高二物理磁场习题

1、 2010届高考物理精题精练:磁场 (金字塔一、 选择题1. 如图所示,在第二象限内有水平向右的匀强电场,电场强度为 E ,在第一、 第四象限内分别存在如图所示的匀强磁场,磁感应强度大小相等 . 有一个带电 粒子以初速度 v 0垂直 x 轴, 从 x 轴上的 P 点进入匀强电场, 恰好与 y 轴成 45°角射出电场,再经过一段时间又恰好垂直于 x 轴进入下面的磁场 . 已知 OP 之间 的距离为 d ,则带电粒子 ( AD A .在电场中运动的时间为2v d B .在磁场中做圆周运动的半径为 d 2 C .自进入磁场至第二次经过 x 轴所用时间为47v d D .自进入电场至在磁场中

2、第二次经过 x 轴的时间为2 74(v d+2. 唱卡拉 OK 用的话筒,内有传感器,其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片 后面粘接一个轻小的金属线圈, 线圈处于永磁体的磁场中, 当声波使膜片前后振动时, 就将 声音信号转变为电信号,下列说法正确的是( BD A. 该传感器是根据电流的磁效应工作的B. 该传感器是根据电磁感应原理工作的 C. 膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量总是增加的 D. 膜片振动时,金属线圈中产生感应电动势3. 如图,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

3、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( D A .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4. 一个带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动, 要想确定带电粒子的电荷量与质量之 比,则只需要知道( B A .运动速度 v 和磁感应强度

4、 B B .磁感应强度 B 和运动周期 T C .轨道半径 R 和运动速度 v D .轨道半径 R 和磁感应强度 B 5.矩形导线框 abcd 固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平 面垂直。 规定磁场的正方向垂直纸面向里, 磁感应强度 B 随时间变化的 规律如图所示 . 若规定顺时针方向为感应电流 i 的正方向, 下列各图中正 确的是 D 6. 如图所示, 实线表示在竖直平面内的电场线, 电场线与水平方向成 角, 水平方向的匀强磁场与电场正交, 有一带电液滴沿斜向上的虚线 L 做直线运 动, L 与水平方向成 角, 且 >, 则下列说法中错误的是 ( D A. 液滴一定做匀速直线

5、运动 B. 液滴一定带正电 C. 电场线方向一定斜向上AB CDD. 液滴有可能做匀变速直线运动 7. 如图甲所示,在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场,电场的方向水平向右(图甲 中由 B 到 C ,场强大小随时间变化情况如图乙所示; 磁感应强度方向垂直于纸面、 大小随 时间变化情况如图丙所示。在 t =1s时,从 A 点沿 AB 方向(垂直于 BC 以初速度 v 0射出第 一个粒子,并在此之后,每隔 2s 有一个相同的粒子沿 AB 方向均以初速度 v 0射出,并恰好 均能击中 C 点,若 AB =BC=l,且粒子由 A 运动到 C 的运动时间小于 1s 。不计空气阻力, 对于各粒子由 A

6、 运动到 C 的过程中,以下说法正确的是 ( BCD A .电场强度 E 0和磁感应强度 B 0的大小之比为 3 v 0:1 B .第一个粒子和第二个粒子运动的加速度大小之比为 1:2 C .第一个粒子和第二个粒子运动的时间之比为 :2 D .第一个粒子和第二个粒子通过 C 的动能之比为 1:5 8.如图所示,带电金属小球用绝缘丝线系住,丝线上端固定,形成一个单摆.如果在摆球 经过的区域加上如图所示的磁场,不计摩擦及空气阻力,下列说法中正确的是 (AD A. 单摆周期不变 B .单摆周期变大 C. 单摆的振幅逐渐减小D .摆球在最大位移处所受丝线的拉力大小不变9. 某匀强磁场垂直穿过一个线圈平

