第三章磁場(chǎng)二答案

1、單元綜合測(cè)試八(磁場(chǎng))本試卷分第卷(選擇題)和第卷(非選擇題)兩部分，試卷滿分為100分考試時(shí)間為90分鐘第卷(選擇題，共40分)一、選擇題(本題共10小題，每題4分，共40分有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi))1下列關(guān)于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的說(shuō)法中正確的是()A電場(chǎng)線和磁感線都是封閉曲線B電場(chǎng)線和磁感線都是不封閉曲線C通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受到磁場(chǎng)力的作用D電荷在電場(chǎng)中一定受到電場(chǎng)力的作用解析：磁感線是封閉曲線，電場(chǎng)線不是封閉曲線，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)；當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，不受磁場(chǎng)力的作用，但電荷在電場(chǎng)中一定受到電場(chǎng)力的作用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤而選項(xiàng)D正確答案

2、：D圖12如圖1所示，一根質(zhì)量為m的金屬棒AC用軟線懸掛在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通入AC方向的電流時(shí)，懸線張力不為零，欲使懸線張力為零，可以采用的辦法是()A不改變電流和磁場(chǎng)方向，適當(dāng)增大電流B只改變電流方向，并適當(dāng)減小電流C不改變磁場(chǎng)和電流方向，適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度D只改變磁場(chǎng)方向，并適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度解析：通入AC方向的電流時(shí)，由左手定則可知，安培力方向垂直金屬棒向上，2TF安mg，F(xiàn)安BIL；欲使懸線張力為零，需增大安培力，但不能改變安培力的方向，只有選項(xiàng)A符合要求答案：A3速率相同的電子垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入四個(gè)不同的磁場(chǎng)，其軌跡如圖所示，則磁場(chǎng)最強(qiáng)的是()解析：由qvBm得r，速率相同

3、時(shí)，半徑越小，磁場(chǎng)越強(qiáng)，選項(xiàng)D正確答案：D圖24如圖2所示，用絕緣輕繩懸吊一個(gè)帶正電的小球，放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中現(xiàn)把小球拉至懸點(diǎn)右側(cè)a點(diǎn)，輕繩被水平拉直，靜止釋放后，小球在豎直平面內(nèi)來(lái)回?cái)[動(dòng)在小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列判斷正確的是()A小球擺到懸點(diǎn)左側(cè)的最高點(diǎn)與a點(diǎn)應(yīng)在同一水平線上B小球每次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)所受洛倫茲力大小相等C小球每次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)所受洛倫茲力方向相同D小球每次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)輕繩所受拉力大小相等解析：由洛倫茲力不做功，小球機(jī)械能守恒，小球在最低點(diǎn)的速度相等，選項(xiàng)A、B均正確；設(shè)小球在最低點(diǎn)的速度為v，從右側(cè)擺下時(shí)，在最低點(diǎn)受洛倫茲力的方向豎直向下，且T1qvBmgm；從左側(cè)擺下時(shí)，在最低點(diǎn)受洛倫

4、茲力的方向豎直向上，且T2qvBmgm；T1T2，選項(xiàng)C、D均錯(cuò)答案：AB圖35回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其主體部分是兩個(gè)D形金屬盒兩金屬盒處在垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻交流電源兩極相連接，從而使粒子每次經(jīng)過(guò)兩盒間的狹縫時(shí)都得到加速，如圖所示現(xiàn)要增大帶電粒子從回旋加速器射出時(shí)的動(dòng)能，下列方法可行的是()A減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小狹縫間的距離C增大高頻交流電壓D增大金屬盒的半徑解析：設(shè)粒子的最終速度為v，由R及Ekmv2得Ek，粒子的動(dòng)能與交流電壓無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D可使射出的粒子動(dòng)能增大答案：D6質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子(忽略重力)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，形成

5、空間環(huán)形電流已知粒子的運(yùn)動(dòng)速率為v、半徑為R、周期為T(mén)，環(huán)形電流的大小為I.則下面說(shuō)法中正確的是()A該帶電粒子的比荷為B在時(shí)間t內(nèi)，粒子轉(zhuǎn)過(guò)的圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為C當(dāng)速率v增大時(shí)，環(huán)形電流的大小I保持不變D當(dāng)速率v增大時(shí)，運(yùn)動(dòng)周期T變小解析：在磁場(chǎng)中，由qvB，得，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期T與速率無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；在時(shí)間t內(nèi)，粒子轉(zhuǎn)過(guò)的圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角·2，選項(xiàng)B正確；電流定義I，與速率無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C正確答案：BC圖47如圖4所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的P環(huán)套在固定的水平長(zhǎng)直絕緣桿上，整個(gè)裝置處在垂直于桿的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.現(xiàn)給環(huán)一向右的初速度v0(v0>

