高中物理 第三章 磁场 第六节 洛伦兹力与现代技术自我小测 粤教版选修31Word文档下载推荐.docx

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5如图，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的场强为E，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里．一质量为m的带电质点，沿场区内的一竖直圆周匀速运动，则可判知该带电质点（　　）

A．带有电荷量为

的负电荷

B．沿圆周顺时针运动

C．运动的角速度为

D．运动的速率为

6质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束（速度可看做为零），经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断（　　）

A.若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大

B．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小

C．只要x相同，则离子质量一定相同

D．只要x相同，则离子质量的荷质比一定相同

7一带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动轨迹如图所示，中央MN是一块薄金属板，粒子在穿过金属板时损失了一些动能．该粒子所带的电荷量不变，由图可知，该粒子应是带______电，粒子运动的方向应是沿______方向．

8如图所示，MN表示真空室中垂直于纸面放置的感光板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B.一个电荷量为q的带电粒子从感光板上的狭缝O处以垂直于感光板的初速度v射入磁场区域，最后到达感光板上的P点．经测量P、O间的距离为l，不计带电粒子受到的重力．求：

（1）带电粒子所受洛伦兹力的大小

（2）带电粒子的质量大小．

9如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限内，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B＝2T．一对电子和正电子从O点沿纸面以相同的速度v射入磁场中，速度方向与磁场边界Ox成30°

角，求：

电子和正电子在磁场中运动的时间为多少？

10电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的．电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示．磁场方向垂直于圆面．磁场区的中心为O，半径为r.当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点．为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？

答案

1答案：

BCD

2解析：

磁场对电子的作用力就是洛伦兹力，方向始终与速度方向垂直，时刻改变，但对电子不做功，所以A错、B对．动量是矢量，只要速度方向改变动量就会改变，电子做匀速圆周运动，速度大小不变，方向改变，所以动量不断改变，而动能不变，C错、D对．

答案：

BD

3解析：

小球1在电场中受到水平方向的电场力作用，电场力对小球做正功，小球的动能增加；

小球2在磁场中运动时受到洛伦兹力作用，但洛伦兹力对小球2不做功，只改变小球2的速度方向；

三个小球落到同一高度时重力势能改变相同（重力做功相同），电场力对小球1做正功，而小球2和小球3只有重力做功，根据动能定理可知小球1的动能最大，小球2和小球3动能相等．正确选项为B.

B

4解析：

区域Ⅰ是速度选择器，能通过该区域的粒子必须满足电场力与洛伦兹力大小相等，即Eq＝Bqv，所以所有沿直线通过该区域的粒子的速度相等．区域Ⅱ是一个偏转磁场，粒子进入该区域后做匀速圆周运动，轨道半径为R＝

，由题干得知所有粒子偏转半径相同（打在同一点），所以他们的比荷（

＝

）相等．故AD正确．

AD

5解析：

带电质点能够在竖直平面内做匀速圆周运动，说明质点所受的重力和电场力的合力等于零．即有mg＝qE，所以q＝mg/E，E向下，电场力向上，质点应带负电，所以A对．由左手定则可以判定，质点顺时针运动，所以B对．由周期公式

可以求出角速度为ω＝2π/T＝qB/m，将q＝mg/E代入，可得ω＝Bg/E，所以C对．再由半径公式r＝

知速度大小与E无关，所以D错．

ABC

6解析：

带电粒子通过加速电场加速，由动能定理：

qU＝

mv2，得加速后粒子的速度v＝

.进入质谱仪的磁场中，测得圆周半径R，由R＝

.x＝2R，若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大，A正确，B错误；

要x相同，则离子质荷比一定相同，而质量不一定相同，选项C错误，D正确．

7解析：

粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：

Bqv＝

，轨道半径为：

R＝

，从图中不难看出上下两部分半径不同，速度大半径就大，又知道粒子在穿过金属板时有能量损失，所以粒子是从下部穿过金属板进入上部的，由此可知道粒子运动方向是e→d→c→b→a，用左手定则判断粒子带负电．

负　edcba

8解析：

（1）带电粒子在磁场中所受洛伦兹力f＝qvB.

（2）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，设其半径为R，由牛顿第二定律

qvB＝m

带电粒子做匀速圆周运动的半径R＝

解得m＝

.

qvB　

9答案：

10解析：

如下图所示，电子在磁场中沿圆弧ab运动，圆心为C，半径为R.以v表示电子进入磁场时的速度，m、e分别表示电子的质量和电荷量，则eU＝

mv2①

evB＝

②

又有tan

③

由以上各式解得

B＝

tan

2019-2020年高中物理第三章磁场第四节安培力的应用自我小测粤教版选修3-1

1一单匝线圈abcd，面积为S，通入电流为I，方向如图所示．在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面与B成θ角，此时线圈所受磁力矩为…（　　）