7、面,磁感强度 B 随时间 t 变化的规律如图线所示.若在某1s 内 穿 过 线 圈 中 磁 通 量 的 变 化 量 为 零 , 则 该 1s 开 始 的 时 刻 是 ( C A .第 1.51s B.第 1.69 s C.第s 711 D.第 s 35 10. 如图甲所示为一个质量为 m 、电荷量为 q 的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆t /s丙BB 024 6 8t /s乙 EE 024 6 8甲v 0上滑动,细杆处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中, (不计空气阻力,现给圆环向右初速度o ,在以后的运动过程中,圆环运动的速度图象可能是图乙中的( AC 二、填空题 11. 如图所示,水平

8、放置的两块带电金属板 a 、 b 平行正对。极板长度为 l , 板间距也为 l ,板间存在着方向竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里磁感 强度为 B 的匀强磁场。假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域。一质 量为 m 的带电荷量为 q 的粒子(不计重力及空气阻力,以水平速度 v 0从 两极板的左端中间射入场区,恰好做匀速直线运动。求: (1金属板 a 、 b 间电压 U 的大小 _(2若仅将匀强磁场的磁感应强度变为原来的 2倍,粒子将击中上极板,求粒子运动到达 上极板时的动能大小(3若撤去电场,粒子能飞出场区,求 m 、 v 0、 q 、 B 、 l 满足的关系 _ (4若满足(3中条件,粒子在

9、场区运动的最长时间 _ 答案: (1 U=l v0B ; (2 E K =21m v0221-qB l v0; (3 m qBl v 40或 mqBl v 450; (4 qBm 12. 如图所示, 在 xOy 平面内的第象限中有沿 -y 方向的匀强电场, 场强大小为 E . 在 第 I 和第 II 象限有匀强磁场, 方向垂直于坐标平面向里. 有一个质量为 m , 电荷量为 e 的电子, 从 y 轴的 P 点以初速度 v 0垂直于电场方向进入电场 (不计电子所受重力 , 经电场偏转后,沿着与 x 轴负方向成 450角进入磁场,并能返回到原出发点 P. (1简要说明电子的运动情况,并画出电子运动

10、轨迹的示意图; (2求 P 点距坐标原点的距离 _(3电子从 P 点出发经多长时间再次返回 P 点 _ 答案:(1如右图;bq l (2 eEmv s 22=;(3 eE m v t 83 34(0+=.13. 早期的电视机是用显像管来显示图像的,在显像管中需要用变化的磁场来控制电子束的 偏转。图 31甲为显像管工作原理示意图,阴极 K 发射的电子束(初速不计经电压为 U 的 加速电场后, 进入一圆形匀强磁场区, 磁场方向垂直于圆面, 磁场区的中心为 O , 半径为 r , 荧光屏 MN 到磁场区中心 O 的距离为 L 。当不加磁场时,电子束将通过 O 点垂直打到屏幕 的中心 P 点,当磁场的

11、磁感应强度随时间按图 31乙所示的规律变化时,在荧光屏上得到一 条长为 2L 的亮线。由于电子通过磁场区的时间很短,可以认为在每个电子通过磁场区 的过程中磁场的磁感应强度不变。已知电子的电荷量为 e ,质量为 m ,不计电子之间的相互 作用及所受的重力。求: (1从进入磁场区开始计时,电子打到 P 经历的时间 _ (2从进入磁场区开始计时,电子打到亮线端点经历的时间 _答案:(1 eUmr L v r L t 2(+=+=(2 t =eU mr L 22(-+m eUm r 6 三、计算题14. 如图所示,在 x 轴的上方(y >0的空间内存在着垂直于纸面向里、磁感乙OB -B 图 31

12、PMN 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： （1）该粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径； （2）粒子在磁场中运动的时间。 解析： 解析 2 （1）qvB=mv /R （2）T = 2m/qB 粒子轨迹如图示： R =mv/qB t = 3 3m T = 4 2qB o 15.如图所示， 一矩形线圈在匀强磁场中绕 OO' 轴匀速转动， 磁场方向与转轴垂直 已 15. 知线圈匝数 n=400，电阻 r01，长 L1=00

13、5m，宽 L2=004m，角速度l00 rad s，磁场的磁感应强度 B025T.线圈两端外接电阻 R=99的用电器和一个交 流电流表(内阻不计，求： (1线圈中产生的最大感应电动势 (2电流表 A 的读数 (3用电器上消耗的电功率 解析：(1EmnBS 解析 代人数据得 Em400×0.25×0.05×0.04×l00 V20 V × × × × L2 × × × × × × ×L1 × × × × &#

