高中物理磁场练习题
高中物理【磁场】专题分类典型题(带解析)
高中物理磁场专题分类题型一、【磁场的描述 磁场对电流的作用】典型题1．如图所示，带负电的金属环绕轴OO ′以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡时的位置是( )A ．N 极竖直向上B ．N 极竖直向下C ．N 极沿轴线向左D ．N 极沿轴线向右解析：选C ．负电荷匀速转动，会产生与旋转方向反向的环形电流，由安培定则知，在磁针处磁场的方向沿轴OO ′向左．由于磁针N 极指向为磁场方向，可知选项C 正确．2．磁场中某区域的磁感线如图所示，则( )A ．a 、b 两处的磁感应强度的大小不等，B a ＞B bB ．a 、b 两处的磁感应强度的大小不等，B a ＜B bC ．同一通电导线放在a 处受力一定比放在b 处受力大D ．同一通电导线放在a 处受力一定比放在b 处受力小解析：选A ．磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，由a 、b 两处磁感线的疏密程度可判断出B a >B b ，所以A 正确，B 错误；安培力的大小跟该处的磁感应强度的大小B 、电流大小I 、导线长度L 和导线放置的方向与磁感应强度的方向的夹角有关，故C 、D 错误．3.将长为L 的导线弯成六分之一圆弧，固定于垂直纸面向外、大小为B 的匀强磁场中，两端点A 、C 连线竖直，如图所示．若给导线通以由A 到C 、大小为I 的恒定电流，则导线所受安培力的大小和方向是( )A ．ILB ，水平向左B ．ILB ，水平向右C ．3ILB π，水平向右D ．3ILB π，水平向左解析：选D ．弧长为L ，圆心角为60°，则弦长AC ＝3L π，导线受到的安培力F ＝BIl ＝3ILB π，由左手定则可知，导线受到的安培力方向水平向左．4．如图所示，M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点，O 为半圆弧的圆心，∠MOP ＝60°，在M 、N 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O 点的磁感应强度大小为B 1.若将M 处长直导线移至P 处，则O 点的磁感应强度大小为B 2，那么B 2与B 1之比为( )A ．3∶1B ．3∶2C ．1∶1D ．1∶2解析：选B ．如图所示，当通有电流的长直导线在M 、N 两处时，根据安培定则可知：二者在圆心O 处产生的磁感应强度大小都为B 12；当将M 处长直导线移到P 处时，两直导线在圆心O 处产生的磁感应强度大小也为B 12，做平行四边形，由图中的几何关系，可得B 2B 1＝B 22B 12＝cos 30°＝32，故选项B 正确．5.阿明有一个磁浮玩具，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示．若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是( )A ．电路中的电源必须是交流电源B ．电路中的a 端点须连接直流电源的负极C ．若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度D ．若将可变电阻的电阻值调大，可增加玩偶飘浮的最大高度解析：选C ．电磁铁产生磁性，使玩偶稳定地飘浮起来，电路中的电源必须是直流电源，电路中的a 端点须连接直流电源的正极，选项A 、B 错误；若增加环绕软铁的线圈匝数，电磁铁产生的磁性更强，电磁铁对玩偶的磁力增强，可增加玩偶飘浮的最大高度，选项C 正确；若将可变电阻的电阻值调大，电磁铁中电流减小，产生的磁性变弱，则降低玩偶飘浮的最大高度，选项D 错误．6.一通电直导线与x 轴平行放置，匀强磁场的方向与xOy 坐标平面平行，导线受到的安培力为F .若将该导线做成34圆环，放置在xOy 坐标平面内，如图所示，并保持通电的电流不变，两端点ab 连线也与x 轴平行，则圆环受到的安培力大小为( )A ．FB ．23πFC ．223πFD ．32π3F 解析：选C ．根据安培力公式，安培力F 与导线长度L 成正比；若将该导线做成34圆环，由L ＝34×2πR ，解得圆环的半径R ＝2L 3π，34圆环ab 两点之间的距离L ′＝2R ＝22L 3π.由F L ＝F ′L ′解得：F ′＝223πF ，选项C 正确． 7.在绝缘圆柱体上a 、b 两个位置固定有两个金属圆环，当两环通有如图所示电流时，b 处金属圆环受到的安培力为F 1；若将b 处金属圆环移动到位置c ，则通有电流为I 2的金属圆环受到的安培力为F 2.今保持b 处金属圆环原来位置不变，在位置c 再放置一个同样的金属圆环，并通有与a 处金属圆环同向、大小为I 2的电流，则在a 位置的金属圆环受到的安培力( )A ．大小为|F 1－F 2|，方向向左B ．大小为|F 1－F 2|，方向向右C ．大小为|F 1＋F 2|，方向向左D ．大小为|F 1＋F 2|，方向向右解析：选A ．c 金属圆环对a 金属圆环的作用力大小为F 2，根据同方向的电流相互吸引，可知方向向右，b金属圆环对a金属圆环的作用力大小为F1，根据反方向的电流相互排斥，可知方向向左，所以a金属圆环所受的安培力大小|F1－F2|，由于a、b间的距离小于a、c 间距离，所以两合力的方向向左．8．如图，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流．a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是()A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D．a、c两点处磁感应强度的方向不同解析：选C．由安培定则可知，两导线中的电流在O点产生的磁场均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，选项A错；由安培定则知，两导线中的电流在a、b两点处产生的磁场的方向均竖直向下，由于对称性，M中电流在a处产生的磁场的磁感应强度等于N中电流在b处产生的磁场的磁感应强度，同时M中电流在b处产生的磁场的磁感应强度等于N 中电流在a处产生的磁场的磁感应强度，所以a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相同，选项B错；根据安培定则，两导线中的电流在c、d两点处产生的磁场垂直c、d两点与导线的连线方向向下，且产生的磁场的磁感应强度大小相等，由平行四边形定则可知，c、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项C正确；a、c两点处磁感应强度的方向均竖直向下，选项D错．9. (多选)如图所示，金属细棒质量为m，用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中，弹簧的劲度系数为k，棒ab中通有恒定电流，棒处于平衡状态，并且弹簧的弹力恰好为零．若电流大小不变而方向反向，则()A ．每根弹簧弹力的大小为mgB ．每根弹簧弹力的大小为2mgC ．弹簧形变量为mg kD ．弹簧形变量为2mg k解析：选AC ．电流方向改变前，对棒受力分析，根据平衡条件可知，棒受到的安培力竖直向上，大小等于mg ；电流方向改变后，棒受到的安培力竖直向下，大小等于mg ，对棒受力分析，根据平衡条件可知，每根弹簧弹力的大小为mg ，弹簧形变量为mg k，选项A 、C 正确．10.如图所示，两平行光滑金属导轨CD 、EF 间距为L ，与电动势为E 0的电源相连，质量为m 、电阻为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面成θ角，回路其余电阻不计．为使ab 棒静止，需在空间施加的匀强磁场磁感应强度的最小值及其方向分别为( )A ．mgR E 0L，水平向右 B ．mgR cos θE 0L，垂直于回路平面向上 C ．mgR tan θE 0L，竖直向下 D ．mgR sin θE 0L，垂直于回路平面向下 解析：选D ．对金属棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示；从图可以看出，当安培力沿斜面向上时，安培力最小，故安培力的最小值为：F A ＝mg sin θ，故磁感应强度的最小值为B ＝F A IL ＝mg sin θIL ，根据欧姆定律，有E 0＝IR ，故B ＝mgR sin θE 0L，故D 正确．11.已知直线电流在其空间某点产生的磁场，其磁感应强度B 的大小与电流强度成正比，与点到通电导线的距离成反比．现有平行放置的三根长直通电导线，分别通过一个直角三角形△ABC的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图所示，∠ACB＝60°，O为斜边的中点．已知I1＝2I2＝2I3，I2在O点产生的磁场磁感应强度大小为B，则关于O点的磁感应强度，下列说法正确的是()A．大小为2B，方向垂直AB向左B．大小为23B，方向垂直AB向左C．大小为2B，方向垂直AB向右D．大小为23B，方向垂直AB向右解析：选B．导线周围的磁场的磁感线，是围绕导线形成的同心圆，空间某点的磁场沿该点的切线方向，即与该点和导线的连线垂直，根据右手螺旋定则，可知三根导线在O点的磁感应强度的方向如图所示．已知直线电流在其空间某点产生的磁场，其磁感应强度B 的大小与电流强度成正比，与点到通电导线的距离成反比，已知I1＝2I2＝2I3，I2在O点产生的磁场磁感应强度大小为B，O点到三根导线的距离相等，可知B3＝B2＝B，B1＝2B，由几何关系可知三根导线在平行于AB方向的合磁场为零，垂直于AB方向的合磁场为23B.综上可得，O点的磁感应强度大小为23B，方向垂直于AB向左．故B正确，A、C、D 错误．12．(多选)光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L＝20 cm的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量m＝60 g、电阻R＝1 Ω、长为L的导体棒ab，用长也为L的绝缘细线悬挂，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T，当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时，细线与竖直方向成θ＝53°角，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态，导轨电阻不计，sin 53°＝0.8，g＝10 m/s2，则()A．磁场方向一定竖直向下B．