高考汇编-磁 场

1 专题九 磁 场 1 2011 年高考大纲全国卷 如图 两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流 I1和 I2 且 I1 I2 a b c d 为导线某一横截 面所在平面内的四点且 a b c 与两导线共面 b 点在两导线之间 b d 的连线与导线所在平面垂直 磁感应 强度可能为零的点是 A a 点 B b 点 C c 点 D d 点 5 2011 年高考新课标全国卷 为了解释地球的磁性 19 世纪安培假设 地球的磁场是由绕过地心的轴的 环形电流 I 引起的 在下列四个图中 正确表示安培假设中环形电流方向的是 3 2011 年高考新课标全国卷 电磁轨道炮工作原理如图所示 待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动 并与轨道保持良好接触 电流 I 从一条轨道流入 通过导电弹体后从另一条轨道流回 轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场 可视为 匀强磁场 磁感应强度的大小与 I 成正比 通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出 现欲使弹体的 出射速度增加至原来的 2 倍 理论上可采用的办法是 A 只将轨道长度 L 变为原来的 2 倍 B 只将电流 I 增加至原来的 2 倍 C 只将弹体质量减至原来的一半 D 将弹体质量减至原来的一半 轨道长度 L 变为原来的 2 倍 其他量不变 4 2011 年高考浙江卷 利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子 图中板 MN 上方是磁感应强度大小为 B 方向垂 直纸面向里的匀强磁场 板上有两条宽度分别为 2d 和 d 的缝 两缝近端相距为 L 一群质量为 m 电荷量为 q 具有不同速度的粒子从宽度为 2d 的缝垂直于板 MN 进入磁场 对于能够从宽度为 d 的缝射出的粒子 下列说法 正确的是 A 粒子带正电 B 射出粒子的最大速度为 qB 3d L 2m C 保持 d 和 L 不变 增大 B 射出粒子的最大速度与最小速度之差增大 2 D 保持 d 和 B 不变 增大 L 射出粒子的最大速度与最小速度之差增大 2 2011 年高考海南卷 空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场 图中的正方形为其边界 一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂 直于磁场的方向从 O 点入射 这两种粒子带同种电荷 它们的电荷量 质量均不同 但其比荷相同 且都包含 不同速率的粒子 不计重力 下列说法正确的是 A 入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同 B 入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同 C 在磁场中运动时间相同的粒子 其运动轨迹一定相同 D 在磁场中运动时间越长的粒子 其轨迹所对的圆心角一定越大 6 2011 年高考天津卷 回旋加速器的原理如图 D1和 D2是两个中空的半径为 R 的半圆金属盒 它们接在 电压一定 频率为 f 的交流电源上 位于 D1圆心处的质子源 A 能不断产生质子 初速度可以忽略 重力不计 它们在两盒之间被电场加速 D1 D2置于与盒面垂直的磁感应强度为 B 的匀强磁场中 若质子束从回旋加速器 输出时的平均功率为 P 求输出时质子束的等效电流 I 与 P B R f 的关系式 忽略质子在电场中的运动时间 其最大速度远小于光速 7 2011 年高考新课标全国卷 如图所示 在区域 0 x d 和区域 dI2 且离导线越远产生的磁场越弱 在 a 点 I1产生的磁场比 I2产生的磁场要强 A 错 同理 C 对 I1与 I2在 b 点产生的磁场方向相同 合成后不可能为零 B 错 d 点两电流产生的磁场 B1 B2不共线 合磁场不可能为 0 D 错 2 解析 选 B 地磁场的 N 极在地球南极附近 地磁场的 S 极在地球北极附近 根据安培定则 可判定电 流方向为顺时针方向 站在地球的北极向下看 选项 B 正确 选项 A C D 错误 3 解析 选 BD 通电的弹体在安培力作用下加速运动 F安 BId B kI 故 F安 I2 根据动能定理 F 安L mv2得 