力與磁專題演練1

摘要：有關(guān)力學(xué)與磁磁場(chǎng)的專題訓(xùn)練關(guān)鍵字：力與磁專題演練力與磁專題演練一、選擇題1.首先提出磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力的科學(xué)家是A．牛頓

B．安培

C．洛倫茲

D．奧斯特2.關(guān)于通電直導(dǎo)線所受安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I三者方向之間的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是A．F、B、I三者必兩兩相互垂直B．F必定垂直于B，但B不一定垂直于IC．B必定垂直于F、I，但F不一定垂直于ID．I必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B3.勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放入一通電導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直，長(zhǎng)10cm，電流為5A，所受安培力為，則磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為A．1T

B．

C．

D．25T4.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一帶電粒子沿著垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)將該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的2倍，則該帶電粒子受到的洛倫茲力A．變?yōu)樵瓉?lái)的四分之一B．增大為原來(lái)的4倍C．減小為原來(lái)的一半D．增大為原來(lái)的2倍5.勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一個(gè)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，受到洛侖滋力F的方向如圖所示，則該粒子所帶電性和運(yùn)動(dòng)方向可能是A．粒子帶負(fù)電，向下運(yùn)動(dòng)B．粒子帶正電，向左運(yùn)動(dòng)C．粒子帶負(fù)電，向上運(yùn)動(dòng)D．粒子帶正電，向右運(yùn)動(dòng)6.如圖所示，磁場(chǎng)方向豎直向下，通電直導(dǎo)線ab由水平位置1繞a點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)到位置2，通電導(dǎo)線所受安培力A．?dāng)?shù)值變大，方向不變B．?dāng)?shù)值變小，方向不變C．?dāng)?shù)值不變，方向改變D．?dāng)?shù)值和方向均改變7.兩條長(zhǎng)直導(dǎo)線AB和CD相互垂直彼此相隔一很小距離，通以圖所示方向的電流，其中AB固定，CD可以其中心為軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)或平動(dòng)，則CD的運(yùn)動(dòng)情況是A．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABB．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開導(dǎo)線ABC．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABD．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開導(dǎo)線AB8.如圖所示，兩根平行放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線和載有大小相同方向相反的電流，受到的磁場(chǎng)力大小為，當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)椋瑒t此時(shí)受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)锳．B．-C．+D．2-9.如圖所示，兩根導(dǎo)線平行放置，通以同方向電流I0且固定不動(dòng)，另一根通以電流I的導(dǎo)線L從L1的附近平移到L2附近的過程中，所受安培力的大小及方向的論述中正確的是A．大小不斷變大，方向一直向右B．大小不斷變小，方向?yàn)橄认蜃蠛笙蛴褻．大小為先變大后變小，方向?yàn)橄认蛴液笙蜃驞．大小為先變小后變大，方向?yàn)橄认蜃蠛笙蛴?0.如圖所示，電動(dòng)機(jī)內(nèi)通電矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下面說(shuō)法正確的是A．線圈平面與磁感線平行時(shí)，所受合力最大，合力矩最大B．線圈平面與磁感線平行時(shí)，所受合力為零，合力矩最大C．線圈平面與磁感線垂直時(shí)，所受合力為零，合力矩為零D．線圈平面與磁感線垂直時(shí)，所受合力為零，合力矩不為零11.如圖所示，直角三角形形狀的閉合導(dǎo)線框abc通以順時(shí)針方向的電流I，放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直，ab∶bc∶ca=3∶4∶5，則線框受到的安培力的合力為：A．垂直于ab向左B．垂直于bc向下C．垂直于ca斜向上D．為零12.一束帶電粒子流以同一方向垂直射入一磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在磁場(chǎng)中分成兩條軌跡1和2，如圖所示，那么它們的速度v、動(dòng)量P=mv、電荷q、荷質(zhì)比之間的關(guān)系可以肯定是A．如P1＝P2，則q1＜q2，都是負(fù)粒子流B．如q1=q2，則P1＜P2，都是正粒子流C．如，則v1＜v2D．如，則v1＝v213.如圖所示，在、的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于平面向里，大小為。現(xiàn)有一質(zhì)量為、電量為的帶電粒子，在軸上到原點(diǎn)的距離為的P點(diǎn)，以平行于軸的初速度射入磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)作用下沿垂直于y軸的方向射出磁場(chǎng)。不計(jì)重力的影響，由這些信息可以確定的是A．能確定粒子通過y軸時(shí)的位置B．能確定粒子速度的大小C．能確定粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間D．以上三個(gè)判斷都不對(duì)14.三個(gè)速度大小不同的同種帶電粒子，沿同一方向從圖中長(zhǎng)方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上邊緣射入，當(dāng)它們從下邊緣飛出時(shí)對(duì)入射方向的偏角分別為90°、60°、30°，則它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為：A．1：1：1 B．1：2：3C．3：2：1D．1：：二、填空題15.一根長(zhǎng)2m的直導(dǎo)線，通有1A的電流，把它放在B=的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并與磁場(chǎng)方向垂直，導(dǎo)線所受的安培力是

