（浙江選考）2023版高考物理二輪復(fù)習(xí)專題三電場和磁場第2講磁場對電流和電荷的作用學(xué)案

PAGEPAGE1第2講磁場對電流和電荷的作用[選考考點分布]章知識內(nèi)容考試要求歷次選考統(tǒng)計必考加試2022/102022/042022/102022/042022/11磁場磁現(xiàn)象和磁場bb4103磁感應(yīng)強度cc幾種常見的磁場bb通電導(dǎo)線在磁場中受到的力cd9、229、23109運動電荷在磁場中受到的力cc2322232323帶電粒子在勻強磁場中的運動d2322232323考點一有關(guān)磁場的根本知識辨析1.(2022·浙江4月選考·9)如圖1所示，兩平行直導(dǎo)線cd和ef豎直放置，通以方向相反、大小相等的電流，a、b兩點位于導(dǎo)線所在的平面內(nèi)．那么()圖1A．b點的磁感應(yīng)強度為零B．ef導(dǎo)線在a點產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里C．cd導(dǎo)線受到的安培力方向向右D．同時改變兩導(dǎo)線的電流方向，cd導(dǎo)線受到的安培力方向不變答案D解析根據(jù)右手定那么可知b處的兩處分磁場方向均為垂直紙面向外，所以選項A錯誤；ef在a處的磁場垂直紙面向外，所以選項B錯誤；根據(jù)左手定那么可判斷，方向相反的兩個電流的安培力互相排斥，所以選項C錯誤；不管電流方向如何，只要電流方向相反，就互相排斥，選項D正確．2.(2022·浙江10月學(xué)考·10)如圖2所示，把一根通電的硬直導(dǎo)線ab用輕繩懸掛在通電螺線管正上方，直導(dǎo)線中的電流方向由a向b.閉合開關(guān)S瞬間，導(dǎo)線a端所受安培力的方向是()圖2A．向上B．向下C．垂直紙面向外D．垂直紙面向里答案D解析根據(jù)右手定那么可知，開關(guān)閉合后，螺線管產(chǎn)生的磁極N極在右側(cè)．根據(jù)左手定那么可知，a端受力應(yīng)垂直紙面向里，選項D正確．3．(2022·浙江4月選考·9)法拉第電動機原理如圖3所示．條形磁鐵豎直固定在圓形水銀槽中心，N極向上．一根金屬桿斜插在水銀中，桿的上端與固定在水銀槽圓心正上方的鉸鏈相連．電源負(fù)極與金屬桿上端相連，與電源正極連接的導(dǎo)線插入水銀中．從上往下看，金屬桿()圖3A．向左擺動 B．向右擺動C．順時針轉(zhuǎn)動 D．逆時針轉(zhuǎn)動答案D解析根據(jù)左手定那么可知，導(dǎo)電金屬桿所受安培力將會使其逆時針轉(zhuǎn)動，D對．4．(人教版選修3－1P93“做一做〞改編)物理老師在課堂上做了一個“旋轉(zhuǎn)的液體〞實驗，實驗裝置如圖4：裝有導(dǎo)電液的玻璃器皿放在上端為S極的蹄形磁鐵的磁場中，器皿中心的圓柱形電極與電源負(fù)極相連，內(nèi)壁邊緣的圓環(huán)形電極與電源正極相連．接通電源后液體旋轉(zhuǎn)起來，關(guān)于這個實驗以下說法中正確的選項是()圖4A．液體中電流由中心流向邊緣；從上往下俯視，液體逆時針旋轉(zhuǎn)B．液體中電流由中心流向邊緣；從上往下俯視，液體順時針旋轉(zhuǎn)C．液體中電流由邊緣流向中心；從上往下俯視，液體順時針旋轉(zhuǎn)D．液體中電流由邊緣流向中心：從上往下俯視，液體逆時針旋轉(zhuǎn)答案D解析由圖可知液體中電流由邊緣流向中心，蹄形磁鐵的上端為S極，導(dǎo)電液處磁場方向豎直向上，由左手定那么可知電流受到的安培力方向從上往下俯視為逆時針方向，所以液體逆時針旋轉(zhuǎn)，應(yīng)選項D正確．5．