磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、安培力、洛倫茲力

1、1.1.(2009(2009海南海南2)2)一根容易形變的彈性導(dǎo)線一根容易形變的彈性導(dǎo)線, ,兩端固兩端固定定, ,導(dǎo)線中通有電流導(dǎo)線中通有電流, ,方向如圖中箭頭所示方向如圖中箭頭所示. .當(dāng)沒有磁當(dāng)沒有磁場時場時, ,導(dǎo)線呈直線狀態(tài)導(dǎo)線呈直線狀態(tài); ;當(dāng)分別加上方向豎直向上、當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場時水平向右或垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場時, ,描述導(dǎo)線描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個圖示中正確的是狀態(tài)的四個圖示中正確的是( () )解析解析 本題考查通電導(dǎo)體在磁場中所受安培力本題考查通電導(dǎo)體在磁場中所受安培力的方向的方向, ,意在考查學(xué)生對左手定則的理解和應(yīng)用意在考查學(xué)生

2、對左手定則的理解和應(yīng)用; ;用左手定則可判斷出用左手定則可判斷出A A中導(dǎo)線所受安培力為零中導(dǎo)線所受安培力為零,B,B中導(dǎo)線所受安培力垂直紙面向里中導(dǎo)線所受安培力垂直紙面向里,C,C、D D中所受安中所受安培力向右培力向右, ,故導(dǎo)線受力以后的彎曲方向應(yīng)與受力故導(dǎo)線受力以后的彎曲方向應(yīng)與受力方向一致方向一致,D,D正確正確. . 答案答案 D2.2.(2009(2009全國全國17)17)如如圖圖1 1所示所示, ,一段導(dǎo)線一段導(dǎo)線abcdabcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B B的勻強(qiáng)磁場中的勻強(qiáng)磁場中, ,且與磁且與磁場方向場方向( (垂直于紙面向里垂直于紙面向里) )垂直垂直

3、. .線段線段abab、bcbc和和cdcd的長度均為的長度均為L L, ,且且abcabc=bcdbcd=135=135. .流經(jīng)導(dǎo)線流經(jīng)導(dǎo)線的電流為的電流為I I, ,方向如圖中箭頭所示方向如圖中箭頭所示. .導(dǎo)線段導(dǎo)線段abcdabcd所所受到的磁場的作用力的合力受到的磁場的作用力的合力 ( ( ) )A.A.方向沿紙面向上方向沿紙面向上, ,大小為大小為( +1)( +1)ILBILBB.B.方向沿紙面向上方向沿紙面向上, ,大小為大小為( -1)( -1)ILBILBC.C.方向沿紙面向下方向沿紙面向下, ,大小為大小為( +1)( +1)ILBILBD.D.方向沿紙面向下方向沿紙面

4、向下, ,大小為大小為( -1)( -1)ILBILB圖圖1 12222解析解析 本題考查磁場對通電直導(dǎo)線的作用、安本題考查磁場對通電直導(dǎo)線的作用、安培力、左手定則和力的合成與分解等知識點(diǎn)培力、左手定則和力的合成與分解等知識點(diǎn), ,意意在考查學(xué)生通過力的合成運(yùn)動將通電彎曲導(dǎo)線在考查學(xué)生通過力的合成運(yùn)動將通電彎曲導(dǎo)線受力問題轉(zhuǎn)化為直導(dǎo)線受力問題的能力受力問題轉(zhuǎn)化為直導(dǎo)線受力問題的能力. .將導(dǎo)線將導(dǎo)線分為三段直導(dǎo)線分為三段直導(dǎo)線, ,根據(jù)左手定則分別判斷出安培根據(jù)左手定則分別判斷出安培力的大小力的大小, ,根據(jù)根據(jù)F F= =BILBIL計(jì)算出安培力的大小計(jì)算出安培力的大小, ,再求再求合力合力

