2014年高考物理復(fù)習(xí) 第8章 單元小結(jié)練 磁場對電流或運動電荷作用的綜合訓(xùn)練題 新人教版

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1、單元小結(jié)練 磁場對電流或運動電荷作用的綜合訓(xùn)練 (限時:45分鐘) 1.關(guān)于電場力與洛倫茲力,以下說法正確的是 (  ) A.電荷只要處在電場中,就會受到電場力,而電荷靜止在磁場中,也可能受到洛倫茲力 B.電場力對在電場中的電荷一定會做功,而洛倫茲力對在磁場中的電荷卻不會做功 C.電場力與洛倫茲力一樣,受力方向都在電場線和磁感線上 D.只有運動的電荷在磁場中才可能會受到洛倫茲力的作用 答案 D 解析 靜止在磁場中的電荷不可能受到洛倫茲力,A錯;盡管電場力對電荷可以做功,但如果電荷在電場中不動或沿等勢面移動,電場力做功為零,B錯;洛倫茲力的方向與磁感線垂直,與運動方

2、向垂直,C錯.只有D是正確的. 2. 在磁感應(yīng)強度為B0、方向豎直向上的勻強磁場中,水平放置一根長通電直導(dǎo)線,電流的方 向垂直于紙面向里.如圖1所示,A、B、C、D是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點,在這四點中 (  ) 圖1 A.B、D兩點的磁感應(yīng)強度大小相等 B.A、B兩點的磁感應(yīng)強度大小相等 C.C點的磁感應(yīng)強度的值最大 D.B點的磁感應(yīng)強度的值最大 答案 A 解析 由安培定則可判斷通電直導(dǎo)線在C點的磁感應(yīng)強度方向與B0的方向相反,B、D兩點的磁感應(yīng)強度方向與B0垂直,故B、D兩點磁感應(yīng)強度大小相等,A點的磁感應(yīng)強度方向與B0相同,由磁場

3、的疊加知A點的合磁感應(yīng)強度最大.故只有A項正確. 3. 如圖2所示,在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)充滿磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,MN是一豎直放置的感光板.從圓形磁場最高點P垂直磁場射入大量的帶正電、電荷量為q、質(zhì)量為m、速度為v的粒子,不考慮粒子間的相互作用力,關(guān)于這些粒子的運動,以下說法正確的是 (  ) 圖2 A.只要對著圓心入射,出射后均可垂直打在MN上 B.對著圓心入射的粒子,其出射方向的反向延長線不一定過圓心 C.對著圓心入射的粒子,速度越大在磁場中通過的弧長越長,時間也越長 D.只要速度滿足v=,沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上

4、 答案 D 解析 當v⊥B時,粒子所受洛倫茲力充當向心力,做半徑和周期分別為R=,T=的勻速圓周運動;只要速度滿足v=,沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上,選項D正確. 4. 如圖3所示,在豎直絕緣的平臺上,一個帶正電的小球以水平速度v0拋出,落在地面上的A點,若加一垂直紙面向里的勻強磁場,則小球的落點 (  ) 圖3 A.仍在A點 B.在A點左側(cè) C.在A點右側(cè) D.無法確定 答案 C 解析 加上磁場后,洛倫茲力雖不做功,但可以改變小球的運動狀態(tài)(改變速度的方向),小球做曲線運動,在運動中任一位置受力如圖所示,小球受到了斜向上的洛倫茲力的作用,小球在

5、豎直方向的加速度ay=

6、答案 B 解析 當電流反向(大小不變)時,右邊需再加質(zhì)量為m的砝碼后方可平衡,可得此時安培力的方向豎直向上,由左手定則判定磁場方向垂直紙面向里,由兩種情況的受力平衡可得:m1g=m2g+m′g+NBIL,m1g=m2g+mg+m′g-NBIL,其中m′為線圈質(zhì)量,聯(lián)解可得B=. 6.如圖5所示,一個半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場處處正交,環(huán)上各點的磁感應(yīng)強度B大小相等,方向均與環(huán)面軸線方向成θ角(環(huán)面軸線為豎直方向).若導(dǎo)電圓環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I,則下列說法正確的是 (  ) 圖5 A.導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢 B.導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上 C.導(dǎo)

7、電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIR D.導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ 答案 ABD 解析 若導(dǎo)線圓環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I,由左手定則可得導(dǎo)線圓環(huán)上各小段所受安培力斜向內(nèi),導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢,導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上,導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsin θ,選項A、B、D正確. 7.如圖6所示,在屏MN的上方有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,磁場方向垂直于紙面向里.P為屏上的一個小孔.PC與MN垂直.一群質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的粒子(不計重力),以相同的速率v從P處沿垂直于磁場的方向射入磁場區(qū)域.粒子入射方向在與磁場B垂直的平面內(nèi),且散開在與PC夾角為θ

8、的范圍內(nèi).則在屏MN上被粒子打中的區(qū)域的長度為 (  ) 圖6 A. B. C. D. 答案 D 解析 屏MN上被粒子擊中的區(qū)域離P點最遠的距離x1=2r=,屏MN上被粒子擊中的區(qū)域離P點最近的距離x2=2rcos θ=,故在屏MN上被粒子打中的區(qū)域的長度為x1-x2=,D正確. 8.如圖7所示,帶負電的物塊A放在足夠長的不帶電的絕緣小車B上,兩者均保持靜止,置于垂直于紙面向里的勻強磁場中,在t=0時刻用水平恒力F向左推小車B.已知地面光滑,A、B接觸面粗糙,A所帶電荷量保持不變,下列四圖中關(guān)于A、B的v-t圖

