磁場 物理課件網 歡迎您 第十一章第十一章 磁場磁場 第一部分第一部分 五年高考題薈萃五年高考題薈萃 20092009 年高考新題年高考新題 一 選擇題一 選擇題 1 1 0909 年全國卷年全國卷 17 17 如圖 一段導線 abcd 位于磁感應 強度大小為 B 的勻強磁場中 且與磁場方向 垂直于紙 面向里 垂直 線段 ab bc 和 cd 的長度均為 L 且 0 135abcbcd 流經導線的電流為 I 方向如圖 中箭頭所示 導線段 abcd 所受到的磁場的作用力的合力 A A 方向沿紙面向上 大小為 21 ILB B 方向沿紙面向上 大小為 21 ILB C 方向沿紙面向下 大小為 21 ILB D 方向沿紙面向下 大小為 21 ILB 解析解析 本題考查安培力的大小與方向的判斷 該導線可以用 a 和 d 之間的直導線長為 L 12 來等效代替 根據BIlF 可知大小為BIL 12 方向根據左手定則 A 正確 2 2 0909 年北京卷 年北京卷 1919 如圖所示的虛線區域內 充滿垂直于紙面向里的勻強磁場和豎直向下 的勻強電場 一帶電粒子 a 不計重力 以一定的初速度由左邊界的 O 點射入磁場 電場 區域 恰好沿直線由區域右邊界的 O 點 圖中未標出 穿出 若撤去該區域內的磁場而 保留電場不變 另一個同樣的粒子 b 不計重力 仍以相同 初速度由 O 點射入 從區域右 邊界穿出 則粒子 b C A 穿出位置一定在 O 點下方 B 穿出位置一定在 O 點上方 C 運動時 在電場中的電勢能一定減小 D 在電場中運動時 動能一定減小 解析解析 a 粒子要在電場 磁場的復合場區內做直線運動 則該粒子一定做勻速直線運動 磁場 物理課件網 歡迎您 故對粒子 a 有 Bqv Eq 即只要滿足 E Bv 無論粒子帶正電還是負電 粒子都可以沿直線穿 出復合場區 當撤去磁場只保留電場時 粒子 b 由于電性不確定 故無法判斷從 O 點的上 方或下方穿出 故 AB 錯誤 粒子 b 在穿過電場區的過程中必然受到電場力的作用而做類 似于平拋的運動 電場力做正功 其電勢能減小 動能增大 故 C 項正確 D 項錯誤 3 3 0909 年廣東物理 年廣東物理 1212 圖是質譜儀的工作原理示意圖 帶電粒子被加速電場加速后 進入 速度選擇器 速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為 B 和 E 平板 S 上 有可讓粒子通過的狹縫 P 和記錄粒子位置的膠片 A1A2 平板 S 下方有強度為 B0的勻強磁場 下列表述正確的是 ABC A 質譜儀是分析同位素的重要工具 B 速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外 C 能通過的狹縫 P 的帶電粒子的速率等于 E B D 粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫 P 粒子的荷質比越小 解析解析 由加速電場可見粒子所受電場力向下 即粒子帶正電 在速度選擇器中 電場力水平 向右 洛倫茲力水平向左 如圖所示 因此速度選擇器中磁場方向垂直紙面向外 B 正確 經 過速度選擇器時滿足qvBqE 可知能通過的狹縫 P 的帶電粒子的速率等于 E B 帶電粒子 進入磁場做勻速圓周運動則有 qB mv R 可見當 v 相同時 q m R 所以可以用來區分 同位素 且 R 越大 比荷就越大 D 錯誤 4 4 0909 年廣東理科基礎 年廣東理科基礎 1 1 發現通電導線周圍存在磁場的科學家是 B A 洛倫茲 B 庫侖 C 法拉第 D 奧斯特 解析解析 發現電流的磁效應的科學家是丹麥的奧斯特 而法拉第是發現了電磁感應現象 5 5 0909 年廣東理科基礎 年廣東理科基礎 1313 帶電粒子垂直勻強磁場方向運動時 會受到洛倫茲力的作用 下列表述正確的是 B A 洛倫茲力對帶電粒子做功 B 洛倫茲力不改變帶電粒子的動能 C 洛倫茲力的大小與速度無關 D 洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向 解析解析 根據洛倫茲力的特點 洛倫茲力對帶電粒子不做功 A 錯 B 對 根據qvBF 可知大小 磁場 物理課件網 歡迎您 與速度有關 洛倫茲力的效果就是改變物體的運動方向 不改變速度的大小 6 6 09 09 年廣東文科基礎年廣東文科基礎 61 61 帶電粒子垂直勻強磁場方向運動時 其受到的洛倫茲力的方向 下列表述正確的是 D A 與磁場方向相同 B 與運動方向相同 C 與運動方向相反 D 與磁場方向垂直 7 7 0909 年重慶卷 年重慶卷 19 19 在題 19 圖所示電路中 電池均相同 當電鍵 S 分別置于 a b 兩處時 導線MM 與NN 之間的安培力的大小為 a f b f 判斷這兩段導線 D A 相互吸引 