5、. .導(dǎo)線所受合力導(dǎo)線所受合力F F= =BILBIL+2+2BILBILsin 45sin 45=( =( +1)+1) ILBILB. .答案答案 A23.3.(2009(2009安徽理綜安徽理綜19)19)圖圖2 2是科學(xué)史上一張著名是科學(xué)史上一張著名的實(shí)驗(yàn)照片的實(shí)驗(yàn)照片, ,顯示一個帶電粒子在云室中穿過某顯示一個帶電粒子在云室中穿過某種金屬板運(yùn)動的徑跡種金屬板運(yùn)動的徑跡. .云室放置在勻強(qiáng)磁場中云室放置在勻強(qiáng)磁場中, ,磁場方向垂直照片向里磁場方向垂直照片向里. .云室中橫放的金屬板對云室中橫放的金屬板對粒子的運(yùn)動起阻礙作用粒子的運(yùn)動起阻礙作用. .分析此徑跡可知粒子分析此徑跡可知粒子

6、( () )圖圖2 2A.A.帶正電帶正電, ,由下往上運(yùn)動由下往上運(yùn)動B.B.帶正電帶正電, ,由上往下運(yùn)動由上往下運(yùn)動C.C.帶負(fù)電帶負(fù)電, ,由上往下運(yùn)動由上往下運(yùn)動D.D.帶負(fù)電帶負(fù)電, ,由下往上運(yùn)動由下往上運(yùn)動解析解析 本題考查的是洛倫茲力的有關(guān)知識本題考查的是洛倫茲力的有關(guān)知識, ,意在考意在考查學(xué)生對洛倫茲力的方向判定和如何計(jì)算帶電粒查學(xué)生對洛倫茲力的方向判定和如何計(jì)算帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動的半徑這一綜合問題子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動的半徑這一綜合問題的理解和應(yīng)用能力的理解和應(yīng)用能力; ;由圖可以看出由圖可以看出, ,上方的軌跡半上方的軌跡半徑小徑小, ,說明粒子的速度小

7、說明粒子的速度小, ,所以粒子是從下方往上所以粒子是從下方往上方運(yùn)動方運(yùn)動; ;再根據(jù)左手定則再根據(jù)左手定則, ,可以判定粒子帶正電可以判定粒子帶正電, ,故故選選A.A.答案答案 A4.4.(2008(2008廣東廣東9)9)帶電粒子進(jìn)入云室?guī)щ娏Ｗ舆M(jìn)入云室會使云室中的氣體電離會使云室中的氣體電離, ,從而顯示其從而顯示其運(yùn)動軌跡運(yùn)動軌跡, ,圖圖3 3是在有勻強(qiáng)磁場的云是在有勻強(qiáng)磁場的云室中觀察到的粒子的軌跡室中觀察到的粒子的軌跡, ,a a和和b b是軌是軌跡上的兩點(diǎn)跡上的兩點(diǎn), ,勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場B B垂直紙面向垂直紙面向里里. .該粒子在運(yùn)動時該粒子在運(yùn)動時, ,其質(zhì)量和電量不變其質(zhì)

8、量和電量不變, ,而動能而動能逐漸減少逐漸減少. .下列說法正確的是下列說法正確的是( () )A.A.粒子先經(jīng)過粒子先經(jīng)過a a點(diǎn)點(diǎn), ,再經(jīng)過再經(jīng)過b b點(diǎn)點(diǎn)B.B.粒子先經(jīng)過粒子先經(jīng)過b b點(diǎn)點(diǎn), ,再經(jīng)過再經(jīng)過a a點(diǎn)點(diǎn)C.C.粒子帶負(fù)電粒子帶負(fù)電D.D.粒子帶正電粒子帶正電圖圖3 3解析解析 動能逐漸減小即速度動能逐漸減小即速度v v逐漸減小逐漸減小, ,由由R R= =知知, ,R R逐漸減小逐漸減小, ,從圖中知從圖中知R Ra a R Rb b, ,所以粒子運(yùn)動方所以粒子運(yùn)動方向從向從a a向向b b, ,即即A A正確正確,B,B錯誤錯誤. .由洛倫茲力的判斷方由洛倫茲力的判

