 4．C 5．BCD 解析：據(jù)安培力的定義，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與通電電流I方向

9、垂直時(shí)，磁場(chǎng)力有最大值為Fmax=BIL=0.5×2×0.2 N=0.2 N。 當(dāng)兩者方向平行時(shí)，磁場(chǎng)力有最小值為0 N。 隨著二者方向夾角的不同，磁場(chǎng)力大小可能在0.2 N與0 N之間取值。 6．A 解析：質(zhì)子（）和粒子（）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式，周期公式，又因質(zhì)子和粒子的速率相等，代入q、m可得∶=1∶2，∶=1∶2，故選A。 7．ABC 解析：帶電粒子沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)不受洛倫茲力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)；洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功，所以A、B正確；帶電粒子的動(dòng)能，，，解得，所以C選項(xiàng)正確；帶電粒子軌道半徑的方向與洛倫茲力方向平行，一定垂直于磁場(chǎng)的方向，所以D不正確。 8．AD

10、 解析：帶電粒子在磁場(chǎng)中做部分圓周運(yùn)動(dòng)，求所用的時(shí)間可用公式，是恒量。所以t和軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角成正比，故A正確；運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角大，而軌跡長(zhǎng)度s=R·，如果半徑較小，s也不一定就大，故B不正確；運(yùn)動(dòng)時(shí)間短，則所對(duì)應(yīng)的圓心角就小，由此 題給出的圓形磁場(chǎng)分析軌跡半徑應(yīng)較大，由知，速度應(yīng)較大，故C錯(cuò)；由幾何知識(shí)知道粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)角等于圓心角，故運(yùn)動(dòng)時(shí)間短的，射出磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)也小，故D正確。 9．ACD 解析：如果E豎直向上，B垂直紙面向外，電子沿圖中方向射入后，電場(chǎng)力向下，洛倫茲力向上，二力可能平衡，電子可能沿直線通過E、B共存區(qū)域，故A對(duì)；同理B不能對(duì)；如果E、B沿

11、水平方向且與電子運(yùn)動(dòng)方向相同，電子不受洛倫茲力作用，但電子受到與E反方向的電場(chǎng)力作用，電子做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，也不偏轉(zhuǎn)，故C對(duì)；如果E、B沿水平方向，且與電子運(yùn)動(dòng)方向相反，電子仍不受洛倫茲力，電場(chǎng)力與E反向，即與速度同方向，故電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，也不偏轉(zhuǎn)，故D對(duì)。 10．AC 解析：按四個(gè)選項(xiàng)要求讓粒子進(jìn)入，洛倫茲力與電場(chǎng)力等大反向抵消了的就能沿直線勻速通過磁場(chǎng)。 二、計(jì)算題： 1．4.8×10－17 N 2.87×109 解析：質(zhì)子的初速度為零，電場(chǎng)加速的能量全部轉(zhuǎn)化為質(zhì)子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能。依據(jù)能量守恒定律有，可得質(zhì)子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的速率 。 由于質(zhì)子是垂直進(jìn)入磁

12、場(chǎng)，故F=qvB=1.6×10－19×6.0×105×5.0×10－4 N=4.8×10－17 N，質(zhì)子的重力G=mg= 1.67×10－27×10 N=1.67×10－26 N，則。 2．0.4 A 解析：將圓環(huán)線圈分成很多小段，每一小段可以看作一段直線電流，取右邊一小段分析，受力如圖所示，對(duì)于圓環(huán)整體而言，水平方向上安培力相互抵消了，整個(gè)圓環(huán)所受合安培力大小為F⊥=2πrBIsin30°=πrBI。而要使線圈懸浮，有F⊥=mg=2πrm0g，得。 3．解析：本題考查帶電粒子在磁場(chǎng)中的受力情況。 （1）由左手定則可知物塊帶負(fù)電荷。 （2）當(dāng)物塊離開斜面時(shí)，物塊對(duì)斜面的壓力FN=

13、0，物體受力分析如圖所示，則有F=mgcos30°，即qvB=mgcos30°，解得v≈3.46 m / s。 4．（1） （2） （3） 解析：（1）在a中，e被加速電場(chǎng)U1加速，由動(dòng)能定理有，得 （2）在b中，e受的電場(chǎng)力和洛倫茲力大小相等，即，代入v值得 （3）在c中，e受洛倫茲力作用而做圓周運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)半徑，代入v值得。 5．，（n=1，2，3…） 解析：粒子在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的速度大小恒為v，交替地在xOy平面內(nèi)B1與B2磁場(chǎng)區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道都是半個(gè)圓周。設(shè)粒子的質(zhì)量和電荷量的大小分別為m和q，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為r1和r2，有 ， ① ， ② 現(xiàn)分析粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡。如圖所示，在xOy平面內(nèi)，粒子先沿半徑為r1的半圓C1運(yùn)動(dòng)至y軸上距O點(diǎn)距離為2r1的A點(diǎn)，接著沿半徑為r2的半圓D1運(yùn)動(dòng)至y軸上的O1點(diǎn)，OO1的距離d=2(r2－r1)③，此后，粒子每經(jīng)歷一次“回旋”（即從y軸出發(fā)沿半徑為r1的半圓和半徑為r2的半圓回到原點(diǎn)下方的y軸），粒子的y坐標(biāo)就減小d。設(shè)粒子經(jīng)過n次回旋后與y軸交于On點(diǎn)，若OOn（即nd）滿足nd=2r1④，則粒子再經(jīng)過半圓Cn+1就能夠經(jīng)過原點(diǎn)，式中n=1，2，3…為回旋次數(shù)。由③④式解得，n=1，2，3…⑤ 聯(lián)立①②⑤式可得B1、B2應(yīng)滿足的條件 ，n=1，2，3…⑥