a f b f B 相互排斥 a f b f C 相互吸引 a f b f D 相互排斥 a f 0 的粒子從 P 點瞄準 N0點入射 最后又通過 P 點 不 計重力 求粒子入射速度的所有可能值 磁場 物理課件網 歡迎您 解析解析 設粒子的入射速度為 v 第一次射出磁場的點為 O N 與板 碰撞后再次進入磁場的位置為 1 N 粒子在磁場中運動的軌道半徑 為 R 有 qB mv R 粒子速率不變 每次進入磁場與射出磁場位置間距離 x1保持不變 有 1 x sin2RNN OO 粒子射出磁場與下一次進入磁場位置間的距離 2 x始終不變 與 1 NNO 相等 由圖可以看出 ax 2 設粒子最終離開磁場時 與檔板相碰 n 次 n 0 1 2 3 若粒子能回到 P 點 由對稱性 出 射點的 x 坐標應為 a 即 anxxn21 21 由 兩式得a n n x 1 2 1 若粒子與擋板發生碰撞 有 4 21 a xx 聯立 得 n0 和初速度 v 的 帶電微粒 發射時 這束帶電微粒分布在 0 y0 解析解析 本題考查帶電粒子在復合場中的運動 帶電粒子平行于 x 軸從 C 點進入磁場 說明帶電微粒所受重力和電場力平衡 設電場強 磁場 物理課件網 歡迎您 度大小為 E 由 qEmg 可得 q mg E 方向沿 y 軸正方向 帶電微粒進入磁場后 將做圓周運動 且 r R 如圖 a 所示 設磁感應強度大小為 B 由 R mv qvB 2 得 qR mv B 方向垂直于紙面向外 2 這束帶電微粒都通過坐標原點 方法一 從任一點 P 水平進入磁場的帶電微粒在 磁場中做半徑為 R 的勻速圓周運動 其圓心位于 其正下方的 Q 點 如圖 b 所示 這束帶電微粒進 入磁場后的圓心軌跡是如圖 b 的虛線半圓 此圓 的圓心是坐標原點為 方法二 從任一點 P 水平進入磁場的帶電微粒在磁場中做半徑為 R 的勻速圓周運動 如圖 b 示 高 P 點與 O 點的連線與 y 軸的夾角為 其圓心 Q 的坐標為 Rsin Rcos 圓 周運動軌跡方程為 2 22 cossinRRyRx 得 x 0 x Rsin y 0 或 y R 1 cos 3 這束帶電微粒與 x 軸相交的區域是 x 0 磁場 物理課件網 歡迎您 帶電微粒在磁場中經過一段半徑為 r 的圓弧運動后 將在 y 同的右方 x 0 的區域離開磁場 并做勻速直線運動 如圖 c 所示 靠近 M 點發射出來的帶電微粒在突出磁場后會射向 x 同正 方向的無窮遠處國靠近 N 點發射出來的帶電微粒會在靠近原點之處穿出磁場 所以 這束帶 電微粒與 x 同相交的區域范圍是 x 0 17 17 0909 年江蘇卷 年江蘇卷 14 14 16 分 1932 年 勞倫斯和利文斯 設計出了回旋加速器 回旋加速器的工作原理如圖所示 置 于高真空中的 D 形金屬盒半徑為 R 兩盒間的狹縫很小 帶 電粒子穿過的時間可以忽略不計 磁感應強度為 B 的勻強磁場與盒面垂直 A 處粒子源產生 的粒子 質量為 m 電荷量為 q 在加速器中被加速 加速電壓為 U 加速過程中不考慮相 對論效應和重力作用 1 求粒子第 2 次和第 1 次經過兩 D 形盒間狹縫后軌道半徑之比 2 求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時間 t 3 實際使用中 磁感應強度和加速電場頻率都有最大值的限制 若某一加速器磁感應強 度和加速電場頻率的最大值分別為 Bm fm 試討論粒子能獲得的最大動能 E 解析解析 1 設粒子第 1 次經過狹縫后的半徑為 r1 速度為 v1 qu 1 2 mv12 qv1B m 2 1 1 v r 解得 1 12mU r Bq 同理 粒子第 2 次經過狹縫后的半徑 2 14mU r Bq 則 21 2 1rr 2 設粒子到出口處被加速了 n 圈 磁場 物理課件網 歡迎您 2 2 1 2 2 2 nqUmv v qvBm R m T qB tnT 解得 2 2 BR t U 3 加速電場的頻率應等于粒子在磁場中做圓周運動的頻率 即 2 qB f m 當磁場感應強度為 Bm時 加速電場的頻率應為 2 m Bm qB f m 粒子的動能 2 1 2 K Emv 當 Bm f m f時 粒子的最大動能由 Bm決定 2 m mm v qv Bm R 解得 222 2 m km q B R E m 當 Bm f m f時 粒子的最大動能由 fm決定 2 mm vf R 解得 222 2 kmm Emf R 磁場 物理課件網 歡迎您 2005 20082005 2008 年高考試題年高考試題 題組一題組一 一 選擇題一 選擇題 1 1 0808 寧夏卷 寧夏卷 14 14 在等邊三角形的三個頂點 a b c 處 各有一條長直導線垂直穿過紙 面 導線中通有大小相等的恒定電流 方向如圖 過 c 點的導線所受安培力的方向 C A 與 ab 邊平行 