鲁科版3–1第六章 磁场对电流和运动电荷的作用 全章测评(时间:90分钟,总分:100分)一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）1.下列天体周围都有磁场，其中指南针不能在其上工作的是（ ）A.地球B.太阳C.月亮D.火星2.软铁棒放在永磁体的旁边能被磁化，这是由于（ ）A.在永磁体磁场作用下，软铁棒中形成了分子电流B.在永磁体磁场作用下，软铁棒中的分子电流消失了C.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向 变得大致相同D.在永磁体磁场作用下，软铁棒中分子电流的取向变得更加杂乱无章3.来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将（ ）A.竖直向下沿直线射向地面B.相对于预定地点向东偏转C.相对于预定点稍向西偏转D.相对于预定点稍向北偏转4.某地地磁场的磁感应强度大约是4.0×10-5 T ，一根长为500 m 的电线，电流为10 A ，该导线可能受到的磁场力为（ ）A.0B.0.1 NC.0.3 ND.0.4 N5.磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是（ ）A.使磁场成圆柱形，以便框转动B.使线圈平面在水平位置与磁感线平行C.使线圈平面始终与磁感线平行D.为了使磁场分布规则6.直导线ab 长为L ，水平放置在匀强磁场中，磁场方向如图6-6，磁感应强度为B ，导线中通有恒定电流，电流为I ，则…（ ）图6-6A.导线所受安培力大小为BILB.若电流方向由b 向a ，则安培力方向竖直向上C.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变成BIL sinαD.若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变为BIL cosα7.如图6-7所示，矩形线圈ab cd 放置在水平面内，磁场方向与水平面成α角，已知sinα＝54，线圈面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，则通过线圈的磁通量为（ ）图6-7A.BSB.54BSC.53BSD.43BS 8.如图6-8所示，一金属直杆MN 两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN 与线圈轴线均处于竖直平面内，为使MN 垂直于纸面向外运动，可以（ ）图6-8A.将a 、c 端接在电源正极，b 、d 端接在电源负极B.将b 、d 端接在电源正极，a 、c 端接在电源负极C.将a 、d 端接在电源正极，b 、c 端接在电源负极D.将a 、c 端接在交流电源的一端，b 、d 端接在交流电源的另一端9.如图6-9所示，空间有垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m ＝1 kg 的带正电的绝缘小滑块，开始静止在绝缘粗糙的斜面底端.从某时刻滑块突然受到一个沿斜面向上的冲量I ＝10 N·s ，滑块沿斜面先向上后向下运动，当滑块滑到离地面1 m 高处时，滑块速度大小为4 m/s.关于滑块在整个运动中所受的洛伦兹力方向，下列说法正确的是（ ）图6-9A.一直垂直斜面向上B.一直垂直斜面向下C.先垂直斜面向上后垂直斜面向下D.先垂直斜面向下后垂直斜面向上10.如图6-10所示，在匀强磁场中有一带电粒子做匀速圆周运动，当它运动到M 点，突然与一不带电的静止粒子碰撞合为一体，碰撞后的运动轨迹应是图6-10中的哪一个(实线为原轨迹，虚线为碰后轨迹)（ ）图6-1011.如图6-11所示，两个完全相同的圆形线圈能在一个光滑的圆柱上自由移动，设大小不同、方向相同的电流I 1、I 2分别按图示方向通入圆形线圈，则两个线圈的运动情况（ ）图6-11A.都绕圆柱转动B.彼此相向运动，具有大小相等的加速度C.彼此相向运动，电流较大的加速度较大D.彼此背向运动，电流较大的加速度较大12.如图6-12所示，带电平行板中匀强电场竖直向上，匀强磁场方向垂直纸面向里，某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由滑下，经过轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做直线运动，现使小球从稍低些的b点开始自由滑下，在经P点进入板间的运动过程中不可能的是（）图6-12A.