v I 故选项 B D 正确 选项 A C 错误 或根据运动学公式 v2 2aL 也可得出 v I 1 2 L m L m 4 解析 选 BC 利用左手定则可判定只有负电荷进入磁场时才向右偏 故选项 A 错误 利用 qvB 知 r 能射出的粒子满足 r 因此对应射出粒子的最大速度 vmax 选项 mv2 r mv qB L 2 L 3d 2 qBrmax m qB 3d L 2m B 正确 vmin v vmax vmin 由此式可判定选项 C 正确 选项 D 错误 qBrmin m qBL 2m 3qBd 2m 5 解析 选 BD 带电粒子进入磁场后 在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动 根据 qvB 得轨道半径 mv2 r r 粒子的比荷相同 故不同速度的粒子在磁场中运动的轨道半径不同 轨迹不同 相同速度的粒子 轨 mv qB 道半径相同 轨迹相同 故 B 正确 带电粒子在磁场中做圆周运动的周期 T 故所有带电粒子的运 2 r v 2 m qB 动周期均相同 若带电粒子从磁场左边界出磁场 则这些粒子在磁场中运动时间是相同的 但不同速度轨迹不 同 故 A C 错误 根据 得 t 所以 t 越长 越大 故 D 正确 t 2 T 2 T 6 解析 设质子质量为 m 电荷量为 q 质子离开加速器时速度大小为 v 由牛顿第二定律知 qvB m v2 R 质子运动的回旋周期为 T 2 R v 2 m qB 由回旋加速器工作原理可知 交流电源的频率与质子回旋频率相同 由周期 T 与频率 f 的关系得 f 1 T 设在 t 时间内离开加速器的质子数为 N 则质子束从回旋加速器输出时的平均功率 P N 1 2mv2 t 输出时质子束的等效电流 I Nq t 由上述各式得 I P BR2f 若以单质子为研究对象解答过程正确的同样得分 4 答案 I P BR2f 7 解析 1 设粒子 a 在 I 内做匀速圆周运动的圆心为 C 在 y 轴上 半径为 Ra1 粒子速率为 va 运动轨 迹与两磁场区域边界的交点为 P 如图所示 由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得 qvaB m v2 a Ra1 由几何关系得 PCP Ra1 d sin 式中 30 由 式得 va 2dqB m 2 设粒子 a 在 内做圆周运动的圆心为 Oa 半径为 Ra2 射出点为 Pa 图中未画出轨迹 P OaPa 由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得 qva 2B m v2 a Ra2 由 式得 Ra2 Ra1 2 C P 和 Oa三点共线 且由 式知 Oa点必位于 x d 3 2 的平面上 由对称性知 Pa点与 P 点纵坐标相同 即 yPa Ra1cos h 式中 h 是 C 点的 y 坐标 设 b 在 中运动的轨道半径为 Rb1 由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得 q B 2 va 3 m Rb1 va 3 设 a 到达 Pa点时 b 位于 Pb点 转过的角度为 如果 b 没有飞出 则 t Ta2 2 t Tb1 2 11 式中 t 是 a 在区域 中运动的时间 而 Ta2 2 Ra2 va 12 Tb1 2 Rb1 va 3 13 5 由 式得 11 12 13 30 14 由 式可见 b 没有飞出 Pb点的 y 坐标为 14 yPb Rb1 2 cos h 15 由 式及题给条件得 a b 两粒子的 y 坐标之差为 14 15 yPa yPb 2 d 2 33 答案 1 2 2 d 2dqB m 2 33 6 第十一章第十一章 磁场磁场 第一部分第一部分 五年高考题荟萃五年高考题荟萃 20092009 年高考新题年高考新题 一 选择题一 选择题 1 1 0909 年全国卷年全国卷 17 17 如图 一段导线 abcd 位于磁感应强度大小为 B 的匀 强磁场中 且与磁场方向 垂直于纸面向里 垂直 线段 ab bc 和 cd 的长 度均为 L 且 0 135abcbcd 流经导线的电流为 I 方向如图中箭头 所示 导线段 abcd 所受到的磁场的作用力的合力 A A 方向沿纸面向上 大小为 21 ILB B 方向沿纸面向上 大小为 21 ILB C 方向沿纸面向下 大小为 21 ILB D 方向沿纸面向下 大小为 21 ILB 解析解析 本题考查安培力的大小与方向的判断 