1、第5、6章磁场磁场对电流和运动电荷的作用单元测试1一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电流，方向如图中箭头所示当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是()【解析】伸开左手，让磁感线穿过手心，四指指向电流方向，则大拇指的指向为安掊力方向，依此法判定，只有D符合本定则【答案】D2.如图所示，用细橡皮筋悬吊一轻质线圈，置于一固定直导线上方，线圈可以自由运动当给两者通以图示电流时，线圈将()A靠近直导线，两者仍在同一竖直平面内B远离直导线，两者仍在同一竖直平面内C靠近直导线，同时旋转90D远离直导线，同时旋转90
2、【解析】由安培定则知，通电直导线在线圈处产生的磁场垂直于纸面向外为了判定通电线圈在这一磁场内的受力方向，不妨将它分成足够多的等份来处理，这样每一小段便可看做是一小段通电直导线结合左手定则可判定出各段受力皆背离圆心，如右图所示但由于直线电流的磁场不均匀，靠近直导线的部分磁场较强，因而线圈靠近直导线的部分受力较大考虑对称性特点，将各段受力合成时，合力方向一定竖直向下，这样线圈必定靠近直导线，并仍处于竖直平面内【答案】A3如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为T1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图11122所示
3、的电流后，台秤读数为T2，则以下说法正确的是()A弹簧长度将不变 B弹簧长度将变长 CT1T2 DT1T2【解析】导体棒受到的安培力方向斜向右下方，由牛顿第三定律可知磁铁受到的磁场力斜向左上方，电流对磁铁的磁场力的竖直分量使条形磁铁对台秤压力减小，故知：T1T2，电流对磁铁的磁场力的水平分量使磁铁左移，故弹簧长度将变短，C正确【答案】C4.我国第21次南极科考队的队员在南极观看到了美丽的极光极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球磁场俘获，从而改变原有运动方向，向两极做螺旋运动，如图所示这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气分子或原子，使其
4、发出有一定特征的各种颜色的光地磁场的存在，使多数宇宙粒子不能达到地面而向人烟稀少的两极偏移，为地球生命提供了天然的屏障科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的，这是因为()A洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小B空气阻力做负功，使其动能减小C靠近南北两极磁感应强度减弱D太阳对粒子的引力做负功【解析】向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的，洛伦兹力和速度的方向垂直，永不做功，而空气阻力做负功另一方面，靠近南北两极磁感应强度是逐渐增强的，故B正确【答案】B5.如图所示，匀强磁场中有一个电荷量为q的正离子，自a点沿半圆轨道运动，当它运动到b点时，突然吸收了附
5、近若干电子，接着沿另一半圆轨道运动到c点，已知a、b、c在同一直线上，且acab，电子电荷量为e，电子质量可忽略不计，则该离子吸收的电子个数为()A3q/2eBq/eC2q/3e Dq/3e【解析】离子在磁场中所受洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，其半径R，离子碰上电子后半径变化，R，所以q，qq，n，正确答案是D.【答案】D6.如图所示，长方形区域abcd，长ad0.6 m，宽ab0.3 m，O、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场)，磁感应强度B0.25 T一群不计重力、质量m3107 kg、电荷量q2103 C的带电粒子以速度v5102
6、m/s沿垂直ad的方向垂直于磁场射入磁场区域()A从Od段射入的粒子，出射点全部分布在Oa段B从Oa段射入的粒子，出射点全部分布在ab边C从Od段射入的粒子，出射点分布在Oa段和ab边D从Oa段射入的粒子，出射点分布在ab边和bc边【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，在磁场外做匀速直线运动，粒子在磁场中有qvBm，r0.3 m从Od段射入的粒子，如果abcd区域均分布磁场，从O点射入的粒子刚好从b射出，现半圆外区域没有磁场，粒子做直线运动，出射点在bc边上(如图所示)；从Oa段射入的粒子，出射点分布在ab边和bc边，D项正确【答案】D7.目前有一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度磁强计的原理
7、如图所示，电路有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e，金属导电过程中，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动两电极M、N均与金属导体的前后两侧接触，用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U，则磁感应强度的大小和电极M、N的正负为()A.，M正、N负 B.，M正、N负C.，M负、N正 D.，M负、N正【解析】由左手定则知，金属中的电子在洛伦兹力的作用下将向前侧面聚集，故M负、N正由F电F洛即eBev，InevSnevab，得B.【答案】C8如图所示，在长方形
8、abcd区域内有正交的电磁场，abbc/2L，一带电粒子从ad的中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc边的中点P射出，若撤去磁场，则粒子从c点射出；若撤去电场，则粒子将(重力不计)()A从b点射出 B从b、P间某点射出C从a点射出 D从a、b间某点射出【解析】由粒子做直线运动可知qv0BqE；撤去磁场粒子从c点射出可知，L()2；撤去电场，则r由此得r，即粒子从a点射出，C正确【答案】C9.如图所示，质量为m、带电荷量为q的P环，套在水平放置的足够长的固定的粗糙绝缘杆上，整个装置放在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中现给P环一个水平向右的瞬时冲量I，使环开始运动，则P环运动后()AP环克服摩
9、擦力做的功一定为BP环克服摩擦力做功一定不为零CP环克服摩擦力做的功可能大于零而小于DP环最终所受的合外力不一定为零【解析】由题意，P环在向右运动的过程中竖直方向上受到向下的重力mg、向上的洛伦兹力F以及压力FN(可能为零，也可能方向向上或向下)P环可能做匀速直线运动(Fmg)或先减速再匀速P环最终将做匀速直线运动或静止，其所受合外力为零，故A、B、D错，C正确【答案】C10如图所示，质量为m、带电量为q的小球用长为l的绝缘细线悬挂于O点，处于垂直纸面向里的磁感应强度为B1的匀强磁场中将小球拉至悬线与竖直方向成角，由静止释放，小球运动到最低点A时，悬线断开，小球对水平面的压力恰好为零小球沿光滑
10、水平面向左运动进入正交的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为B2，且做匀速直线运动求： (1)小球所带电荷的电性；(2)磁感应强度B1为多大？(3)电场强度E等于多少？【解析】(1)根据小球在A点对水平面的压力恰好为零，此时洛伦兹力方向向上，所以小球带负电(2)小球由静止运动到最低点A的过程中，机械能守恒，故有：mgl(1cos )mv2在A点：mgqvB1解得B1(3)小球在复合场中做匀速直线运动，则有mgqEqvB2解式得EB2 .【答案】(1)带负电(2)(3)B2 11如图所示，质量为m，长为L的金属棒MN，通过两根柔软的轻质导线悬挂于a、b两点，a、b间接有电压为U、电容为C的电容器，整个装置处于磁感应强度为B，方向竖直向上的匀强磁场中，接通S，电容器瞬间放电后又断开S，求MN能摆起的最大高度是多少？【解析】MN之所以摆起，是由于电容器放电时，导体棒所受安培力对导体棒产生一个水平冲量，I冲BILtBLq(式中q正是电容器的放电量)设电容器放电结束时，金属棒的速度为v，则在放电过程中，由动量定理得BILtmvCUIt设MN摆起的最大高度为h，则在上摆过程中，由机械能守恒定律得mv2mgh解式得h.【答案】