1、第5、6章磁场磁场对电流和运动电荷的作用单元测试一、选择题：在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个正确选项，有的小题有多个正确选项 1宇宙空间中有大量的带电粒子，以高速度射向地球，要是这些粒子进入大气层，会使空气大量电离，也有的会射到动植物上伤害地球上的生命，地磁场起到保护地球的作用，避免这些“天外来客”的伤害，这是因为 ( ) A带电粒子进入地磁场后，减慢了速度，最终停止下来而不会进入地球大气层 B带电粒子进入地磁场后，运动发生偏转，从而避开了地球而射出 C地磁场太弱，不能起到保护作用，实际起保护作用的是别的因素 D地磁场使带电粒子失去电荷，成为中性的、无害的粒子2在图11-1中，一束带
2、电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针的上方时，磁针的S极向纸内偏转这一带电粒子束可能是 ( ) A向右飞行的正离子束 B向左飞行的正离子束 C向右飞行的负离子束 D向左飞行的负离子束3两根平行放置的长直导线a和b载有大小相等方向相反的电流，a受到的磁场力大小为Fl，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力的大小变为F2，则此时b受到磁场力大小变为 ( )AF2 BF1F2 CFl+F2 D.2FlF2 4通电矩形导线框abcd与无限长通电导线MN在同一平面内，电流方向 如图112所示，ad边与MN平行，关于MN的磁场对线框的作用，下 列叙述正确的是 ( ) A线框有两条边所受的安培力
3、方向相同 B线框有两条边所受的安培力大小相同 C整个线框有向里收缩的趋势 D导线MN向左微移各边受力将变小，但合力不变5如图11-3所示，有一磁感应强度为B，方向竖直向上的匀强磁场，一束电 子流以初速v从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏转(不计重力)， 则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，这个电场的场强大小和方向是 ( ) ABv，竖直向上 BBv，水平向左 CBv,垂直纸面向里 DBv，垂直纸面向外6如图11-4所示，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙绝缘杆上， 整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中，现给滑环施以一个水平向 右的瞬时冲量，使其由静止开始运动，则滑环在杆上的运动
4、情况可能是( ) A始终做匀速运动 B始终做减速运动，最后静止于杆上 C先做加速运动，最后做匀速运动 D先做减速运动，最后做匀速运动7如图11-5所示，用绝缘细线悬挂的单摆，摆球带正电，悬挂于O点，摆长为L，当它摆过竖直线OC时，便进入或离开一个匀强磁场，磁场方向垂直于单摆摆动平面，A、B点分别是最大振幅处，下列说法正确的是 ( )AA点与B点处于同一水平面 B在A点和B点处线上的拉力大小相等 C单摆的振动周期为 不变 D单摆向右或向左摆过D点处时，线上的拉力是相等的8一个质子和一个粒子先后垂直磁场方向进入一个有理想边界的匀强 磁场区域，它们在磁场中的运动轨迹完全相同，都是以图116中的O 为
5、圆心的半圆已知质子与粒子的电量之比ql：q2=12，质量之比 m1：m2=14，则以下说法中正确的是 ( ) A它们在磁场中运动时的动能相等 B它们在磁场中所受到的向心力大小相等 C它们在磁场中运动的时间相等 D它们在磁场中运动时的动量大小相等9如图11-7所示，正方形容器内存在匀强磁场，一束电子从孔a垂直于磁场沿ab方向射入容器中，其中一部分电子从c孔射出，另一部分从d孔射出已知容器内是真空，则下列叙述正确的是 ( ) A从两孔射出的电子速率之比c：d=21 B从两孔射出的电子在容器中运动的时间之比tctd=12 C从两孔射出的电子在容器中加速度之比ac:ad=12 D从两孔射出的电子在容器
6、中加速度之比ac：ad=2110如图11-8所示，空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，一带电液 滴从静止开始自A沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，阻力不计，以下说法正确的是 ( )A液滴一定带负电 B液滴在C点时动能最大 C液滴在运动过程中机械能守恒 D液滴将由B点返回A点11一带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，当它运动到A点时与一不带电的静止粒子发生碰撞并合为一体碰撞后粒子的运动轨迹将是图11-9中的哪一种情况(实线表示原 轨迹、虚线表示碰撞后的轨迹?) ( )A甲 B乙 C丙 D丁二、实验题 12三个带等量正电荷的粒子a、b、c(所受重力不计)以相