(2022·浙江“七彩陽光〞聯(lián)考)小張同學(xué)將兩枚小磁針放進(jìn)某磁場中，發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時如圖5所示(忽略地磁場的影響)，那么該磁場一定不是()圖5A．蹄形磁鐵所形成的磁場B．條形磁鐵所形成的磁場C．通電螺線管所形成的磁場D．通電直導(dǎo)線所形成的磁場答案B6．(2022·稽陽聯(lián)誼學(xué)校8月聯(lián)考)如圖6所示為電流天平，可以用來測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度，它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，線圈的水平邊長為l，處于勻強磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強度B的方向與線圈平面垂直，當(dāng)線圈中通過電流I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂到達(dá)平衡，然后使電流反向，大小不變，這時需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再到達(dá)新的平衡，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，那么磁感應(yīng)強度B為()圖6A.eq\f(mg,2Il) B.eq\f(mg,Il)C.eq\f(mg,2nIl) D.eq\f(mg,nIl)答案C解析電流方向反向，安培力的變化為2nBIl，大小等于mg，C對．7．(2022·紹興市9月選考)如圖7所示，電子槍向右發(fā)射電子束，其正下方水平直導(dǎo)線內(nèi)通有向右的電流，那么電子束將()圖7A．向上偏轉(zhuǎn) B．向下偏轉(zhuǎn)C．向紙外偏轉(zhuǎn) D．向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)答案A解析由安培定那么知水平直導(dǎo)線上方磁場方向垂直于紙面向外，由左手定那么知向右運動的電子受到向上的洛倫茲力，故A正確．8．(2022·紹興市選考模擬)以下說法正確的選項是()A．條形磁鐵內(nèi)部的磁感線方向是從磁鐵的N極指向S極B．一小段通電導(dǎo)線放在某處不受磁場力作用，那么該處的磁感應(yīng)強度為零C．兩通電導(dǎo)線之間的相互作用是通過磁場發(fā)生的D．在磁感應(yīng)強度為B的磁場中，穿過面積為S的平面的磁通量為Φ＝BS答案C解析條形磁鐵內(nèi)部的磁感線方向是從磁鐵的S極指向N極的，A不正確；一小段通電導(dǎo)線放在磁場中某處，假設(shè)導(dǎo)線平行于磁場，既使磁感應(yīng)強度不為零，導(dǎo)線也不受磁場力作用，故B錯；兩通電導(dǎo)線間的相互作用是通過磁場發(fā)生的，C正確；在磁感應(yīng)強度為B的磁場中，只有當(dāng)磁感應(yīng)強度B垂直于某平面時，穿過面積為S的該平面的磁通量Φ＝BS才成立，D不正確．應(yīng)選C.考點二帶電粒子在有界磁場中的根本運動1.如圖8所示，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子從x軸上的P(a,0)點以速度v，沿與x正方向成60°的方向射入第一象限內(nèi)的勻強磁場中，并恰好垂直于y軸射出第一象限．求：圖8(1)勻速圓周運動的半徑．(2)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B.