该导线可以用 a 和 d 之间的直导线长为L 12 来等效代替 根据BIlF 可知大小为BIL 12 方向根据左手定则 A 正确 2 2 0909 年北京卷 年北京卷 1919 如图所示的虚线区域内 充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场 一带 电粒子 a 不计重力 以一定的初速度由左边界的 O 点射入磁场 电场区域 恰好沿直线由区域右边界的 O 点 图中未标出 穿出 若撤去该区域内的磁场而保留电场不变 另一个同样的粒子 b 不计重力 仍以相 同 初速度由 O 点射入 从区域右边界穿出 则粒子 b C A 穿出位置一定在 O 点下方 B 穿出位置一定在 O 点上方 C 运动时 在电场中的电势能一定减小 D 在电场中运动时 动能一定减小 解析解析 a 粒子要在电场 磁场的复合场区内做直线运动 则该粒子一定做匀速直线运动 故对粒子 a 有 Bqv Eq 即只要满足 E Bv 无论粒子带正电还是负电 粒子都可以沿直线穿出复合场区 当撤去磁场只保留电 场时 粒子 b 由于电性不确定 故无法判断从 O 点的上方或下方穿出 故 AB 错误 粒子 b 在穿过电场区的 7 过程中必然受到电场力的作用而做类似于平抛的运动 电场力做正功 其电势能减小 动能增大 故 C 项正 确 D 项错误 3 3 0909 年广东物理 年广东物理 1212 图是质谱仪的工作原理示意图 带电粒子被加速电场加速后 进入速度选择器 速度 选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为 B 和 E 平板 S 上有可让粒子通过的狭缝 P 和记录粒子 位置的胶片 A1A2 平板 S 下方有强度为 B0的匀强磁场 下列表述正确的是 ABC A 质谱仪是分析同位素的重要工具 B 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C 能通过的狭缝 P 的带电粒子的速率等于 E B D 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P 粒子的荷质比越小 解析解析 由加速电场可见粒子所受电场力向下 即粒子带正电 在速度选择器中 电场力水平向右 洛伦兹力水 平向左 如图所示 因此速度选择器中磁场方向垂直纸面向外 B 正确 经过速度选择器时满足qvBqE 可 知能通过的狭缝 P 的带电粒子的速率等于 E B 带电粒子进入磁场做匀速圆周运动则有 qB mv R 可见当 v 相同时 q m R 所以可以用来区分同位素 且 R 越大 比荷就越大 D 错误 4 4 0909 年广东理科基础 年广东理科基础 1 1 发现通电导线周围存在磁场的科学家是 B A 洛伦兹 B 库仑 C 法拉第 D 奥斯特 解析解析 发现电流的磁效应的科学家是丹麦的奥斯特 而法拉第是发现了电磁感应现象 5 5 0909 年广东理科基础 年广东理科基础 1313 带电粒子垂直匀强磁场方向运动时 会受到洛伦兹力的作用 下列表述正确的是 B A 洛伦兹力对带电粒子做功 B 洛伦兹力不改变带电粒子的动能 C 洛伦兹力的大小与速度无关 D 洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向 解析解析 根据洛伦兹力的特点 洛伦兹力对带电粒子不做功 A 错 B 对 根据qvBF 可知大小与速度有关 洛伦兹 力的效果就是改变物体的运动方向 不改变速度的大小 6 6 09 09 年广东文科基础年广东文科基础 61 61 带电粒子垂直匀强磁场方向运动时 其受到的洛伦兹力的方向 下列表述正确的是 D 8 A 与磁场方向相同 B 与运动方向相同 C 与运动方向相反 D 与磁场方向垂直 7 7 0909 年山卷 年山卷 2121 如图所示 一导线弯成半径为 a 的半圆形闭合回路 虚线 MN 右侧有磁感应强度为 B 的匀 强磁场 方向垂直于回路所在的平面 回路以速度 v 向右匀速进入磁场 直径 CD 始络与 MN 垂直 从 D 点到 达边界开始到 C 点进入磁场为止 下列结论正确的是 ACD A 感应电流方向不变 B CD 段直线始终不受安培力 C 感应电动势最大值 E Bav D 感应电动势平均值 1 4 EBav 解析解析 在闭合电路进入磁场的过程中 通过闭合电路的磁通量逐渐增大 根据楞次定律可知感应电流的方向为 逆时针方向不变 A 正确 根据左手定则可以判断 受安培力向下 B 不正确 当半圆闭合回路进入磁场一半 时 即这时等效长度最大为 