电源电动势E＝3.0 VC．导体棒在摆动过程中所受安培力F＝3 ND．导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048 J解析：选AB．导体棒向右沿圆弧摆动，说明受到向右的安培力，由左手定则知该磁场方向一定竖直向下，A项正确；导体棒摆动过程中只有安培力和重力做功，由动能定理知BIL·L sin θ－mgL(1－cos θ)＝0，代入数值得导体棒中的电流为I＝3 A，由E＝IR得电源电动势E＝3.0 V，B项正确；由F＝BIL得导体棒在摆动过程中所受安培力F＝0.3 N，C项错误；由能量守恒定律知电源提供的电能W等于电路中产生的焦耳热Q和导体棒重力势能的增加量ΔE的和，即W＝Q＋ΔE，而ΔE＝mgL(1－cos θ)＝0.048 J，D项错误．13．(多选)某同学自制的简易电动机示意图如图所示．矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴．将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方．为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将()A．左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B．左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉D．左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉解析：选AD．若将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉，这样当线圈在图示位置时，线圈的上下边受到水平方向的安培力而转动，转过一周后再次受到同样的安培力而使其连续转动，选项A正确；若将左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，则当线圈在图示位置时，线圈的上下边受到安培力而转动，转过半周后再次受到相反方向的安培力而使其停止转动，选项B 错误；左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，电路不能接通，故不能转起来，选项C 错误；若将左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，这样当线圈在图示位置时，线圈的上下边受到安培力而转动，转过半周后电路不导通，转过一周后再次受到同样的安培力而使其连续转动，选项D 正确．14．光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O 点为圆弧的圆心．两金属轨道之间的宽度为0.5 m ，匀强磁场方向如图所示，大小为0.5 T ．质量为0.05 kg 、长为0.5 m 的金属细杆置于金属水平轨道上的M 点．当在金属细杆内通以电流强度为2 A 的恒定电流时，金属细杆可以沿轨道由静止开始向右运动．已知MN ＝OP ＝1 m ，则下列说法中正确的是( )A ．金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s 2B ．金属细杆运动到P 点时的速度大小为5 m/sC ．金属细杆运动到P 点时的向心加速度大小为10 m/s 2D ．金属细杆运动到P 点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N解析：选D ．金属细杆在水平方向受到安培力作用，安培力大小F 安＝BIL ＝0.5×2×0.5 N ＝0.5 N ，金属细杆开始运动时的加速度大小为a ＝F 安m＝10 m/s 2，选项A 错误；对金属细杆从M 点到P 点的运动过程，安培力做功W 安＝F 安·(MN ＋OP )＝1 J ，重力做功W G ＝－mg ·ON ＝－0.5 J ，由动能定理得W 安＋W G ＝12m v 2，解得金属细杆运动到P 点时的速度大小为v ＝20 m/s ，选项B 错误；金属细杆运动到P 点时的向心加速度大小为a ′＝v 2r＝20 m/s 2，选项C 错误；在P 点金属细杆受到轨道水平向左的作用力F 和水平向右的安培力F 安，由牛顿第二定律得F －F 安＝m v 2r，解得F ＝1.5 N ，每一条轨道对金属细杆的作用力大小为0.75 N ，由牛顿第三定律可知金属细杆运动到P 点时对每一条轨道的作用力大小为0.75 N ，选项D 正确．二、【磁场对运动电荷的作用】典型题1．如图所示，a 、b 、c 、d 为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O 点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是( )A ．向上B ．向下C ．向左D ．向右解析：选B ．根据安培定则及磁感应强度的矢量叠加，可得O 点处的磁场方向水平向左，再根据左手定则判断可知，带电粒子受到的洛伦兹力方向向下，B 正确．2.如图，半径为R 的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，半径OC 与OB 夹角为60°.甲电子以速率v 从A 点沿直径AB 方向射入磁场，从C 点射出．乙电子以速率v 3从B 点沿BA 方向射入磁场，从D 点(图中未画出)射出，则( )A ．C 、D 两点间的距离为2RB ．C 、D 两点间的距离为3RC ．甲在磁场中运动的时间是乙的2倍D ．甲在磁场中运动的时间是乙的3倍解析：选B ．洛伦兹力提供向心力，q v B ＝m v 2r 得r ＝m v qB，由几何关系求得r 1＝R tan 60°＝3R ，由于质子乙的速度是v 3，其轨道半径r 2＝r 13＝33R ，它们在磁场中的偏转角分别为60°和120°，根据几何知识可得BC ＝R ，BD ＝2r 2tan 60°＝R ，所以CD ＝2R sin 60°＝3R ，故A 错误，B 正确；粒子在磁场中运动的时间为t ＝θ2πT ＝θ2π·2πm qB，所以两粒子的运动时间之比等于偏转角之比，即为1∶2，即甲在磁场中运动的时间是乙的12倍，故C 、D 错误． 3. (多选)如图所示，一轨道由两等长的光滑斜面AB 和BC 组成，两斜面在B 处用一光滑小圆弧相连接，P 是BC 的中点，竖直线BD 右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，B 处可认为处在磁场中，一带电小球从A 点由静止释放后能沿轨道来回运动，C 点为小球在BD 右侧运动的最高点，则下列说法正确的是( )A ．C 点与A 点在同一水平线上B ．小球向右或向左滑过B 点时，对轨道压力相等C ．小球向上或向下滑过P 点时，其所受洛伦兹力相同D ．小球从A 到B 的时间是从C 到P 时间的2倍解析：选AD ．小球在运动过程中受重力、洛伦兹力和轨道支持力作用，因洛伦兹力永不做功，支持力始终与小球运动方向垂直，也不做功，即只有重力做功，满足机械能守恒，因此C 点与A 点等高，在同一水平线上，选项A 正确；小球向右或向左滑过B 点时速度等大反向，即洛伦兹力等大反向，小球对轨道的压力不等，选项B 错误；同理小球向上或向下滑过P 点时，洛伦兹力也等大反向，选项C 错误；因洛伦兹力始终垂直BC ，小球在AB 段和BC 段(设斜面倾角均为θ)的加速度均由重力沿斜面的分力产生，大小为g sin θ，由x ＝12at 2得小球从A 到B 的时间是从C 到P 的时间的2倍，选项D 正确． 4．如图甲所示有界匀强磁场Ⅰ的宽度与图乙所示圆形匀强磁场Ⅱ的半径相等，一不计重力的粒子从左边界的M 点以一定初速度水平向右垂直射入磁场Ⅰ，从右边界射出时速度方向偏转了θ角；该粒子以同样的初速度沿半径方向垂直射入磁场Ⅱ，射出磁场时速度方向偏转了2θ角．已知磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度大小分别为B 1、B 2，则B 1与B 2的比值为( )A ．2cos θB ．sin θC ．cos θD ．tan θ解析：选C ．设有界磁场Ⅰ宽度为d ，则粒子在磁场Ⅰ和磁场Ⅱ中的运动轨迹分别如图1、图2所示，由洛伦兹力提供向心力知Bq v ＝m v 2r ，得B ＝m v rq，由几何关系知d ＝r 1sin θ，d ＝r 2tan θ，联立得B 1B 2＝cos θ，选项C 正确．5．如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场．一带电粒子垂直磁场边界从a 点射入，从b 点射出．下列说法正确的是( )A ．粒子带正电B ．粒子在b 点速率大于在a 点速率C ．若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b 点右侧射出D ．若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短解析：选C ．由左手定则知，粒子带负电，A 错．由于洛伦兹力不做功，粒子速率不变，B 错．由R ＝m vqB ， 若仅减小磁感应强度B ，R 变大，则粒子可能从b 点右侧射出，C 对．由R ＝m v qB ，若仅减小入射速率v, 则R 变小，粒子在磁场中的偏转角θ变大．由t ＝θ2πT ，T ＝2πm qB 知，运动时间变长，D 错．6．如图所示，两个同心圆，半径分别为r 和2r ，在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B .圆心O 处有一放射源，放出粒子的质量为m 、带电量为q ，假设粒子速度方向都和纸面平行．(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向，OA 与初速度方向夹角为60°，要想使该粒子经过磁场后第一次通过A 点，则初速度的大小是多少？(2)要使粒子不穿出环形区域，则粒子的初速度不能超过多少？解析：(1)如图甲所示，设粒子在磁场中的轨道半径为R 1，则由几何关系得R 1＝3r3又q v 1B ＝m v 21R 1得v 1＝3Bqr3m.(2)如图乙所示，设粒子轨迹与磁场外边界相切时，粒子在磁场中的轨道半径为R 2，则由几何关系有(2r －R 2)2＝R 22＋r 2可得R 2＝3r 4，又q v 2B ＝m v 22R 2，可得v 2＝3Bqr 4m故要使粒子不穿出环形区域，粒子的初速度不能超过3Bqr4m. 答案：(1)3Bqr 3m (2)3Bqr4m7. (多选)如图所示为一个质量为m 、带电荷量为＋q 的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中．