(3)射出點的坐標(biāo)．答案(1)eq\f(2\r(3)a,3)(2)eq\f(\r(3)mv,2qa)(3)(0，eq\r(3)a)解析(1)粒子在磁場中在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，如下圖，由射入、射出點可找到圓心O′，由幾何知識得rsin60°＝a，解得圓周運動的半徑為r＝eq\f(a,sin60°)＝eq\f(2\r(3)a,3).(2)粒子在磁場中在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，洛倫茲力提供圓周運動向心力，有qvB＝meq\f(v2,r)，得磁場的磁感應(yīng)強度B＝eq\f(mv,qr)＝eq\f(mv,q×\f(2\r(3),3)a)＝eq\f(\r(3)mv,2qa).(3)由幾何關(guān)系有：粒子射出磁場時的縱坐標(biāo)y＝r＋rcos60°＝eq\f(2\r(3)a,3)(1＋cos60°)＝eq\r(3)a，所以射出磁場時的坐標(biāo)為(0，eq\r(3)a)．2．空間有一圓柱形勻強磁場區(qū)域，該區(qū)域的橫截面的半徑為R，磁場方向垂直橫截面．一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子以速率v0沿橫截面的某直徑射入磁場，離開磁場時速度方向偏離入射方向60°.不計重力，該磁場的磁感應(yīng)強度大小為()A.eq\f(\r(3)mv0,3qR)B.eq\f(mv0,qR)C.eq\f(\r(3)mv0,qR)D.eq\f(3mv0,qR)答案A解析假設(shè)磁場方向垂直于橫截面向外，帶電粒子在磁場中的運動軌跡如下圖，由幾何關(guān)系知r＝eq\r(3)R.根據(jù)洛倫茲力提供向心力得：qv0B＝meq\f(v\o\al(0,2),r)，解得B＝eq\f(\r(3)mv0,3qR).假設(shè)磁場方向垂直于橫截面向里可得到同樣的結(jié)果，選項A正確．3.如圖9所示，正六邊形abcdef區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場．一帶正電的粒子從f點沿fd方向射入磁場區(qū)域，當(dāng)速度大小為vb時，從b點離開磁場，在磁場中運動的時間為tb，當(dāng)速度大小為vc時，從c點離開磁場，在磁場中運動的時間為tc，不計粒子重力．那么速度之比vb∶vc和時間之比tb∶tc分別是多少？圖9答案1∶22∶1解析帶正電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，運動軌跡如下圖，由幾何關(guān)系得，rc＝2rb，θb＝120°，θc＝60°，由qvB＝meq\f(v2,r)得，v＝eq\f(qBr,m)，那么vb∶vc＝rb∶rc＝1∶2,又由T＝eq\f(2πm,qB)，t＝eq\f(θ,2π)T和θb＝2θc得tb∶tc＝2∶1.考點三帶電粒子在磁場中運動的多過程問題1．(2022·浙江11月選考·23)如圖10所示，x軸上方存在垂直紙面向外的勻強磁場，坐標(biāo)原點有一正離子源，單位時間在xOy平面內(nèi)發(fā)射n0個速率均為v的離子，分布在y軸兩側(cè)各為θ的范圍內(nèi)．在x軸上放置長度為L的離子收集板，其右端點距坐標(biāo)原點的距離為2L，當(dāng)磁感應(yīng)強度為B0時，沿y圖10(1)求離子的比荷eq\f(q,m)；(2)假設(shè)發(fā)射的離子被收集板全部收集，求θ的最大值；(3)假設(shè)離子到達(dá)x軸時沿x軸均勻分布，當(dāng)θ＝37°，磁感應(yīng)強度B0≤B≤3B0的區(qū)間取不同值時，求單位時間內(nèi)收集板收集到的離子數(shù)n與磁感應(yīng)強度B之間的關(guān)系．