9、象大致正確的是 (  ) 圖7 答案 C 解析 由于A、B間粗糙,在水平恒力F的作用下,二者一起做加速度為a=的勻加速直線運動;隔離物塊A分析,隨著物塊A速度逐漸增大,它受到豎直向上的洛倫茲力逐漸增大,支持力逐漸減小,則A、B之間的最大靜摩擦力逐漸減?。划擜、B之間的最大靜摩擦力等于mAa時,A相對B開始滑動;之后,由于A受豎直向上的洛倫茲力增大,A、B之間的壓力減小,A受到的滑動摩擦力減小,A的加速度逐漸減小到零;而B的加速度逐漸增大到恒定,故從t=0開始物塊A、B的速度圖象如題圖C所示. 9.如圖8所示,長為L的通電直導(dǎo)體棒放在光滑水平絕緣

10、軌道上,勁度系數(shù)為k的水平輕彈簧一端固定,另一端拴在棒的中點,且與棒垂直,整個裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,彈簧伸長x,棒處于靜止狀態(tài).則 (  ) 圖8 A.導(dǎo)體棒中的電流方向從b流向a B.導(dǎo)體棒中的電流大小為 C.若只將磁場方向緩慢順時針轉(zhuǎn)過一小角度,x變大 D.若只將磁場方向緩慢逆時針轉(zhuǎn)過一小角度,x變大 答案 B 解析 由左手定則可知,導(dǎo)體棒中的電流方向從a流向b,選項A錯誤;由BIL=kx可得導(dǎo)體棒中的電流大小為I=,選項B正確;若只將磁場方向緩慢順時針轉(zhuǎn)過一小角度或逆時針轉(zhuǎn)過一小角度,x都變小,選項C、D錯誤. 10.如圖9所示,在

11、勻強磁場中有1和2兩個質(zhì)子在同一平面內(nèi)沿逆時針方向做勻速圓周運動,軌道半徑r1>r2并相切于P點,設(shè)T1、T2,v1、v2,a1、a2,t1、t2,分別表示1、2兩個質(zhì)子的周期,線速度,向心加速度以及各自從經(jīng)過P點算起到第一次通過圖中虛線MN所經(jīng)歷的時間,則 (  ) 圖9 A.T1=T2 B.v1=v2 C.a(chǎn)1>a2 D.t1r2則v1>v2.B錯誤.由a=,T=,得a=v,則a1>a2,C正確.又兩質(zhì)子的周

12、期相同,由題圖知質(zhì)子1從經(jīng)過P點算起到第一次通過圖中虛線MN所轉(zhuǎn)過的圓心角比質(zhì)子2小,由t=T知,t1

13、的支持力FN、沿框面向上的安培力F安及沿框面的靜摩擦力Ff.金屬棒靜止在框架上時,靜摩擦力Ff的方向可能沿框面向上,也可能沿框面向下,需分兩種情況考慮: (1)當滑動變阻器R取值較大時,I較小,安培力F安較小,在金屬棒重 力分量mgsin θ作用下金屬棒有沿框面下滑的趨勢,金屬棒所受靜摩 擦力Ff沿框面向上,受力情況如圖所示.此時金屬棒剛好不下滑,滿 足平衡條件: Bl+μmgcos θ-mgsin θ=0 解得Rmax==8.0 Ω (2)當滑動變阻器R取值較小時,I較大,安培力F安較大,會使金屬 棒產(chǎn)生上滑的趨勢,因此金屬棒所受靜摩擦力Ff沿框面向下,如圖所示.此時金屬棒

14、剛好不上滑,滿足平衡條件: Bl-μmgcos θ-mgsin θ=0 解得Rmin==1.4 Ω 所以要使金屬棒靜止在框架上,滑動變阻器R的取值范圍為1.4 Ω≤R≤8.0 Ω 12.如圖11所示,在坐標系xOy中,第一象限內(nèi)充滿著兩個勻強磁場a和b,OP為分界線, 在區(qū)域a中,磁感應(yīng)強度為2B,方向垂直紙面向里;在區(qū)域b中,磁感應(yīng)強度為B,方 向垂直紙面向外,P點坐標為(4l,3l).一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從P點沿 y軸負方向射入?yún)^(qū)域b,經(jīng)過一段時間后,粒子恰能經(jīng)過原點O,不計粒子重力.(sin 37° =0.6,cos 37°=0.8).求: 圖11

15、 (1)粒子從P點運動到O點的時間最少是多少? (2)粒子運動的速度可能是多少? 答案 (1) (2)(n=1,2,3,…) 解析 (1)設(shè)粒子的入射速度為v,用Ra、Rb、Ta、Tb分別表示粒子在磁場a區(qū)和b區(qū)運動的軌道半徑和周期,則: Ra=,Rb=,Ta==,Tb= 粒子先從b區(qū)運動,后進入a區(qū)運動,然后從O點射出時,粒 子從P運動到O點所用時間最短.如圖所示. tan α==,得α=37° 粒子在b區(qū)和a區(qū)運動的時間分別為: tb=Tb, ta=Ta 故從P到O時間為 t=ta+tb=. (2)由題意及圖可知 n(2Racos α+2Rbcos α)= 解得:v=(n=1,2,3,…).

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