现给圆环向右初速度v 0，在以后的运动过程中，圆环运动的v -t 图象可能是下图中的( )解析：选BC ．当q v B ＝mg 时，圆环做匀速直线运动，此时图象为B ，故B 正确；当q v B ＞mg 时，F N ＝q v B －mg ，此时：μF N ＝ma ，所以圆环做加速度逐渐减小的减速运动，直到q v B ＝mg 时，圆环开始做匀速运动，故C 正确；当q v B ＜mg 时，F N ＝mg －q v B ，此时：μF N ＝ma ，所以圆环做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止，所以其v -t 图象的斜率应该逐渐增大，故A 、D 错误．8.如图所示，水平放置的平行板长度为L 、两板间距也为L ，两板之间存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B 的匀强磁场，在两板正中央P 点有一个不计重力的电子(质量为m 、电荷量为－e )，现在给电子一水平向右的瞬时初速度v 0，欲使电子不与平行板相碰撞，则( )A ．v 0>eBL 2m 或v 0<eBL4mB ．eBL 4m <v 0< eBL2mC ．v 0>eBL2mD ．v 0<eBL4m解析：选A ．此题疑难点在于确定“不与平行板相碰撞”的临界条件．电子在磁场中做匀速圆周运动，半径为R ＝m v 0eB ，如图所示．当R 1＝L 4时，电子恰好与下板相切；当R 2＝L2时，电子恰好从下板边缘飞出两平行板(即飞出磁场)．由R 1＝m v 1eB ，解得v 1＝eBL4m ，由R 2＝m v 2eB ，解得v 2＝eBL 2m ，所以欲使电子不与平行板相碰撞，电子初速度v 0应满足v 0>eBL 2m 或v 0<eBL4m ，故选项A 正确．9．如图所示，在x >0，y >0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy 平面向里，大小为B ，现有一质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子，从x 轴上的某点P (不在原点)沿着与x 轴成30°角的方向射入磁场．不计重力的影响，则下列有关说法中正确的是( )A ．只要粒子的速率合适，粒子就可能通过坐标原点B ．粒子在磁场中运动所经历的时间一定为5 πm 3qBC ．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为πmqBD ．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为πm6qB解析：选C ．利用“放缩圆法”：根据同一直线边界上粒子运动的对称性可知，粒子不可能通过坐标原点，A 项错误；粒子运动的情况有两种，一种是从y 轴边界射出，最短时间要大于2πm 3qB ，故D 项错误；对应轨迹①时，t 1＝T 2＝πm qB ，C 项正确，另一种是从x 轴边界飞出，如轨迹③，时间t 3＝56T ＝5πm 3qB，此时粒子在磁场中运动时间最长，故B 项错误．10.如图所示，OM 的左侧存在范围足够大、磁感应强度大小为B 的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，OM 左侧到OM 距离为L 的P 处有一个粒子源，可沿纸面向各个方向射出质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(重力不计)，速率均为v ＝qBLm，则粒子在磁场中运动的最短时间为( )A ．πm 2qBB ．πm 3qBC ．πm 4qBD ．πm 6qB解析：选B ．粒子进入磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有：q v B ＝m v 2r ，将题设的v 值代入得：r ＝L ，粒子在磁场中运动的时间最短，则粒子运动轨迹对应的弦最短，最短弦为L ，等于圆周运动的半径，根据几何关系，粒子转过的圆心角为60°，运动时间为T 6，故t min ＝T 6＝16×2πm qB ＝πm 3qB，故B 正确，A 、C 、D 错误．11．(2019·高考全国卷Ⅲ)如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为12B 和B 、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场．一质量为m 、电荷量为q (q >0)的粒子垂直于x 轴射入第二象限，随后垂直于y 轴进入第一象限，最后经过x 轴离开第一象限．粒子在磁场中运动的时间为( )A ．5πm 6qBB ．7πm6qBC ．11πm 6qBD ．13πm6qB解析：选B ．带电粒子在不同磁场中做圆周运动，其速度大小不变，由r ＝m vqB 知，第一象限内的圆半径是第二象限内圆半径的2倍，如图所示．粒子在第二象限内运动的时间：t 1＝T 14＝2πm 4qB ＝πm 2qB ；粒子在第一象限内运动的时间：t 2＝T 26＝2πm ×26qB ＝2πm 3qB ，则粒子在磁场中运动的时间t ＝t 1＋t 2＝7πm 6qB，选项B 正确．12．如图，在直角三角形OPN 区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向外．一带正电的粒子从静止开始经电压U 加速后，沿平行于x 轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP 边上某点以垂直于x 轴的方向射出．已知O 点为坐标原点，N 点在y 轴上，OP 与x 轴的夹角为30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d ，不计重力．求：(1)带电粒子的比荷；(2)带电粒子从射入磁场到运动至x 轴的时间．解析： (1)设带电粒子的质量为m ，电荷量为q ，加速后的速度大小为v .由动能定理有qU ＝12m v 2①设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r ，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有 q v B ＝m v 2r②由几何关系知d ＝2r ③ 联立①②③式得q m ＝4UB 2d2.④(2)由几何关系知，带电粒子射入磁场后运动到x 轴所经过的路程为 s ＝πr2＋r tan 30°⑤带电粒子从射入磁场到运动至x 轴的时间为t ＝sv ⑥联立②④⑤⑥式得t ＝Bd 24U ⎝⎛⎭⎫π2＋33.⑦ 答案：(1)4U B 2d 2 (2)Bd 24U ⎝⎛⎭⎫π2＋33三、【带电粒子在组合场中的运动】典型题1．(多选)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D 形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是( )A ．增大匀强电场间的加速电压B ．增大磁场的磁感应强度C ．减小狭缝间的距离D ．增大D 形金属盒的半径解析：选BD ．回旋加速器利用电场加速和磁场偏转来加速粒子，粒子射出时的轨道半径恰好等于D 形盒的半径，根据q v B ＝m v 2R 可得，v ＝qBR m ，因此离开回旋加速器时的动能E k ＝12m v 2＝q 2B 2R 22m 可知，与加速电压无关，与狭缝距离无关，A 、C 错误；磁感应强度越大，D 形盒的半径越大，动能越大，B 、D 正确．2．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具．图中的铅盒A 中的放射源放出大量的带正电粒子(可认为初速度为零)，从狭缝S 1进入电压为U 的加速电场区加速后，再通过狭缝S 2从小孔G 垂直于MN 射入偏转磁场，该偏转磁场是以直线MN 为切线、磁感应强度为B ，方向垂直于纸面向外半径为R 的圆形匀强磁场．现在MN 上的F 点(图中未画出)接收到该粒子，且GF ＝3R .则该粒子的比荷为(粒子的重力忽略不计)( )。
高中物理选修磁场练习
第九章磁场第一节磁场磁感应强度1．下列关于磁感线的叙述中;错误的是A．磁感线是用来形象地描述磁场强弱和方向的一些假想曲线B．磁感线都是从磁体的N极出发;到磁体的S极终止C．磁感线上某点的切线方向跟该点的磁场方向相同D．直线电流磁场的磁感线;是一些以导线上各点为圆心的同心圆;且这些同心圆都在跟导线垂直的平面上2．两条长直导线互相平行;通以大小相等、方向相反的电流;在与两导线距离相等的空间各点的磁感应强度为A．都等于零B．不等于零;方向与导线平行C．不等于零;方向垂直于两导线所决定的平面D．不等于零;方向由一根导线指向另一根导线3．如图9－1所示;一束电子沿y轴正方向运动;则在z轴上P点的磁场方向是图9－1A．沿x轴正方向B．沿x轴负方向C．沿z轴正方向D．沿z轴负方向4．如图9－2所示;同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2;通有大小相等、方向相反的电流;a、b两点与两导线共面;a点在两导线的中间与两导线的距离均为r;b点在导线2右侧;与导线2的距离也为r..现测得a点磁感应强度的大小为B;则去掉导线1后;b点的磁感应强度大小为______;方向______..图9－25．如图9－3所示;在a、b、c三处垂直纸面放置三根长直通电导线;abc是等边三角形的三个顶点;电流大小相等;a处电流在三角形中心O点的磁感应强度大小为B;则O处磁感应强度大小为______..图9－36．如图9－4所示;矩形线圈的面积为0.2m2;放在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中;线圈的一边ab与磁感线垂直;线圈平面与磁场方向成30°角..求：图9－41穿过线圈的磁通量是多大2当线圈从图示位置绕ab边转过60°的过程中;穿过线圈的磁通量变化了多少第二节磁场对电流的作用1．如图9－5所示;条形磁铁放在水平桌面上;在其正中央的上方固定一根直导线;导线与磁铁垂直..给导线通以垂直纸面向外的电流;则图9－5A．磁铁对桌面的压力减小;不受桌面的摩擦力作用B．磁铁对桌面的压力减小;受到桌面的摩擦力作用C．磁铁对桌面的压力增大;不受桌面的摩擦力作用D．磁铁对桌面的压力增大;受到桌面的摩擦力作用2．如图9－6所示;等腰三角形的通电闭合线框abc处在匀强磁场中;它受到磁场力的合力图9－6A．竖直向上B．方向垂直于ac斜向上C．方向垂直于bc向下D．为零3．如图9－7所示;在蹄形磁铁的上方;放置一个可自由运动的轻质通电线圈;线圈平面与蹄形磁铁处于同一竖直平面内;则通电线圈在安培力作用下运动的情况是______..