a 这时感应电动势最大 E Bav C 正确 感应电动势平均值 2 1 1 2 2 4 Ba EBav a t v A D 正确 考点 楞次定律 安培力 感应电动势 左手定则 右手定则 提示 感应电动势公式E t 只能来计算平均值 利用感应电动势公式EBlv 计算时 l 应是等效长度 即 垂直切割磁感线的长度 8 8 0909 年重庆卷 年重庆卷 19 19 在题 19 图所示电路中 电池均相同 当电键 S 分别置于 a b 两处时 导线MM 与 NN 之间的安培力的大小为 a f b f 判断这两段导线 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 从 P 点瞄准 N0点入射 最后又通过 P 点 不计重力 求粒子入射速度的所有可能值 11 解析解析 设粒子的入射速度为 v 第一次射出磁场的点为 O N 与板碰撞后再次进入磁场的位置为 1 N 粒子在磁场 中运动的轨道半径为 R 有 qB mv R 粒子速率不变 每次进入磁场与射出磁场位置间距离1x保持不变有 1 x sin2RNN OO 粒子射出磁场与下一次进入磁场位置间的距离 2 x始终不变 与 1 NNO 相等 由图可以 看出ax 2 设粒子最终离开磁场时 与档板相碰 n 次 n 0 1 2 3 若粒子能回到 P 点 由对称性 出射点的 x 坐标应为 a 即 anxxn21 21 由 两式得a n n x 1 2 1 若粒子与挡板发生碰撞 有 4 21 a xx 联立 得 n0 和初速度 v 的带电微粒 发射时 这束带电微粒分布在 0 y0 解析解析 本题考查带电粒子在复合场中的运动 带电粒子平行于 x 轴从 C 点进入磁场 说明带电微粒所受重力和电场力平衡 设电场强度大小为 E 由 qEmg 可得 q mg E 方向沿 y 轴正方向 带电微粒进入磁场后 将做圆周运动 且 18 r R 如图 a 所示 设磁感应强度大小为 B 由 R mv qvB 2 得 qR mv B 方向垂直于纸面向外 2 这束带电微粒都通过坐标原点 方法一 从任一点 P 水平进入磁场的带电微粒在磁场中做半径为 R 的 匀速圆周运动 其圆心位于其正下方的 Q 点 如图 b 所示 这束带 电微粒进入磁场后的圆心轨迹是如图 b 的虚线半圆 此圆的圆心是坐 标原点为 方法二 从任一点 P 水平进入磁场的带电微粒在磁场中做半径为 R 的匀速圆周运动 如图 b 示 高 P 点与 O 点的连线与 y 轴的夹角为 其圆心 Q 的坐标为 Rsin Rcos 圆周运动轨迹方程为 2 22 cossinRRyRx 得 x 0 x Rsin y 0 或 y R 1 cos 3 这束带电微粒与 x 轴相交的区域是 x 0 带电微粒在磁场中经过一段半径为 r 的圆弧运动后 将在 y 同的右方 x 0 的区 域离开磁场并做匀速直线运动 如图 c 所示 靠近 M 点发射出来的带电微粒在突 出磁场后会射向 x 同正方向的无穷远处国靠近 N 点发射出来的带电微粒会在靠近 原点之处穿出磁场 所以 这束带电微粒与 x 同相交的区域范围是 x 0 20 20 0909 年江苏卷 年江苏卷 14 14 16 分 1932 年 劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器 回旋加速器的工作原理如图 所示 置于高真空中的 D 形金属盒半径为 R 两盒间的狭缝很小 带电粒子穿过的时间可以忽略不计 磁感应 强度为 B 的匀强磁场与盒面垂直 A 处粒子源产生的粒子 质量为 m 电荷量为 q 在加速器中被加速 加速 电压为 U 加速过程中不考虑相对论效应和重力作用 1 求粒子第 2 次和第 1 次经过两 D 形盒间狭缝后轨道半径之比 2 求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间 t 19 3 实际使用中 磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制 若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的 最大值分别为 Bm fm 试讨论粒子能获得的最大动能 E 解析解析 1 设粒子第 1 次经过狭缝后的半径为 r1 速度为 v1 qu 1 2 mv12 qv1B m 2 1 1 v r 解得 1 12mU r Bq 同理 粒子第 2 次经过狭缝后的半径 2 14mU r Bq 则 21 2 1rr 2 设粒子到出口处被加速了 n 圈 