9、斷方法可得粒子帶負(fù)電法可得粒子帶負(fù)電, ,所以所以C C正確正確,D,D錯誤錯誤. .答案答案 ACqBmv5.5.(2008(2008寧夏寧夏14)14)在等邊三角形的三個頂點(diǎn)在等邊三角形的三個頂點(diǎn)a a、b b、c c處處, ,各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面, ,導(dǎo)線導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流中通有大小相等的恒定電流, ,方向如圖方向如圖4 4所示所示. .過過c c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向( () )圖圖4 4A.A.與與abab邊平行邊平行, ,豎直向上豎直向上B.B.與與abab邊平行邊平行, ,豎直向下豎直向下C.C.與與abab

10、邊垂直邊垂直, ,指向左邊指向左邊D.D.與與abab邊垂直邊垂直, ,指向右邊指向右邊解析解析 由安培定則可判斷導(dǎo)線由安培定則可判斷導(dǎo)線a a、b b產(chǎn)生的磁場在產(chǎn)生的磁場在導(dǎo)線導(dǎo)線c c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的合方向是豎直向下處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的合方向是豎直向下, ,再由左手定則可判得導(dǎo)線再由左手定則可判得導(dǎo)線c c受的安培力方向?yàn)橄蜃笫艿陌才嗔Ψ较驗(yàn)橄蜃蟛⑴c并與abab邊垂直邊垂直, ,所以所以C C正確正確,A,A、B B、D D錯誤錯誤. .答案答案 C6.6.（20092009廣東廣東1212）圖圖5 5是質(zhì)譜儀的工作原理示是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖意圖. .帶電粒子被加速電場帶電粒子被

11、加速電場加速后加速后, ,進(jìn)入速度選擇器進(jìn)入速度選擇器. .速度選擇器內(nèi)相互正交的速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度分別為度分別為B B和和E E. .平板平板S S上有上有可讓粒子通過的狹縫可讓粒子通過的狹縫P P和記和記錄粒子位置的膠片錄粒子位置的膠片A A1 1A A2 2. .平平板板S S下方有強(qiáng)度為下方有強(qiáng)度為B B0 0的勻強(qiáng)磁場的勻強(qiáng)磁場. .下列表述正確下列表述正確的是的是( )( )A.A.質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B.B.速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外C.C.能通過的狹縫

12、能通過的狹縫P P的帶電粒子的速率等于的帶電粒子的速率等于E E/ /B BD.D.粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P P, ,粒子的粒子的 比荷越小比荷越小圖圖5解析解析 粒子在題圖中的電場中加速粒子在題圖中的電場中加速, ,說明粒子帶正說明粒子帶正電電. .其通過速度選擇器時其通過速度選擇器時, ,電場力與洛倫茲力平衡電場力與洛倫茲力平衡, ,則洛倫茲力方向應(yīng)水平向左則洛倫茲力方向應(yīng)水平向左, ,由左手定則知由左手定則知, ,磁場磁場的方向應(yīng)垂直紙面向外的方向應(yīng)垂直紙面向外, ,選項(xiàng)選項(xiàng)B B正確正確; ;由由EqEq= =BqBqv v可可知知, ,v v=

13、=E E/ /B B, ,選項(xiàng)選項(xiàng)C C正確正確; ;粒子打在膠片上的位置到狹粒子打在膠片上的位置到狹縫的距離即其做勻速圓周運(yùn)動的直徑縫的距離即其做勻速圓周運(yùn)動的直徑D D= ,= ,可見可見D D越小越小, ,則粒子的比荷越大則粒子的比荷越大, ,D D不同不同, ,則粒子的則粒子的比荷不同比荷不同, ,因此利用該裝置可以分析同位素因此利用該裝置可以分析同位素. .答案答案 ABCBqmv27.7.如圖如圖6 6所示的天平可用于測定磁感應(yīng)強(qiáng)度所示的天平可用于測定磁感應(yīng)強(qiáng)度, ,天平天平的右臂下面掛有一個不計(jì)重力的矩形線圈的右臂下面掛有一個不計(jì)重力的矩形線圈, ,寬度寬度為為L L, ,共共N