其动能将会增大B.其电势能将会增大C.小球所受的洛伦兹力将会增大D.小球所受的电场力将会增大二、填空题（本题共有4小题，每题6分，共24分）13.一个质子和一个 α 粒子同时射入同一匀强磁场中，射入方向和磁场垂直，则：如果两者以相同的速度进入磁场中，则其圆运动的轨道半径之比是_______；如果两者以相同的动量进入磁场中，则其圆运动的轨道半径之比是_______；如果两者以相同的动能进入磁场中，则其圆运动的轨道半径之比是_______.14.如图6-13所示是等离子体发电机的示意图，磁感应强度为B，两板间距离为d，要使输出电压为U，则等离子的速度为_______，a是电源的_______极.图6-1315.一个带电微粒在如图6-14所示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动.则该带电微粒必然带_______，旋转方向为_______.若已知圆半径为r，电场强度为E，磁感应强度为B，则线速度为_______.图6-1416.1998年升空的α磁谱仪探索太空中存在的反物质和暗物质，利用质谱仪可测定太空中粒子的比荷.如图6-15所示，当太空中的某一粒子从O点垂直进入磁感应强度B=10 T的匀强磁场后，沿半圆周运动到达P点，测得O P距离为10 cm，从P点离开磁场到Q点，电子计时器记录数据为10-8 s，已知PQ间距离为50 cm，则该粒子的比荷为_______，它可能是_______(填“电子”“正电子”“质子”或“反质子”).图6-15三、计算题（共28分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）17.（8分）如图6-16，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，结果ab静止且紧压于水平导轨上.若磁场方向与导轨平面成θ角，求：图6-16(1)棒ab受到的摩擦力；(2)棒ab对导轨的压力.18.（8分）如图6-17所示，直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场.正、负电子同时从同一点O以与MN成30 ° 角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷量为e），求：图6-17（1）它们从磁场中射出时相距多远？（2）射出的时间差是多少？19.（12分）如图6-18所示，质量m＝1.0×10-4 kg的小球放在绝缘的水平面上，小球带电荷量q＝2.0×10-4 C，小球与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，外加水平向右的匀强电场E=5 V/m，垂直纸面向外的匀强磁场B＝2 T，小球从静止开始运动.(1)小球具有最大加速度的值为多少？(2)小球的最大速度为多少?(g取10 m/s2)图6-18参考答案1解析：选项的四个天体之中只有火星没有全球性的磁场，因此指南针不能在其上工作. 答案：D2解析：安培提出的分子电流假说认为，磁性物质微粒中本来就存在分子电流，这些分子电流的取向本来是杂乱无章的，对外不显示磁性，当它处在外磁场中时，分子电流的磁极在外磁场的作用下，沿磁场方向做有序排列，这就是所谓的磁化.只有选项C 是正确的.答案：C3解析：地球表面地磁场方向由南向北，电子带负电.根据左手定则可判定，电子自赤道上空竖直下落过程中所受洛伦兹力方向向西.答案：C4解析：当电流垂直于磁场时，电线所受的安培力最大，为F max ＝BIL ＝0.2 N ，因此导线可能受到的磁场力大小是0至0.2 N 之间的值.答案：AB5解析：磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是使线圈平面始终与磁感线平行.答案：C6答案：A7解析：因为Φ=BS sin α，所以正确选项为B.答案：B8解析：这是直线电流在螺线管产生的磁场中的问题，利用右手螺旋定则判断磁场，利用左手定则判断受力方向.将a 接正、b 接负，电流方向为M →N .c 接正、d 接负极，由右手螺旋定则可知，线圈上端为N 极.