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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1两条长直导线互相平行,通有同方向电流,两导线把平面分为、三个区域,如下图所示,则磁感应强度为零的位置( )A只能出现在区域中B有可能同时出现在、区域中C只可能出现在、两区域中的一个区域中D有可能不存在磁感应强度为零的情况。2关于磁感应强度与通电导线在磁场中受力情况及其相互关系,下列说法中正确的是( )A一小段通电直导线在磁场中不受安培力作用,该处磁感应强度一定为零B一小段通电直导线所受安培力的方向一定与磁场方向垂直C一小段通电直导线所受安培力的方向、磁场方向、导线中的电流方向,这三者总是互相垂直的D通电直导线在磁场中所受安培力越大,其磁感应强度一定越大。3有一圆形边界的匀强磁场区域,一束质子流以不同的速率由圆周上的同一点沿半径射入磁场,关于质子在磁场中运动时间长短的下列说法中正确的是( )A路程长的运动时间长B速率小的运动时间短C速度偏转角大的运动时间长D所有质子运动时间一样长4如图所示,1 、2 、3三个质子以大小相同的初速度、自O孔射入匀强磁场中,(MN为匀强磁场的边界,磁场方向重直纸面指向纸内)其中方向与OM的夹角为,方向与MN垂直,与ON的夹角为。整个装置置于真空中,这三个粒子打到MN板上的位置到O孔的距离分别为、,则下列关系式中正确的是( )ABCD5下列物理量中,其单位是特斯拉或与特斯拉相同的是( )A磁感应强度B磁通密度C磁通量D磁通量的变化率6如图所示,半圆形光滑绝缘轨道固定在竖直平面内,O为其圆心,两个端点M、N与O等高,匀强磁场方向与轨道平面垂直。现将一个带负电的小球自M点由静止释放,它将沿轨道做往复运动,下列说法中正确的是( )A小球由M到N与由 N到M所用时间相等B小球由M到N与由N到M过程中重力对小球做的功相等。C小球经过轨道最低点时所受合外力大小总是完全相同的D小球经过轨道最低点时对轨道的压力大小总是相等的7两上电量相等的粒子,在同一匀强磁场中只受洛仑兹力作匀速圆周运动,则( )A若两粒子速度相等,则它们的轨道半径一定相同B若两粒子质量相等,则它们运动周期一定相同C若两粒子动量大小相等,则它们的轨道半径一定相同D若两粒子动能相等,则它们的运动周期一定相同二、填空题8一带电粒子只在洛仑兹力作用下,在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动,已知磁感应温度B=0.8T,粒子运动的角速度,则此带电粒子的荷质比q/m= c/kg。9如下图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,一质量为m,电量为+q的粒子以初速度垂直于磁感线自M点开始运动,经时间t通过N点,则MN连线(图中虚线)与间的夹角= rad。10如图所示,一带正电的微粒(重力不计),在垂直于匀强磁场的平面做匀速圆周运动,半径为R,方向顺时针,当微粒运动到A点时突然分裂为质量为1:3的两部分,但电量恰平分,已测出较小的部分在原平面内做半径r=R/2,方向为顺时针方向的匀速圆周运动(虚钱圆),则质量较大的部分做圆周运动的半径为 。三、计算题11如图所示,矩形虚线内为匀强磁场区域。长边长为L,短边长为L/2。磁场的磁感应强度为B,一电子(质量为m,电量为e)贴着上方边界射入磁场,射入时速度方向与短形长边平行,欲使电子由下面长边边界穿出磁场,求:(1)电子速率v的取值范围(2)电子在磁场中运动时间的变化范围。Oy/cm10A600x/cm2030012在如图所示的空间区域里,y轴左方有一匀强磁场,场强方向跟y轴正方向成600,大小为E=4.0N/C;y轴右方有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.20T.有一质子以速度v=2.0106m/s,由x轴上的A点(10cm,0)沿与x轴正方向成300斜向上射入磁场,在磁场中运动一段时间后射入电场,后又回到磁场,经磁场作用后又射入电场.已知质子质量近似为m=1.610-27kg,电荷q=1.610-19C,质子重力不计.求:(计算结果保留3位有效数字)(1)质子在磁场中做圆周运动的半径.(2)质子从开始运动到第二次到达y轴所经历的时间.(3)质子第三次到达y轴的位置坐标.参 考 答 案一、选择题 1A 2B 3C 4D5AB 6ABC 7BC 二、填空题8910 2.5R11解:参看右图,以AC为直径的半圆半径与AD弧对应的圆的半径,在OCD中有。解出。若电子从C点右方飞出,其圆周运动轨迹半径,电子从D点左方飞出,其圆周运动轨迹半径。由知(1)得:解得:(2)由上图知:则由,和圆心角范围0.29可得:12解:(1)质子在磁场中受洛仑兹力做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有:Oy/cm10A600x/cm20300CD得质子做匀速圆周运动的半径为:(2)由于质子的初速度方向与x轴正方向的夹角为300,且半径恰好等于OA,因此质子将在磁场中做半个圆周运动到达y轴上的C点,如图所示.根据圆周运动的规律,质子做圆周运动的周期为:质子从出发运动到第一次到达y轴的时间为:质子进入电场时的速度方向与电场的方向相同,在电场中先做匀减速运动,速度减为零后反向做匀加速直线运动,设质子在电场中运动的时间为t2,根据牛顿第二定律有:,得因此质子从开始运动到第二次到达y轴的时间为:.(3)质子再次进入磁场时,速度的方向与电场的方向相同,在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动,到达y轴的D点.由几何关系得CD=2Rcos300则质子第二次到达y轴的位置为即质子第三次到达y轴的坐标为(0,34.6).
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