高中同步测试卷(四)

第四单元　磁场力

(时间：90分钟，满分：100分)

一、选择题(本题共14小题，每小题4分，共56分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)

1．在国际单位制中，磁感应强度的单位是(　　)

A．特斯拉 B．牛顿

C．安培 D．伏特

2．由磁感应强度的定义式B＝可知，磁场中某点的磁感应强度的大小(　　)

A．随通电导线中电流I的减小而增大 B．随IL乘积的减小而增大

C．随通电导线所受磁场力F的增大而增大 D．与F、I、L均无关系

3 .如图所示，用一块蹄形磁铁靠近发光的白炽灯，灯丝会持续颤抖，产生上述现象的原因主要是灯丝受到了(　　)

A．重力 B．电场力

C．恒定的安培力 D．变化的安培力

4．如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”实验的部分装置，下列操作中能增大导体棒上摆幅度的是(　　)

A．移去一块蹄形磁铁 B．减小导体棒中的电流

C．导体棒接入端由②③改为①④ D．导体棒接入端由①④改为②③

5．如图所示，左侧的水平台面上固定着条形磁铁，右侧固定着一螺线管．下列判断正确的是(　　)

A．螺线管内的磁场方向向左，磁铁受到的磁场力向左

B．螺线管内的磁场方向向左，磁铁受到的磁场力向右

C．螺线管内的磁场方向向右，磁铁受到的磁场力向左

D．螺线管内的磁场方向向右，磁铁受到的磁场力向右

6．把长0.10 m的直导线全部放入匀强磁场中，保持导线和磁场方向垂直．已知磁场的磁感应强度B的大小为5.0×10^－3 T，当导线中通过的电流为3.0 A时，该直导线受到的安培力的大小是(　　)

A．3.0×10^－3 N B．2.5×10^－3 N

C．2.0×10^－3 N D．1.5×10^－3 N

7 ．(多选)如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到b的稳定电流I，这时两根细线被拉紧．现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法(　　)

A．适当增大电流I B．将电流反向并适当改变大小

C．适当增大磁场 D．将磁场反向并适当改变大小

8.把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它下端刚好跟杯中的水银面接触，并使它组成如图所示的电路，当开关S接通后将看到的现象是(　　)

A．弹簧向上收缩 B．弹簧被拉长

C．弹簧上下跳动 D．弹簧仍静止不动

9．如图所示，放在台秤上的条形磁铁两极未知，为了探明磁铁的极性，在它中央的正上方固定一导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则(　　)

A．如果台秤的示数增大，说明磁铁左端是N极

B．如果台秤的示数增大，说明磁铁右端是N极

C．无论如何台秤的示数都不可能变化

D．以上说法都不正确

10．关于电荷在磁场中运动速度、磁场和电荷受到洛伦兹力三者之间的方向关系如图所示，其中正确的是(　　)

11．(多选)如图所示是用“洛伦兹力演示仪”演示时的两幅照片，忽略地磁场的影响，下列说法正确的是(　　)

A．甲图中的电子束不受洛伦兹力 B．乙图中的电子束不受洛伦兹力

C．甲图中的电子束处在垂直纸面的磁场中 D．乙图中的电子束处在垂直纸面的磁场中

12.一不计重力的带正电粒子沿纸面竖直向下飞入某一磁场区域，在竖直平面上运动轨迹如图所示，则该区域的磁场方向是(　　)

A．沿纸面水平向右 B．沿纸面水平向左

C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里

1 3.每时每刻都有大量带电的宇宙射线向地球射来，地球磁场可以有效地改变这些射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义．假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来(如图所示，地球由西向东转，虚线表示地球自转轴，上方为地球北极)，在地球磁场的作用下，它将(　　)

A．向东偏转 B．向南偏转

C．向西偏转 D．向北偏转

14．如图所示，有一磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场，一束电子流以初速度v从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏转(不计重力)，则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，这个电场电场强度的大小和方向是(　　)

