(教师用书)高中物理 第3章 打开电磁学的大门综合检测 鲁科版选修1-1

第3章打开电磁学的大门

(分值：100分时间：60分钟)

一、选择题(本题共8个小题，每小题6分，共48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6分，选不全的得3

分，有选错或不答的得0分．)

1．发电机和电动机的发明使人类步入电气化时代．其中电动机依据的物理原理是()

A．磁场对电流的作用B．磁铁间的相互作用

C．惯性定律D．万有引力定律

【解析】电动机依据的物理原理是磁场对电流的作用．

【答案】A

2．关于洛伦兹力的特点下列说法正确的是()

A．洛伦兹力既垂直磁场方向又垂直电荷运动方向

B．洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力，静止的电荷不会受到洛伦兹力

C．当电荷运动方向和磁场方向相同或相反的时候，电荷不受洛伦兹力

D．只要电荷放在磁场中，就一定受到洛伦兹力

【解析】静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力，当电荷运动方向与磁场方向平行时，也

不受洛伦兹力，故只有D错误．

【答案】ABC

3．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子

在进入地球周围的空间时，将()

A．竖直向下沿直线射向地面

B．相对于预定地点，稍向东偏转

C．相对于预定地点，稍向西偏转

D．相对于预定地点，稍向北偏转

【解析】地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核，带正电．根据左手定则可

判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东．

【答案】B

4．如图1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()

图1

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

2πm

T

【解析】由＝eB可知电子运动周期与速度无关，故C正确．

【答案】C

5．关于回旋加速器，下列说法正确的是()

A．回旋加速器是利用磁场对运动电荷的作用使带电粒子的速度增大的

B．回旋加速器使粒子获得的最大动能与加速电压成正比

C．回旋加速器是通过多次电场加速使带电粒子获得高能量的

D．带电粒子在回旋加速器中不断被加速，因而它做圆周运动一周所用的时间越来越短

【解析】回旋加速器是利用电场加速，磁场偏转的，粒子在磁场中运动的时间与运动

mvBqR1B2q2R2

速度的大小无关，由R＝m得v＝所以E＝mv2＝，即粒子获得的最大动能与加

Bqmmkm2m2m

速电压无关，故只有C正确．

【答案】C

6．如图2所示，水平桌面上放一根条形磁铁，磁铁正中央上方吊着跟磁铁垂直的导线，

当导线中通入指向纸内的电流时()

图2

A．悬线上的拉力将变大

B．悬线上的拉力将不变

C．磁铁对水平桌面的压力将变大

D．磁铁对水平桌面的压力将不变

【解析】如图所示，画出一条通过导线所在处的磁感线，磁场方向水平向左，由左手

定则知，导线受安培力方向竖直向上，所以悬线的拉力将变小，A、B均错；根据牛顿第三

定律可知，通电导线对磁铁的作用力方向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大，C对D错．

【答案】C

7．如图3所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点．棒

的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时是线上

有拉力．为了使拉力等于零，可以()

图3

A．适当减小磁感应强度

B．使磁场反向

C．适当增大电流强度

D．使电流反向

【解析】由左手定则可知棒MN所受安培力方向竖直向上，此时线上有拉力说明安培

力大小小于棒的重力，要使拉力等于零，必须保持安培力的方向不变，增大安培力的大小，

所以只有C可能．

【答案】C

8．一长方形金属块放在匀强磁场中，将金属块通以电流，磁场方向和电流方向如图4

所示，则在金属块两表面M、N上()

图4

A．M集聚了电子B．M集聚了正电荷

C．N集聚了电子D．N集聚了正电荷

【解析】在金属中自由电子的定向移动形成电流，所以图中的电流可以看成是相反方

向运动的电子流，由左手定则可知电子受洛伦兹力向上，所以M面上聚集了电子．

【答案】AD

二、非选择题(本题共4个小题，共52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得分．有数值计算的题，答案中应明确写出数值和单位．)

9．(10分)通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上，通有如图5所

示的电流时，通电直导线A受到水平向________的安培力作用．当A、B中电流大小保持不

变，但同时改变方向时，通电直导线A所受到的安培力方向水平向________．

图5

【解析】由图可知，直导线A位于导线环B产生的垂直向里的磁场中，根据左手定则，

可判断导线A受到的安培力方向向右．当A、B中的电流方向改变时，A导线处于导线B产

生的垂直向外的磁场中，同时导线A的电流方向改变，依据左手定则可以判定，A受安培力

仍水平向右．

【答案】右右

10．(10分)如图6所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5T，方向垂直纸面向外，在纸

面内放置长L＝0.5m的直导线ab，当通以I＝2A的电流(b→a)时，导线受到的安培力大

小为__________，方向为________．

图6

【解析】由安培力F＝BIL得：F＝0.5×2×0.5N＝0.5N；再由左手定则可确定方向

是垂直导线ab、磁场方向向右．

【答案】0.5N垂直导线和磁场方向向右

11．(16分)一初速度为v的带电粒子，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，已知

带电粒子的质量是m，电量是q，求带电粒子所受的洛伦兹力和轨道半径的大小．

【解析】因为B与v垂直，所以带电粒子所受的洛伦兹力F＝qvB

v2

qvBm

由洛伦兹力提供向心力，则＝r

mv

所以r＝.

qB

【答案】见解析

12．(16分)电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图7所示.1982年澳大利亚国立

大学制成了能把2.2g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10km/s的电磁炮(常规炮弹的

速度约为2km/s)，若轨道宽2m，长为100m，通过的电流为10A，试问轨道间所加匀强

磁场的磁感应强度是多大？(轨道摩擦不计)

图7

【解析】由于弹体做匀加速直线运动，由运动学公式v2＝2as

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