N。16.電視顯像管應(yīng)用了電子束磁偏轉(zhuǎn)的道理。實(shí)際上，在水平方向和豎直方向都有磁場(chǎng)，它們是水平方向的磁場(chǎng)使電子束產(chǎn)生

方向的分速度，而

方向的磁場(chǎng)使電子束產(chǎn)生水平方向的分速度。17.有電子()，原子()，氘核()，氚()，以同樣的速度垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則軌道半徑最大的粒子是_________，周期最大的粒子是_________。18.如圖所示，陰極射線管(A為其陰極)放在蹄形磁鐵的N、S兩極間，射線管的B極接在直流高壓電源的____極.此時(shí)，熒光屏上的電子束運(yùn)動(dòng)軌跡________偏轉(zhuǎn)(選填“向上”、“向下”或“不”).三、作圖題19.試判斷圖所示帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受的洛侖茲力的方向。四、計(jì)算題20.銅棒質(zhì)量為0.1kg，靜臥于相距8cm的水平軌道上，兩者間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，現(xiàn)從一軌道載送5A電流至另一軌道，欲使銅棒滑動(dòng)，兩軌道間所加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度最小值為多少？21.如圖所示，帶負(fù)電的粒子垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，出磁場(chǎng)時(shí)速度偏離原方向60°角，已知帶電粒子質(zhì)量m=3×10-20kg，電量q=10-13C，速度v0=105m22.如圖所示，帶電粒子在真空環(huán)境中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)里按圖示徑跡運(yùn)動(dòng)。徑跡為互相銜接的兩段半徑不等的半圓弧，中間是一塊薄金屬片，粒子穿過時(shí)有動(dòng)能損失。試判斷粒子在上、下兩段半圓徑跡中哪段所需時(shí)間較長(zhǎng)？（粒子重力不計(jì)）23.如圖所示，虛線上方有場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向豎直向下，虛線上下有磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向外，ab是一根長(zhǎng)的絕緣細(xì)桿，沿電場(chǎng)線放置在虛線上方的場(chǎng)中，b端在虛線上，將一套在桿上的帶正電的小球從a端由靜止釋放后，小球先作加速運(yùn)動(dòng)，后作勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)b端，已知小球與絕緣桿間的動(dòng)摩擦系數(shù)μ＝，小球重力忽略不計(jì)，當(dāng)小球脫離桿進(jìn)入虛線下方后，運(yùn)動(dòng)軌跡是半圓，圓的半徑是，求帶電小球從a到b運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力所做的功與電場(chǎng)力所做功的比值。24.如圖所示，在直角區(qū)域aob內(nèi)，有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一電子（質(zhì)量為、電荷量為）從O點(diǎn)沿紙面以速度射入磁場(chǎng)中，速度方向與邊界ob成30°角。求：（1）電子射出磁場(chǎng)在ob上的位置；（2）電子在磁碭中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。25.如圖，真空室內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=，磁場(chǎng)內(nèi)有一塊平面感光板ab，板面與磁場(chǎng)方向平行，在距ab的距離l=16cm處，有一個(gè)點(diǎn)狀的放射源S，它向各個(gè)方向發(fā)射粒子，粒子的速度都是，已知粒子的電荷與質(zhì)量之比，現(xiàn)只考慮在圖紙平面中運(yùn)動(dòng)的粒子，求ab上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度。