豎直向上 B 與 ab 邊平行 豎直向下 C 與 ab 邊垂直 指向左邊 D 與 ab 邊垂直 指向右邊 解析 本題考查了左手定則的應用 導線 a 在 c 處產生的磁場方向由安培定則可判斷 即 垂直 ac 向左 同理導線 b 在 c 處產生的磁場方向垂直 bc 向下 則由平行四邊形定則 過 c 點的合場方向平行于 ab 根據左手定則可判斷導線 c 受到的安培力垂直 ab 邊 指向左邊 2 2 0808 廣東文科 廣東文科 61 61 如圖所示 電流強度為 I 的一段通電直導線處于勻強磁場中 受到的 安培力為 F 圖中正確標志 I 和 F 方向的是 A 解析 安培力的方向與電流方向和磁場方向都垂直 且滿足左手定則 3 3 0808 廣東理科 廣東理科 1717 有關洛侖茲力和安培力的描述 正確的是 B A 通電直導線處于勻強磁場中一定受到安培力的作用 B 安培力是大量運動電荷所受洛侖茲力的宏觀表現 C 帶電粒子在勻強磁場中運動受到洛侖茲力做正功 D 通電直導線在磁場中受到的安培力方向與磁場方向平行 磁場 物理課件網 歡迎您 解析 通電直導線與磁場平行 不受安培力 選項 A 錯誤 安培力方向與磁場垂直 選項 D 錯誤 洛侖茲力對帶電粒子不做功 選項 C 錯誤 安培力是大量運動電荷所受洛侖茲力的 宏觀表現 選項 B 正確 4 4 0808 廣東理科 廣東理科 1818 電子在勻強磁場中做勻速圓周運動 下列說法正確的是 D A 速率越大 周期越大 B 速率越小 周期越大 C 速度方向與磁場方向平行 D 度方向與磁場方向垂直 解析 由可知 選項 A B 錯誤 做勻速圓周運動時 速度方向與磁場方向垂直 2 m T qB 選項 D 正確 5 5 0808 廣東卷 廣東卷 4 4 1930 年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器 其原理如圖所示 這臺 加速器由兩個銅質 D 形合 D1 D2構成 其間留有空隙 下列說法正確的是 AD A 離子由加速器的中心附近進入加速器 B 離子由加速器的邊緣進入加速器 C 離子從磁場中獲得能量 D 離子從電場中獲得能量 解析 離子由加速器的中心附近進入加速器 從電場中獲取能量 最后從加速器邊緣離開 加速器 選項 A D 正確 6 6 0808 廣東卷 廣東卷 9 9 帶電粒子進入云室會使云室中的氣體電離 從而顯示其運動軌跡 圖是 在有勻強磁場云室中觀察到的粒子的軌跡 a 和 b 是軌跡上的兩點 勻強磁場B垂直紙面向 里 該粒子在運動時 其質量和電量不變 而動能逐漸減少 下列說法正確的是 AC A 粒子先經過 a 點 再經過 b 點 B 粒子先經過 b 點 再經過 a 點 C 粒子帶負電 D 粒子帶正電 解析 由可知 粒子的動能越小 圓周運動的半徑越小 結合粒子運動軌跡可知 mv r qB 粒子選經過 a 點 再經過 b 點 選項 A 正確 根據左手定則可以判斷粒子帶負電 選項 C 正 確 7 7 0808 四川卷 四川卷 2424 如圖 一半徑為 R 的光滑絕緣半球面開 磁場 物理課件網 歡迎您 口向下 固定在水平面上 整個空間存在勻強磁場 磁感應強度方向豎直向下 一電荷量為 q q 0 質量為 m 的小球 P 在球面上做水平的勻速圓周運動 圓心為 O 球心 O 到該圓 周上任一點的連線與豎直方向的夾角為 0 為了使小球能夠在該圓周上運動 2 求磁感應強度大小的最小值及小球 P 相應的速率 重力加速度為 g 解析 據題意 小球 P 在球面上做水平的勻速圓周運動 該圓周的圓心為 O P 受到向下 的重力 mg 球面對它沿 OP 方向的支持力 N 和磁場的洛侖茲力 f qvB 式中 v 為小球運動的速率 洛侖茲力 f 的方向指向 O 根據牛頓第二定律 0cos mgN sin sin 2 R v mNf 由 式得 0 cos sinsin 2 2 qR v m qBR v 由于 v 是實數 必須滿足 0 cos sin4sin 2 2 gR m qBR 由此得 B cos 2 R g q m 可見 為了使小球能夠在該圓周上運動 磁感應強度大小的最小值為 cos 2 min R g q m B 此時 帶電小球做勻速圓周運動的速率為 m RqB v 2 sin min 由 式得 sin cos gR v 8 8 0808 重慶卷 重慶卷 25 25 題 25 題為一種質譜儀工作原理示意 圖 在以 O 為圓心 OH 為對稱軸 夾角為 2 的扇形區 域內分布著方向垂直于紙面的勻強磁場 對稱于 OH 軸的 C 和 D 分別是離子發射點和收集點 CM 垂直磁場左邊界 于 M 且 OM d 現有一正離子束以小發散角 紙面內 磁場 物理課件網 歡迎您 從 C 射出 這些離子在 CM 方向上的分速度均為 v0 若該離子束中比荷為的離子都能匯聚 q m 到 D 試求 1 磁感應強度的大小和方向 