潍坊国开中学 3 月开学考试物理试题
考试时间:90 分钟
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第 I 卷(选择题)
一、单选题
1 .关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系,正确的说法是( )
A .磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的
B .磁场方向一定与安培力方向垂直,但电流方向不一定与安培力方向垂直
C .磁场方向不一定与安培力方向垂直,但电流方向一定与安培力方向垂直
D .磁场方向不一定与电流方向垂直,但安培力方向一定既与磁场方向垂直,又与电流方向垂直
2 .如图所示,通以恒定电流Ⅰ的 L 形导线 abc 放置在磁感应强度大小为 B、方向水平向右的匀强磁场中。导线 abc 组成的平面与磁场方向平行,导线的 ab、bc 段的长度均为 l,两段导线间的夹角为 90°,且两段导线与磁场方向的夹角均为 45°,则导线 abc 受到的安培力大小为( )
A .0 B.BIl C . 2BIl D .2BIl
3 .如图所示,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( )
A .悬线上的拉力将不变
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B .悬线上的拉力将变小
C .条形磁铁对水平桌面的压力将变大
D .条形磁铁对水平桌面的压力将变小
4 .如图所示,在固定放置的条形磁铁 S 极附近悬挂一个金属线圈,线圈与水平磁铁位于同一竖直平面内。当在线圈中通入沿图示方向的电流时,将会看到( )
A .线圈向左平移
B .线圈向右平移
C .从上往下看,线圈顺时针转动,同时靠近磁铁
D .从上往下看,线圈逆时针转动,同时靠近磁铁
5 .用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来,让二者等高平行放置,如图所示,当两导线环中通入方向相同的电流 I1 、I2 时,则有( )
A .两导线环相互吸引 B .两导线环相互排斥
C .两导线环无相互作用力 D .两导线环先吸引后排斥
6.如图所示,带电粒子刚进入匀强磁场时,所受到的洛伦兹力的方向垂直纸面向里的是( )
A . B.
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(
D
.
) (
C
.
)
7 .质量为 m、电荷量为 q(q>0)的带电粒子,以速度 v 射入磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中,速度方向、磁场方向如图所示。则粒子在磁场中运动时受到的洛伦兹力大小为 qvBsinθ的是( )
A . B.
C . D.
8 .如图所示,带正电的小球竖直向下射入垂直纸面向里的匀强磁场,关于小球运动和受力说法正确的是( )
A .小球刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向右 B .小球运动过程中的速度不变
C .小球运动过程的加速度保持不变 D .小球受到的洛伦兹力对小球做正功
9 .如图所示是某种粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹,匀强磁场的方向垂直纸面向里,从垂直纸面方向向里看(正视),可能是哪种粒子的运动( )
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A .中子顺时针运动 B .中子逆时针运动
C .质子顺时针运动 D .电子顺时针运动
10.一带电粒子以速度 v 进入匀强磁场,仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动。如果速度 v增大,下列说法正确的是( )
A .半径增大,周期不变 B .半径增大,周期增大
C .半径减小,周期不变 D .半径减小,周期减小
第 I 卷(非选择题)
11 .如图所示,一个宽度为 L 磁感应强度为 B 的匀强磁场,磁场的方向垂直于纸面向里,
有一个带电粒子以向右的速度 v 垂直于该磁场边界进入磁场,穿出磁场时速度方向和进入时的方向夹角为a = 30° ,不计粒子的重力。求:
(1)求粒子做圆周运动的轨道半径 r;
(2)带电粒子的比荷 q ;
m
(3)带电粒子穿过磁场所用的时间 t。
12 .如图所示,间距d = 2m 的平行金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨间分布着匀强磁场,其磁感应强度大小B = 0.5T ,方向斜向左上方且与水平面的夹角为 37°。质量m = 0.2kg 的导体棒 MN 垂直放在金属导轨上。通过导轨可为导体棒提供从 M 到 N 的恒定电流。当电流
I1 = 1A 时,导体棒恰好保持静止,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,导体棒与金属导轨接触良好,金属导轨电阻不计,重力加速度g = 10m/s2 ,sin 37 ° = 0.6 ,cos 37 ° = 0.8 。
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(1)求导体棒与金属导轨间的动摩擦因数 μ ;
(2)继续增大电流,导体棒开始运动。求当电流I2 = 2A 时,导体棒在金属导轨上运动时的加
速度大小。
13 .一个质量为 m 带有电荷量为 q 的小滑块,放置在与水平面倾角a = 37° 足够长的固定的光滑绝缘斜面上。整个置于磁感应强度为 B 的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,如图所示,当物块沿斜面下滑到 P 处时,对斜面有大小为 0.4mg 压力。小滑块继续下滑至 P 处下方某位置时将要离开斜面。取重力加速度为 g、sin 37o = 0.6 、cos37o = 0.8 。求:
(1)小滑块带何种电荷?
(2)小滑块滑到 P 处时的速度多大?
(3)小滑块滑到距离 P 多远处与斜面没有压力?