(不計離子在磁場中運動的時間)答案(1)eq\f(v,B0L)(2)60°(3)見解析解析(1)磁場強度為B0時，沿著y軸正方向射入的離子，正好打在收集板右端，那么離子軌跡如圖甲：可知L＝R，qvB0＝meq\f(v2,R)，聯(lián)立可得：eq\f(q,m)＝eq\f(v,B0L)(2)如圖乙所示，以最大值θm入射時，乙根據(jù)幾何關(guān)系，有：2Rcosθm＝L，故θm＝60°(3)B≥B0，全部收集到離子時的最小半徑為R1，如圖丙丙有2R1cos37°＝L得B1＝eq\f(mv,qR1)＝1.6B0當(dāng)B0≤B≤1.6B0時，n1＝n0B>1.6B0，恰好收集不到離子時的半徑為R2，有R2＝0.5L，得B2＝2B因此當(dāng)1.6B0≤B≤2B0時，設(shè)R′＝eq\f(mv,qB)，那么n2＝eq\f(2R′－L,2R′1－cos37°)n0＝n0(5－eq\f(5B,2B0))，當(dāng)2B0≤B≤3B0時，極板上無法收集到離子，n3＝0.2.圖11(1)求閉合平衡軌道在峰區(qū)內(nèi)圓弧的半徑r，并判斷離子旋轉(zhuǎn)的方向是順時針還是逆時針；(2)求軌道在一個峰區(qū)內(nèi)圓弧的圓心角θ，及離子繞閉合平衡軌道旋轉(zhuǎn)的周期T；(3)在谷區(qū)也施加垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B′，新的閉合平衡軌道在一個峰區(qū)內(nèi)的圓心角θ變?yōu)?0°，求B′和B的關(guān)系．：sin(α±β)＝sinαcosβ±cosαsinβ，cosα＝1－2sin2eq\f(α,2).答案(1)eq\f(mv,qB)逆時針(2)eq\f(2π,3)eq\f(2π＋3\r(3)m,qB)(3)B′＝eq\f(\r(3)－1,2)B解析(1)峰區(qū)內(nèi)圓弧半徑r＝eq\f(mv,qB)旋轉(zhuǎn)方向為逆時針方向(2)如圖甲所示，由對稱性，峰區(qū)內(nèi)圓弧的圓心角θ＝eq\f(2π,3)每個圓弧的弧長l＝eq\f(2πr,3)＝eq\f(2πmv,3qB)每段直線長度L＝2rcoseq\f(π,6)＝eq\r(3)r＝eq\f(\r(3)mv,qB)周期T＝eq\f(3l＋L,v)代入得T＝eq\f(2π＋3\r(3)m,qB)(3)如圖乙所示，谷區(qū)內(nèi)的圓心角θ′＝120°－90°＝30°谷區(qū)內(nèi)的軌道圓弧半徑r′＝eq\f(mv,qB′)由幾何關(guān)系rsineq\f(θ,2)＝r′sineq\f(θ′,2)由三角關(guān)系sineq\f(30°,2)＝sin15°＝eq\f(\r(6)－\r(2),4)代入得B′＝eq\f(\r(3)－1,2)B.3．如圖12甲所示，M、N為豎直放置且彼此平行的兩塊平板，板間距離為d，兩板中央各有一個小孔O、O′且正對，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場，磁感應(yīng)強度隨時間的變化如圖乙所示．有一束正離子在t＝0時垂直于M板從小孔O射入磁場．正離子質(zhì)量為m，帶電荷量為q，正離子在磁場中做勻速圓周運動的周期與磁感應(yīng)強度變化的周期都為T0，不考慮由于磁場變化而產(chǎn)生的電場的影響，不計離子所受重力．求：圖12(1)磁感應(yīng)強度B0的大小；(2)要使正離子從O′孔垂直于N板射出磁場，求正離子射入磁場時的速度v0的可能值．