提示 可考慮沿 CM 方向運動的離子為研究對象 2 離子沿與 CM 成 角的直線 CN 進入磁場 其軌道半徑和在磁場中的運動時間 3 線段 CM 的長度 解析解析 1 設沿 CM 方向運動的離子在磁場中做圓周運動的軌道半徑為 R 由 1 2 R 2 0 0 mv qv B R R d 得 B 0 mv qd 磁場方向垂直紙面向外 2 設沿 CN 運動的離子速度大小為 v 在磁場中的軌道半徑為 R 運動時間為 t 由 vcos v0 得 v 0 cos v R mv qB cos d 方法一 設弧長為 s t s v s 2 R t 0 2 v R 方法二 離子在磁場中做勻速圓周運動的周期 T 2 m qB 磁場 物理課件網 歡迎您 t 0 2 v 3 方法一 CM MNcot sin dMN sin R cos d 以上三式聯立求解得 CM dcot 方法二 設圓心為 A 過 A 做 AB 垂直 NO 可以證明 NM BO NM CMtan 又 BO ABcot R sin cot cotsin cos d CM dcot 9 9 0707 海南卷 海南卷 4 4 粒子甲的質量與電荷量分別是粒子乙的 4 倍與 2 倍 兩粒子均帶正電 讓它們在勻強磁場中同一點以大小相等 方向相反的速度開始運動 已知磁場方向垂直紙面 向里 以下四個圖中 能正確表示兩粒子運動軌跡的是 A 甲 乙 A 甲 乙 B 乙 甲 C 乙 甲 D 磁場 物理課件網 歡迎您 O x y v 10 10 0707 全國理綜全國理綜 19 19 如圖所示 一帶負電的質點在固定的正的點電荷作用下繞該正電荷 做勻速圓周運動 周期為 T0 軌道平面位于紙面內 質點的速度方向如圖中箭頭所示 現加 一垂直于軌道平面的勻強磁場 已知軌道半徑并不因此而改變 則 AD A 若磁場方向指向紙里 質點運動的周期將大于 T0 B 若磁場方向指向紙里 質點運動的周期將小于 T0 C 若磁場方向指向紙外 質點運動的周期將大于 T0 D 若磁場方向指向紙外 質點運動的周期將小于 T0 11 11 0707 四川理綜 四川理綜 11 如圖所示 長方形 abcd 長 ad 0 6 m 寬 ab 0 3 m O e 分別是 ad bc 的中點 以 ad 為直徑的半圓內有垂直紙面向里的勻強磁場 邊界上無磁場 磁感 應強度 B 0 25 T 一群不計重力 質量 m kg 電荷量 q 2 10 3 C 的帶電粒 7 103 子以速度 v 5 l02 m s 沿垂直于 ad 方向且垂直于磁場射人磁場區域 D A 從 Od 邊射入的粒子 出射點全部分布在 Oa 邊 B 從 aO 邊射入的粒子 出射點全部分布在 ab 邊 C 從 Od 邊射入的粒子 出射點分布在 Oa 邊和 ab 邊 D 從 aO 邊射入的粒子 出射點分布在 ab 邊和 be 邊 12 12 0707 天津理綜 天津理綜 19 19 如圖所示 在 x 軸上方存在著垂直于紙面向里 磁感應強度為 B 的勻 強磁場 一個不計重力的帶電粒子從坐標原點 O 處以速度 v 進入磁場 粒子進入磁場時的速 度方向垂直于磁場且與 x 軸正方向成 120 角 若粒子穿過 y 軸正半軸后在磁場中到 x 軸的最 大距離為 a 則該粒子的比荷和所帶電荷的正負是 C A 正電荷 3 2 v aB B 正電荷 2 v aB C 負電荷 3 2 v aB D 負電荷 2 v aB 13 13 06 06 江蘇卷 江蘇卷 1313 關于磁感線 下列說法中正確的是 B A 磁感線是實際存在于磁場中的線 B 磁感線上任意一點的切線方向 都跟該點的磁場方向一致 v a b c d B veO 磁場 物理課件網 歡迎您 C 磁感線是一條條不閉合的曲線 D 磁感線有可能出現相交的情況 二 非選擇題二 非選擇題 14 14 07 07 寧夏理綜寧夏理綜 24 24 在半徑為 R 的半圓形區域中有一勻強磁場 磁場的方向垂直于紙面 磁感應強度為 B 一質量為 m 帶有電量 q 的粒子以一定的速度沿垂直于半圓直徑 AD 方 向經 P 點 AP d 射入磁場 不計重力影響 1 果粒子恰好從 A 點射出磁場 求入射粒子的速度 2 如果粒子經紙面內 Q 點從磁場中射出 出射方向與半圓在 Q 點切線方向的夾角為 如 圖 求入射粒子的速度 解析 由于粒子在 P 點垂直射入磁場 故圓弧軌道的圓心在 AP 上 AP 是直徑 設入射粒子的速度為 v1 由洛倫茲力的表達式和牛頓第二定律得 2 1 1 2 v mqBv d 由上式解得 1 2 qBd v m 2 如圖所示設 O 是粒子在磁場中圓弧軌道的圓心 連接 O Q 設 O Q R 由幾何關系得 OQO OORRd 由余弦定理得 2 22 2cosOORRRR 解得 2 2 1 cos dRd R Rd 設入射粒子的速度為 v 由 2 v mqvB R 解出 2 2 1 cos qBdRd v m