A.，竖直向上 B.，水平向左

C．Bv，垂直于纸面向里 D．Bv，垂直于纸面向外

二 、填空题(本题共4小题，每小题3分，共12分．按题目要求作答)

15.如图所示，棒AB长L＝0.1 m，质量m＝0.1 kg，通有电流，电流强度I＝10 A，当加一个垂直纸面向里的磁场时，悬线拉力恰好为零．则磁感应强度的大小为________；电流的方向________．(g取10 N/kg)

16．某种物质发射的三种射线在如图所示的磁场中分裂成①、②、③三束．那么在这三束射线中，带正电的是________，带负电的是________，不带电的是________．

1 7.如图所示，阴极射线管(A为其阴极)放在蹄形磁铁的N、S两极间，射线管的A、B两极分别接直流高压电源的________和________．此时，荧光屏上的电子束运动轨迹________偏转(填“向上”“向下”或“不”)．通过该实验我们能得出什么结论？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

1 8.如图所示，一个通电矩形线圈abcd放在匀强磁场中，矩形线圈的OO′轴与磁场垂直，线圈平面与磁场平行．ab边所受的安培力方向为________，cd边所受的安培力方向为________，bc边________(选填“受”或“不受”)安培力．沿OO′轴方向看，矩形线圈将沿________方向转动．

三、计算题(本题共4小题，共32分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)

19．(6分)把长L＝0.2 m的导体棒置于磁感应强度B＝1.0×10^－2 T的匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图所示．若导体棒中的电流I＝2.0 A，方向向左，则导体棒受到的安培力大小为多少？安培力的方向如何？

20．(8分)赤道上的地磁场可以看成沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度的大小是0.50×10^－4 T．如果赤道上有一根沿东西方向的直导线，长为20 m，载有从东到西的电流30 A．地磁场对这根导线的作用力有多大？方向如何？

2 1.(8分)如图所示，长为L、质量为m的金属杆ab，被两根竖直的金属丝静止吊起，金属杆ab处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中．当金属杆中通有方向a→b的电流I时，每根金属丝的拉力大小为F.当金属杆通有方向b→a的电流I时，每根金属丝的拉力大小为2F.求磁场的磁感应强度B的大小．

2 2.(10分)如图所示，MN表示真空室中垂直于纸面放置的感光板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B.一个电荷量为q的带电粒子从感光板上的狭缝O处以垂直于感光板的初速度v射入磁场区域，最后到达感光板上的P点．经测量P、O间的距离为l，不计带电粒子受到的重力．求：

(1)带电粒子所受洛伦兹力的大小；

(2)此粒子的质量大小．

参考答案与解析

1．[导学号37900067]　【解析】选A.磁感应强度的单位为特斯拉，力的单位为牛顿，电流的单位为安培，电压的单位为伏特．

2．[导学号37900068]　【解析】选D.

3.[导学号37900069]　【解析】选D.白炽灯灯丝中通有电流，在外加磁场中受到变化的安培力作用而颤抖．

4．[导学号37900070]　【解析】选C.由安培力计算公式F＝BIL知，增大磁场、增大电流及导线长度L可使导体棒所受安培力增大，从而使导体棒上摆幅度增大．

5．[导学号37900071]　【解析】选A.根据安培定则可判定通电螺线管内磁场应向左，即左侧为其N极，据同名磁极相互排斥可以判断磁铁受向左的斥力作用，所以选项A正确．

6．[导学号37900072]　【解析】选D.由安培力公式F＝BIL可计算得出．

7 ．[导学号37900073]　【解析】选AC.利用左手定则可以判定，安培力方向向上，如图有F_安＋F_拉＝mg，若要F_拉＝0，则应增加安培力，由F＝BIL可以判定A、C正确．