2 2 1 2 2 2 nqUmv v qvBm R m T qB tnT 解得 2 2 BR t U 3 加速电场的频率应等于粒子在磁场中做圆周运动的频率 即 2 qB f m 当磁场感应强度为 Bm时 加速电场的频率应为 2 m Bm qB f m 粒子的动能 2 1 2 K Emv 当 Bm f m f时 粒子的最大动能由 Bm决定 2 m mm v qv Bm R 解得 222 2 m km q B R E m 20 当 Bm f m f时 粒子的最大动能由 fm决定 2 mm vf R 解得 222 2 kmm Emf R 21 21 0909 年江苏物理 年江苏物理 15 15 16 分 如图所示 两平行的光滑金属导轨安装 在一光滑绝缘斜面上 导轨间距为 l 足够长且电阻忽略不计 导轨平面 的倾角为 条形匀强磁场的宽度为 d 磁感应强度大小为 B 方向与导 轨平面垂直 长度为 2d 的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框连接在一 起组成 型装置 总质量为 m 置于导轨上 导体棒中通以大小 恒为 I 的电流 由外接恒流源产生 图中未图出 线框的边长为 d d l 电阻为 R 下边与磁场区域上边 界重合 将装置由静止释放 导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回 导体棒在整个运动过程中始终与导 轨垂直 重力加速度为 g 求 1 装置从释放到开始返回的过程中 线框中产生的焦耳热 Q 2 线框第一次穿越磁场区域所需的时间 t1 3 经过足够长时间后 线框上边与磁场区域下边界的最大距离 m 解析解析 1 设装置由静止释放到导体棒运动到磁场下边界的过程中 作用在线框上的安培力做功为 W 由动能定理 sin40mgdWBIld A 且QW 解得 BIldmgdQ sin4 2 设线框刚离开磁场下边界时的速度为 1 v 则接着向下运动2d 由动能定理 2 1 1 sin20 2 mgdBIldmv A 装置在磁场中运动时收到的合力 sin FmgF 感应电动势 Bd 感应电流 I R 安培力 FBI d 由牛顿第二定律 在 t 到 t t 时间内 有t m F v 21 则t mR vdB gv 22 sin 有 23 11 2 sin B d vgt mR 解得 23 1 2 2 2sin sin B d m BIldmgd R t mg 3 经过足够长时间后 线框在磁场下边界与最大距离 m x之间往复运动 由动能定理 sin 0 mm mgxBIl xd A 解得 sin m BIld x BIlmg 22 22 0909 年四川卷 年四川卷 25 25 20 分 如图所示 轻弹簧一端连于固定点 O 可在竖直平面内自由 转动 另一端连接一带电小球 P 其质量 m 2 10 2 kg 电荷量 q 0 2 C 将弹簧拉至水平 后 以初速度 V0 20 m s 竖直向下射出小球 P 小球 P 到达 O 点的正下方 O1点时速度恰好 水平 其大小 V 15 m s 若 O O1相距 R 1 5 m 小球 P 在 O1点与另一由细绳悬挂的 不 带电的 质量 M 1 6 10 1 kg 的静止绝缘小球 N 相碰 碰后瞬间 小球 P 脱离弹簧 小 球 N 脱离细绳 同时在空间加上竖直向上的匀强电场 E 和垂直于纸面的磁感应强度 B 1T 的弱强磁场 此后 小球 P 在竖直平面内做半径 r 0 5 m 的圆周运动 小球 P N 均可视为质点 小球 P 的电荷量保持不变 不计 空气阻力 取 g 10 m s2 那么 1 弹簧从水平摆至竖直位置的过程中 其弹力做功为多少 2 请通过计算并比较相关物理量 判断小球 P N 碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度 3 若题中各量为变量 在保证小球 P N 碰撞后某一时刻具有相同速度的前提下 请推导出 r 的表达式 要求用 B q m 表示 其中 为小球 N 的运动速度与水平方向的夹角 解析解析 1 设弹簧的弹力做功为 W 有 22 0 11 22 mgRWmvmv 代入数据 得 W 2 05 J 2 由题给条件知 N 碰后作平抛运动 P 所受电场力和重力平衡 P 带正电荷 设 P N 碰后的速度大小 分别为 v1和 V 并令水平向右为正方向 有 1 mvmvMV 而 1 Bqr v m 若 P N 碰后速度同向时 计算可得 VUb 电势 Ub Ua 仅电流增大时 增大 ba UU 