Rd R AO P D Q O R R A O P D Q 磁場 物理課件網 歡迎您 15 15 0606 四川卷 四川卷 2525 如圖所示 在足夠大的空間范圍內 同時存在著 豎直向上的勻強電場 和垂直紙面向里的水平勻強磁場 磁感應強度 B 1 57T 小球 1 帶正電 其電荷量與質量之 比 q1 m1 4 C kg 所受重力與電場力的大小相等 小球 2 不帶電 靜止放置于固定的水平懸空 支架上 小球向右以v0 23 59 m s 的水平速度與小球 2 正碰 碰后經過 0 75 s 再次相碰 設碰撞前后兩小球帶電情況不發生改變 且始終保持在同 一豎直平面內 取 g 10 m s2 問 1 電場強度 E 的大小是多少 2 兩小球的質量之比是多少 1 2 m m 解析 1 小球 1 所受的重力與電場力始終平衡 m1g q1E E 2 5 N C 2 相碰后小球 1 做勻速圓周運動 由牛頓第二定律得 Bvq 11 1 2 1 1 R v m 半徑為 Bq vm R 1 11 1 周期為 1 s Bq m T 1 1 2 兩小球運動時間 t 0 75 s T 4 3 小球 1 只能逆時針經個圓周時與小球 2 再次相碰 4 3 第一次相碰后小球 2 做平拋運動 2 2 2 1 gtRh L R1 v1t 兩小球第一次碰撞前后動量守恒 以水平向右為正方向 221101 vmvmvm 由 式得 sm75 3 2 v 由 式得 1 11 1 m BRq vsm66 17 磁場 物理課件網 歡迎您 兩小球質量之比 1 2 m m 11 2 10 v vv 第二部分第二部分 三年聯考題匯編三年聯考題匯編 20092009 年聯考題年聯考題 題組一題組一 一 一 選擇題選擇題 1 2009 年山東省實驗中學年山東省實驗中學 如圖所示 在第二象限內有水平 向右的勻強電場 電場強度為 E 在第一 第四象限內分別存 在如圖所示的勻強磁場 磁感應強度大小相等 有一個帶電粒 子以初速度 v0垂直 x 軸 從 x 軸上的 P 點進入勻強電場 恰好 與 y 軸成 45 角射出電場 再經過一段時間又恰好垂直于 x 軸進入下面的磁場 已知 OP 之間 的距離為 d 則帶電粒子 AD A 在電場中運動的時間為 0 2 v d B 在磁場中做圓周運動的半徑為d2 C 自進入磁場至第二次經過 x 軸所用時間為 0 4 7 v d D 自進入電場至在磁場中第二次經過 x 軸的時間為 0 2 74 v d 2 2009 湛江市湛江市 唱卡拉 OK 用的話筒 內有傳感器 其中有一種是動圈式的 它的工作原理是 在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈 線圈處于永磁體的磁場中 當聲波使膜片前后振 動時 就將聲音信號轉變為電信號 下列說法正確的是 BD A 該傳感器是根據電流的磁效應工作的 B 該傳感器是根據電磁感應原理工作的 磁場 物理課件網 歡迎您 C 膜片振動時 穿過金屬線圈的磁通量總是增加的 D 膜片振動時 金屬線圈中產生感應電動勢 3 2009 北京西城區北京西城區 如圖 空間存在水平向左的勻強電場和垂直如圖 空間存在水平向左的勻強電場和垂直紙面 向里的勻強磁場 電場和磁場相互垂直 在電磁場區域中 有一個豎 直放置的光滑絕緣圓環 環上套有一個帶正電的小球 O 點為圓環的 圓心 a b c 為圓環上的三個點 a 點為最高點 c 點為最低點 Ob 沿水平方向 已知小球所受電場力與重力大小相等 現將小球從環的頂端 a 點由靜止釋放 下列判斷正確的是 D A 當小球運動的弧長為圓周長的 1 4 時 洛侖茲力最大 B 當小球運動的弧長為圓周長的 1 2 時 洛侖茲力最大 C 小球從 a 點到 b 點 重力勢能減小 電勢能增大 D 小球從 b 點運動到 c 點 電勢能增大 動能先增大后減小 4 2009 南京市南京市 一個帶電粒子在磁場力的作用下做勻速圓周運動 要想確定帶電粒子的電 荷量與質量之比 則只需要知道 B A 運動速度 v 和磁感應強度 B B 磁感應強度 B 和運動周期 T C 軌道半徑 R 和運動速度 v D 軌道半徑 R 和磁感應強度 B 5 2009 山東威海一中山東威海一中 3 如圖所示 實線表示在豎直平面內的電場線 電場線與水平方向 成 角 水平方向的勻強磁場與電場正交 有一帶電液滴沿斜向上的虛線 L 做直線運動 L 與水平方向成 角 且 則下列說法中錯誤的是 D A 液滴一定做勻速直線運動 B 液滴一定帶正電 C 電場線方向一定斜向上 D 液滴有可能做勻變速直線運動 6 2009 北京海淀區北京海淀區 如圖甲所示 在空間存在一個變化的電場和一個變化的磁場 電場的方 向水平向右 圖甲中由 B 到 C 場強大小隨時間變化情況如圖乙所示 磁感應強度方向垂直 于紙面 大小隨時間變化情況如圖丙所示 在 t 1s 時 從 A 點沿 AB 方向 