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文檔簡(jiǎn)介
2025年高考物理復(fù)習(xí)熱搜題速遞之磁場(chǎng)(2024年7月)
選擇題(共8小題)
1.一圓筒處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與筒的軸平行,筒的橫截面如圖所示.圖中
直徑MN的兩端分別開有小孔,筒繞其中心軸以角速度3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).在該截面內(nèi),一帶電粒子從小
孔M射入筒內(nèi),射入時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與MN成30°角.當(dāng)筒轉(zhuǎn)過90°時(shí),該粒子恰好從小孔N飛出圓
筒.不計(jì)重力.若粒子在筒內(nèi)未與筒壁發(fā)生碰撞,則帶電粒子的比荷為()
AXXX、
IXXX,,攵XX
\XX/,OXx
\x/xXX/
「、30°
2.如圖,虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),P為磁場(chǎng)邊界上的一點(diǎn),大量相同的帶電
粒子以相同的速率經(jīng)過P點(diǎn),在紙面內(nèi)沿不同方向射入磁場(chǎng),若粒子射入的速率為VI,這些粒子在磁
場(chǎng)邊界的出射點(diǎn)分布在六分之一圓周上;若粒子射入速率為V2,相應(yīng)的出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上,
不計(jì)重力及帶電粒子之間的相互作用,則V2:VI為()
A.V3:2B.V2:1C.V3:1D.3:V2
3.如圖,在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Bo的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,兩長(zhǎng)直導(dǎo)線P和Q垂直于紙面固定放置,兩者之間的距
離為lo在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時(shí),紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為1的a點(diǎn)處的磁感
應(yīng)強(qiáng)度為零。如果讓P中的電流反向、其他條件不變,則a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為()
p0-------------GQ
V32V3
A.0B.—BoC.------BoD.2Bo
33
4.如圖,半徑為R的圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的橫截面(紙面),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向外。
R
一電荷量為q(q>0)、質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域,射入點(diǎn)與ab的距離為萬(wàn).已
知粒子射出磁場(chǎng)與射入磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為60°,則粒子的速率為(不計(jì)重力)()
?B:
qBR3qBR2qBR
A,迎D.
2mm2mm
5.如圖,空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)方向豎直向上(與紙面平行),磁場(chǎng)方向垂直于紙面
向里。三個(gè)帶正電的微粒a,b,c電荷量相等,質(zhì)量分別為ma,mb,mc.已知在該區(qū)域內(nèi),a在紙面
內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)。下列選項(xiàng)正確
的是)
左右
A.ma>mb>mcB.mb>ma>mcC.mc>ma>mbD.mc>mb>ma
6.空間有一圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,該區(qū)域的橫截面的半徑為R,磁場(chǎng)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vo沿橫截面的某直徑射入磁場(chǎng),離開磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏離入射方向
60°.不計(jì)重力,該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()
V3mv43mv
A.---------00D.小
3qRBE.qRqR
7.平面0M和平面ON之間的夾角為30°,其橫截面(紙面)如圖所示,平面OM上方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),
磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向外.一帶電粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q(q>0).粒子沿紙
面以大小為v的速度從OM的某點(diǎn)向左上方射入磁場(chǎng),速度與OM成30°角.已知粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)
動(dòng)軌跡與ON只有一個(gè)交點(diǎn),并從OM上另一點(diǎn)射出磁場(chǎng).不計(jì)重力.粒子離開磁場(chǎng)的出射點(diǎn)到兩平面
交線O的距離為()
????B“?八1?N?
???????
一廣^30L°-M
mvyfsmv2mv4mv
A.-----B.--------C.——D.------
2qBqBqBqB
8.現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來分析比質(zhì)子重很多的離子,其示意圖如圖所示,其中加速電壓恒定。質(zhì)子在入口處
從靜止開始被加速電場(chǎng)加速,經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從出口離開磁場(chǎng)。若某種一價(jià)正離子在入口處從靜止開
始被同一加速電場(chǎng)加速,為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開磁場(chǎng),需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來
的12倍。此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為()
??