7、同的初动能水平射入电磁场中， 轨迹如图11-11所示，则可知它们的质量ma、mb、mc由大到小的次序为 ，入 射时的初动量由小到大次序为 (设初动量为 Pa、Pb、Pc )13如图11-12所示，水平放置的A和B其中一个是电源，另一个是用电器，用环形裸导线连接，在环内有一带负电的粒子沿逆时针方向做圆周运动，用电压表测得a点的电势高于b点，则可判断 是电源14如图11-13所示，在虚线所示宽度范围内，用场强为E的匀强电场可使以初速度0、垂直于电场方向入射的某种正离子偏转角在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向 外的匀强磁场，使该离子穿过磁场区域偏转角度也为，则匀强磁场的磁感应强度大小为 。三、
8、计算题：解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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。15一个质量m=0.1g的小滑块，带有q =510-4C的电荷放置在倾角=30的光滑斜面上(绝缘)，斜面置于B =0.5T 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图11-15所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，若斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面，求：(1)小滑块带何种电荷?(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大?(3)该斜面长度至少多长?16如图11-16所示，有一磁感应强度B=9.110-4T的匀强磁场，C、D为垂直于磁场的同一平面内的两点，它们之间的距离l
9、=0.05m今有一电子在此磁场中运动，它经过C点时的速度的方向和磁场方向垂直且与CD间的夹角=30问：(1)电子在C点时所受的洛伦兹力的方向及大小如何?(2)若此电子在运动中后来又经过了D点，则它的速度v应是多大?(3)电子从C点到D点所用的时间是多少? (电子的质量m=9.110-31kg，电子的电量e=1.610-19C)17核聚变反应需要几百万度以上的高温，为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内，通常采用磁约束的方法如图11-18所示，环状匀强磁场围成中空区域，中空区域中的带电粒子只要速度不是很大，都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内设环状磁场的内半径Rl=0.5m，外半径R2=
10、1.0m，磁场的磁感应强度B=1.0T若被束缚带电粒子的荷质比为qm=4107ckg中空区域内带电粒子具有各个方向的速度试计算:(1)粒子沿环状的半径方向射入磁场，不能穿越磁场的最大速度(2)所有粒子不能穿越磁场的最大速度1B 2BC 3A 4B 5C 6ABD 7ABC 8AB 9ABD 10AB 11A 12mc mb ma；Pa Pb Pc 13B 14Ecosvo15(1)小滑块沿斜面下滑过程中，受重力mg。斜面支持力FN和洛伦兹力F，若要小滑块离斜面，洛伦兹力F方向应垂直于斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带负电荷 (2)小滑块沿斜面下滑时，垂直于斜面的加速度为零，有：Bqv+FN
11、mgcosa=0当FN = 0时，小滑块开始脱离斜面，所以= mgcos/Bq=(0.110-310 )/(0.5510-4)m/s= m/s.(3)下滑过程中，只有重力做功，由动能定理 mglsin=斜面长度至少是l=2/2gsin =评注：解此类问题既要正确地对物体进行受力分析，还要能灵活地运用力学规律物体离开斜面体的临界条件是：物体仍沿斜面运动，但与斜面之间相互作用力FN为零16(1)因电子进入匀强磁场时速度方向与磁场方向垂直，电子在匀强磁场中将做匀速圆周运动由左手定则可知，洛伦兹力处于垂直磁场的平面内，方向为垂直于速度的方向斜向下，大小为f = qvB (2)由题意知C、D为电子做匀速
12、圆周运动之圆周轨迹上的两点，故C、D两 点的速度大小相同，若根据几何关系求出CD弧长所对的圆心角COD，如图就可以利用CD弦长求出半径R进而求得速度由 为正三角形，所以(3)电子转过1/6圆周所需时问为17 (1)沿径向射入不能穿出磁场的最大速度对应的情况如图所示，在三角形OAC中AC 为离子圆周运动的半径，A为入射点，C为圆心可求运动半径r = 0.375m，由r = mvqB可求出此时速度的最大值1=1.5107ms(2)要求所有粒子都不能射出磁场，则对应着最大速度的粒子的运动轨迹是与内、外圆都相切的圆，此时应垂直径向射入，对应圆半径为0.25m由半径公式r = mvqB可求得对应速度2=1.0 l07m/s.