垂直于 BC 以初 a B b c E O L 磁場 物理課件網 歡迎您 速度 v0射出第一個粒子 并在此之后 每隔 2s 有一個相同的粒子沿 AB 方向均以初速度 v0射 出 并恰好均能擊中 C 點 若 AB BC l 且粒子由 A 運動到 C 的運動時間小于 1s 不計空氣 阻力 對于各粒子由 A 運動到 C 的過程中 以下說法正確的是 BCD A 電場強度 E0和磁感應強度 B0的大小之比為 3 v0 1 B 第一個粒子和第二個粒子運動的加速度大小之比為 1 2 C 第一個粒子和第二個粒子運動的時間之比為 2 D 第一個粒子和第二個粒子通過 C 的動能之比為 1 5 7 2009 年湖南郴州市高三調研試題年湖南郴州市高三調研試題 如圖所示 帶電金屬小球用絕緣絲線系住 絲線上端 固定 形成一個單擺 如果在擺球經過的區域加上如圖所示的磁場 不計摩擦及空氣阻力 下列說法中正確的是 AD A 單擺周期不變 B 單擺周期變大 C 單擺的振幅逐漸減小 D 擺球在最大位移處所受絲線的拉力大小不變 8 2009 年安徽合肥年安徽合肥 35 中高三物理第一次質量抽測試卷中高三物理第一次質量抽測試卷 某勻強磁場垂直穿過一個線圈平面 磁感強度B隨時間t變化的規律如圖線所示 若在某 1s 內穿過線圈中磁通量的變化量為零 則該 1s 開始的時刻是 C A 第 1 51s B 第 1 69 s C 第 D 第s 7 11 s 3 5 9 2009 山東泰安一模山東泰安一模 如圖甲所示為一個質量為m 電荷量為q 的圓環 可在水平放置的 足夠長的粗糙細桿上滑動 細桿處于磁感應強度為 B 的勻強磁場中 不計空氣阻力 現給 圓環向右初速度 o 在以后的運動過程中 圓環運動的速度圖象可能是圖乙中的 AC t s 丙 B0 B 02468t s 乙 E0 E 02468 甲 C A B v0 磁場 物理課件網 歡迎您 二 填空題二 填空題 10 2009 北京海淀區北京海淀區 如圖所示 水平放置的兩塊帶電金屬板 a b 平行正對 極板長度為 l 板間距也為 l 板間存在著方 向豎直向下的勻強電場和垂直于紙面向里磁感強度為 B 的勻 強磁場 假設電場 磁場只存在于兩板間的空間區域 一質 量為 m 的帶電荷量為 q 的粒子 不計重力及空氣阻力 以 水平速度 v0從兩極板的左端中間射入場區 恰好做勻速直線 運動 求 1 金屬板 a b 間電壓 U 的大小 2 若僅將勻強磁場的磁感應強度變為原來的 2 倍 粒子將擊中上極板 求粒子運動到達 上極板時的動能大小 3 若撤去電場 粒子能飛出場區 求 m v0 q B l 滿足的關系 4 若滿足 3 中條件 粒子在場區運動的最長時間 答案 答案 1 U l v0B 2 EK m v02qB l v0 3 或 4 2 1 2 1 m qBl v 4 0 m qBl v 4 5 0 qB m 11 2009 年鄒城二中 年鄒城二中 如圖所示 在 xOy 平面內的第 象限中有 沿 y 方向的勻強電場 場強大小為 E 在第 I 和第 II 象限有勻強 磁場 方向垂直于坐標平面向里 有一個質量為 m 電荷量為 e 的 電子 從 y 軸的 P 點以初速度 v0垂直于電場方向進入電場 不計 電子所受重力 經電場偏轉后 沿著與 x 軸負方向成 450角進入 磁場 并能返回到原出發點 P 1 簡要說明電子的運動情況 并畫出電子運動軌跡的示意圖 2 求 P 點距坐標原點的距離 v0 E B b a q l l 磁場 物理課件網 歡迎您 3 電子從 P 點出發經多長時間再次返回 P 點 答案 答案 1 如右圖 2 eE mv s 2 2 0 3 eE mv t 8 3 34 0 三 計算題三 計算題 1212 20092009 北京宣武區 北京宣武區 如圖所示 在x軸的上方 y 0 的空間內 存在著垂直于紙面向里 磁感應強度為B的勻強磁場 一個不計重力的帶正電粒子從坐標原點O處以速度 v 進入磁場 粒子進入磁場時的速度方向垂直于磁場且與 x 軸正方向成 45 角 若粒子的質量為 m 電量 為 q 求 1 該粒子在磁場中作圓周運動的軌道半徑 2 粒子在磁場中運動的時間 解析解析 1 qvB mv2 R R mv qB 2 T 2 m qB 粒子軌跡如圖示 t T 4 3 qB m 2 3 1313 2009 2009 年安徽合肥年安徽合肥 3535 中高三物理第一次質量抽測試中高三物理第一次質量抽測試 卷卷 如圖所示 一足夠長的矩形區域abcd內充滿方向垂 直紙面向里的 磁感應強度為B的勻強磁場 在ad邊 中點O 方向垂直磁場向里射入一速度方向跟ad邊夾 角 30 大小為v0的帶正電粒子 已知粒子質量 為m 電量為q ad邊長為L ab邊足夠長 粒子重力不計 求 1 粒子能從ab邊上射 出磁場的v0大小范圍 2 如果帶電粒子不受上述v0大小范圍的限制 求粒子在磁場中運動的最長時間 答案 