图9－74．如图9－8所示;在与水平面夹角为 的光滑斜面上放置一根长为L、质量为m的直导体棒;整个装置处在垂直于斜面向下的匀强磁场中..当导体棒内通有垂直于纸面向外的电流I 时;导体棒恰好静止在斜面上;则磁感应强度的大小B＝______..图9－85．如图9－9所示;两根垂直纸面固定放置的直导线a和b;通有同向等值电流I;现将另一根通电直导线c与a、b等距沿纸面放置;则导线c受安培力作用的情况是______..图9－96．如图9－10所示;两根完全相同的弹簧下面悬挂一根质量为m;长为L的通电金属棒;弹簧伸长量为某一值;再加上一垂直纸面向里的磁感应强度为B1的匀强磁场;弹簧伸长量减少为原来的一半;则金属棒中电流的大小为______；若保持电流大小方向不变;改加一竖直向下的匀强磁场;弹簧偏离竖直方向37°角;这时磁感应强度B2＝______;此时每根弹簧弹力为______..图9－107．如图9－11所示;两根相距l＝0.25m平行放置的导电轨道;倾角 ＝30°;B＝0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上..今在导轨上放一重为2N;电阻不计的金属杆ab;其最大静摩擦力为金属棒对导轨压力的3倍;电源电动势E＝12V;不计电源内阻;则能使金属棒静止在斜面上的电阻R的取值范围是什么图9－11第三节粒子在磁场中的运动1．图9－12是电子射线管示意图..接通电源后;电子射线由阴极沿x轴正方向射出;在荧光屏上会看到一条亮线..要使荧光屏上的亮线向下z轴负方向偏转;在下列措施中可采用的是图9－12A．加一磁场;磁场方向沿z轴负方向B．加一磁场;磁场方向沿y轴正方向C．加一电场;电场方向沿z轴负方向D．加一电场;电场方向沿y轴正方向2．如图9－13所示;在一个半径为R的圆形区域内存在着匀强磁场;磁场方向垂直于圆面向里..一个带电粒子从磁场边界的A点以指向圆心O的方向进入磁场区域内;粒子将做圆周运动到达磁场边界的C点;但在粒子经过D点时;恰好与一个原来静止在该点的不带电的粒子碰撞后结合在一起形成新粒子;关于这个新粒子的运动情况;以下判断正确的是图9－13A．新粒子的运动半径将减小;可能到达F点B．新粒子的运动半径将增大;可能到达E点C.新粒子的运动半径将不变;仍然到达C点D．新粒子在磁场中的运动时间将变长3．如图9－14所示;在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场..一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场;粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角;若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a;则该粒子的比荷和所带电荷的正负是图9－14A ．aBv 23;正电荷 B ．aB v 2;正电荷 C ．aB v 23;负电荷 D ．aB v 2;负电荷 4．如图9－15所示;在虚线所围的圆形区域内有方向垂直圆面向里的匀强磁场;从边缘A 点处有一束速率各不相同的质子沿半径方向射入磁场区域;这些质子在磁场中运动的过程中;下面的说法中正确的是图9－15A ．运动时间越长的;其轨迹也越长B ．运动时间越长的;其轨迹所对的圆心角也越大C ．运动时间越长的;射出磁场时的速率也越大D ．运动时间越长的;射出磁场时速度方向偏转也越大5．一同学家中电视机画面的幅度偏小即“场缩”现象;维修店的技术人员检查后认为是显像管或偏转线圈出了故障;显像管及偏转线圈L 如图9－16所示..引起故障的原因可能是图9－16A ．电子枪发射的电子数减少B ．加速电场的电压偏低;电子速率减小C ．偏转线圈间短路;线圈匝数减少D ．偏转线圈的电流过小;偏转磁场减弱6．如图9－17所示;虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场;磁感应强度为B ..一束电子流沿圆形区域的直径方向以速度v 射入磁场;电子束经过磁场区后;其运动方向与原方向成 角..设电子质量为m ;电荷量为e ;不计电子之间的相互作用及所受的重力;求：1电子在磁场中运动轨迹半径R 的大小；2带电粒子在磁场中运动的时间t ；3磁场区域圆半径r 的大小..图9－17*7．放射源P 放出质量是m ;电荷量是q 的正粒子..粒子的初速度大小为v ;方向在xOy 平面内;匀强磁场垂直纸面向里;磁感应强度为B ;若将放射源置于x 、y 坐标系的原点;如图9－18所示..图9－181试画出粒子所能达到的区域；2若在Bqmv x =处放置一档板MN ;则挡板上多大范围内有粒子到达； 3若磁场限制在x ＞0区域;则上述挡板上多大范围内有粒子到达..第四节 带电质点在电场、磁场中的运动1．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具..如图9－19所示为质谱仪的原理示意图..现利用这种质谱议对氢元素进行测量..氢元素的各种同位素从容器A 下方的小孔S ;无初速度飘入电势差为U 的加速电场..加速后垂直进入磁感强度为B 的匀强磁场中..氢的三种同位素最后打在照相底片D 上;形成a 、b 、c 三条”质谱线”..关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序;和a 、b 、c 三条“质谱线”的排列顺序;下列判断正确的是图9－19A ．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕B ．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氘、氚、氕C．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氘、氚、氕D．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕2．空间存在一匀强磁场B;其方向垂直纸面向里;还有一点电荷＋Q的电场;如图9－20所示;一带电粒子－q以初速度v0从某处垂直于电场、磁场入射;初位置到点电荷距离为r;不计带电粒子受到的重力;则粒子在电、磁场中的运动轨迹可能为图9－20A．以点电荷＋Q为圆心;以r为半径;在纸平面内的圆周B．初阶段在纸面内向右偏的曲线C．初阶段在纸面内向左偏的曲线D．沿初速度v0方向的直线3．如图9－21所示;a、b是一对平行金属板;板间存在着方向竖直向下的匀强电场及方向垂直纸面向里的匀强磁场..一个不计重力的带电粒子从两板左侧正中位置以初速度v沿平行于金属板的方向射入场区..若撤去磁场..电场保持不变;则带电粒子进入场区后将向上偏转;并恰好从a板的右边边缘处飞出；若撤去电场;磁场保持不变;则带电粒子进入场区后将向下偏转;并恰好从b板的右边边缘处飞出..现电场和磁场同时存在;下面的判断中哪个正确图9－21A．带电粒子将做匀速直线运动B．带电粒子将偏向a板一方做曲线运动C．带电粒子将偏向b板一方做曲线运动D．无法确定带电粒子做哪种运动4．地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场;且磁场方向垂直纸面向里电场未画出..一个带电油滴沿着一条与竖直方向成 角的直线MN运动;如图9－22所示;由此可以判断图9－22A．如果油滴带负电;则它是从M点运动N点B．如果油滴带负电;则它是从N点运动到M点C．如果水平电场方向向左;则油滴是从M点运动到N点D．如果水平电场方向向右;则油滴是从M点运动到N点5．如图9－23所示;在场强为E方向水平向左的匀强电场和磁感强度为B垂直纸面向里的匀强磁场区域内;固定着一根足够长的粗糙绝缘杆;杆上套着一个质量为m;带有电荷量－q 的小球..小球由静止开始沿杆下滑;则下列说法正确的是图9－23A．小球的加速度不断减小;直至为零B．小球的加速度先增加后减小;最终为零C．小球的速度得先增大后减小;最终为零D．小球的动能不断增大;直至某一最大值6．如图9－24所示;水平放置的两块带电金属极板a、b平行正对..极板长度为l;板间距为d;板间存在着方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场..假设电场、磁场只存在于两板间..一质量为m、电荷量为q的粒子;以水平速度v0从两极板的左端正中央沿垂直于电场、磁场的方向射极板间;恰好做匀速直线运动..不计粒子的重力及空气阻力..图9－241求匀强磁场磁感应强度B的大小；2若撤去磁场;粒子能从极板间射出;求粒子穿过电场时沿电场方向移动的距离；3若撤去磁场;并使电场强度变为原来的2倍;粒子将打在下极板上;求粒子到达下极板时动能的大小..7．如图9－25所示;一块铜块;左、右两面接入电路中;有电流I自左向右流过铜块;当一磁感应强度为B的匀强磁场垂直前表面穿入铜块;从后表面垂直穿出时;在铜块上、下两面之间产生电势差;若铜块前、后两面间距为d;上、下两面间距为l..铜块单位体积内的自由电子数为n;电子电荷量为e;求铜板上、下两面之间的电势差U为多少并说明哪个面的电势高..图9－25*8．在一真空室内存在着匀强电场和匀强磁场;电场与磁场的方向相同;已知电场强度E＝40.0V/m;磁感应强度B＝0.30T..如图9－26所示;在该真空室内建立Oxyz三维直角坐标系;其中z轴竖直向上..质量m＝1.0×10－4kg、带负电的质点以速度v0＝100m/s沿＋x方向做匀速直线运动;速度方向与电场、磁场垂直;取g＝10m/s2..图9－261求质点所受电场力与洛仑兹力的大小之比；2求带电质点的电荷量；3若在质点通过O点时撤去磁场;求经过时间t＝0.20s带电质点的位置坐标..磁场单元练习一、选择题1．通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线在同一平面内;电流方向如图9－27所示;ab 边与直导线平行..关于直线电流的磁场对线框的作用;下列叙述正确的是图9－27A．线框有两条边所受的安培力方向相同B．线框有两条边所受安培力大小相同C．线框所受安培力的合力朝左D．cd边所受安培力对ab边的力矩不为零2．处于同一平面内的两根平行长直导线中通有方向相反、大小不同的电流;这两根导线把它们所在平面分成a、b、c三个区域;如图9－28所示..则磁感强度为零的区域图9－28A．可能出现在b区B．可能同时出现在a、c区C．可能出现在a区D．可能出现在c区3．如图9－29中;一根重力不可忽略的金属棒AC..用软线悬挂在磁感强度为B的匀强磁场中..电流由A至C;此时悬线张力不为零;欲使悬线张力为零必须图9－29A．改变电流方向;并适当增加电流强度B．不改变电流方向;适当增加电流强度C．改变磁场方向;并适当增强磁感强度D．不改变磁场方向;适当减小磁感强度4．