14、 N匝匝, ,線圈下端懸在勻強(qiáng)磁場中線圈下端懸在勻強(qiáng)磁場中, ,磁場方磁場方向垂直紙面向垂直紙面. .當(dāng)線圈中通有方向如圖所示的電流當(dāng)線圈中通有方向如圖所示的電流I I時時, ,在天平左右兩邊加上質(zhì)量各為在天平左右兩邊加上質(zhì)量各為m m1 1、m m2 2的的砝碼砝碼, ,天平平衡天平平衡, ,當(dāng)電當(dāng)電流反向流反向( (大小不變大小不變) )時時, ,右邊再加上質(zhì)量為右邊再加上質(zhì)量為m m的砝碼后的砝碼后, ,天平重新天平重新平衡平衡, ,由此可知由此可知( ( ) )圖圖6 6A.A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向里磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向里, ,大小為大小為B.B.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于

15、紙面向里磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向里, ,大小為大小為C.C.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外, ,大小為大小為D.D.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外, ,大小為大小為解析解析 由于當(dāng)電流反向時由于當(dāng)電流反向時, ,右邊需要加砝碼右邊需要加砝碼, ,可判可判定電流反向后定電流反向后, ,安培力方向向上安培力方向向上, ,因此在圖示電流因此在圖示電流時安培力方向向下時安培力方向向下, ,此時此時m m1 1g g= =m m2 2g g+ +NBILNBIL, ,電流反向電流反向后后m m1 1g g=(=(m m2 2+ +m m)

16、)g g- -NBILNBIL. .由以上兩式可解得由以上兩式可解得mgmg= =2 2NBILNBIL, ,則則B B= = , ,由左手定則可判定磁感應(yīng)強(qiáng)度由左手定則可判定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向里的方向垂直于紙面向里. .答案答案 ABNILgmm)(21NILmg2NILgmm)(21NILmg2NILmg28.8.將一小段通電直導(dǎo)線垂直于磁場放入某磁場中將一小段通電直導(dǎo)線垂直于磁場放入某磁場中, ,導(dǎo)線會受到一定大小的磁場力作用導(dǎo)線會受到一定大小的磁場力作用; ;若保持直導(dǎo)若保持直導(dǎo)線長度和其中的電流不變線長度和其中的電流不變, ,將它垂直放入另一較將它垂直放入另一較強(qiáng)的磁場強(qiáng)的

17、磁場, ,發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線所受的磁場力會變大發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線所受的磁場力會變大. .由此由此可知可知( )( )A.A.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度由導(dǎo)線所受的磁場力決定磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度由導(dǎo)線所受的磁場力決定B.B.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨導(dǎo)線所受的磁場力的增磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨導(dǎo)線所受的磁場力的增 大而增大大而增大C.C.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場本身決定磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場本身決定D.D.在任何情況下在任何情況下, ,通電導(dǎo)線所受磁場力的大小都通電導(dǎo)線所受磁場力的大小都 能反映磁場的強(qiáng)弱能反映磁場的強(qiáng)弱解析解析 磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場強(qiáng)弱的物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場強(qiáng)弱的物理量, ,由由磁場本身決定磁場本身決定, ,與通電導(dǎo)線的

18、長度、電流的大小、與通電導(dǎo)線的長度、電流的大小、所受磁場力的大小無關(guān)所受磁場力的大小無關(guān), ,故故A A、B B錯錯,C,C正確正確; ;當(dāng)通當(dāng)通電導(dǎo)線平行磁場放置時電導(dǎo)線平行磁場放置時, ,所受磁場力為零所受磁場力為零, ,故故D D錯錯. .答案答案 C9.9.如圖如圖7 7是某離子速度選擇器的示是某離子速度選擇器的示意圖意圖, ,在一半徑為在一半徑為R R=10 cm=10 cm的圓的圓柱形桶內(nèi)有柱形桶內(nèi)有B B=10=10-4-4 T T的勻強(qiáng)磁的勻強(qiáng)磁場場, ,方向平行于軸線方向平行于軸線, ,在圓柱桶在圓柱桶某一直徑的兩端開有小孔某一直徑的兩端開有小孔, ,作為作為入射孔和出射孔入