答案 1 v0 2 m qBL 3m qBL qB m 5 解析解析 1 若粒子速度為v0 則qv0B 所以有R R v m 2 0 qB mv0 ab cd O v0 磁場 物理課件網 歡迎您 設圓心在O1處對應圓弧與ab邊相切 相應速度為v01 則R1 R1sin 2 L 將R1 代入上式可得 v01 qB mv01 m qBL 3 類似地 設圓心在O2處對應圓弧與cd邊相切 相應速度為v02 則R2 R2sin 2 L 將R2 代入上式可得 v02 qB mv02 m qBL 所以粒子能從ab邊上射出磁場的v0應滿足 v0 m qBL 3m qBL 2 由t 及T 可知 粒子在磁場中經過的弧所對的圓心角 越長 在磁場T 2qB m 2 中運動的時間也越長 由圖可知 在磁場中運動的半徑r R1時 運動時間最長 弧所對圓 心角為 2 2 所以最長時間為t qB m 22 qB m 5 1414 2009 2009 年江蘇睢寧高中年江蘇睢寧高中 16 16 如圖所示 在 xoy 平面內 MN 和 x 軸 之間有平行于 y 軸的勻強電場和垂直于 xoy 平面的勻強磁場 y 軸上 離坐標原點 4 L 的 A 點處有一電子槍 可以沿 x 方向射出速度為 v0的 電子 質量為 m 電量為 e 如果電場和磁場同時存在 電子將做勻 速直線運動 如果撤去電場 只保留磁場 電子將從 x 軸上距坐標原點 3L 的 C 點離開磁場 不計重力的影響 求 1 磁感應強度 B 和電場強度 E 的大小和方向 2 如果撤去磁場 只保留電場 電子將從 D 點 圖中未標出 離開電場 求 D 點的坐標 3 電子通過 D 點時的動能 解析解析 1 只有磁場時 電子運動軌跡如答圖 1 所示 洛侖茲力提供向心力 由幾何關系 R mBe 2 0 0 222 4 3 RLLR 圖 1 磁場 物理課件網 歡迎您 求出 垂直紙面向里 電子做勻速直線運動 eL m B 25 8 0 0 BeEe 求出 沿軸負方向 eL m E 25 8 2 0 y 2 只有電場時 電子從 MN 上的 D 點離開電場 如答圖 2 所示 設 D 點橫坐標為 x tx 0 求出 D 點的橫坐標為 縱坐標為 LLx5 3 2 25 Ly6 3 從 A 點到 D 點 由動能定理 2 0 2 1 2 mELEe kD 求出 2 0 50 57 mEkD 三年聯考題匯編三年聯考題匯編 磁場題組二磁場題組二 一 一 選擇題選擇題 1 2007 江蘇如皋海安聯考 江蘇如皋海安聯考 如圖所示 一塊銅板放在磁場中 板面 與磁場方 向垂直 板內通有如圖所示方向的電流 a b 是銅板左 右邊緣的兩點 則下列判斷正確的是 B 電勢 Ua Ub 電勢 Ub Ua 僅電流增大時 增大 ba UU 其它條件不變 將銅板改為 NaCl 的水溶液時 電勢 Ub Ua A 只有 正確 B 正確 C 正確 D 正確 2 2008 年北京東城區二模 年北京東城區二模 為了測量某化肥廠的污水排放量 技術人 員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計 該裝置由絕緣材料制 成 長 寬 高分別為 a b c 左右兩端開口 在垂直于上下表面方 向加磁感應強度為 B 的勻強磁場 在前后兩個內側面固定有金屬板作為 圖 2 2 2 1 2t m eE L 磁場 物理課件網 歡迎您 電極 污水充滿管口從左向右流經該裝置時 電壓表將顯示兩個電極間的電壓 U 若用 Q 表 示污水流量 單位時間內排出的污水體積 下列說法正確的是 B A 若污水中正離子較多 則前內側面比后內側面電勢高 B 前內側面的電勢一定低于后內側面的電勢 與哪種離子多無關 C 污水中離子濃度越高 電壓表的示數將越大 D 污水流量 Q 與電壓 U 成正比 與 a b 有關 3 2008 年淮安 連云港 宿遷 徐州四市第年淮安 連云港 宿遷 徐州四市第 2 次調研 次調研 如圖所示 三根通電長直導線 P Q R 互相平行 垂直紙面放置 其間距均為 A 電流強度均為 I 方向垂直紙面向里 已知電流為 I 的長直導線產生 的磁場中 距導線 R 處的磁感應強度 B KI R 其中 K 為常數 某時 刻有一電子 質量為 M 電量為 E 正好經過原點 O 速度大小為 V 方 向沿 Y 軸正方向 則電子此時所受磁場力為 A A 方向垂直紙面向里 大小為 a evkI 3 2 B 方向指向 X 軸正方向 大小為 a evkI 3 2 C 方向垂直紙面向里 大小為 a evkI 3 D 方向指向 X 軸正方向 大小為 a evkI 3 4 2008 江蘇宿遷市江蘇宿遷市 如圖所示 把長為 L 的導體棒置于垂直紙面向里的勻強磁場中 磁感 應強度為 B 當導體棒中通以方向向左的電流 I 時 導體棒受到的安培力大小和方向分別是 B A 大小為 BIL 方向豎直向上 B 大小為 BIL 