如图9－30所示;通电螺线管旁边有一个通电矩形线圈;当线圈中通有图中所示方向的电流时;线圈的运动情况是图9－30A．ad边向里;bc边向外;并远离螺线管B．ad边向外;bc边向里;并远离螺线管C．ad边向里;bc边向外;并靠近螺线管D．ad边向外;bc边向里;并靠近螺线管5．如图9－31所示;在威尔逊云雾室中;有垂直纸面向里的匀强磁场..图中曲线ab;是一个垂直于磁场方向射入的带电粒子的径迹..由于它在行进中使周围气体电离;其能量越来越小;由此可知图9－31A．粒子带正电;由b向a运动B．粒子带正电;由a向b运动C．粒子带负电;由b向a运动D．粒子带负电;由a向b运动6．在M、N两条长直导线所在的平面内;一带电粒子的运动轨迹如图9－32所示..已知两条导线M、N只有一条导线中通有恒定电流;另一条导线中无电流;关于电流、电流方向和粒子带电情况及运动情况;可能的是图9－32A．M中通有自下而上的恒定电流;带负电的粒子从a点向b点运动B．M中通有自下而上的恒定电流;带正电的粒子从b点向a点运动C．N中通有自下而上的恒定电流;带负电的粒子从b点向a点运动D．N中通有自下而上的恒定电流;带正电的粒子从a点向b点运动7．在图9－33中虚线所围的区域内..存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场..已知从左方水平射入的电子;穿过该区域时未发生偏转..设重力可忽略不计;则在这区域中的E和B的方向可能是图9－33A．E和B都沿水平方向;并与电子运动的方向相同B．E和B都沿水平方向;并与电子运动的方向相反C．E竖直向上;B垂直纸面向外D．E竖直向上;B垂直纸面向里8．一带电粒子以速度v射入某一空间;下列说法正确的是A．若空间只有电场;粒子动能、动量必变化B．若空间只有电场;粒子动能可能不变C．若空间只有磁场;粒子动能、动量必变化D．若空间只有磁场;粒子动能必不变9．如图9－34所示;氕、氘、氚核以相同的动能射入速度选择器;结果氘核沿直线运动;则图9－34A．偏向正极板的是氕核B．偏向正极板的是氚核C．射出时动能最大的是氕核D．射出时动能最大的是氚核10．如图9－35所示;空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场;电场和磁场相互垂直..在电磁场区域中;有一个竖直放置的光滑绝缘圆环;环上套有一个带正电的小球..O点为圆环的圆心;a、b、c为圆环上的三个点;a点为最高点;c点为最低点;Ob沿水平方向..已知小球所受电场力与重力大小相等..现将小球从环的顶端a点由静止释放..下列判断正确的是图9－35A．当小球运动的弧长为圆周长的1/4时;洛仑兹力最大B．当小球运动的弧长为圆周长的1/2时;洛仑兹力最大C．小球从a点到b点;重力势能减小;电势能增大D．小球从b点运动到c点;电势能增大;动能先增大后减小二、填空题11．在赤道上;地球磁场在地球表面的磁感应强度大小是0.5×10－4T;则沿东西方向长为20m;通有由西向东30A电流的水平导线;受地磁场作用力的大小为______N;方向为______..12．如图9－36所示;在正方形空腔内有匀强磁场;一束电子以不同速率从a孔垂直于磁场方向平行于ab边射入;其中从c孔和从d孔射出的电子的速率之比v c∶v d＝______;在磁场中运动的时间之比t c∶t d＝______..图9－3613．如图9－37所示;质量为m、电荷量为q的粒子不计重力以速度v垂直于磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场中;磁场区域的宽度为d;则粒子要穿过磁场区域;其速度大小应满足的条件是______..图9－37三、论述、计算题14．如图9－38所示;两平行光滑金属导轨宽10cm;与电源连通;导轨平面与水平面成30°角;导轨上放置一质量为0.2kg的金属棒MN..当导体棒上通过10A的电流时;为使其能静止在轨道上;需在金属棒所在空间加一匀强磁场;若要磁场的磁感强度最小;所加磁场方向如何磁感强度多大图9－3815．如图9－39所示;在x轴的上方y＞0的空间内存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场;一个不计重力的带正电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场;粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成45°角;若粒子的质量为m;电量为q;求：图9－391该粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径；2粒子在磁场中运动的时间..16．如图9－40甲所示;质量和电荷量均相同的带正电的粒子连续从小孔O1进入电压U0＝50V的加速电场区初速度可忽略不计;加速后由小孔O2沿竖直放置的平行金属板ab中心线射入金属板间的匀强电场区;然后再进入平行金属板a、b下面的匀强磁场区;最后打到感光片上..已知平行金属板a、b间的距离d＝0.15m;两板间的电压U随时间t变化的随时间变化的U－t图线如图乙所示;且a板电势高于b板电势..磁场的上边界MN与金属板ab下端相平;且与O1、O2连线垂直;交点为O;磁场沿水平方向;且与a、b板间的电场方向垂直;磁感应强度B＝1.0×10－2T..带电粒子在匀强磁场区运动;最后打在沿MN水平放置的感光片上;打在感光片上形成一条亮线P1P2;P1到O点的距离x1＝0.15m;P2到O点的距离x2＝0.20m..电场区可认为只存在于金属板间;带电粒子通过电场区的时间极短;可以认为粒子在这一运动过程中平行金属板a、b间的电压不变;不计粒子受到的重力和粒子间的相互作用力..图9－401已知t＝0时刻进入平行金属板a、b间的带电粒子打在感光片上的P2点;求带电粒子的比荷q/m；保留两位有效数字2对任何时刻射入平行金属板a、b间的带电粒子;证明其射入磁场时的入射点和打到感光片上的位置之间的距离 x为定值；3设打到P1点的带电粒子在磁场中运动的时间为t1;打到P2点的带电粒子在磁场中运动的时间为t2;则两时间之差 t＝t1－t2为多大保留两位有效数字参考答案第九章 磁 场第一节 磁场磁感应强度1．B 2．C 3．B 4．B /2;垂直两导线所在平面向外 5．2B 6．10.01Wb ；20.02Wb 或0.01Wb第二节 磁场对电流的作用1．A 2．D 3．ab 边向纸里、cd 边向纸外旋转 4．ILmg θsin 5．在ab 连线上面的半部分导线受垂直纸面向外的安培力;下面的半部分导线受垂直纸面向里的安培力6．85,5.1,211mg B L B mg ; 7．R ≥0.6 第三节 带电粒子在磁场中的运动1．B 2．CD 3．C 4．BD 5．D 6．1eB mv ；2eB m θ；32tan θeB mv *7．1见答图9－1；2Bq mv )31(+；3Bqmv 2 第四节 带电质点在电场和磁场中的运动1．D 2．ABC 3．CD 4．BC 5．BD 6．10v E ；22022mv qEl ；3qEd mv +2021 7．nedIB ;下表面电势高 *8．14∶3；22.0×105C ；320cm ;9.6cm ;－7.2cm 磁场 单元练习1．BC 2．CD 3．B 4．C 5．D 6.CD 7．ABC 8．BD 9．AD 10．D 11．3×10－2;向上 12．2∶1;1∶2 13．mqBd v > 14．垂直斜面斜向右下方;B ＝1T 15．1 qBmv R =；2qB m T t 2π343== 16．1C/kg 100.18⨯=m q ；2证明略；3 t ＝1.0×10－6s。
高中物理：磁场测试题(含答案)
高中物理：磁场测试题(含答案)
1. 磁场中硬币的行为
一枚硬币在磁场中被放置在水平面上。
磁场方向指向纸面内，硬币受力情况如何？
A. 硬币不受力，保持静止。
B. 硬币受力向下，向外滚动。
C. 硬币受力向上，向内滚动。
D. 硬币受力向下，向内滚动。
答案：C
2. 带电粒子在磁场中的运动
一个带正电的粒子以与磁场垂直的速度进入磁场，磁场方向指向纸面内。
粒子在磁场中将运动成什么轨迹？
A. 圆形轨迹。
B. 直线轨迹。
C. 椭圆轨迹。
D. 螺旋轨迹。
答案：A
3. 磁感应强度的定义
磁感应强度的定义是什么？
A. 单位长度内的磁感应线数目。
B. 磁力对单位电荷的大小。
C. 磁场中单位面积垂直于磁力方向的大小。
D. 空间单位体积内的磁感应线数目。
答案：C
4. 磁场中电流的力学效应
在两根平行导线通过电流时，它们之间产生一个磁场。
这个磁场对导线有哪种力学效应？
A. 两根导线之间会相互吸引。
B. 两根导线之间会相互排斥。
C. 导线上会产生电压。
D. 导线会受到一个恒定的力。
答案：D
5. 磁场中的电流计测量原理
磁场中的电流计测量原理基于什么原理？
A. 磁感应强度和导线长度成正比。
B. 磁场中电流的方向与电流计示数成反比。
C. 电流计受力与磁感应强度成正比。
D. 磁感应强度和电流的大小成正比。
答案：C。
高中物理《磁场》典型题(经典推荐含答案)
高中物理《磁场》典型题(经典推荐含答案)高中物理《磁场》典型题(经典推荐)一、单项选择题1.下列说法中正确的是：A。
在静电场中电场强度为零的位置，电势也一定为零。
B。
放在静电场中某点的检验电荷所带的电荷量 q 发生变化时，该检验电荷所受电场力 F 与其电荷量 q 的比值保持不变。
C。
在空间某位置放入一小段检验电流元，若这一小段检验电流元不受磁场力作用，则该位置的磁感应强度大小一定为零。
D。
磁场中某点磁感应强度的方向，由放在该点的一小段检验电流元所受磁场力方向决定。
2.物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系。
如关系式 U=IR，既反映了电压、电流和电阻之间的关系，也确定了 V（伏）与 A（安）和Ω（欧）的乘积等效。
现有物理量单位：m（米）、s（秒）、N（牛）、J （焦）、W（瓦）、C（库）、F（法）、A（安）、Ω（欧）和 T（特），由他们组合成的单位都与电压单位 V（伏）等效的是：A。
J/C 和 N/CB。
C/F 和 T·m2/sC。
W/A 和 C·T·m/sD。
W·Ω 和 T·A·m3.如图所示，重力均为 G 的两条形磁铁分别用细线 A 和B 悬挂在水平的天花板上，静止时，A 线的张力为 F1，B 线的张力为 F2，则：A。
F1=2G，F2=GB。
F1=2G，F2>GC。
F1GD。
F1>2G，F2>G4.一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强度在 1s 时间内均匀地增大到原来的两倍，接着保持增大后的磁感应强度不变，在 1s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为：A。
