【物理】2020届一轮复习人教版磁场的描述　磁场对电流的作用课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版磁场的描述　磁场对电流的作用课时作业

‎2020届一轮复习人教版 磁场的描述　磁场对电流的作用 课时作业 ‎1.‎ ‎(带电粒子在叠加场中的运动)(2017·辽宁五校联考)有一个电荷量为+q、重力为G的小球,从两竖直的带电平行板上方h处自由落下,两极板间另有匀强磁场,磁感应强度为B,方向如图所示,则带电小球通过有电场和磁场的空间时,下列说法正确的是(　　)‎ A.一定做曲线运动 B.不可能做曲线运动 C.有可能做匀加速直线运动 D.有可能做匀速直线运动 答案A 解析带电小球在没有进入复合场前做自由落体运动,进入磁场后,受竖直向下的重力G=mg、水平向左的电场力F电=qE与水平向右的洛伦兹力F洛=qBv,重力与电场力大小和方向保持恒定,但因为速度大小会发生变化,所以洛伦兹力大小和方向会发生变化,所以一定会做曲线运动,A正确,B、C、D错误。‎ ‎2.‎ ‎(多选)(带电粒子在叠加场中的运动)(2017·河南郑州质检)如图所示为一个质量为m、电荷量为+q的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中,不计空气阻力,现给圆环向右的初速度v0,在以后的运动过程中,圆环运动的速度图象可能是下图中的(　　)‎ 答案AD 解析带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力,当重力与洛伦兹力相等时,圆环将做匀速直线运动,A正确;当洛伦兹力大于重力时,圆环受到摩擦力的作用,并且随着速度的减小而减小,圆环将做加速度减小的减速运动,最后做匀速直线运动,D正确;如果重力大于洛伦兹力,圆环也受摩擦力作用,且摩擦力越来越大,圆环将做加速度增大的减速运动,故B、C错误。‎ ‎3.‎ ‎(现代科技中的电磁场问题)(2017·山西四校联考)如图所示,有一金属块放在垂直于表面C的匀强磁场中,当有稳恒电流沿平行平面C的方向通过时,下列说法正确的是(　　)‎ A.金属块上表面M的电势高于下表面N的电势 B.电流增大时,M、N两表面间的电压U增大 C.磁感应强度增大时,M、N两表面间的电压U减小 D.金属块中单位体积内的自由电子数越少,M、N两表面间的电压U越小 答案B 解析由左手定则可知,金属块通有图示电流时,自由电子受到向上的洛伦兹力,向M面偏转,故上表面M电势低于下表面N的电势,A项错误;最终电子在洛伦兹力和电场力作用下处于平衡,即evB=e,则有U=Bvd,由此可知,磁感应强度增大时,M、N两表面间的电压增大,C项错误;由电流的微观表达式I=neSv可知,电流增大说明自由电子定向移动速率v增大,所以M、N两表面间的电压增大,B项正确;电流一定时,金属块中单位体积内的自由电子数n越少,自由电子定向移动的速率一定越大,所以M、N两表面间的电压增大,D项错误。‎ ‎4.‎ ‎(现代科技中的电磁场问题)(2017·江苏常州模拟)回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,磁场方向如图所示。设D形盒半径为r。若用回旋加速器加速质子时,‎ 匀强磁场的磁感应强度为B,高频交变电流频率为f。则下列说法正确的是(　　)‎ A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πfr B.质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关 C.高频电源只能使用矩形交变电流,不能使用正弦式交变电流 D.不改变B和f,该回旋加速器也能用于加速α粒子 答案A 解析由T=,T=,可得质子被加速后的最大速度为2πfr,其不可能超过2πfr,质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关,选项A正确、选项B错误;高频电源可以使用正弦式交流电源,选项C错误;要加速α粒子,高频交流电源周期必须变为α粒子在其中做圆周运动的周期,即T=,故选项D错误。‎ ‎5.‎ ‎(现代科技中的电磁场问题)(2017·湖南模拟)速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束,其运动轨迹如图所示,其中S0A=S0C,则下列相关说法正确的是 (　　)‎ A.