答案(1)eq\f(2πm,qT0)(2)eq\f(πd,2nT0)(n＝1,2,3…)解析設(shè)垂直于紙面向里的磁場方向為正方向(1)正離子射入磁場，洛倫茲力提供向心力B0qv0＝meq\f(v\o\al(0,2),r)①做勻速圓周運動的周期T0＝eq\f(2πr,v0)②聯(lián)立①②兩式得磁感應(yīng)強度B0＝eq\f(2πm,qT0)(2)要使正離子從O′孔垂直于N板射出磁場，v0的方向應(yīng)如下圖，在兩板之間正離子只運動一個周期即T0時，有r1＝eq\f(d,4).當(dāng)兩板之間正離子運動n個周期即nT0時，有r＝eq\f(d,4n)(n＝1,2,3…)．聯(lián)立求解，得正離子的速度的可能值為v0＝eq\f(B0qr,m)＝eq\f(πd,2nT0)(n＝1,2,3…)．解決帶電粒子在磁場中運動的多過程問題(1)分析題目特點，確定帶電粒子運動的大致過程．(2)作出粒子運動軌跡示意圖．(3)對每一個過程確定圓心，幾何求半徑，運用半徑公式、周期公式等規(guī)律求解．(4)假設(shè)為周期性重復(fù)的多解問題，尋找通項式，假設(shè)是出現(xiàn)幾種解的可能性，注意每種解出現(xiàn)的條件．考點四帶電粒子在有界磁場中的臨界極值問題1．(2022·浙江9月選考樣題·23)某科研小組設(shè)計了一個粒子探測裝置．如圖13甲所示，一個截面半徑為R的圓筒(筒長大于2R)水平固定放置，筒內(nèi)分布著垂直于軸線的水平方向勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B.圖乙為圓筒的入射截面，圖丙為豎直方向過筒軸的切面．質(zhì)量為m，電荷量為q的正離子以不同的初速度垂直于入射截面射入筒內(nèi)．圓筒內(nèi)壁布滿探測器，可記錄粒子到達(dá)筒壁的位置．筒壁上的P點和Q點與入射面的距離分別為R和2R.(離子碰到探測器即被吸收，忽略離子間的相互作用)圖13(1)離子從O點垂直射入，偏轉(zhuǎn)后到達(dá)P點，求該離子的入射速度v0的大?。?2)離子從OC線上垂直射入，求位于Q點處的探測器接收到的離子的入射速度范圍；(3)假設(shè)離子以第(2)問求得范圍內(nèi)的速度垂直入射，從入射截面的特定區(qū)域入射的離子偏轉(zhuǎn)后仍能到達(dá)距入射面為2R的筒壁位置，畫出此入射區(qū)域的形狀并求其面積．答案(1)eq\f(qBR,m)(2)eq\f(2qBR,m)≤v≤eq\f(5qBR,2m)(3)見解析圖eq\f(2πR2,3)－eq\f(\r(3)R2,2)解析(1)離子運動的半徑為RqBv0＝meq\f(v\o\al(0,2),R)v0＝eq\f(qBR,m)(2)離子以v1從C點入射時，才能到達(dá)Q點，偏轉(zhuǎn)半徑為R1＝2RqBv1＝meq\f(v\o\al(1,2),R1)v1＝eq\f(2qBR,m)從O點入射時，設(shè)半徑為R2，根據(jù)題意得(R2－R)2＋(2R)2＝Req\o\al(2,2)，R2＝eq\f(5,2)R，qBv2＝meq\f(v\o\al(2,2),R2)v2＝eq\f(5qBR,2m)所以eq\f(2qBR,m)≤v≤eq\f(5qBR,2m)(3)當(dāng)離子以eq\f(5qBR,2m)的速度在偏離豎直線CO入射時，入射點與正下方筒壁的距離仍然為R.所以特定入射區(qū)域為圖中陰影局部由幾何關(guān)系得S1＝eq\f(120,360)×πR2＝eq\f(πR2,3)S2＝eq\f(πR2,3)－eq\f(\r(3)R2,4)S總＝eq\f(2πR2,3)－eq\f(\r(3)R2,2)2．