高中物理 第三章 磁场 第四节 通电导线在磁场中受到的力自我小测 新人教版选修31Word文档下载推荐.docx
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6．电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是（ ）
A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同
B．若把＋q改为－q，且速度反向、大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，也一定与磁场方向垂直
D．粒子在只受洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变
7．如图所示，在平行带电金属板间有垂直纸面向里的匀强磁场，质子、氘核、氚核沿平行于金属板方向，以相同动能射入两极板间，其中氘核沿直线运动，未发生偏转，质子和氚核发生偏转后射出，则（ ）
A．偏向正极板的是质子B．偏向正极板的是氚核
C．射出时动能最大的是质子D．射出时动能最大的是氚核
二、非选择题
8．如图所示为一电磁流量计的示意图，截面为一正方形的非磁性管，其每边长为d，内有导电液体流动，在垂直液体流动的方向加一指向纸里的匀强磁场，磁感应强度为B.现测得液体表面M、N两点间电势差为U，求管内导电液体的流量Q.
9．质量为m，电荷量为q的微粒，以速度v与水平方向成45°
进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：
（1）电场强度的大小；
（2）磁感应强度的大小，该带电粒子带何种电荷．
参考答案
1．解析：
根据左手定则，A中电荷所受洛伦兹力方向向下，选项A正确；
B中电荷所受洛伦兹力方向向下，选项B错误；
C中电荷运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，选项C错误；
D中电荷所受洛伦兹力方向垂直纸面向外，选项D错误．
答案：
A
2．解析：
电荷在电场中一定受电场力作用，但在磁场中，只有电荷运动并且运动方向与磁场方向不平行时才受磁场力作用，选项A错误，选项B正确．电荷受电场力的方向与电场方向相同或相反，电荷若受磁场力，则磁场力方向与磁场方向一定垂直，选项C、D错误．
B
3．解析：
由洛伦兹力的公式F＝＝qvB可知，磁感应强度增大为原来的2倍，带电粒子受到的洛伦兹力也增大为原来的2倍．
D
4．解析：
地磁场方向由南向北；
由左手定则可判定带正电的粒子在赤道上受到向东的洛伦兹力，选项A正确．
5．解析：
油滴水平向右匀速运动，其所受洛伦兹力必向上与重力平衡，故带正电，其电荷量q＝＝，选项C正确．
C
6．解析：
因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度的方向有关，选项A错误；
因为把＋q改为－q且速度反向时，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，再由F＝＝qvB知大小不变，选项B正确；
洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，也一定与磁场方向垂直，选项C正确；
因为洛伦兹力总与速度方向垂直，因此洛伦兹力不做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可以改变粒子的运动方向，使粒子速度的方向不断改变，选项D错误．
BC
7．解析：
质子、氘核、氚核分别为、、，由于它们的动能相同，由Ek＝＝mv2得，v＝＝，v质子>
＞v氘>
＞v氚，根据氘核未发生偏转分析可知，氚核偏向电场力方向，偏向负极、电场力做正功、动能增大，质子偏向洛伦兹力方向即偏向正极板，电场力做负功、动能减小，选项A、D正确．
AD
8．解析：
M、N两点电势差达到稳定的条件q＝＝qvB
解得导电液体的流速v＝＝
导电液体的流量Q＝＝Sv＝＝＝＝.
9．解析：
（1）带电粒子做匀速直线运动，经受力分析（受力图如图）可知，该粒子一定带正电．
由平衡条件得，mgsin45°
＝Eqsin45°
，所以E＝.
（2）由平衡条件得，＝qvB，所以B＝.
（1）
（2） 正
2019-2020年高中物理第三章磁场测评A新人教版选修3-1
一、选择题（本题共8小题,每小题6分,共48分。
其中第1~5题为单选题;
第6~8题为多选题,全部选对得6分,选不全得3分,有选错或不答的得0分）
1.下列关于电场和磁场的说法中正确的是（ ）
A.电场线和磁感线都是封闭曲线
B.电场线和磁感线都是不封闭曲线
C.通电导线在磁场中一定受到磁场力的作用
D.电荷在电场中一定受到静电力的作用
解析:
磁感线是封闭曲线,电场线不是封闭曲线,选项A、B错误;
当通电导线与磁场方向平行时,不受磁场力的作用,但电荷在电场中一定受到静电力的作用,选项C错误,选项D正确。
答案:
2.如图所示,ab、cd是两根在同一竖直平面内的直导线,在两导线中央悬挂一个小磁针,静止时小磁针和直导线在同一竖直平面内,当两导线中通以大小相等的电流时,小磁针N极垂直纸面向里转动,则两导线中的电流方向（ ）
A.一定都向上
B.一定都向下
C.ab中电流向下,cd中电流向上
D.ab中电流向上,cd中电流向下
小磁针的N极垂直纸面向里偏转,说明两导线间的磁场方向垂直纸面向里,由安培定则可以判断,ab中电流向上,cd中电流向下。
3.磁场中某区域的磁感线如图所示,则（ ）
A.A、B两处的磁感应强度的大小不等,BA>
BB
B.A、B两处的磁感应强度的大小不等,BA<
C.同一通电导线放在A处受力一定比放在B处受力大
D.同一通电导线放在A处受力一定比放在B处受力小
由磁感线的疏密可知BA>
BB,通电导线所受安培力与通电导线的放置有关,通电导线放在A处与放在B处受力大小无法确定。
4.速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场,其轨迹如图所示,则磁场最强的是（ ）
由qvB=m得r=,速率相同时,半径越小,磁场越强,选项D正确。
5.如图所示,MN板两侧都是磁感强度为B的匀强磁场,方向如图所示,带电粒子（不计重力）从a位置以垂直B方向的速度v开始运动,依次通过小孔b、c、d,已知ab=bc=cd,粒子从a运动到d的时间为t,则粒子的比荷为（ ）
A. B.
C.D.
