2014年高考物理復(fù)習(xí) 第8章 單元小結(jié)練 磁場(chǎng)對(duì)電流或運(yùn)動(dòng)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(chǎng)對(duì)電流或運(yùn)動(dòng)電荷作用的綜合訓(xùn)練 (限時(shí)：45分鐘) 1．關(guān)于電場(chǎng)力與洛倫茲力，以下說(shuō)法正確的是 (　　) A．電荷只要處在電場(chǎng)中，就會(huì)受到電場(chǎng)力，而電荷靜止在磁場(chǎng)中，也可能受到洛倫茲力 B．電場(chǎng)力對(duì)在電場(chǎng)中的電荷一定會(huì)做功，而洛倫茲力對(duì)在磁場(chǎng)中的電荷卻不會(huì)做功 C．電場(chǎng)力與洛倫茲力一樣，受力方向都在電場(chǎng)線和磁感線上 D．只有運(yùn)動(dòng)的電荷在磁場(chǎng)中才可能會(huì)受到洛倫茲力的作用 答案　D 解析　靜止在磁場(chǎng)中的電荷不可能受到洛倫茲力，A錯(cuò)；盡管電場(chǎng)力對(duì)電荷可以做功，但如果電荷在電場(chǎng)中不動(dòng)或沿等勢(shì)面移動(dòng)，電場(chǎng)力做功為零，B錯(cuò)；洛倫茲力的方向與磁感線垂直，與運(yùn)動(dòng)方

2、向垂直，C錯(cuò)．只有D是正確的． 2. 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一根長(zhǎng)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(diǎn)，在這四點(diǎn)中 (　　) 圖1 A．B、D兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 B．A、B兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 C．C點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的值最大 D．B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與B0的方向相反，B、D兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與B0垂直，故B、D兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，A點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與B0相同，由磁場(chǎng)

3、的疊加知A點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度最大．故只有A項(xiàng)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(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN是一豎直放置的感光板．從圓形磁場(chǎng)最高點(diǎn)P垂直磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是 (　　) 圖2 A．只要對(duì)著圓心入射，出射后均可垂直打在MN上 B．對(duì)著圓心入射的粒子，其出射方向的反向延長(zhǎng)線不一定過(guò)圓心 C．對(duì)著圓心入射的粒子，速度越大在磁場(chǎng)中通過(guò)的弧長(zhǎng)越長(zhǎng)，時(shí)間也越長(zhǎng) 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(dāng)v⊥B時(shí)，粒子所受洛倫茲力充當(dāng)向心力，做半徑和周期分別為R＝，T＝的勻速圓周運(yùn)動(dòng)；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(xiàng)D正確． 4. 如圖3所示，在豎直絕緣的平臺(tái)上，一個(gè)帶正電的小球以水平速度v0拋出，落在地面上的A點(diǎn)，若加一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則小球的落點(diǎn) (　　) 圖3 A．仍在A點(diǎn) B．在A點(diǎn)左側(cè) C．在A點(diǎn)右側(cè) D．無(wú)法確定 答案　C 解析　加上磁場(chǎng)后，洛倫茲力雖不做功，但可以改變小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(改變速度的方向)，小球做曲線運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)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(dāng)電流反向(大小不變)時(shí)，右邊需再加質(zhì)量為m的砝碼后方可平衡，可得此時(shí)安培力的方向豎直向上，由左手定則判定磁場(chǎng)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(gè)半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個(gè)軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場(chǎng)處處正交，環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(shuō)法正確的是 (　　) 圖5 A．導(dǎo)電圓環(huán)有收縮的趨勢(shì) 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(shì)，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(xiàng)A、B、D正確． 7．如圖6所示，在屏MN的上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里．P為屏上的一個(gè)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(jì)重力)，以相同的速率v從P處沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域．粒子入射方向在與磁場(chǎng)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(zhǎng)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(diǎn)最遠(yuǎn)的距離x1＝2r＝，屏MN上被粒子擊中的區(qū)域離P點(diǎn)最近的距離x2＝2rcos θ＝，故在屏MN上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度為x1－x2＝，D正確． 8．如圖7所示，帶負(fù)電的物塊A放在足夠長(zhǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)中，在t＝0時(shí)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(yùn)動(dòng)；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??；當(dāng)A、B之間的最大靜摩擦力等于mAa時(shí)，A相對(duì)B開始滑動(dòng)；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(dòng)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(zhǎng)為L(zhǎng)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(diǎn)，且與棒垂直，整個(gè)裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，彈簧伸長(zhǎng)x，棒處于靜止?fàn)顟B(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(chǎng)方向緩慢順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，x變大 D．若只將磁場(chǎng)方向緩慢逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)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(xiàng)A錯(cuò)誤；由BIL＝kx可得導(dǎo)體棒中的電流大小為I＝，選項(xiàng)B正確；若只將磁場(chǎng)方向緩慢順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度或逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，x都變小，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤． 10．如圖9所示，在

11、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有1和2兩個(gè)質(zhì)子在同一平面內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑r1>r2并相切于P點(diǎn)，設(shè)T1、T2，v1、v2，a1、a2，t1、t2，分別表示1、2兩個(gè)質(zhì)子的周期，線速度，向心加速度以及各自從經(jīng)過(guò)P點(diǎn)算起到第一次通過(guò)圖中虛線MN所經(jīng)歷的時(shí)間，則 (　　) 圖9 A．T1＝T2 B．v1＝v2 C．a(chǎn)1>a2 D．t1r2則v1>v2.B錯(cuò)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(guò)P點(diǎn)算起到第一次通過(guò)圖中虛線MN所轉(zhuǎn)過(guò)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(shí)，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(dāng)滑動(dòng)變阻器R取值較大時(shí)，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(shì)，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(shí)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(dāng)滑動(dòng)變阻器R取值較小時(shí)，I較大，安培力F安較大，會(huì)使金屬 棒產(chǎn)生上滑的趨勢(shì)，因此金屬棒所受靜摩擦力Ff沿框面向下，如圖所示．此時(shí)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(dòng)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(biāo)系xOy中，第一象限內(nèi)充滿著兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)a和b，OP為分界線， 在區(qū)域a中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B，方向垂直紙面向里；在區(qū)域b中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方 向垂直紙面向外，P點(diǎn)坐標(biāo)為(4l,3l)．一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從P點(diǎn)沿 y軸負(fù)方向射入?yún)^(qū)域b，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，粒子恰能經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O，不計(jì)粒子重力．(sin 37° ＝0.6，cos 37°＝0.8)．求： 圖11

15、 (1)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的時(shí)間最少是多少？ (2)粒子運(yùn)動(dòng)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(chǎng)a區(qū)和b區(qū)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期，則： Ra＝，Rb＝，Ta＝＝，Tb＝ 粒子先從b區(qū)運(yùn)動(dòng)，后進(jìn)入a區(qū)運(yùn)動(dòng)，然后從O點(diǎn)射出時(shí)，粒 子從P運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)所用時(shí)間最短．如圖所示． tan α＝＝，得α＝37° 粒子在b區(qū)和a區(qū)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為： tb＝Tb， ta＝Ta 故從P到O時(shí)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，…)．