1/2B。
1C。
2D。
45.如图所示，矩形 MNPQ 区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有 5 个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧，这些粒子的质量，电荷量以及速度大小如下表所示，由以上信息可知，从图中 a、b、c 处进入的粒子对应表中的编号分别为：A。
人教版高中物理选修2-1 第二章 磁场 练习【含答案】
高中物理选修2-1第二章磁场一、单选题1.通电直导线所受安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系，下列图示正确的是（）A. B. C. D.2.磁场中任一点的磁场方向规定为小磁针在磁场中（）A. 受磁场力的方向B. 北极受磁场力的方向C. 南极受磁场力的方向D. 受磁场力作用转动的方向3.如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A.A与螺线管垂直，“×”表示导线中电流的方向垂直于纸面向里．电键闭合后，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是（ ）A. 水平向左B. 水平向右C. 竖直向下D. 竖直向上4.10 .用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让两者等高平行放置，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5.一个长螺线管中通有电流，把一个带电粒子沿中轴线射入（若不计重力影响），粒子将在管中（ ）A. 做圆周运动B. 沿轴线来回运动C. 做匀加速直线运动D. 做匀速直线运动6.关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是（）A. 磁场看不见、摸不到，但在磁体周围确实存在着磁场；而磁感线是一种假想曲线，是不存在的B. 磁场对放入其中的磁体产生力的作用，当其中没放入磁体时，则无力的作用，也就不存在磁场C. 在磁场中画出磁感线处存在磁场，在磁感线间的空白处不存在磁场D. 磁体周围的磁感线是从磁体北极出来，回到南极，所以磁体内部不存在磁场，也画不出来7.如图所示，在圆环状导体圆心处，放一个可以自由转动的小磁针．现给导体通以顺时针方向的恒定电流，不计其他磁场的影响，则（ ）A. 小磁针保持不动B. 小磁针的N极将向下转动C. 小磁针的N极将垂直于纸面向里转动D. 小磁针的N极将垂直于纸面向外转动8.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9.在物理学史上，发现电流周围存在磁场的著名科学家是A. 奥斯特B. 伽利略C. 焦耳D. 库仑二、多选题10.图中标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是（）A. B. C. D.11.在赤道处沿东西方向水平放置一根长直导线，导线正下方放一小磁针，下列现象可能发生的是（）A. 长直导线通电时，小磁针仍然静止B. 长直导线通电时，小磁针逆时针转动90°C. 长直导线通电时，小磁针顺时针转动90°D. 长直导线通电时，小磁针静止，将长直导线在水平面内稍作转动，小磁针转动近180°12.（多选）如图，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转，这一束带电粒子可能是（）A. 向右飞行的正离子B. 向左飞行的正离子C. 向右飞行的负离子D. 向左飞行的负离子13.如图1，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B．垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．从t=0时刻起，棒上有如图2的变化电流I、周期为T，电流值为I m，图1中I所示方向为电流正方向．则金属棒（）A. 位移随时间周期性变化B. 速度随时间周期性变化C. 受到的安培力随时间周期性变化D. 受到的安培力在一个周期内做正功14.图中装置可演示磁场对通电导线的作用．电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是（）A. 若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B. 若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C. 若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D. 若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动15.如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成θ=30°角，导线中通过的电流为I为了增大导线所受的磁场力，采取了下列四种办法，其中正确的是（）A. 增大电流IB. 增加直导线的长度C. 使导线在纸面内顺时针转30°D. 使导线在纸面内逆时针转60°三、填空题16.通电螺线管的极性跟螺线管中的________方向有关，它们之间的关系可以用________定则来判定．内容是：用________手握住螺线管，让________弯向螺线管中电流的方向，则________所指的那端就是螺线管的N极．17.________是世界上最早研究磁现象的国家．并制成了指向仪器________，它是用天然磁石磨制成的________，静止时其________指向南方．指南针是我国________之一，其最早记载于北宋学者________的《梦溪笔谈》．18.一个磁场的磁感线如图所示，一个小磁针被放入磁场中，则小磁针沿顺时针转动，则磁场方向________。
高中物理磁场练习题(含解析)
D．库仑通过与万有引力类比，在实验的基础上验证得出库仑定律
4．电磁炮是利用电磁系统中电磁场产生的安培力来对金属炮弹进行加速，使其达到打击目标所需的巨大动能，如图甲所示。原理图可简化为如图乙所示，其中金属杆表示炮弹，磁场方向垂直轨道平面向上，则当弹体中通过如图乙所示的电流时，炮弹加速度的方向为（ ）
高中物理磁场练习题
学校:___________姓名：___________班级：___________
一、单选题
1．假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力，以下概念的建立方法与合力相同的是（ ）
A．瞬时速度B．交流电的有效值
C．电场强度D．磁通量
2．如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，匀强电场方向竖直向下，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。不计重力，则（ ）
16．“用霍尔元件测量磁场”的实验中，把载流子为带负电的电子e的霍尔元件接入电路如图，电流为I，方向向左，长方体霍尔元件长宽高分别为 、 、 ，处于竖直向上的恒定匀强磁场中。
（1）前后极板M、N，电势较高的是___________。（选填“M板”或“N板”）
（2）某同学在实验时，改变电流的大小，记录了不同电流下对应的 值，如下表
14．如图所示，面积为10m2的正方形导线框处于磁感应强度为 的匀强磁场中。在线框平面以ad边为轴转过180°的过程中，线圈中________感应电流产生（选填“有”或“无”），整个过程中，磁通量变化量为________Wb。
四、实验题
15．奥斯特研究电和磁的关系的实验中，通电导线附近的小磁针发生偏转的原因是______ 实验时为使小磁针发生明显偏转，通电前导线应放置在其上方，并与小磁针保持______ 选填“垂直”、“平行”、“任意角度” ．元电荷的电量是______C．
高中物理人教版必修三第十三章 磁场 磁感线 作业(含答案)
13.1 磁场磁感线Ⅰ. 基础达标1．关于磁场，下列说法正确的是（）A．磁场是一种为研究物理问题而假想的物质B．所有磁场都是电流产生的C．磁场只有强弱没有方向D．地球是一个磁体【答案】D【详解】A．磁场看不见，摸不着，但却真实存在，故A错误；B．磁体也能产生磁场，故B错误；C．磁场不仅有强弱，而且也有方向，故C错误；D．地球周围存在地磁场，故地球是一个磁体，故D正确。
故选D。
2．（多选）关于磁感线，下列说法中正确的是（）A．磁感线的疏密程度反映磁场的强弱B．磁感线是磁场中实际存在的线C．两条磁感线不可能相交D．磁感线总是不闭合的【答案】AC【详解】A．磁感线的疏密程度反映磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强，故A正确；B．磁感线是磁场中不存在的线，是假设出来描述磁场的，故B错误；C．如果两条磁感线相交，那么交点的磁场就有两个方向，不符合实际，所以两条磁感线不可能相交，故C正确；D．磁感线总是闭合的，故D错误。
故选AC。
3．磁场中某区域的磁感线如图所示，则（）A．a处磁场比b处磁场强B．b处磁场和a处磁场强度一样C．小磁针N极在a处受力比b处受力大D．小磁针N极在a处受力比b处受力小【答案】D【详解】AB．根据磁感线越密的地方，磁感应强度越大，所以a处的磁感应强度小于b处的磁感应强度，故A B错误；CD．小磁针在磁感应强度大的地方受到的力大，所以小磁针N极在a处受力比b处受力小，故C 错误，D正确。
故选D。
4．关于电场线和磁感线，下列说法正确的是（）A．运动的带电粒子在电场、磁场中的受力方向均和场线在一直线上B．带电粒子顺着电场线的方向运动，其电势能一定减小C．带电粒子垂直于磁感线的方向射入匀强磁场中，其速度大小不会改变D．电场线和磁感线均不相交且均为不封闭曲线【答案】C【详解】A．运动的带电粒子在电场中的受力方向和电场线的切线方向一致，运动的带电粒子在磁场中的受力方向和磁感线的方向垂直，Ａ错误；B．带电粒子顺着电场线的方向运动，电场力做正功电势能减小，电场力做负功电势能增加，Ｂ错误；C．带电粒子垂直于磁感线的方向射入匀强磁场中，其速度大小不会改变，Ｃ正确；D．电场线为不封闭的曲线，磁感线为封闭曲线，Ｄ错误。
高中物理：磁场练习及答案(解析版)
高中物理：磁场练习及答案一、选择题1、如图所示,空间的某一区域存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场,一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域沿直线运动,从C点离开区域；如果将磁场撤去,其他条件不变,则粒子从B点离开场区；如果将电场撤去,其他条件不变,则这个粒子从D点离开场区。