粒子运动周期T=,从a运动到d经历三个半圆周,故t=,解得,D项正确。
6.如图所示,一根质量为m的金属棒AC用软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中,通入A→C方向的电流时,悬线张力不为零,欲使悬线张力为零,可以采用的办法是（ ）
A.不改变电流和磁场方向,适当增大电流
B.只改变电流方向,并适当减小电流
C.不改变磁场和电流方向,适当增大磁感应强度
D.只改变磁场方向,并适当减小磁感应强度
通入A→C方向的电流时,由左手定则可知,安培力方向垂直金属棒向上,2T+F安=mg,F安=BIL;
欲使悬线张力为零,需增大安培力,但不能改变安培力的方向,选项A、C正确。
AC
7.如图所示的四种情况中,对各粒子所受洛伦兹力方向的描述正确的是（ ）
由左手定则可判断A图中洛伦兹力的方向垂直于v向左上方,B图中洛伦兹力的方向垂直于纸面向里,C图中洛伦兹力的方向垂直于纸面向里,D图中洛伦兹力的方向垂直于纸面向里,故选项B、D正确。
BD
8.如图是质谱仪的工作原理示意图。
带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器。
速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。
平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。
平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。
下列表述正确的是（ ）
A.质谱仪是分析同位素的重要工具
B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小
由加速电场可见粒子所受静电力向下,即粒子带正电,在速度选择器中,静电力水平向右,洛伦兹力水平向左,因此速度选择器中磁场方向垂直纸面向外;
经过速度选择器时满足qE=qvB,可知能通过狭缝P的带电粒子的速率等于,带电粒子进入磁场做匀速圆周运动,则有R=,可见当v相同时,R∝,所以可以用来区分同位素,且R越大,比荷就越小,D错误。
ABC
二、实验题（本题共2小题,共18分。
把答案填在题中的横线上）
9.（8分）实验室里可以用图甲所示的罗盘估测条形磁铁磁场的磁感应强度。
方法如图乙所示,调整罗盘,使小磁针静止时N极指向罗盘上的零刻度（即正北方向）,将条形磁铁放在罗盘附近,使罗盘所在处条形磁铁的方向处于东西方向上,此时罗盘上的小磁针将转过一定角度。
若已知地磁场的水平分量Bx,为计算罗盘所在处条形磁铁磁场的磁感应强度B,则只需知道 ,磁感应强度的表达式为B= 。
根据题意,指针指向条形磁铁磁场与与地磁场水平分量磁场的合磁场方向。
条形磁铁磁场在小磁针处的磁感应强度方向为正东方向,设小磁针静止时N极与正北方向的夹角为θ,则B=Bxtanθ。
罗盘上指针的偏转角 Bxtanθ
10.（10分）一劲度系数为k的轻质弹簧,下端挂有一匝数为n的矩形线框abcd,bc边长为L,线框的下半部处在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向与线框平面垂直,在图中垂直于纸面向里。
线框中通以电流I,方向如图所示,开始时线框处于平衡状态。
令磁场反向,磁感应强度的大小为B,线框达到新的平衡。
在此过程中线框位移的大小Δx= ,方向 。
设线框的质量为m,bc边受到的安培力为F=nIBL。
当电流如图所示时,设弹簧伸长量为x1,平衡时mg-F=kx1,当磁场反向后,设弹簧伸长量为x2,平衡时mg+F=kx2,所以磁场反向后线框的位移大小为Δx=x2-x1=,方向向下。
向下
三、解答题（本题共3小题,共34分。
解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位）
11.（10分）电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示。
1982年澳大利亚制成了能把2.2kg的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度约为2km/s）。
若轨道宽为2m,长100m,通过的电流为10A,则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度多大?
磁场力的最大功率为多大?
（轨道摩擦不计,不考虑导体棒切割磁感线）
根据动能定理得
BILs=mv2
解得B=5.5×
104T
速度最大时磁场力的功率最大,则
P=BILv=5.5×
104×
10×
2×
104W=1.1×
1010W。
5.5×
104T 1.1×
1010W
12.（10分）如图所示,直线MN上方存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,现有一质量为m、电荷量为+q的粒子在纸面内以某一速度从A点射入,其方向与MN成30°
角,A点到MN的距离为d,带电粒子重力不计。
（1）当v满足什么条件时,粒子能回到A点;
（2）粒子在磁场中运动的时间t。
（1）粒子运动轨迹如图所示,由图示的几何关系可知
r=2×
=2d
粒子在磁场中的轨道半径为r,则有qvB=m
联立两式得v=
此时粒子可按图中轨迹回到A点。
（2）由图可知,粒子在磁场中运动的圆心角为300°
所以t=T=。
（1）
（2）
13.（14分）如图所示,两平行金属板间距为d,电势差为U,板间电场可视为匀强电场;
金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。
电荷量为+q、质量为m的粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动。
忽略重力的影响,求:
（1）匀强电场场强E的大小;
（2）粒子从电场射出时速度v的大小;
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
（1）由平行板电容器电场强度的定义式可知,电场强度的大小为E=。
（2）根据动能定理得qU=mv2
解得v=。
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力得qvB=m
解得R=。
（3）
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