(2022·寧波市模擬)如圖14所示，在足夠長的水平絕緣板上方距離為d的P點有一個粒子發(fā)射源，能夠在紙面內(nèi)向各個方向發(fā)射速率相等、比荷為k的帶正電的粒子，不考慮粒子間的相互作用和粒子重力．圖14(1)假設(shè)粒子的發(fā)射速率為v0，在絕緣板上方加一電場強度大小為E、方向豎直向下的勻強電場，求同一時刻發(fā)射出的帶電粒子打到板上的最大時間差；(2)假設(shè)粒子的發(fā)射速率為v0，在絕緣板的上方只加一方向垂直紙面、磁感應(yīng)強度B＝eq\f(v0,kd)的勻強磁場，求帶電粒子能到達(dá)板上的最大長度L.答案(1)eq\f(2v0,kE)(2)(eq\r(3)＋1)d解析(1)當(dāng)速度方向豎直向下時，時間最短，當(dāng)速度方向豎直向上時，時間最長，由運動學(xué)公式得qE＝ma，eq\f(q,m)＝kd＝v0t1＋eq\f(1,2)kEteq\o\al(1,2)，d＝－v0t2＋eq\f(1,2)kEteq\o\al(2,2)解得Δt＝t2－t1＝eq\f(2v0,kE).(2)磁場中由qv0B＝meq\f(v\o\al(0,2),R)得R＝eq\f(mv0,qB)＝d，如圖可知板上LCM＝eq\r(3)d，LNC＝d，故粒子能到達(dá)板上的最大長度L＝(eq\r(3)＋1)d.解決帶電粒子的臨界問題的技巧方法(1)剛好穿出(或不穿出)磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運動的軌跡與邊界相切，據(jù)此可以確定速度、磁感應(yīng)強度、軌跡半徑等方面的極值．(2)當(dāng)速度v一定時，弧長(或弦長)越大，圓心角越大，那么帶電粒子在有界磁場中運動的時間越長(前提條件為弧是劣弧)．(3)在圓形勻強磁場中，當(dāng)運動軌跡圓半徑大于區(qū)域圓半徑時，那么入射點和出射點為磁場直徑的兩個端點時(所有的弦長中直徑最長)，軌跡對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角最大．專題強化練(限時：40分鐘)1．(2022·浙江4月選考·4)物理學(xué)中的自由落體規(guī)律、萬有引力定律、靜止點電荷之間的相互作用規(guī)律和電流磁效應(yīng)分別由不同的物理學(xué)家探究發(fā)現(xiàn)，他們依次是()A．伽利略、牛頓、庫侖和奧斯特B．牛頓、安培、洛倫茲和奧斯特C．伽利略、卡文迪許、庫侖和安培D．開普勒、伽利略、庫侖和洛倫茲答案A解析自由落體規(guī)律是伽利略探究發(fā)現(xiàn)的；萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)者是牛頓；真空中靜止的兩個點電荷之間的相互作用規(guī)律是庫侖發(fā)現(xiàn)的；電流磁效應(yīng)是奧斯特發(fā)現(xiàn)的，所以答案為A.2．如圖1所示，E、F分別表示蓄電池兩極，P、Q分別表示螺線管兩端．當(dāng)閉合開關(guān)時，發(fā)現(xiàn)小磁針N極偏向螺線管Q端．以下判斷正確的選項是()圖1A．E為蓄電池正極B．螺線管P端為S極C．流過電阻R的電流方向向上D．管內(nèi)磁場方向由P指向Q答案C解析根據(jù)小磁針靜止時N極所指的方向，可以判斷出通電螺線管的P端為N極，Q端為S極，管內(nèi)磁場方向由Q指向P.根據(jù)右手螺旋定那么還可以判斷出流過電阻R的電流方向向上，E為蓄電池負(fù)極．3．(2022·嵊州市高級中學(xué)期末)有一通電金屬導(dǎo)線在赤道上方，東西向水平放置，電流方向向東，它受到地磁場的作用力方向為()A．向東B．