19、射孔和出射孔. .離子束以不同角度入射離子束以不同角度入射, ,最后最后有不同速度的離子束射出有不同速度的離子束射出. .現(xiàn)有一離子源發(fā)射比現(xiàn)有一離子源發(fā)射比荷為荷為=2=210101111 C/kg C/kg的陽離子的陽離子, ,粒子束速度分粒子束速度分布連續(xù)布連續(xù). .當(dāng)角當(dāng)角=45=45, ,出射離子速度出射離子速度v v的大小是的大小是 ( )( )A. A. 10106 6 m/s m/sB.2 B.2 10106 6 m/s m/sC.2 C.2 10108 8 m/s m/sD.4 D.4 10106 6 m/s m/s圖圖7 72222解析解析 由題意由題意, ,離子從入射孔以

20、離子從入射孔以4545角射入勻強(qiáng)角射入勻強(qiáng)磁場磁場, ,離子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動離子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動. .能夠能夠從出射孔射出的離子剛好在磁場中運(yùn)動從出射孔射出的離子剛好在磁場中運(yùn)動 周期周期, ,由幾何關(guān)系可知離子運(yùn)動的軌道半徑由幾何關(guān)系可知離子運(yùn)動的軌道半徑r r= = R R, ,又又r r= ,= ,v v= = =BrBr=2 =2 10106 6 m/s. m/s.出射離子出射離子的速度大小為的速度大小為2 2 10106 6 m/s, m/s,結(jié)論結(jié)論B B正確正確. .答案答案 B22241qBmvmqBr10.10.(2009(2009全國全國26)26)如圖

21、如圖8 8所示所示, ,在在x x軸下方有軸下方有勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B B, ,方向垂直于方向垂直于xOyxOy平面向外平面向外. .P P是是y y軸上距原點(diǎn)為軸上距原點(diǎn)為h h的一點(diǎn)的一點(diǎn), ,N N0 0為為x x軸軸上距原點(diǎn)為上距原點(diǎn)為a a的一點(diǎn)的一點(diǎn). .A A是一塊平行于是一塊平行于x x軸的擋板軸的擋板, ,與與x x軸的距離為軸的距離為 , ,A A的中點(diǎn)在的中點(diǎn)在y y軸上軸上, ,長度略小長度略小于于 . .帶電粒子與擋板碰撞前后帶電粒子與擋板碰撞前后, ,x x方向的分速度方向的分速度不變不變, ,y y方向的分速度反向、大小不變方向

22、的分速度反向、大小不變. .質(zhì)量為質(zhì)量為m m, ,電荷量為電荷量為q q( (q q0)0)的粒子從的粒子從P P點(diǎn)瞄準(zhǔn)點(diǎn)瞄準(zhǔn)N N0 0點(diǎn)入射點(diǎn)入射, ,最最后又通過后又通過P P點(diǎn)點(diǎn). .不計(jì)重力不計(jì)重力. .求粒子入射速度的所有求粒子入射速度的所有可能值可能值. .2h2a圖圖8 8解析解析 設(shè)粒子的入射速度為設(shè)粒子的入射速度為v v, ,第一次射出的點(diǎn)為第一次射出的點(diǎn)為N N0 0,與板碰撞后再次進(jìn)入磁場的位置為與板碰撞后再次進(jìn)入磁場的位置為N N1 1. .粒子在粒子在磁場中運(yùn)動的半徑為磁場中運(yùn)動的半徑為R R, ,根據(jù)圓周運(yùn)動和牛頓第二根據(jù)圓周運(yùn)動和牛頓第二定律有定律有q qv vB B= =粒子速率不變粒子速率不變, ,每次進(jìn)入磁場與射出磁場位置間距每次進(jìn)入磁場與射出磁場位置間距離離x x1 1保持不變保持不變, ,由圖示幾何關(guān)系由圖示幾何關(guān)系, ,有有Rm2vx x1 1= =N N0 0N N0 0=2=2R Rsinsin粒子射出磁場與下一次進(jìn)入磁場位置間的距離粒子射出磁場與下一次進(jìn)入磁場位置間的距離x x2 2始始終不變終不變, ,與與N N0 0N N1 1相等相等. .由圖可看出由圖可看出x x2 2= =a a設(shè)粒子最終離開磁場時設(shè)粒子最終離開磁場時, ,與擋板相碰與擋板相碰n