6、)，則()A環(huán)將向右減速，最后勻速B環(huán)將向右減速，最后停止運(yùn)動(dòng)C從環(huán)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，損失的機(jī)械能是mv02D從環(huán)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，損失的機(jī)械能是mv02m()2圖5解析：由題意可知qv0B>mg，受力分析如圖5所示水平方向物體做減速運(yùn)動(dòng)，fFN(qvBmg)，當(dāng)qvBmg，即v時(shí)，F(xiàn)N0，之后物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、D正確而B(niǎo)、C錯(cuò)誤答案：AD圖68如圖6所示，圓柱形區(qū)域的橫截面在沒(méi)有磁場(chǎng)的情況下，帶電粒子(不計(jì)重力)以某一初速度沿截面直徑方向入射時(shí)，穿過(guò)此區(qū)域的時(shí)間為t；若該區(qū)域加沿軸線方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，帶電粒子仍以同一初速度沿截面直徑入射，粒子

7、飛出此區(qū)域時(shí)，速度方向偏轉(zhuǎn)了/3，根據(jù)上述條件可求得的物理量為()A帶電粒子的初速度B帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑C帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期D帶電粒子的比荷圖7解析：設(shè)圓柱形區(qū)域的半徑為R，粒子的初速度為v0，則v0，由于R未知，無(wú)法求出帶電粒子的初速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若加上磁場(chǎng)，粒子在磁場(chǎng)中的軌跡如圖7所示，設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡半徑為r，運(yùn)動(dòng)周期為T(mén)，則T，速度方向偏轉(zhuǎn)了/3，由幾何關(guān)系得，軌跡圓弧所對(duì)的圓心角/3，rR，聯(lián)立以上式子得Tt；由T2m/qB得q/m，故選項(xiàng)C、D正確；由于R未知，無(wú)法求出帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，選項(xiàng)B錯(cuò)誤答案：CD圖89如圖8所示，ABC為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌

8、道，其中AB為傾斜直軌道，BC為與AB相切的圓形軌道，并且圓形軌道處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里質(zhì)量相同的甲、乙、丙三個(gè)小球中，甲球帶正電、乙球帶負(fù)電、丙球不帶電，現(xiàn)將三個(gè)小球在軌道AB上分別從不同高度處由靜止釋放，都恰好通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn)，則()A經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，三個(gè)小球的速度相等B經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，甲球的速度最小C甲球的釋放位置比乙球的高D運(yùn)動(dòng)過(guò)程中三個(gè)小球的機(jī)械能均保持不變解析：恰好過(guò)最高點(diǎn)，對(duì)甲球：mgqv甲B；對(duì)乙球：mgqv乙B；對(duì)丙球：mg，故v甲>v丙>v乙，故選項(xiàng)A、B均錯(cuò)洛倫茲力不做功，故運(yùn)動(dòng)過(guò)程中三個(gè)小球的機(jī)械能均保持不變，選項(xiàng)C、D均正確答案：CD10如圖

9、所示，虛線框中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，它們相互正交或平行有一個(gè)帶負(fù)電的小球從該復(fù)合場(chǎng)上方的某一高度處自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過(guò)下列的哪些復(fù)合場(chǎng)區(qū)域()解析：帶電小球要沿直線通過(guò)復(fù)合場(chǎng)區(qū)域，則受力必須平衡，分析剛進(jìn)復(fù)合場(chǎng)時(shí)的受力就可得C、D正確答案：CD第卷(非選擇題，共60分)二、填空題(本題共2小題，每題8分，共16分)11實(shí)驗(yàn)室里可以用圖9甲所示的小羅盤(pán)估測(cè)條形磁鐵磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方法如圖乙所示，調(diào)整羅盤(pán)，使小磁針靜止時(shí)N極指向羅盤(pán)上的零刻度(即正北方向)，將條形磁鐵放在羅盤(pán)附近，使羅盤(pán)所在處條形磁鐵的方向處于東西方向上，此時(shí)羅盤(pán)上的小磁針將轉(zhuǎn)過(guò)一定角度若已知地磁場(chǎng)的水平分

10、量Bx，為計(jì)算羅盤(pán)所在處條形磁鐵磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，則只需知道_，磁感應(yīng)強(qiáng)度的表達(dá)式為B_.圖9答案：羅盤(pán)上指針的偏轉(zhuǎn)角Bxtan12如圖10所示，空間有一垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為0.2 kg且足夠長(zhǎng)的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端無(wú)初速度放置一質(zhì)量為0.1 kg、電荷量q0.2 C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，滑塊受到的最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力現(xiàn)對(duì)木板施加方向水平向左，大小為0.6 N的恒力，g取10 m/s2，則木板的最大加速度為_(kāi)；滑塊的最大速度為_(kāi)圖10解析：開(kāi)始滑塊與板一起勻加速，剛發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)整體的加速度a2 m/s