14、215; A o' R (2Im= Em R+r 代人数据得 Im 20 A=2A 9 .9 + 0 .1 是正弦交变电流，所以电流表读数即有效值 Im I= 2 = 2 A=141A 2 (3pI R ( 2 ×99W19，8W 2 a 16.如图所示，一足够长的矩形区域 abcd 内充满方向垂直纸面向里的、 16. × × × × × × × × × × b O d × v0 × c 磁感应强度为 B 的匀强磁场，在 ad 边中点 O，方向垂直磁场向里射

15、入一速度方向跟 ad 边夹 角 = 30°、大小为 v0 的带正电粒子，已知粒子质量为 m，电量为 q，ad 边长为 L，ab 边 足够长，粒子重力不计， 求：（1）粒子能从 ab 边上射出磁场的 v0 大小范围. （2）如果带电粒子不受上述 v0 大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间. 答案： 答案：（1） qBL qBL v 0 3m m （2） 5 m qB v0 mv0 ， 所以有 R = ， R qB L ， 2 2 解析：（1）若粒子速度为 v0，则 qv0B = m 解析 设圆心在 O1 处对应圆弧与 ab 边相切，相应速度为 v01，则 R1R1sin = 将

16、 R1 = mv01 qBL 代入上式可得，v01 = 3m qB L ， 2 类似地，设圆心在 O2 处对应圆弧与 cd 边相切，相应速度为 v02，则 R2R2sin = 将 R2 = mv02 qBL 代入上式可得，v02 = m qB qBL qBL v 0 3m m 所以粒子能从 ab 边上射出磁场的 v0 应满足 （2）由 t = 2 m T及T = 可知，粒子在磁场中经过的弧所对的圆心角 越长，在磁 2 qB 场中运动的时间也越长。由图可知，在磁场中运动的半径 rR1 时，运动时间最长，弧所对 圆心角为（22）， 所以最长时间为 t = (2 2 m 5 m = qB qB 17

17、. 如图所示，在 xoy 平面内，MN 和 x 轴之间有平行于 y 轴的匀强电场和垂直于 xoy 平面的匀强磁场，y 轴上离坐标原点 4 L 的 A 点处有一电子枪，可以沿+x 方向射出速度 为 v0 的电子（质量为 m，电量为 e）。如果电场和磁场同时存在，电子将做匀速直线运 动.如果撤去电场，只保留磁场，电子将从 x 轴上距坐标原点 3L 的 C 点离开磁场. 不计重力的影响，求： （1）磁感应强度 B 和电场强度 E 的大小和方向； （2）如果撤去磁场，只保留电场，电子将从 D 点（图中未标出）离开电场，求 D 点 图1 的坐标； （3）电子通过 D 点时的动能。 解析：（1）只有磁场时

18、，电子运动轨迹如答图 1 所示， 解析 Be 0 = m 洛仑兹力提供向心力 2 0 2 2 2 R ，由几何关系： R = (3L + (4 L R ， B= 求出 8m 0 25eL ，垂直纸面向里。 电子做匀速直线运动 Ee = Be 0 ， 2 8m 0 25eL ，沿 y 轴负方向。 E= 求出 （2） 只有电场时， 电子从 MN 上的 D 点离开电场， 如答图 2 所示， D 点横坐标为 x ， 设 x = 0t ， 5 2 1eE 2 x= L 3 .5 L 2L = t 2 ，求出 D 点的横坐标为 ， 2m 。 纵坐标为 y = 6 L Ee 2 L = E kD （3）从 A 点到 D 点，由动能定理 1 2 m 0 2 图2 ， E kD = 求出 57 2 m 0 50 。 18. 1如图所示，一带电微粒质量为 m=2.0×10-11kg、电荷量 q=+1.0×10-5C，从静止开始经 电压为 U1=100V 的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，微粒射出电场时 的偏转角=30º，并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为 D=34.6cm 的匀强磁场区域。 已知偏转电场中金属板长 L=20