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1 .D
ABCD .电流放入磁场中,不管电流与磁场是否垂直,安培力均垂直磁场和电流所确定的平面,即安培力总是垂直磁场方向,安培力总是垂直电流方向。故 ABC 均错误,D正确。
故选 D。
2 .C
导线 abc 在磁场中的有效长度为2l ,则安培力为 F = BI2l 。
故选 C。
3 .D
A B .根据条形磁铁磁场分布特点可知,通电导线处的磁场方向水平向右,由左手定则可知导线受竖直向下的安培力,所以悬线上的拉力变大。AB 错误;
CD .由牛顿第三定律可知,条形磁铁受电流对它竖直向上的力,所以条形磁铁对桌面压力变小,C 错误,D 正确。
故选 D。
4 .C
AB .线圈通以顺时针的电流,由于处于 S 极的磁体附近,磁感线从右侧进入 S 极,根据左手定则可得,线圈左边受垂直纸面向内的安培力,线圈右边受垂直纸面向外内的安培力,所以线圈还会绕着悬线轴线旋转,不属于单纯的平移,故 AB 错误;
CD .从上往下看,导致线圈顺时针转动, 由于环形电流产生的磁场纸张外侧相当于 N 极,当开始旋转直至转过90° 角过程中,环形电流与条形磁铁 S 极逐渐相向,二者异名磁极相互吸引,导致线圈在顺时针转动的同时向磁铁靠近,故 C 正确,D 错误。
故选 C。
5 .A
通电的导线环周围能够产生磁场,磁场的基本性质是对放入其中的磁体或通电导线产生力的作用。由于导线环中通入的电流方向相同, 二者同位置处的电流方向完全相同,相当于通入同向电流的直导线,根据同向电流相互吸引的规律,可知两导线环应相互吸引。
故选 A。
6 .B
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A .磁场的方向是向里的,根据左手定则可知,受到的洛伦兹力的方向是向上的,故 A 错误;
B .磁场的方向是向上的,负电荷向右运动,根据左手定则可知,受到的洛伦兹力的方向是向里的,故 B 正确;
C .磁场的方向水平向右,负电荷向上运动,根据左手定则可知,受到的洛伦兹力的方向是向外的,故 C 错误;
D .磁场的方向是向上的,负电荷向上运动,电荷运动方向和磁场方向平行,粒子不受洛伦兹力,故 D 错误。
故选 B。
7 .B
AD .当带电粒子的速度方向垂直于磁场方向时,受到的洛伦兹力大小为 qvB,当速度方向与磁场方向的夹角为 θ 时,垂直磁场方向的分速度为 vsinθ,这时的洛伦兹力大小为 qvBsinθ,选项中速度方向与磁场方向垂直,洛伦兹力大小为 qvB,故 AD 错误;
B .垂直磁场方向的分速度为 vsinθ,所受洛伦兹力大小为 qvBsinθ,故 B 正确;
C .垂直磁场方向的分速度为 vcosθ,所受洛伦兹力大小为 qvBcosθ,故 C 错误。
故选 B。
8 .A
A .根据左手定则,可知小球刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向右,A 正确; BC .小球受洛伦兹力和重力的作用,则小球运动过程中速度、加速度大小,方向都在变, BC 错误;
D .洛伦兹力永不做功,D 错误。
故选 A。
9 .D
AB .中子不带电,在磁场中不会做匀速圆周运动,故 AB 错误;
C.质子受洛伦兹力方向指向圆心,根据左手定则可知,磁感线穿过手心,大拇指指向圆心,四指所指的方向即为质子运动方向,即质子是逆时针方向运动,故 C 错误;
D .电子受洛伦兹力方向指向圆心,根据左手定则可知,磁感线穿过手心,大拇指指向圆心,四指所指的反方向即为电子运动方向,即电子是顺时针方向运动,故 D 正确。
故选 D。
10 .A
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根据洛伦兹力提供向心力可得
解得
根据
解得
如果速度 v 增大,可知半径增大,周期不变。故选 A。
11 .(1) 2L
(1)作出带电粒子的运动轨迹如图所示
根据几何关系可得带电粒子在磁场中运动的半径为
(2)根据牛顿第二定律有
整理可得带电粒子的比荷
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(3)带电粒子做圆周运动的周期为
带电粒子穿过磁场所用的时间为
12 .(1)0.5
(2) 5m / s2
(1)对导体棒进行受力分析,如图所示
则有
μN1 = BI1d sin 37o ,mg = N1 + BI1d cos 37o
解得
μ = 0.5
(2)结合上述,当电流I2 = 2A 时,对导体棒进行分析有
BI2d sin 37o - μN2 = ma ,mg = N2 + BI2d cos 37o
解得
a = 5m / s2
13 .(1)带负电
(1)根据题意可知小滑块所受洛伦兹力垂直斜面向上,根据左手定则可知小滑块带负电;
(2)垂直斜面方向,根据平衡条件
0.4mg + F洛9 = mg cos a
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又
F洛 = qvPB联立解得
(3)当小滑块对斜面没有压力时,垂直斜面方向,根据平衡条件F洛, = qv,B = mg cos a
解得
设此时小滑块滑到 P 的距离为x ,根据动能定理有
解得
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