參考答案一、選擇題解析：通電線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)，受到的磁力矩最大，但其合外力為零；當(dāng)線圈平面和磁場(chǎng)垂直時(shí)，線圈各邊受到的磁力矩為零，合力也為零。解析：根據(jù)已知條件畫出運(yùn)動(dòng)的軌跡和基本公式即可判斷。解析：根據(jù)周期公式，周期正比于運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)圓心角。二、填空題15.0.416.豎直、豎直17.氚，氚18.正、向下三、作圖題19.四、計(jì)算題20.解析：銅棒受重力、支持力、摩擦力、安培力作用，滿足BILcosα-μ（mg-BILsinα）=0即B=所示21.解析：畫進(jìn)、出磁場(chǎng)速度的垂線得交點(diǎn)O′，O′點(diǎn)即為粒子作圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，據(jù)此作出運(yùn)動(dòng)軌跡AB，如圖所示。此圓半徑記為r。帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)=錯(cuò)解：帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)錯(cuò)解原因：沒有依據(jù)題意畫出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡圖，誤將圓形磁場(chǎng)的半徑當(dāng)作粒子運(yùn)動(dòng)的半徑，說(shuō)明對(duì)公式中有關(guān)物理量的物理意義不明白。22.解析：首先根據(jù)洛侖茲力方向，（指向圓心），磁場(chǎng)方向以及動(dòng)能損耗情況，判定粒子帶正電，沿abcde方向運(yùn)動(dòng)。再求通過上、下兩段圓弧所需時(shí)間：帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)子速度v，回旋半徑R無(wú)關(guān)。因此上、下兩半圓弧粒子通過所需時(shí)間相等。動(dòng)能的損耗導(dǎo)致粒子的速度的減小，結(jié)果使得回旋半徑按比例減小，周期并不改變。錯(cuò)解：的回旋周期與回旋半徑成正比，因?yàn)樯习氩糠謴桔E的半徑較大，所以所需時(shí)間較長(zhǎng)。錯(cuò)解原因：錯(cuò)誤地認(rèn)為帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的速度不變，由周期公式23.解析：①小球在沿桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，受力情況如圖，向左的洛侖茲力F，向右的彈力N，向下的電場(chǎng)力qE，向上的摩擦力f。F＝Bqv，N＝F＝Bqv0∴f＝μN(yùn)＝μBqv當(dāng)小球作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，qE＝f＝μBqv0②小球在磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，又∴vb＝③小球從a運(yùn)動(dòng)到b過程中，由動(dòng)能定理得所以24.解析：（1），則有根據(jù)相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)，則（2）正負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的相同的周期，負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為25.解析：粒子帶正電，故在磁場(chǎng)中沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，用R表示軌道半徑，有

①由此得

代入數(shù)值得R=10cm

可見，2R>l>R.因朝不同方向發(fā)射的粒子的圓軌跡都過S，由此可知，某一圓軌跡在圖中N左側(cè)與ab相切，則此切點(diǎn)P1就是粒子能打中的左側(cè)最遠(yuǎn)點(diǎn).為定出P1點(diǎn)的位置，可作平行于ab的直線cd，cd到ab的距離為R，以S為圓心，R為半徑，作弧交cd于Q