其它条件不变 将铜板改为 NaCl 的水溶液时 电势 Ub Ua A 只有 正确 B 正确 C 正确 D 正确 4 2008 年北京东城区二模 年北京东城区二模 为了测量某化肥厂的污水排放量 技术人员在该厂的排 污管末端安装了如图所示的流量计 该装置由绝缘材料制成 长 宽 高分别为 a b c 左右两端开口 在垂直于上下表面方向加磁感应强度为 B 的匀强磁场 在前 后两个内侧面固定有金属板作为电极 污水充满管口从左向右流经该装置时 电压表 将显示两个电极间的电压 U 若用 Q 表示污水流量 单位时间内排出的污水体积 下 列说法正确的是 B A 若污水中正离子较多 则前内侧面比后内侧面电势高 B 前内侧面的电势一定低于后内侧面的电势 与哪种离子多无关 C 污水中离子浓度越高 电压表的示数将越大 D 污水流量 Q 与电压 U 成正比 与 a b 有关 5 2008 年淮安 连云港 宿迁 徐州四市第年淮安 连云港 宿迁 徐州四市第 2 次调研 次调研 如图所示 三根通电长 直导线 P Q R 互相平行 垂直纸面放置 其间距均为 A 电流强度均为 I 方 向垂直纸面向里 已知电流为 I 的长直导线产生的磁场中 距导线 R 处的磁感应强 度 B KI R 其中 K 为常数 某时刻有一电子 质量为 M 电量为 E 正好经过原点 O 速度大小为 V 方向沿 Y 轴正方向 则电子此时所受磁场力为 A A 方向垂直纸面向里 大小为 a evkI 3 2 B 方向指向 X 轴正方向 大小为 a evkI 3 2 y x P O Q R a 41 C 方向垂直纸面向里 大小为 a evkI 3 D 方向指向 X 轴正方向 大小为 a evkI 3 6 2008 江苏宿迁市江苏宿迁市 如图所示 把长为 L 的导体棒置于垂直纸面向里的匀强磁场中 磁感应强度为 B 当导体 棒中通以方向向左的电流 I 时 导体棒受到的安培力大小和方向分别是 B A 大小为 BIL 方向竖直向上 B 大小为 BIL 方向竖直向下 C 大小为 方向竖直向上 IL B D 大小为 方向竖直向下 IL B 7 20082008 届南通市部分重点中学三模 届南通市部分重点中学三模 环形对撞机是研究高能粒子的重要装置 带电粒子在电压为 U 的电场中 加速后注入对撞机的高真空圆环形状的空腔内 在匀强磁场中 做半径恒定的圆周运动带电粒子 且局限在圆 环空腔内运动 粒子碰撞时发生核反应 关于带电粒子的比荷 加速电压 U 和磁感应强度 B 以及粒子运动的 m q 周期 T 的关系 下列说法中正确的是 B 对于给定的加速电压 带电粒子的比荷越大 磁感应强度 B 越大 m q 对于给定的加速电压 带电粒子的比荷越大 磁感应强度 B 越小 m q 对于给定的带电粒子 加速电压 U 越大 粒子运动的周期 T 越小 对于给定的带电粒子 不管加速电压 U 多大 粒子运动的周期 T 都不变 A B C D 8 2007 江苏南京期末 江苏南京期末 如图是某离子速度选择器的原理示意图 在一半径为 R 10cm 的圆柱形筒内有 B 1 10 4T 的匀强磁场 方向平行于轴线 在圆柱形筒上某 一直径两端开有小孔 a b 分别作为入射孔和出射孔 现有一束比荷为 2 1011C kg 的正离子 以不同角度 入射 最后有不同速度的离子束射出 其 m q 中入射角 30 且不经碰撞而直接从出射孔射出的离子的速度 v 大小是 C A 4 105m sB 2 105m s C 4 106m s D 2 106m s 9 江苏省 江苏省 2008 年百校样本分析考试 年百校样本分析考试 如图所示 在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场 磁场的方向垂 直纸面向里 P为屏上的一个小孔 PC与MN垂直 一群质量为m 带电量为 q的粒子 不计重力 以相同的 I B 42 速率v 从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域 粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内 且散开在与PC夹 角为 的范围内 则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为 C A qB mv2 B qB mv cos2 qB mv cos1 2 qB mv sin1 2 10 2008 江苏省二十所名校江苏省二十所名校 4 月联合调研 月联合调研 环形对撞机是研究高能粒子的重要装置 带电粒子在电压为 