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章末综合测评(一)磁场

1.如图所示,通电导线由Ⅰ位置绕固定轴转到Ⅱ位置,该导线所受安培力大小()

A.变大 B.变小

C.不变 D.不能确定

C[通电导线由Ⅰ位置绕固定轴转到Ⅱ位置的过程中,F、I与B三者大小不变且方向总是相互垂直的,所以F的大小不变。选C。]

2.两足够长直导线POF与EO′Q垂直叠放,相互绝缘,通有相等的电流I,电流方向如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时,在距离导线d处所产生的磁场的磁感应强度大小为B,则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为()

A.B、0 B.0、2B

C.2B、2B D.B、B

B[依据安培定则可知,两根导线在M处产生的磁感应强度大小均为B,方向相反,叠加后磁感应强度大小为0;竖直方向的导线和水平方向的导线在N处产生的磁感应强度大小均为B,方向相同,叠加后磁感应强度大小为2B,B正确。]

3.如图所示,一根有质量的金属棒MN,两端用细软导线连接后悬于a、b两点,棒的中部处于方向垂直纸面对里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M流向N,此时悬线上有拉力,为了使拉力等于零,可以()

A.适当减小磁感应强度 B.使磁场反向

C.适当增大电流 D.使电流反向

C[首先对MN进行受力分析:受竖直向下的重力G,受两根软导线的竖直向上的拉力和安培力。处于平衡时:有2F+BIL=mg,重力mg恒定不变,欲使拉力F减小到0,应增大安培力BIL,所以可增大磁场的磁感应强度B或增加通过金属棒中的电流I,或二者同时增大,故选项C正确。]

4.下列四副图关于各物理量方向间的关系中,正确的是()

AB

CD

B[由左手定则可知,安培力的方向总是与磁感应强度的方向垂直,故A错误;磁场的方向向下,电流的方向向里,由左手定则可知安培力的方向向左,故B正确;由左手定则可知,洛伦兹力的方向总是与磁感应强度的方向垂直,应为垂直纸面对外,故C错误;通电螺线管内部产生的磁场的方向沿螺线管的轴线方向,由题图D可知电荷运动的方向与磁感线的方向平行,不受洛伦兹力,故D错误。]

5.如图所示,甲、乙两个带等量异种电荷而质量不同的带电粒子,以相同的速率经小孔P垂直磁场边界MN,进入方向垂直纸面对外的匀强磁场,在磁场中做匀速圆周运动,并垂直打在磁场边界MN上,运动轨迹如图中虚线所示。不计粒子所受重力、空气阻力和粒子间的相互作用,下列说法正确的是()

A.甲带负电荷,乙带正电荷

B.甲的质量大于乙的质量

C.洛伦兹力对甲做正功

D.甲在磁场中运动的时间等于乙在磁场中运动的时间

B[在P点,带电粒子速度方向向下,磁场方向垂直纸面对外,甲受向左的洛伦兹力,依据左手定则可知,甲带正电荷;同理在P点,乙受向右的洛伦兹力,依据左手定则可知,乙带负电荷,A错误;粒子在磁场中做匀速圆周运动,依据牛顿其次定律,有qvB=meq\f(v2,R),解得R=eq\f(mv,qB);由于q、v、B均相同,甲的轨迹半径比乙的轨迹半径大,则甲的质量大于乙的质量,故B正确;依据左手定则,洛伦兹力与速度垂直,故洛伦兹力永不做功,故C错误;带电粒子在磁场中做圆周运动的周期T=eq\f(2πR,v)=eq\f(2πm,qB),粒子在磁场中运动半个周期的时间t=eq\f(1,2)T=eq\f(πm,qB);由于q、B均相同,甲的质量大于乙的质量,故甲在磁场中运动的时间大于乙在磁场中运动的时间,故D错误。]

6.有一混合正离子束先后通过正交电磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ,如图所示,假如这束正离子流在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径r相同,则它们肯定具有相同的()

①速度;②质量;③电量;④比荷

A.①③ B.②③④

C.①④ D.①②③④

C[在区域Ⅰ,运动的正离子受到竖直向下的电场力和竖直向上的洛伦兹力,且Eq=Bqv,离子以速度v=eq\f(E,B)匀速穿过区域Ⅰ,进入区域Ⅱ,离子做匀速圆周运动,轨道半径r=eq\f(mv,qB),因经区域Ⅰ的正离子v相同,当r相同时,必有eq\f(q,m)相同。]

7.如图所示为一种回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D形金属盒,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连,现分别加速氘核(eq\o\al(2,1)H)和氦核(eq\o\al(4,2)He),下列推断中正确的是()

A.它们在D形盒中运动的周期不相同

B.仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能

C.它们的最大动能相同

D.它们的最大速度相同

D[粒子做圆周运动的周期为eq\f(2πm,qB),代入数值可知周期相同,选项A错误;粒子做圆周运动的最大半径等于D形盒半径,半径相同,依据半径公式R=eq\f(mv,qB)可知最大速度相同,选

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