甲束粒子带正电,乙束粒子带负电 B.甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷 C.能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于 D.若甲、乙两束粒子的电荷量相等,则甲、乙两束粒子的质量比为3∶2‎ 答案B 解析由左手定则可判定甲束粒子带负电,乙束粒子带正电,A错误。粒子在磁场中做圆周运动,满足B2qv=m,得,由题意知r甲0),金属棒与导轨间存在摩擦。则下面关于棒的速度v、加速度a随时间变化的关系图象中,可能正确的有(　　)‎ 答案AD 解析金属棒受竖直向下的重力mg、垂直于导轨向里的安培力BIl、垂直于导轨向外的弹力FN、竖直向上的摩擦力Ff。‎ FN=BIl=Bl·kt ①‎ mg-Ff=ma ②‎ Ff=μFN③‎ 把①③代入②得mg-μBl·kt=ma,加速度先向下减小,当mg=Ff时,‎ 加速度为零,速度最大,然后加速度反向逐渐增大,速度逐渐减小最后速度为零,金属棒静止。所以A、D正确。‎ ‎10.‎ ‎(多选)(2017·河南洛阳期末统考)如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨,左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连,右端与半径为20 cm的光滑圆弧导轨相接,导轨宽度为20 cm,电阻不计。导轨所在空间有竖直方向的匀强磁场,磁感应强度B=0.5 T。一根导体棒ab垂直于导轨放置,质量m=60 g、电阻R=1 Ω,用长也为20 cm的绝缘细线悬挂,导体棒恰好与导轨接触。当闭合开关S后,导体棒沿圆弧摆动,摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态。导体棒ab速度最大时,细线与竖直方向的夹角θ=53°(sin 53°=0.8,g取10 m/s2),则(　　)‎ A.磁场方向一定竖直向上 B.电源的电动势E=8.0 V C.导体棒在摆动过程中所受安培力F=8 N D.导体棒摆动过程中的最大动能为0.08 J 答案BD 解析导体棒ab所受安培力向右,由左手定则可知磁场方向竖直向下,A错误;细线与竖直方向的夹角为53°时,重力和安培力的合力沿半径方向,此时tan 53°=,解得I==8 A,由欧姆定律得 E=IR=8 V,B正确;安培力F=BIl=mgtan 53°=0.8 N,C错误;从初位置到转过53°的过程应用动能定理:Flsin 53°-mgl(1-cos 53°)=Ekm-0,解得最大动能Ekm=0.08 J,D正确。‎ ‎11.‎ ‎(多选)(2017·江西九江市二模)如图所示,在竖直向下的恒定匀强磁场中有一光滑绝缘的圆轨道,一重力为G的金属导体MN垂直于轨道横截面水平放置,在导体中通入电流I,使导体在安培力的作用下以恒定的速率v从A点运动到C点,设导体所在位置的轨道半径与竖直方向的夹角为θ,安培力的瞬时功率为P,则从A到C的过程中,下列有关说法正确的是(　　)‎ A.电流方向从M指向N B.I∝cot θ C.P∝cos θ D.P∝sin θ 答案AD 解析由于安培力方向始终水平向左,根据左手定则知电流方向从M指向N,A正确;因为导体棒做匀速圆周运动,所以有Gsin θ=F安cos θ=IlBcos θ,故I=tan θ,则I∝tan θ,B错误;又P=F安vcos θ=Gvsin θ,所以P∝sin θ,C错误,D正确。〚导学号06400465〛‎ ‎12.(2017·江苏泰州模拟)如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m、质量为6×10-2 kg的通电直导线,电流大小I=‎ ‎1 A,方向垂直于纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T、方向竖直向上的磁场中。设t=0时,B=0,则需要多长时间,斜面对导线的支持力为零?(g取10 m/s2)‎ 答案5 s 解析斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示。‎ 由平衡条件得 FTcos 37°=F FTsin 37°=mg 两式联立解得F==0.8 N 由F=BIl得B==2 T 由题意知,B与t的变化关系为B=0.4t(T)‎ 代入数据得t=5 s。〚导学号06400466〛‎