U 的电 场中加速后注入对撞机的高真空圆环形状的空腔内 在匀强磁场中 做半径恒定的圆周运动带电粒子 且局限 在圆环空腔内运动 粒子碰撞时发生核反应 关于带电粒子的比荷m q 加速电压 U 和磁感应强度 B 以及粒子 运动的周期 T 的关系 下列说法中正确的是 B 对于给定的加速电压 带电粒子的比荷m q 越大 磁感应强度 B 越大 对于给定的加速电压 带电粒子的比荷m q 越大 磁感应强度 B 越小 对于给定的带电粒子 加速电压 U 越大 粒子运动的周期 T 越小 对于给定的带电粒子 不管加速电压 U 多大 粒子运动的周期 T 都不变 A B C D 11 2008 江苏启东市江苏启东市 如图所示的各图中 表示通电直导线在匀强磁场中所受磁场力的情况 其中磁感强度 B 电流 I 磁场力 F 三者之间的方向关系不正确的是 C 12 北京崇文区 北京崇文区 2008 年二模 年二模 每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来 地磁场可以改变射 43 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 在地磁场的作用下 它将 A A 向东偏转 B 向南偏转 C 向西偏转 D 向北偏转 二 填空题二 填空题 13 2008 江苏扬州市江苏扬州市 在赤道附近的地磁场可看做是沿南北方向的匀强磁场 磁感应强度为 B 如果赤道上空 有一根沿东西方向的直导线 长为 L 通有从东向西的电流 I 则地磁场对这根导线的作用力大小为 方向 答案答案 BIL 竖直向下 14 2007 江苏扬州市江苏扬州市 一长为 L 的直导线置于匀强磁场中 磁感应强度大小为 B 方向垂直于 直导线 若在导线中通以电流 I 方向如图所示 则该导线所受安培力的大小等于 方向为 答案答案 BIL 向右 三 计算题三 计算题 15 2008 年上海市长宁区年上海市长宁区 4 月模拟 月模拟 如图所示 质量为 m 电量为 e 的电子 由 a 点以速率 v 竖直向上射入匀 强磁场 经过一段时间后由 b 点以不变的速率 v 反方向飞出 已知 ab 长为 L 试求 1 电子在匀强磁场中飞行时的加速度 并说明电子在磁场中作什么运动 2 求匀强磁场的磁感应强度 B 的大小和方向 解 1 电子的加速度大小 L v r v a 22 2 方向不断变化 电子从 a b 作匀速圆周运动 2 r v mqvB 2 解得 B 的方向垂直纸面向里 eL mv B 2 16 2007 江苏南京期末 江苏南京期末 如图所示 横截面为矩形的管道中 充满了水银 管道 的上下两壁为绝缘板 左右两壁为导体板 图中斜线部分 两导体板被一 无电阻的导线短接 管道的高度为 宽度为 长度为 加在管道两端截abc 面上的压强差恒为 水银以速度沿管道方向流动时 水银受到管道的阻pv 力与速度成正比 即 为已知量 求 ffkv k v v a b 44 1 水银的稳定速度为多大 1 v 2 如果将管道置于一匀强磁场中 磁场与绝缘壁垂直 磁感应强度的大小为 方向向上 此时水银的B 稳定流速又是多大 已知水银的电阻率为 磁场只存在于管道所在的区域 不考虑管道两端之 2 v 外的水银对电路的影响 答案答案 1 1 pabkv 1 pab v k 2 感应电动势 2 EBbv 电阻 b R ac 由欧姆定律得 2 Bacv I 由平衡条件可得 2 p abBIbkv A 所以 2 2 p ab v kB abc A 17 北京顺义区 北京顺义区 2008 届期末考 届期末考 两块金属 a b 平行放置 板间存在与匀强电 场正交的匀强磁场 假设电场 磁场只存在于两板间的空间区域 一束电子 以一定的初速度 v0从两极板中间 沿垂直于电场 磁场的方向射入场中 无 偏转地通过场区 如图所示 已知板长 l 10cm 两板间距 d 3 0cm 两板间电势差 U 150V v0 2 0 107m s 求 1 求磁感应强度 B 的大小 2 若撤去磁场 求电子穿过电场时偏离入射方向的距离 以及电子通过场区后动能增加多少 电子所带电 荷量的大小与其质量之比 电子电荷量的大小 e 1 60 10 19C kgC m e 1076 1 11 解析 解析 1 电子进入正交的电磁场不发生偏转 则满足 T dv U B d U eBev 4 0 0 105 2 2 设电子通过场区偏转的距离为 y1 eVJy d U eeEyE m v l md eU aty K 55108 8 101 1 2 1 2 1 18 11 2 2 0 2 2