方向豎直向下 C 大小為 方向豎直向上 IL B D 大小為 方向豎直向下 IL B 5 20082008 屆南通市部分重點中學三模 屆南通市部分重點中學三模 環形對撞機是研究高能粒子的重要裝置 帶電粒子在 電壓為 U 的電場中加速后注入對撞機的高真空圓環形狀的空腔內 在勻強磁場中 做半徑恒 定的圓周運動帶電粒子 且局限在圓環空腔內運動 粒子碰撞時發生核反應 關于帶電粒子 y x P O Q R a I B 磁場 物理課件網 歡迎您 的比荷 加速電壓 U 和磁感應強度 B 以及粒子運動的周期 T 的關系 下列說法中正確的是 m q B 對于給定的加速電壓 帶電粒子的比荷越大 磁感應強度 B 越大 m q 對于給定的加速電壓 帶電粒子的比荷越大 磁感應強度 B 越小 m q 對于給定的帶電粒子 加速電壓 U 越大 粒子運動的周期 T 越小 對于給定的帶電粒子 不管加速電壓 U 多大 粒子運動的周期 T 都不變 A B C D 6 2007 江蘇南京期末 江蘇南京期末 如圖是某離子速度選擇器的原理示意圖 在一半徑為 R 10cm 的圓柱形筒內有 B 1 10 4T 的勻強磁場 方 向平行于軸線 在圓柱形筒上某一直徑兩端開有小孔 a b 分別作 為入射孔和出射孔 現有一束比荷為 2 1011C kg 的正離子 以 m q 不同角度 入射 最后有不同速度的離子束射出 其中入射角 30 且不經碰撞而直接從出射孔射出的離子的速度 v 大小是 C C A 4 105m sB 2 105m s C 4 106m s D 2 106m s 7 江蘇省 江蘇省 2008 年百校樣本分析考試 年百校樣本分析考試 如圖所示 在屏MN的上方有磁感應強度為B的勻強 磁場 磁場的方向垂直紙面向里 P為屏上的一個小孔 PC與MN垂直 一群質量為m 帶電 量為 q的粒子 不計重力 以相同的速率v 從P處沿垂直于磁場的方向射入磁場區 域 粒子入射方向在與磁場B垂直的平面內 且散開在與PC夾角為 的范圍內 則在屏MN 上被粒子打中的區域的長度為 C A qB mv2 B qB mv cos2 qB mv cos1 2 qB mv sin1 2 8 2008 江蘇省二十所名校江蘇省二十所名校 4 月聯合調研 月聯合調研 環形對撞機是研究高能粒子的重要裝置 帶電粒 子在電壓為 U 的電場中加速后注入對撞機的高真空圓環形狀的空腔內 在勻強磁場中 做半 徑恒定的圓周運動帶電粒子 且局限在圓環空腔內運動 粒子碰撞時發生核反應 關于帶電 磁場 物理課件網 歡迎您 粒子的比荷m q 加速電壓 U 和磁感應強度 B 以及粒子運動的周期 T 的關系 下列說法中正 確的是 B 對于給定的加速電壓 帶電粒子的比荷m q 越大 磁感應強度 B 越大 對于給定的加速電壓 帶電粒子的比荷m q 越大 磁感應強度 B 越小 對于給定的帶電粒子 加速電壓 U 越大 粒子運動的周期 T 越小 對于給定的帶電粒子 不管加速電壓 U 多大 粒子運動的周期 T 都不變 A B C D 9 2008 江蘇啟東市江蘇啟東市 如圖所示的各圖中 表示通電直導線在勻強磁場中所受磁場力的情況 其中磁感強度 B 電流 I 磁場力 F 三者之間的方向關系不正確的是 C 10 北京崇文區 北京崇文區 2008 年二模 年二模 每時每刻都有大量宇宙射線向地球射來 地磁場可以改變射 線中大多數帶電粒子的運動方向 使它們不能到達地面 這對地球上的生命有十分重要的意 義 假設有一個帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來 在地磁場的作用下 它將 A A 向東偏轉 B 向南偏轉 C 向西偏轉 D 向北偏轉 二 計算題二 計算題 11 2007 江蘇南京期末 江蘇南京期末 如圖所示 橫截面為矩形的管道中 充滿了水銀 管道的上下兩壁為絕緣板 左右兩壁為導體 磁場 物理課件網 歡迎您 板 圖中斜線部分 兩導體板被一無電阻的導線短接 管道的高度為 寬度為 ab 長度為 加在管道兩端截面上的壓強差恒為 水銀以速度沿管道方向流動時 水cpv 銀受到管道的阻力與速度成正比 即 為已知量 求 ffkv k 1 水銀的穩定速度為多大 1 v 2 如果將管道置于一勻強磁場中 磁場與絕緣壁垂直 磁感應強度的大小為 方向B 向上 此時水銀的穩定流速又是多大 已知水銀的電阻率為 磁場只存在于 2 v 管道所在的區域 不考慮管道兩端之外的水銀對電路的影響 答案答案 1 1 pabkv 1 pab v k 2 感應電動勢 2 EBbv 電阻 b R ac 由歐姆定律得 2 Bacv I 由平衡條件可得 2 p abBIbkv A 所以 2 2 p ab v kB abc A 12 北京順義區 北京順義區 2008 屆期末考 屆期末考 兩塊金屬 a b 平行放置 板間存在與勻強電場正交的勻強磁場 假設電場 磁場只存 在于兩板間的空間區域