向西C．向上D．向下答案C解析地球磁場的南北極和地理的南北極相反，因此在赤道上方磁場方向從南指向北，依據(jù)左手定那么可得電流方向向東，那么安培力方向向上，故C正確．4.(2022·紹興市聯(lián)考)圖2中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個頂點上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如下圖．一帶正電的粒子從正方形中心O點沿垂直于紙面的方向向外運動，它所受洛倫茲力的方向是()圖2A．向上B．向下C．向左D．向右答案B解析b、d兩根導(dǎo)線在O點產(chǎn)生的磁場相互抵消，a、c兩根導(dǎo)線在O點產(chǎn)生的磁場方向均為水平向左，再根據(jù)左手定那么，帶正電的粒子垂直于紙面向外運動所受洛倫茲力方向向下，選項B正確．5．速率相同的電子垂直磁場方向進(jìn)入四個不同的磁場，其軌跡照片如下圖，那么磁場最強的是()答案D解析由qvB＝eq\f(mv2,R)可得B＝eq\f(mv,qR).磁場最強的對應(yīng)軌跡半徑最小，選項D正確．6．(2022·溫州市九校高三上學(xué)期期末)如圖3所示，用兩個一樣的彈簧秤懸掛著一根銅棒，銅棒所在虛線范圍內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，棒中通以自左向右的電流，當(dāng)棒靜止時，彈簧秤的讀數(shù)為F1；假設(shè)將棒中的電流方向反向，當(dāng)棒再次靜止時，彈簧秤的示數(shù)為F2，且F2>F1，根據(jù)以上信息，不能確定的是()圖3A．磁場的方向 B．安培力的大小C．磁感應(yīng)強度的大小 D．銅棒的重力答案C解析因為電流反向時，彈簧秤的讀數(shù)F2＞F1，所以可以知道電流方向自左向右時，導(dǎo)體棒受到的安培力方向向上，根據(jù)左手定那么可以確定磁場的方向為垂直紙面向里，故A能確定；由于電流大小不知，所以無法確定磁感應(yīng)強度的大小，故C不能確定；令銅棒的重力為G，安培力的大小為F，那么由平衡條件得：2F1＝G－F 當(dāng)電流反向時，安培力變?yōu)樨Q直向下，此時同樣根據(jù)導(dǎo)體棒平衡有：2F2＝G＋F 由①和②可得：棒的重力G＝F1＋F2，安培力F的大小F＝F2－F1，因此可確定安培力的大小與銅棒的重力，故B、D能確定．7.(2022·溫州市十校高三期末)如圖4，干電池下面(負(fù)極)吸有一塊圓柱形強磁鐵，銅導(dǎo)線彎折后與電池構(gòu)成電路，銅導(dǎo)線下面兩端與強磁鐵形成電刷狀接觸，銅導(dǎo)線組成的線框就會轉(zhuǎn)動起來，以下說法正確的選項是()圖4A．如果強磁鐵的上外表是N極，那么從上往下看線框就有可能做逆時針轉(zhuǎn)動B．如果強磁鐵的上外表是S極，那么從上往下看線框就有可能做順時針轉(zhuǎn)動C．不管強磁鐵N極向上或者向下放置，從上往下看線框總是做順時針轉(zhuǎn)動D．使用的圓柱形磁鐵磁性非常強大，實驗時要遠(yuǎn)離磁卡、等易受強磁場影響的設(shè)備答案D解析如果磁鐵上端為N極，下端為S極，周圍磁感線由上往下斜穿入金屬絲內(nèi)部，而電流方向由上向下，由左手定那么知：由上往下看(俯視)，金屬絲順時針轉(zhuǎn)動；使用的圓柱形磁鐵磁性非常強大，實驗時要遠(yuǎn)離磁卡、等易受強磁場影響的設(shè)備．故D正確．8．如圖5甲所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為L，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.