8．[导学号37900074]　【解析】选C.弹簧在重力作用下与液面接触，构成回路，开关S接通螺线管，每一环中电流方向同向，相互吸引而收缩，收缩后电路断路，弹簧恢复原长，电路又重新接通，如此往复．

9．[导学号37900075]　【解析】选A.如果台秤的示数增大，说明导线对磁铁的作用力竖直向下，由牛顿第三定律知，磁铁对导线的作用力竖直向上，根据左手定则可判断，导线所在处磁场方向水平向右，由磁铁周围磁场分布规律可知，磁铁的左端为N极，A正确，B、C、D错误．

10．[导学号37900076]　【解析】选A.根据左手定则，A中电荷所受洛伦兹力方向向下，A正确；B中电荷所受洛伦兹力方向向下，B错误；C中电荷运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，C错；D中电荷所受洛伦兹力方向垂直纸面向外，D错误．

11．[导学号37900077]　【解析】选AD.电子束沿垂直磁场方向在匀强磁场中运动，将受洛伦兹力的作用而做匀速圆周运动，故甲图中的电子束不受洛伦兹力，A正确；而当电子束的方向与磁场方向平行时，电子束将不受洛伦兹力作用，故甲图中的磁场方向应与电子束运动方向平行，C错；乙图中的电子束受洛伦兹力，磁场方向应与电子束运动方向垂直，故B错误D正确．

12．[导学号37900078]　【解析】选D.由粒子运动轨迹和左手定则知，磁场方向垂直纸面向里，D正确．

13．[导学号37900079]　【解析】选A.地球表面地磁场方向由南向北，带正电的粒子自赤道上空下落过程所受洛伦兹力可由左手定则判知向东，故A正确．

14．[导学号37900080]　【解析】选C.因为电子不偏转，则只能做匀速运动，根据左手定则判断电子受到的洛伦兹力垂直于纸面向里，所以电场力垂直于纸面向外，故电场强度垂直于纸面向里．又由qE＝qvB得，E＝Bv，所以选项C正确．

15．[导学号37900081]　【解析】悬线拉力恰好为零，则安培力等于重力，即BIL＝mg，则B＝＝ T＝1 T；由平衡条件知，安培力竖直向上，再根据左手定则，可判断电流的方向向右．

【答案】1 T　向右

16．[导学号37900082]　【解析】①受到的洛伦兹力向左，故带正电；②不偏转，故不带电；③受到的洛伦兹力向右，故带负电．

【答案】①　③　②

17．[导学号37900083]　负极　正极　向下　磁场对运动电荷有力的作用

18．[导学号37900084]　【解析】根据左手定则，ab边所受的安培力方向为垂直纸面向外，cd边所受的安培力方向为垂直纸面向里，bc边不受安培力作用，沿OO′轴方向看线圈将沿逆时针转动．

【答案】垂直纸面向外　垂直纸面向里　不受　逆时针

19．[导学号37900085]　【解析】根据安培力公式F＝BIL＝1.0×10^－2×2.0×0.2 N＝4×10^－3 N.

由左手定则可知，安培力的方向竖直向下．

【答案】4×10^－3 N　方向竖直向下

20．[导学号37900086]　【解析】根据公式F＝BIL得F＝0.50×10^－4×30×20 N＝3×10^－2 N．由左手定则知，安培力的方向指向地心．

【答案】3×10^－2 N　指向地心

21．[导学号37900087]　【解析】金属杆ab受重力、磁场力、金属丝的拉力而平衡．

当ab中的电流方向由a到b时，磁场力向上．

2F＋BIL＝mg

当ab中的电流方向由b到a时，磁场力向下．

4F＝BIL＋mg

解方程组得B＝.

【答案】

22．[导学号37900088]　【解析】(1)由洛伦兹力公式可知：F＝qvB

(2)根据洛伦兹力充当向心力有qvB＝m，而l＝2r，解之得m＝.

【答案】(1)qvB　(2)