A．M＝BISsinθ，顺时针

B．M＝BISsinθ，逆时针

C．M＝BIScosθ，顺时针

D．M＝BIScosθ，逆时针

2有一个电流表接在电动势为E，内阻为r（r经过处理，阻值很大）的电池两端，指针偏转了30°

，如果将其接在电动势为2E，内阻为2r的电池两端，其指针的偏转角（　　）

A．等于60°

　　　　　　B．等于30°

C．大于30°

，小于60°

D．大于60°

3电动机通电之后电动机的轮子就转动起来，其实质是因为电动机内线圈通电之后在磁场中受到了磁力矩的作用，如图所示，为电动机内的矩形线圈，其只能绕Ox轴转动线圈的四个边分别与x、y轴平行，线中电流方向如图．当空间加上如下所述的哪种磁场时，线圈会转动起来（　　）

A．方向沿x轴的恒定磁场

B．方向沿y轴的恒定磁场

C．方向沿z轴的恒定磁场

D．任何方向的恒定磁场

4对于放在匀强磁场中可绕垂直于磁场方向的轴转动的通电理想线圈，下列说法中正确的是（　　）

A．当线圈平面平行于磁感线时，所受合力为零，合力矩也最大

B．当线圈平面平行于磁感线时，所受合力为零，合力矩也为零

C．当线圈平面垂直于磁感线时，所受合力最大，合力矩也最大

D．当线圈平面垂直于磁感线时，所受合力为零，合力矩也为零

5关于电流表的工作原理，下列说法正确的是（　　）

A．当电流通过表内线圈时，线圈受安培力的作用而一直转动下去

B．通过表内线圈的电流越大，指针偏转的角度也就越大

C．当通过电流表的电流方向改变时，指针的偏转方向也随着改变

D．电流表在使用时，可以直接通过较大的电流

6关于电流表的结构，下列说法中不正确的是（　　）

A．电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是匀强磁场

B．铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框，铝框上绕有线圈

C．电流表的指针固定在铝框的转动轴上，可随铝框一起转动

D．被测电流经螺旋弹簧起阻碍线圈转动的作用

7某磁电式电流表当通入电流I1时，指针偏角为θ1，内部线圈所受的磁力矩为M1；

当通入电流I2时，指针偏角为θ2，内部线圈所受的磁力矩为M2，则下列关系正确的是（　　）

A．I1∶I2＝θ1∶θ2B．I1∶I2＝θ2∶θ1

C．M1∶M2＝θ1∶θ2D．M1∶M2＝θ2∶θ1

8电流表的矩形线圈数n＝100匝，矩形线圈处在磁场中的两条边长为L1＝2.5cm，另两条边长为L2＝2.4cm指针每转1°

螺旋弹簧产生的阻碍力矩k＝1.5×

10－8N·

m，指针的最大偏转角为80°

，已知电流表磁极间沿辐射方向分布的匀强磁场的磁感应强度B＝1.0T（如图），求该电流表的满偏电流值（即电流量程）．

9如图所示，质量均匀分布的正方形金属框abOc可绕z轴转动，每边长度L＝0.1m，每边质量m＝0.001kg；

线框处于磁感应强度B＝0.98T的匀强磁场中（磁场方向沿x轴正向）时静止在图示位置．已知θ＝30°

，求线圈内电流的大小和方向．

10设电流计中的磁场为均匀辐射分布的磁场，图乙中abcd表示的是电流计中的通电线圈．ab＝cd＝1cm，ad＝bc＝0.9cm共有50匝线圈．两边所在位置的磁感应强度为0.5T，已知线圈每偏转1°

弹簧产生的阻碍线圈偏转的力矩为2.5×

m.

（1）当线圈中电流为0.6mA时指针将转过多少度？

（2）如果指针的最大偏转角为90°

，则这只电流计量程是多少？

（3）当指针偏转角为40°

时，通入线圈的电流为多大？

11物理学家法拉第在研究电磁学时，亲手做过许多实验，如图所示的实验就是著名的电磁旋转实验，这种现象是：

如果载流导线附近只有磁铁的一个极，磁铁就会围绕导线旋转；

反之，载流导线也会围绕单独的某一磁极旋转．这一装置实际上就成为最早的电动机．图中A是可动磁铁，B是固定导线，C是可动导线，D是固定磁铁．图中黑色部分表示汞（磁铁和导线的下半部分都浸没在汞中），下部接在电源上．请你判断这时自上向下看，A和C将如何转动？

1解析：

由左手定则可判知线框左边ab所受安培力竖直向下，右边cd所受的安培力竖直向上，而bc边和ad边所受安培力相互抵消，所以通电线圈在匀强磁场中所受的总力矩，即磁力矩为M＝BI

·

cosθ＋BI

cosθ＝2BI

cosθ＝BIScosθ.

根据ab边和cd边的受力，可以肯定通电线圈将沿逆时针方向转动，所以磁力矩方向为逆时针方向，故选项D是正确的．

D

当接在第一个电池上时I1＝

，接在第二个电池上时I2＝

，

＝1＋

，因为偏转角θ与I成正比，所以

所以

，则1＜

＜2，所以30°

＜θ2＜60°

，选项C正确．

C

此题是一个通电线圈在磁场中受安培力，然后安培力对Ox轴产生力矩导致线圈转动的问题，要想使线圈Ox轴转动起来，必须使用与Ox轴平行的两条边所受安培力产生力矩，而其余两边力矩为零，要使与Ox轴平