11、2，對(duì)滑塊(mgqvB)ma，代入數(shù)據(jù)可得此時(shí)刻的速度為6 m/s.此后滑塊做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最終勻速mgqvB代入數(shù)據(jù)可得此時(shí)刻的速度為10 m/s.而板做加速度增加的加速運(yùn)動(dòng)，最終勻加速板的加速度a3 m/s2答案：3 m/s210 m/s三、計(jì)算題(本題共4小題，13、14題各10分，15、16題各12分，共44分，計(jì)算時(shí)必須有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)圖1113有兩個(gè)相同的全長(zhǎng)電阻為9 的均勻光滑圓環(huán)，固定于一個(gè)絕緣的水平臺(tái)面上，兩環(huán)分別在兩個(gè)互相平行的、相距為20 cm的豎直面內(nèi)，兩環(huán)的連心線恰好與環(huán)面垂直，兩環(huán)面間有方向豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.87

12、T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩球的最高點(diǎn)A和C間接有一內(nèi)阻為0.5 的電源，連接導(dǎo)線的電阻不計(jì)今有一根質(zhì)量為10 g，電阻為1.5 的棒置于兩環(huán)內(nèi)側(cè)且可順環(huán)滑動(dòng)，而棒恰好靜止于如圖11所示的水平位置，它與圓弧的兩接觸點(diǎn)P、Q和圓弧最低點(diǎn)間所夾的弧對(duì)應(yīng)的圓心角均為60°，取重力加速度g10 m/s2.試求此電源電動(dòng)勢(shì)E的大小圖12解析：在圖中，從左向右看，棒PQ的受力如圖12所示，棒所受的重力和安培力FB的合力與環(huán)對(duì)棒的彈力FN是一對(duì)平衡力，且FBmgtanmg而FBIBL，所以I A1 A在右圖所示的電路中兩個(gè)圓環(huán)分別連入電路中的電阻為R，則R 2 由閉合電路歐姆定律得EI(r2RR棒)1

13、5;(0.52×21.5) V6 V答案：6 V圖1314(2011·石家莊模擬)如圖13所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置一與磁感線平行的薄鉛板，一個(gè)帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，以半徑R120 cm做勻速圓周運(yùn)動(dòng)第一次垂直穿過(guò)鉛板后以半徑R219 cm做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則帶電粒子能夠穿過(guò)鉛板的次數(shù)是多少？解析：粒子每穿過(guò)鉛板一次損失的動(dòng)能都相同，但是粒子每穿過(guò)鉛板一次其速度的減少卻是不同的，速度大時(shí)，其速度變化量?。凰俣刃r(shí)，速度變化量大但是粒子每次穿過(guò)鉛板時(shí)受鉛板的阻力相同，所以粒子每次穿過(guò)鉛板克服阻力做的功相同，因而每次穿過(guò)鉛板損失的動(dòng)能相同粒子每穿過(guò)鉛板一次損失的動(dòng)能為：Ekmv12mv

14、22(R12R22)粒子穿過(guò)鉛板的次數(shù)為：n10.26次，取n10次答案：10圖1415(2010·四川高考)如圖14所示，電源電動(dòng)勢(shì)E015 V，內(nèi)阻r01，電阻R130 ，R260.間距d0.2 m的兩平行金屬板水平放置，板間分布有垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)閉合開(kāi)關(guān)S，板間電場(chǎng)視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，將一帶正電的小球以初速度v0.1 m/s沿兩板間中線水平射入板間設(shè)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為Rx，忽略空氣對(duì)小球的作用，取g10 m/s2.(1)當(dāng)Rx29 時(shí)，電阻R2消耗的電功率是多大？(2)若小球進(jìn)入板間做勻速圓周運(yùn)動(dòng)并與板相碰，碰時(shí)速度與初速度的夾角為60°

15、，則Rx是多少？解析：(1)設(shè)R1和R2的并聯(lián)電阻為R，有RR1兩端的電壓為：UR2消耗的電功率為：P當(dāng)Rx29 時(shí)，聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)，得P0.6 W(2)設(shè)小球質(zhì)量為m，電荷量為q，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，有：qEmgE設(shè)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，有qvB由幾何關(guān)系有rd聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)，解得Rx54 .答案：(1)0.6 W(2)54 16(2010·北京高考)利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域如圖15甲，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場(chǎng)B中，在薄片的兩個(gè)側(cè)面a、b間通以電流I時(shí)，另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)其原因是薄片中的移動(dòng)

16、電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是c、f間建立起電場(chǎng)EH，同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差UH.當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí)，EH和UH達(dá)到穩(wěn)定值，UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間滿足關(guān)系式UHRH，其中比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)(1)設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度(c、f間距)為l，請(qǐng)寫(xiě)出UH和EH的關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請(qǐng)判斷圖15甲中c、f哪端的電勢(shì)高；(2)已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n，電子的電荷量為e，請(qǐng)導(dǎo)出霍爾系數(shù)RH的表達(dá)式(通過(guò)橫截面積S的電流InevS，其中v是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率)；圖15(3)圖15乙是霍爾測(cè)速儀的示意圖，將非磁性圓盤(pán)固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤(pán)的周邊等距離地嵌裝著m個(gè)永磁體，相鄰永磁體的極性相反霍爾元件置于被測(cè)圓盤(pán)的邊緣附近當(dāng)圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