10专题10 磁场的性质与带电粒子在磁场中的运动

1、专题10磁场的性质与带电粒子在磁场中的运动a组限时：25分钟答案链接p1021(2018山东德州模拟)易指南针是我国古代的四大发明之一当指南针静止时，其n极指向如图中虚线(南北向)所示，若某一条件下该指南针静止时n极指向如图实线(n极指向北偏东)所示则以下判断正确的是()a可能在指南针上面有一导线东西放置，通有由东向西的电流b可能在指南针上面有一导线东西放置，通有由西向东的电流c可能在指南针上面有一导线南北放置，通有由北向南的电流d可能在指南针上面有一导线南北放置，通有由南向北的电流2(2019河北邯郸质检)易如图所示，将直导线弯成半径为r的圆弧形状，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感

2、应强度大小为b.当在该导线中通以大小为i的电流时，该圆弧形通电导线受到的安培力大小为()a0 bbirc.bir d.3(2019江西期末联考)易两根平行放置的长度均为l的长直导线ab和cd，固定放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中，磁场方向如图所示当导线ab通过的电流大小为2i、导线cd通过的电流大小为i时，导线ab受到的磁场力大小为f1、方向垂直于导线向左，导线cd受到的磁场力大小为f2、方向垂直于导线向右已知直导线ab中的电流由b到a.下列判断正确的是()a直导线cd中的电流由c到d，匀强磁场的磁感应强度的大小为b直导线cd中的电流由c到d，匀强磁场的磁感应强度的大小为c直导线cd中的电

3、流由d到c，匀强磁场的磁感应强度的大小为d直导线cd中的电流由d到c，匀强磁场的磁感应强度的大小为4(2018广东广州模拟)易法拉第电动机原理如图所示条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，n极向上一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中从上往下看，金属杆()a向左摆动b向右摆动c顺时针转动d逆时针转动5(2019河北名校联盟质量监测)易如图所示，边长为l、质量为m的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通一逆时针方向的电流，图中虚线过ab边中点和ac边中点，在虚线的下方有一垂直于导线框向里的匀强磁场，其磁感

4、应强度大小为b，此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为f1；保持其他条件不变，现将虚线下方的磁场移至虚线上方，此时细线中拉力为f2.导线框中的电流大小为()a. b.c. d.6. 中质量为m、长为l的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，整个装置处于竖直向上、磁感应强度为b的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60角，其截面图如图所示则下列关于导体棒中电流的分析正确的是()a导体棒中电流垂直纸面向外，大小为ib导体棒中电流垂直纸面向外，大小为ic导体棒中电流垂直纸面向里，大小为id导体棒中电流垂直纸面向里，大小为ib组限时：25分钟答案链接p1027(

5、2019河南豫南九校质检)中已知通电长直导线周围某点的磁感应强度大小bk，即某点的磁感应强度大小b与导线中的电流i成正比，与该点到导线的距离r成反比如图所示，两根平行长直导线相距为r，通以大小相等、方向相同的电流，规定磁感应强度方向垂直于纸面向里为正，则磁感应强度大小b随x变化的图线可能是()a b c d8(2019河北衡水中学调研) 中 (多选)如图所示，在区域和区域内分别存在与纸面垂直的匀强磁场，一带电粒子仅在洛伦兹力作用下沿着apb由区域运动到区域.已知ap与pb弧长之比为21，下列说法正确的是()a粒子在区域和区域中的速率之比为11b粒子通过ap与pb弧长的时间之比为21cap与pb

6、弧长对应的圆心角之比为21d区域和区域的磁感应强度方向相反9(2018湖北荆州中学模拟)中(多选)如图，一粒子发射源p位于足够长的绝缘板ab的上方d处，能够在纸面内向各个方向发射速率为v、比荷为k的带正电的粒子，空间存在垂直纸面的匀强磁场，不考虑粒子间的相互作用和粒子重力已知粒子做圆周运动的半径大小恰好为d，则()a磁感应强度的大小为b磁感应强度的大小为c同一时刻发射出的带电粒子打到板上的最大时间差为d同一时刻发射出的带电粒子打到板上的最大时间差为10(2019湖南长沙联考)中如图，半径为r的半圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场一质量为m、带电荷量为q且不计重力的粒子以速度v沿与半径po夹角

