【渐进式】人教版 物理选修3-1第三章《磁场》基础练习2

1 第三章 《磁场》练习2

一、选择题

1．关于安培力和洛伦兹力，如下说法中正确的是 （ ）

A ．带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用

B ．放置在磁场中的通电导线，一定受到安培力作用

C ．洛伦兹力对运动电荷一定不做功

D ．洛伦兹力对运动电荷的作用力总是等于Bqv

2．如图15-9所示，在铁环上用绝缘导线缠绕两个相同的线圈a 和b ．a 、b 串联后通入方

向如图所示的电流I ，一束电子从纸里经铁环中心射向纸外时，电子将 （ ）

A ．向下偏转

B ．向上偏转

C ．向左偏转

D ．向右偏转

3．如图15-10所示，在通电直导线下方，有一电子沿平行导线方向以速度v 开始运动，则 （ ） A ．将沿轨迹I 运动，半径越来越小

B ．将沿轨迹I 运动，半径越来越大

C ．将沿轨迹II 运动，半径越来越小

D ．将沿轨迹II 运动，半径越来越大

4．如图15-11所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有a 、b 两个电子从同一处沿垂直磁感线方向开始运动，a 的初速度为v ，b 的初速度为2v ．则 （ ）

A ．a 先回到出发点

B ．b 先回到出发点

C ．a 、b 同时回到出发点

D ．不能确定

5．在如下所示的坐标系中，在匀强电场E 和匀强磁场B 共存的区域内（电场E 和磁场B 的方向已标出），电子有可能沿x 轴正方向做直线运动的是 ( )

6．在方向如图15-13所示的匀强电场（场强为E ）和匀强磁场（磁感应强度为B ）共存的场区，一电子沿垂直电场线和磁感线方向以速度v 0 射入场区，则 ( )

A ．若v 0 ＞E /

B ，电子沿轨迹Ⅰ运动，射出场区时，速度v ＞v 0 B ．若v 0 ＞E /B ，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度v ＜v 0

C ．若v 0 ＜E /B ，电子沿轨迹Ⅰ运动，射出场区时，速度v ＞v 0

D ．若v 0 ＜

E /B ，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度v ＜v 0

7．如图15-14所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图．速度选择器（也称滤速器）中场强E 的方向竖直向下，磁感应强度B 1的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B 2的方向垂直纸面向外．在S 处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E 和B 1

入射到速度选择器中，若m 甲= m 乙< m 丙= m 丁，v 甲< v 乙= v 丙< v 丁，在不计重力的情况下，

则分别打在P 1、P 2、P 3、P 4四点的离子分别是 （ ） A ．甲乙丙丁 B ．甲丁乙丙 C ．丙丁乙甲 D ．甲乙丁丙

二、填空题

8．如图15-15所示的正方形的盒子开有a 、b 、c 三个微孔，盒内有垂直纸面向里的

匀强磁场．一束速率不同的电子从a 孔沿垂直磁感线方向射入盒中，发现从c 孔和b 孔有

电子射出，则

（1）从b 孔和c 孔射出的电子的速率之比v b ：v c 为 ．

（2）从b 孔和c 孔射出的电子在盒内运动时间之比为 ．

图15-9

图

15-11 B y z x E B A y z x E B y z x E

B C y z x E B D B 图15-12

图15-14 2

2

9．如图15-16所示，一带电粒子由静止开始经电压U 加速后从O 孔进入垂直纸面向里的匀

强磁场中，并打在了P 点．测得OP ＝l ，磁场的磁感应强度为B ，则带电粒子的荷质比q /m

＝ ．（不计重力）

10．如图15-17所示，在磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，一质量为m 、电量

为e 的电子，从a 点沿垂直磁感线方向以初速度v 开始运动，经一段时间t 后经过b 点，ab 连

线与初速度的夹角为θ，则t ＝ ．

11．如图15-18所示，相距d 平行放置的金属板a 、b ，两板间有垂直纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场，等离子体的速度v 沿水平方向射入两板间．若等离子从两板右边入射，则a 、

b 两板中 板的电势较高．a 、b 两板间可达到的稳定电势差U ＝ ．

三、计算题

12．如图所示，质量为m 的金属棒，搁在光滑导轨的右端，导轨间距为l ，距离地面高度为h ，处于大小为B ，方向竖直向上的匀强磁场中，并接有电动势为E 的电池和电容为C 的电容器，当将开关S 从位置1拨至位置2时，金属棒瞬间被抛出。在这一瞬间内，电容器电压下降了U Δ。

由于这一“瞬间”太短，对金属棒中通过的电流、金属棒所受的安培力可用“平均值”处理有关计算，例如牛顿第二定律可写成：a m F =。根据这一方法，求：

（1）电容器放出的电荷量=q Δ？

（2）金属棒被抛出时的速度=0v ？

（3）金属棒被抛出的水平距离为x =？

13．有一方向如图15-20的匀强电场和匀强磁场共存的场区，宽度d ＝8 cm ，一带电粒子沿垂直电场线和磁感线方向射入场区后，恰可做直线运动，若撤去磁场，带电粒子穿过场区后向下侧移了3.2 cm ．若撤去电场，求带电粒子穿过场区后的侧移量。

图15-17 v a 图15-18 a

b 图15-20

B

E

8cm

14．如图15-21所示，匀强磁场中放置一块与磁感线平行的均匀薄铅板，一个带电粒子进入匀强磁场，以半径R1=20 cm做匀速圆周运动，第一次垂直穿过铅板后，以半径R2=19 cm做匀速圆周运动，带电粒子还能穿过铅板几次？经历多长时间？（设每次穿越铅板的时间忽略不计、粒子所受铅板的阻力大小及电量不变）

图15-21

3

4

第三章 《磁场》练习2

答案

一、选择题

1．C 2．A 3．A 4．C 5．CD 6．BC 7．B 8．1:2 2:1

9．228L B U

10．Be m

Be m

t θ=ππθ=2222

11．b Bdv

12．

（1）因为U q

C ΔΔ= 所以U C q ΔΔ=

（2）因为t a v =0 且m F

a = l t q

B l I B F Δ== 所以l m U

BC t m l t q B t a v Δ1Δ0===

（3）因为2

21gt h = t v x 0=

所以g h

l m U BC x 2Δ=

13．

由题意可知，电场和磁场同时存在时匀速直线运动：qE=Bqv 只有电场时，粒子做类平抛运动：

x=vt y=(1/2)at 2

又a=qE/m 得：E = mv 2/10q B= mv /10q

只有磁场时，粒子做匀速圆周运动，则：

Bqv=mv 2/r

解得：r=10cm 故穿过场区后的侧移量：22d r r y --==4cm

14．

由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得 qvB =mv 2/R 得：v=BqR/m 粒子的动能E k = (1/2)mv 2 = (1/2)B 2q 2R 2/m

带电粒子第一次穿透铅板损失的动能，ΔE k = (1/2)B 2q 2(R 12 – R 22)/m = (39/2)B 2q 2(R 12 – R 22)/m 每次穿透损失的动能相同，所以，还能打穿的次数为n = E k /ΔE k = R 12/(R 12 – R 22)–1 得：次

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