垂直于導(dǎo)軌水平對稱放置一根均勻金屬棒．從t＝0時刻起，棒上有如圖乙所示的持續(xù)交變電流I，周期為T，最大值為Im，圖甲中I所示方向為電流正方向．那么關(guān)于金屬棒的說法錯誤的選項是()圖5A．一直向右移動B．速度隨時間周期性變化C．受到的安培力隨時間周期性變化D．受到的安培力在一個周期內(nèi)做正功答案D解析根據(jù)左手定那么知金屬棒在0～eq\f(T,2)內(nèi)所受安培力向右，大小恒定，故金屬棒向右做勻加速運動，在eq\f(T,2)～T內(nèi)金屬棒所受安培力與前半個周期大小相等，方向相反，金屬棒向右做勻減速運動，一個周期結(jié)束時金屬棒速度恰好為零，以后始終向右重復(fù)上述運動，選項A、B、C正確；在0～eq\f(T,2)時間內(nèi)，安培力方向與運動方向相同，安培力做正功，在eq\f(T,2)～T時間內(nèi)，安培力方向與運動方向相反，安培力做負(fù)功，在一個周期內(nèi)，安培力所做總功為零，選項D錯誤．9.如圖6所示，質(zhì)量為m，電荷量為＋q的帶電粒子，以不同的初速度兩次從O點垂直于磁感線和磁場邊界向上射入勻強磁場，在洛倫茲力作用下分別從M、N兩點射出磁場，測得OM∶ON＝3∶4，粒子重力不計，那么以下說法中正確的選項是()圖6A．兩次帶電粒子在磁場中經(jīng)歷的時間之比為3∶4B．兩次帶電粒子在磁場中運動的路程長度之比為4∶3C．兩次帶電粒子在磁場中所受的洛倫茲力大小之比為3∶4D．兩次帶電粒子在磁場中所受的洛倫茲力大小之比為4∶3答案C解析設(shè)OM＝2r1，ON＝2r2，故eq\f(r1,r2)＝eq\f(OM,ON)＝eq\f(3,4)，路程長度之比eq\f(sM,sN)＝eq\f(πr1,πr2)＝eq\f(3,4)，B錯誤；由r＝eq\f(mv,qB)知eq\f(v1,v2)＝eq\f(r1,r2)＝eq\f(3,4)，故eq\f(FM,FN)＝eq\f(qv1B,qv2B)＝eq\f(3,4)，C正確，D錯誤；由于T＝eq\f(2πm,Bq)，那么eq\f(tM,tN)＝eq\f(\f(1,2)TM,\f(1,2)TN)＝1，A錯誤．10.如圖7所示，重力不計、初速度為v的正電荷，從a點沿水平方向射入有明顯左邊界的勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，假設(shè)邊界右側(cè)的磁場范圍足夠大，該電荷進(jìn)入磁場后()圖7A．動能發(fā)生改變B．運動軌跡是一個完整的圓，正電荷始終在磁場中運動C．運動軌跡是一個半圓，并從a點上方某處穿出邊界向左射出D．運動軌跡是一個半圓，并從a點下方某處穿出邊界向左射出答案C解析洛倫茲力不做功，電荷的動能不變，A不正確；由左手定那么知，正電荷剛進(jìn)入磁場時受到的洛倫茲力的方向向上，電荷在勻強磁場中做勻速圓周運動，運動軌跡是一個半圓，并從a點上方某處穿出邊界向左射出，B、D均不正確，C正確．11．(2022·稽陽聯(lián)誼學(xué)校8月聯(lián)考)如圖8所示，半徑分別為R1、R2的兩個同心圓，圓心為O，小圓內(nèi)有垂直紙面向里的磁場，磁感應(yīng)強度為B1，大圓外有垂直紙面的磁感應(yīng)強度為B2的磁場，圖中未畫出，兩圓中間的圓環(huán)局部沒有磁場．今有一帶正電粒子從小圓邊緣的A點以速度v沿AO方向射入小圓的磁場區(qū)域，然后從小圓磁場中穿出，此后該粒子第一次回到小圓便經(jīng)過A點(帶電粒子重力不計)，求：圖8(1)假設(shè)v＝eq\f(\r(3)B1qR1,m)，那么帶電粒子在小圓內(nèi)的運動時間t為多少？(2)大圓外的磁場B2方