7、30的方向从p点垂直射入磁场，最后垂直于mn射出，则该磁场的磁感应强度的大小为()a. b.c. d.11(2019河南郑州二模)中如图所示，边长为l的正方形有界匀强磁场abcd，带电粒子从a点沿ab方向射入磁场，恰好从c点飞出磁场；若带电粒子以相同的速度从ad的中点p垂直ad射入磁场，从dc边的m点飞出磁场(m点未画出)设粒子从a点运动到c点所用时间为t1，由p点运动到m点所用时间为t2(带电粒子重力不计)，则t1t2为()a21 b23c32 d.12(2019山东淄博模拟)中如图所示，在xoy平面内，有一以o为圆心、r为半径的半圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直坐标平面向里，磁感应强度大小为

8、b.位于o点的粒子源向第二象限内的各个方向连续发射大量同种带电粒子，粒子均不会从磁场的圆弧边界射出粒子的速率相等，质量为m、电荷量大小为q，粒子重力及粒子间的相互作用均不计(1)若粒子带负电，求粒子的速率应满足的条件及粒子在磁场中运动的最短时间；(2)若粒子带正电，求粒子在磁场中能够经过区域的最大面积答案与解析a组1c【解析】若指南针静止时n极指向北偏东方向，则有一指向东的磁场，由安培定则知，可能在指南针上面有一导线南北放置，通有由北向南的电流，故c正确2c【解析】通电导线受到的安培力大小fbilbirbir，选项c正确3a【解析】如果直导线cd中的电流由d到c，则匀强磁场和直导线ab对直导线

9、cd的作用力方向均垂直于cd向左，不合题意，因此直导线cd中的电流由c到d.两根直导线之间的作用力为相互排斥力，大小相等，设为f0，对导线ab有f1f02bil，对导线cd有f2f0bil，联立解得匀强磁场的磁感应强度为b，选项a正确4d【解析】由左手定则知，图示位置金属杆所受安培力方向与金属杆垂直向里，从上往下看，金属杆逆时针转动，d正确5a 【解析】当磁场在虚线下方时，通电导线的等效长度为l，受到的安培力方向竖直向上，故f1bilmg，当磁场在虚线上方时，通电导线的等效长度为l，受到的安培力方向竖直向下，故f2bilmg，联立可得i，选项a正确6. c【解析】根据左手定则可知，不管电流方向

10、向里还是向外，安培力的方向只能沿水平方向，再结合导体棒的平衡条件可知，安培力只能水平向右，据此可判断出，导体棒中的电流垂直纸面向里，对导体棒受力分析如图所示并根据平衡条件可知，fmgtan 60，又安培力为fbil，联立可解得i，故选项c正确b组7d【解析】根据右手螺旋定则可得，左边通电导线在两根导线之间产生的磁场方向垂直于纸面向里，右边通电导线在两根导线之间产生的磁场方向垂直于纸面向外，离导线越远磁场越弱，在两根导线中间位置磁场的磁感应强度为零由于规定b的正方向为垂直于纸面向里，选项d正确8abd【解析】因为洛伦兹力不做功，则带电粒子的速度大小不变，所以粒子在区域和区域中的速率之比为11，选

11、项a正确；因为弧长lvt，弧长之比为21，线速度大小相等，则运动时间之比为21，选项b正确；因为两个区域的磁感应强度大小未知，根据弧长关系无法得出半径关系，圆心角等于弧长与半径的比值，所以无法得出圆心角之间的关系，选项c错误；在p点前后所受的洛伦兹力方向相反，根据左手定则知，两个区域内的磁感应强度方向相反，选项d正确9bc【解析】根据qvbm和rd、k得b，选项a错误，b正确；能打到板上的粒子中，在磁场中运动时间最长和最短的轨迹示意图如图所示由几何关系，最长时间t1t，最短时间t2t，t，所以最大时间差tt1t2t，选项c正确，d错误10b【解析】根据题述带电粒子“以速度v沿与半径po夹角30的方向从p点垂直射入磁场，最后垂直于mn射出”，可画出带电粒子的运动轨迹，如图所示根据几何关系可得rcos 60r，r2r.带电粒子在匀强磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，qvbm，解得磁感应强度的大小为b，选项b正确11c【解析】如图所示为粒子两次运动轨迹图由几何关系知，粒子由a点进入c点飞出时轨迹所对圆心角190，粒子由p点进入m点飞出时轨迹所对圆心角260，则，故选项c正确12(