已知BC=CD,设粒子在上述三种情况下,从A到B、从A到C和从A到D所用的时间分别是t1,t2和t3,离开三点时的动能分别是Ek1、Ek2、Ek3,粒子重力忽略不计,以下关系式正确的是 ( )A.t1=t2<t3B.t1<t2=t3C.Ek1=Ek2<Ek3D.Ek1>Ek2=Ek32、(多选)下列说法正确的是()A．磁场中某点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时,受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I的乘积的比值B＝FIL,即磁场中某点的磁感应强度B．通电导线在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为零C．磁感应强度B＝FIL只是定义式,它的大小取决于场源及磁场中的位置,与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关D．磁场是客观存在的3、如图所示,用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝,线圈由粗细均匀、单位长度质量为2．5 g的导线绕制而成,三条细线呈对称分布,稳定时线圈平面水平,在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁,磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O,测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0．5 T,方向与竖直线成30°角,要使三条细线上的张力为零,线圈中通过的电流至少为(g取10 m/s2)()A．0．1 A B．0．2 A C．0．05 A D．0．01 A4、(多选)光滑平行导轨水平放置,导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连,右端与半径为L＝20 cm的两段光滑圆弧导轨相接,一根质量m＝60 g、电阻R＝1 Ω、长为L 的导体棒ab,用长也为L的绝缘细线悬挂,如图所示,系统空间有竖直方向的匀强磁场,磁感应强度B＝0.5 T,当闭合开关S后,导体棒沿圆弧摆动,摆到最大高度时,细线与竖直方向成θ＝53°角,摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态,导轨电阻不计,sin 53°＝0.8,g取10 m/s2则()A．磁场方向一定竖直向下B．电源电动势E＝3.0 VC．导体棒在摆动过程中所受安培力F＝3 ND．导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048 J5、(多选)一质量为m、电荷量为q的负电荷在磁感应强度为B的匀强磁场中绕固定的正电荷沿固定的光滑轨道做匀速圆周运动,若磁场方向垂直于它的运动平面,且作用在负电荷的电场力恰好是磁场力的三倍,则负电荷做圆周运动的角速度可能是()A．4qBm B．3qBm C．2qBm D．qBm6、如图所示,正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场．一带正电的粒子从f点沿fd 方向射入磁场区域,当速度大小为v b时,从b点离开磁场,在磁场中运动的时间为t b；当速度大小为v c时,从c点离开磁场,在磁场中运动的时间为t c．不计粒子重力．则()A．v b∶v c＝1∶2,t b∶t c＝2∶1B．v b∶v c＝2∶1,t b∶t c＝1∶2C．v b∶v c＝2∶1,t b∶t c＝2∶1D．v b∶v c＝1∶2,t b∶t c＝1∶27、速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束,其运动轨迹如图所示,其中S0A＝23S0C,则下列说法中正确的是()A．甲束粒子带正电,乙束粒子带负电B．甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷C．能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于E B2D．若甲、乙两束粒子的电荷量相等,则甲、乙两束粒子的质量比为3∶2*8、关于磁感线的描述,下列说法中正确的是()A．磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向,它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致B．磁感线可以用细铁屑来显示,因而是真实存在的C．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场D．两个磁场叠加的区域,磁感线就可能相交*9、如图所示,在同一平面内互相绝缘的三根无限长直导线ab、cd、ef围成一个等边三角形,三根导线通过的电流大小相等,方向如图所示,O为等边三角形的中心,M、N分别为O关于导线ab、cd的对称点．已知三根导线中的电流形成的合磁场在O点的磁感应强度大小为B1,在M点的磁感应强度大小为B2,若撤去导线ef,而ab、cd中电流不变,则此时N点的磁感应强度大小为()A．B1＋B2B．B1－B2C．B1＋B22D．B1－B2210、在如图所示的平行板器件中,电场强度E和磁感应强度B相互垂直。
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第十章磁场试题第一节 描述磁场的物理量1.下列说法中正确的就是( AC )A 、磁感线可以表示磁场的方向与强弱B 、磁感线从磁体的N 极出发,终止于磁体的S 极C 、磁铁能产生磁场,电流也能产生磁场D 、放入通电螺线管内的小磁针,根据异名磁极相吸的原则,小磁针的N 极一定指向通电螺线管的S 极2.关于磁感应强度,下列说法中正确的就是( D )A 、由B =ILF 可知,B 与F 成正比,与IL 成反比 B 、由B=IL F 可知,一小段通电导体在某处不受磁场力,说明此处一定无磁场 C 、通电导线在磁场中受力越大,说明磁场越强D 、磁感应强度的方向就就是小磁针静止时N 极的指向3.关于磁场与磁感线的描述,正确的说法就是( D )A 、磁感线从磁体的N 极出发,终止于S 极B 、磁场的方向就就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向C 、沿磁感线方向,磁场逐渐减弱D 、在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小4.首先发现电流磁效应的科学家就是( B )A 、 安培B 、 奥斯特C 、 库仑D 、 伏特5.两根长直通电导线互相平行,电流方向相同、它们的截面处于一个等边三角形ABC 的A 与B 处、如图所示,两通电导线在C 处的磁场的磁感应强度的值都就是B ,则C 处磁场的总磁感应强度就是( D )A 、2BB 、BC 、0D 、3B 6.如图所示为三根通电平行直导线的断面图。
若它们的电流大小都相同,且ab=ac=ad,则a 点的磁感应强度的方向就是( C )A 、 垂直纸面指向纸里B 、 垂直纸面指向纸外C、沿纸面由a指向bD、沿纸面由a指向d7.如图所示,环形电流方向由左向右,且I1 = I2,则圆环中心处的磁场就是( C )A、最大,穿出纸面B、最大,垂直穿出纸面C、为零D、无法确定8.如图所示,两个半径相同,粗细相同互相垂直的圆形导线圈,可以绕通过公共的轴线xx′自由转动,分别通以相等的电流,设每个线圈中电流在圆心处产生磁感应强度为B,当两线圈转动而达到平衡时,圆心O处的磁感应强度大小就是( C )(A)B (B)2B (C)2B (D)0第二节磁场对电流的作用1.关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向,正确的说法就是( C )A、跟电流方向垂直,跟磁场方向平行B、跟磁场方向垂直,跟电流方向平行C、既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直D、既不跟磁场方向垂直,又不跟电流方向垂直2.如图所示,直导线处于足够大的匀强磁场中,与磁感线成θ=30°角,导线中通过的电流为I,为了增大导线所受的磁场力,可采取下列四种办法,其中不正确的就是( C )A、增大电流IB、增加直导线的长度C、使导线在纸面内顺时针转30°D、使导线在纸面内逆时针转60°3.如图所示,长为L的直导线在竖直方向的磁场B中,且与水平面的夹角为α,通以电流I则所受的磁场力就是______、4.如图所示,在垂直于纸面的磁场B中,通有电流I的导线长为L,与水平方向夹角为α,则这根通电导线受到的安培力就是______、5.在两个倾角均为α光滑斜面上,放有一个相同的金属棒,分别通有电流I1与I2,磁场的磁感强度大小相同,方向如图中所示,两金属棒均处于平衡状态,则两种情况下的电流强度之比I1:I2为6.直导线ab与线圈的平面垂直且隔有一小段距离,其中直导线固定,线圈可自由运动,当通过如图所示的电流方向时(同时通电),从左向右瞧,线圈将( B )A.不动B.顺时针转动,同时靠近导线C.顺时针转动,同时离开导线D.逆时针转动,同时靠近导线7.如图所示,有一通电导线放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线通过电流I时,从上往下瞧,导线的运动情况就是( C )A、顺时针方向转动,同时下降B、顺时针方向转动,同时上升C、逆时针方向转动,同时下降D、逆时针方向转动,同时上升8.有两个相同的圆形线圈,通以大小不同但方向相同的电流,如图所示,两个线圈在光滑的绝缘杆上的运动情况就是( C )A、互相吸引,电流大的加速度较大B、互相排斥,电流大的加速度较大C、互相吸引,加速度相同D、以上说法都不正确9.如图所示,一根长直导线穿过有恒定电流的金属环的中心且垂直圆环的平面。
导线与圆环中的电流方向如图中所示,则环受到的磁场力为( D )A、沿环半径向外B、没环的半径向内C、水平向左D、等于零10.如图所示,线圈abcd可以自由转动,线圈ABCD固定不动,两线圈平面垂直放置而且圆心重合,当两线圈中通入图示方向的电流时,线圈abcd的运动情况就是( D )A、静止不动B、以aOc为轴,b向纸外,d向纸内转动C、向纸外平动D、以aOc为轴,d向纸外,b向纸内转动11.如图所示,长为1m的金属杆可绕转轴O在竖直平面内转动。
垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为2T,磁场边界为一圆形区域,圆心恰为O点,直径为1m,当电流表读数为10A时,金属杆与水平方向夹30°角,则此时磁场对金属杆的作用力为。
12、如图所示,水平放置的光滑的金属导轨M、N,平行地置于匀强磁场中,间距为d,磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面夹为 ,金属棒ab的质量为m,放在导轨上且与导轨垂直。
电源电动势为E,定值电阻为R,其余部分电阻不计。
则当电键调闭合的瞬间,棒ab的加速度为多大？第三节磁场对运动电荷的作用1.质量为m、带电量为q的小球,从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑,整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中,其磁感应强度为B,如图所示。
若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零,下面说法中正确的就是( )①小球带正电②小球在斜面上运动时做匀加速直线运动③小球在斜面上运动时做加速度增大,而速度也增大的变加速直线运动④则小球在斜面上下滑过程中,当小球对斜面压力为零时的速率为mg co sθ／BqA、①②③B、①②④C、①③④D、②③④2.如图所示,甲就是一个带正电的小物块,乙就是一个不带电的绝缘物块,甲、乙叠放在一起置于粗糙的水平地板上,地板上方有水平方向的匀强磁场。
现用水平恒力拉乙物块,使甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运动,在加速运动阶段( )A、乙物块与地之间的摩擦力不断增大B、甲、乙两物块间的摩擦力不断增大C、甲、乙两物块间的摩擦力大小不变D、甲、乙两物块间的摩擦力不断减小3.如图所示,在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,一对正、负电子分BF甲乙I别以相同速度沿与x轴成30°角从原点射入磁场,则正、负电子在磁场中运动时间之比为( )A.1∶2B.2∶1C.1∶3D.1∶14.如图所示,x轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场、有两个质量相同,电荷量也相同的带正、负电的离子(不计重力),以相同速度从O点射入磁场中,射入方向与x轴均夹θ角、则正、负离子在磁场中( )A、运动时间相同B、运动轨道半径相同C、重新回到x轴时速度大小与方向均相同D、重新回到x轴时距O点的距离相同5.带电粒子垂直进入匀强电场或匀强磁场中时粒子将发生偏转,称这种电场为偏转电场,这种磁场为偏转磁场、下列说法错误的就是(重力不计)( )A、欲把速度不同的同种带电粒子分开,既可采用偏转电场,也可采用偏转磁场B、欲把动能相同的质子与α粒子分开,只能采用偏转电场C、欲把由静止经同一电场加速的质子与α粒子分开,偏转电场与偏转磁场均可采用D、欲把初速度相同而比荷不同的带电粒子分开,偏转电场与偏转磁场均可采用6.在匀强磁场中有一带电粒子做匀速圆周运动,当它运动到M点,突然与一不带电的静止粒子碰撞合为一体,碰撞后的运动轨迹应就是图中的哪一个、(实线为原轨迹,虚线为碰后轨迹,不计粒子的重力)( )7.如图所示,正方型容器处在匀强磁场中,一束电子从a孔垂直于磁场射入容器中,其中一部分从c孔射出,一部分从d孔射出,则( )A、电子速率之比为v c:v d=2:1B、电子在容器中运动所用时间之比为t c:t d=1:2C、电子在容器中运动的加速度大小之比为a c:a d=2:1D、电子在容器中运动的加速度大小之比为a c:a d= 5:18.目前,世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机、如图所示,表示了它的原理:将一束等离子体喷射入磁场,在场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压、如果射入的等离子体速度均为v,两金属板的板长为L,板间距离为d,板平面的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于速度方向,负载电阻为R ,电离气体充满两板间的空间、当发电机稳定发电时,电流表示数为I 、那么板间电离气体的电阻率为( )A 、)(R I Bdv d S -B 、)(R IBLv d S - C 、)(R I Bdv L S - D 、)(R IBLv L S - 9.如图所示,电子射线管(A 为其阴极),放在蹄形磁轶的N 、S 两极间,射线管的AB 两极分别接在直流高压电源的 极与 极。
此时,荧光屏上的电子束运动径迹 偏转。
(填“向上”、“向下”、“不”),带电粒子的运动轨迹_____(填“就是”、“否”)就是一个抛物线。
10.空间存在水平方向的匀强电场与匀强磁场,强度分别为E =103 N/C,B ＝1 T,如图所示、有一质量为m ＝2、0×10-6 kg,带正电q ＝2、0×10-6 C 的微粒,在此空间做匀速直线运动,其速度的大小为________、方向为________、11.电子自静止开始经M 、N 板间(两板间的电压为u )的电场加速后从A 点垂直于磁场边界射入宽度为d 的匀强磁场中,电子离开磁场时的位置P 偏离入射方向的距离为L ,如图所示、求匀强磁场的磁感应强度、(已知电子的质量为m ,电量为e )DA: B =emu d L L2222+12.串列加速器就是用来产生高能离子的装置。
图中虚线框内为其主体的原理示意图,其中加速管的中部b处有很高的正电势U,a、c两端均有电极接地(电势为零)、现将速度很低的负一价碳离子从a端输入,当离子到达b处时,可被设在b处的特殊装置将其电子剥离,成为n价正离子、而不改变其速度大小。
这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中,在磁场中做半径为R的圆周运动。
已知碳离子的质量m=2、0×10-26 kg,U=7、5×105 V,B=0、5 T,n=2,基元电荷e=1、6×10-19 C,求R、第四节带电粒子在复合场中运动1.如图所示,两个半径相同的半圆型光滑轨道分别竖直放在匀强电场与匀强磁场中,轨道两端在同一高度上,两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放,M、N为轨道的最低点,则( )A、两小球到达轨道最低点的速度v M＞V NB、两小球到达轨道最低点时对轨道的压力N M＞N NC、小球第一次到M点的时间大于第一次到N点的时间D、在磁场中小球能到达轨道的另一端,在电场中小球不能到达轨道的另一端2.空间存在一匀强磁场B,其方向垂直纸面向里,还有一点电荷+Q的电场,,如图所示,一带电粒子-q以初速度v0从某处垂直于电场、磁场入射,初位置到点电荷距离为r,则粒子在电、磁场中的运动轨迹不可能的就是( )A、以点电荷+Q为圆心,以r为半径,在纸平面内的圆B、初阶段在纸面内向右偏的曲线C、初阶段在纸面内向左偏的曲线D、沿初速度v0方向的直线3.如图所示,在互相垂直的匀强电场与匀强磁场中,电量为q的液滴作半径为R的匀速圆周运动,已知电场强度为E,磁感强度为B,则液滴的质量与环绕速度分别为( )A、Eq/g,BgR/EB、B2qRE,E/BC、B,BRq/ED、Eq/g,E/B4.如图所示,匀强电场方向竖直向下,匀强磁场方向水平指向纸内,三个带等量同种电荷的微粒处在这一正交的电、磁场中,已知a处于静止状态,b沿水平方向匀速向右运动,c沿水平方向匀速向左运动,则三个微粒质量大小关系应为( )A、m a〈m b〈m cB、m b〈m a〈m cC、m a=m b=m cD、m c〈m b〈m a5.电子的速度为v,穿过正交的匀强电场与匀强磁场,作匀速直线运动,若不计粒子重力,入射速度方向不变,则( )A、质子以速度v射入,不会偏折B、α粒子以速度v射入,会发生偏折C、当电子入射速度v/＞v,将做匀变速运动D、当电子入射速度v/＜v时,将发生偏折6.磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性,根据安培的分子电流假说,其原因就是( )A、分子电流消失B、分子电流的取向变得大致相同C 、分子电流的取向变得杂乱D 、分子电流的强度减弱7.如图所示,一带电微粒从两竖直的带等量异种电荷的平行板上方h 处自由落下,两板间还存在匀强磁场,方向垂直纸面向里,带电小球通过正交的电、磁场时( )A 、可能作匀速直线运动B 、可能做匀加速直线运动C 、可能做曲线运动D 、一定做曲线运动8.如图所示,两块垂直纸面的平行金属板A 、B 相距d =10、0 cm,B 板的中央M 处有一个α粒子源,可向各个方向射出速率相同的α粒子,α粒子的荷质比q ／m =4、82×107 C／kg 、为使所有α粒子都不能达到A 板,可以在A 、B 板间加一个电压,所加电压最小值就是U 0=4、15×104 V;若撤去A 、B 间的电压,仍使所有α粒子都不能到达A 板,可以在A 、B 间加一个垂直纸面的匀强磁场,该匀强磁场的磁感应强度B 必须符合什么条件?9.设在地面上方的真空室内,存在匀强电场与匀强磁场.已知电场强度与磁感强度的方向就是相同的,电场强度的大小E ＝4、0V/m ,磁感强度的大小B=0、15T.今有一个带负电的质点以v ＝20m/s 的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动;求此带电质点的电量与质量之比q /m 以及磁场的所有可能方向(角度可用反三角函数表示).10.在如图所示的直角坐标系中,坐标原点O 处固定着一个正电荷,另有平行于y轴的匀强磁场、一个质量为m,电荷量+q 的微粒,恰能以y 轴上的O ’(0,a,0)点为圆心做匀速圆周运动,其轨迹平面与xOz 平面平行,角速度ω,旋转方向从上向下瞧就是顺时针方向,试求匀强磁场的磁感应强度大小与方向、11.如图所示,水平虚线上方有场强为E 1的匀强电场,方向竖直向下,虚线下方有场强为E 2的匀强电场,方向水平向右;在虚线上、下方均有磁感应强度相同的匀强磁场,方向垂直纸面向外,ab 就是一长为L 的绝缘细杆,竖直位于虚线上方,b 端恰在虚线上,将一套在杆上的带电小环从a 端由静止开始释放,小环先加速而后匀速到达b 端,环与杆之间的动摩擦因数μ＝0、3,小环的重力不计,当环脱离杆后在虚线下方沿原方向做匀速直线运动,求:(1)E 1与E 2的比值;(2)若撤去虚线下方的电场,小环进入虚线下方后的运动轨迹为半圆,圆周半径为3L ,环从a 到b 的过程中克服摩擦力做功W f 与电场做功W E 之比有多大?12.如图所示,一质量为m,电量为+q 的带电小球以V 0的初速度射入水平方向的匀强电场中,小球恰能在电场中做直线运动。