由左手定则可知MN 向外运动，A 正确.b 接正极时，电流方向为N →M ，d 接正极时线圈下端为N 极，由此可判断MN 向外运动，B 正确.a 接正极时，电流方向为M →N ，d 接正极时，线圈下端为N 极，可判断MN 向里运动，C 错误.MN 中与线圈中虽然通以交流电，但由于ab 与cd 是并联在电源上，当电流为M →N 时，线圈中电流为c →d ，而当电流为N →M 时，线圈中电流为d →c ，由以上判断A 、B 的方法可知D 正确.答案：ABD9解析：本题以带电绝缘滑块在磁场中运动为知识背景，通过与力学知识的综合，考查分析和推理能力以及对知识的综合应用能力.滑块受到一斜向上的冲量后，沿斜面向上运动，根据左手定则，受到垂直斜面向下的洛伦兹力.滑块返回过程中受洛伦兹力方向也相反.答案：D10解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式为：r =qBmv ，带电粒子到M 点与一不带电的静止粒子碰撞合为一体，动量不改变，碰撞后的运动轨迹圆的半径也不改变，因此选项A 正确.答案：A11解析：使用等效分析法，两个环形电流相当于两个磁极相反的小磁针，相互排斥；由牛顿第三定律可知，它们之间的作用力等大、反向，因此加速度大小相等、方向相反，故选B. 答案：B12解析：由题意可知，小球带正电，小球从稍低些的b 点开始自由滑下，在经P 点进入板间的运动的初速度变小了，初始洛伦兹力也变小了.但是在复合场中运动时，偏离直线向下运动，电场力做负功，重力做正功，速度增加，动能增加，洛伦兹力也增加，选项A 、B 、C 是正确的.电场力与运动电荷的速度无关，大小计算式为：F ＝qE ，所以电场力大小不变，选项D 符合题意.答案：D13解析：因为qvB ＝m qBmv r r v m =,2，所以当速度相同时，r 质∶r α＝a a q m q m :质质＝1∶2；当动量相同时，r 质∶r α＝a q q 1:1质＝2∶1；当动能相等时，qvB ＝m qB mv ，得r ＝qBmv ，又由E k ＝21mv 2，可得：r ＝qB mE k 2，r 质∶r α＝a a q m q m :质质. 答案：1∶2 2∶1 1∶114解析：最后等离子体匀速通过电磁场，所以有qvB =qd U ，所以v =Bd U .由左手定则可知a 是电源的正极. 答案：BdU 正 15解析：因为必须有电场力与重力平衡，所以必为负电；由左手定则得逆时针转动；再由关系式mg =qE 和r =qB mv 得v =E Brg . 答案：负电 逆时针 EBrg 16解析：以带电粒子在匀强磁场中的运动为知识背景.由左手定则知该粒子带负电v =2781052m/s,105m/s 105.0--⨯==⨯==OP PQs r t s m 据r =Bqmv 得 2710510105-⨯⨯⨯==Br v m q C/kg 质子的比荷kg1066.1C 106.12719--⨯⨯=m q ，故该粒子为反质子. 答案：108 C/kg 反质子17解析：由题意可知，安培力大小F 安＝BIL ，与磁场方向垂直向上，与竖直方向成θ角，金属杆还受竖直向下的重力mg 、水平导轨的支持力F N 和静摩擦力的作用.金属杆ab 静止，合外力为零，则有：F ＝BIL sin θ，F N +BIL cos θ＝mg ，所以棒ab 对导轨的压力F 压＝mg -BIL cos θ. 答案：(1)BIL sin θ (2)mg -BIL cos θ18解析：正负电子的半径和周期是相同的，只是偏转方向相反.先确定圆心，画出半径，由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形.所以两个射出点相距2r ，由题图还看出经历时间相差2T/3.答案：（1）射出点相距s =Bemv 2 （2）时间差为Δt =Bq m 3π4 19解析：小球受到的电场力F 电水平向右，洛伦兹力F 洛竖直向下，滑动摩擦力F 滑水平向左.当刚开始运动时，速度为零，洛伦兹力为零，滑动摩擦力最小，合外力最大，小球具有的加速度最大，ma max ＝qE -μmg ，所以a max ＝8 m/s 2.当速度增大时，洛伦兹力增大，滑动摩擦力增大，合外力减小，加速度减小，速度增加，当电场力等于滑动摩擦力时，加速度为零，达到最大速度v max .则有：μ(mg +qv max B)＝q E ，所以：v max ＝10 m/s.答案：(1)8 m/s 2 (2)10 m/s。