磁
場(chǎng)
場(chǎng)??
7
出口
A.11B.12C.121D.144
二.多選題(共6小題)
(多選)9.如圖,三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線Li、L2和L3兩兩等距,均通有電流I,L1中電流方向與
L2中的相同,與L3中的相反。下列說法正確的是()
/鏟
/、
/t\、
/9、\
r、
/,、
z?-------------專^
A.Li所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面垂直
B.L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與Li、L2所在平面垂直
C.Li、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1:1:V3
D.Li、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為百:V3:1
(多選)10.如圖1,兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置,間距為L(zhǎng),其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度
為B.垂直于導(dǎo)軌水平對(duì)稱放置一根均勻金屬棒。從t=0時(shí)刻起,棒上有如圖2的持續(xù)交變電流I、周
期為T,最大值為3,圖1中I所示方向?yàn)殡娏髡较?。則金屬棒()
A.一直向右移動(dòng)
B.速度隨時(shí)間周期性變化
C.受到的安培力隨時(shí)間周期性變化
D.受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)做正功
(多選)11.如圖所示,MN是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在紙
面內(nèi)從0點(diǎn)射入磁場(chǎng)。若粒子速度為vo,最遠(yuǎn)能落在邊界上的A點(diǎn)。下列說法正確的有()
m,q1"+"川
M—?------?----N
xoxX4XX
XXXXX
B
XXXXX
XXXXX
A.若粒子落在A點(diǎn)的左側(cè),其速度一定小于vo
B.若粒子落在A點(diǎn)的右側(cè),其速度一定大于vo
C.若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi),其速度不可能小于vo-察
D.若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi),其速度不可能大于vo+察
(多選)12.如圖,兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距21,通有大小相等、方向相同的恒定電流,a、b、c是導(dǎo)線所
在平面內(nèi)的三點(diǎn),左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為g、1和31。關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列判斷正
確的是()
abc
???
A.a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大
B.b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等
C.a、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同
D.b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零
(多選)13.三條在同一平面(紙面)內(nèi)的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線組成一等邊三角形,在導(dǎo)線中通過的電流均為I,
方向如圖所示。a、b和c三點(diǎn)分別位于三角形的三個(gè)頂角的平分線上,且到相應(yīng)頂點(diǎn)的距離相等。將a、
b和c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別記為Bi、B2和B3,下列說法正確的是()
A.Bi=B2VB3
B.B1=B2=B3
C.a和b處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里
D.a處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,b和c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里
(多選)14.如圖所示,S處有一電子源,可向紙面內(nèi)任意方向發(fā)射電子,平板MN垂直于紙面,在紙面
內(nèi)的長(zhǎng)度L=9.1cm,中點(diǎn)O與S間的距離d=4.55cm,MN與SO直線的夾角為3板所在平面有電子
源的一側(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0X10-4T.電子質(zhì)量m=9.1Xl(T
3%g,電量e=1.6Xl(yi9c,不計(jì)電子重力。電子源發(fā)射速度v=1.6X106m的一個(gè)電子,該電子打在
板上可能位置的區(qū)域的長(zhǎng)度為1,則()
A.0=90°時(shí),l=9.1cmB.0=60°時(shí),l=9.1cm
C.6=45°時(shí),l=4.55cmD.6=30°時(shí),l=4.55cm
三.填空題(共1小題)
15.如圖,兩根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線a、b平行放置,a、b中的電流強(qiáng)度分別為I和21,此時(shí)a受到的磁場(chǎng)力為F,
若以該磁場(chǎng)力的方向?yàn)檎?,則b受到的磁場(chǎng)力為.當(dāng)在a、b的正中間再放置一根與a、b平
行共面的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線c后,a受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)?F,則此時(shí)b受到的磁場(chǎng)力為.
四.實(shí)驗(yàn)題(共1小題)
16.某同學(xué)用圖中所給器材進(jìn)行與安培力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。兩根金屬導(dǎo)軌ab和aibi固定在同一水平面內(nèi)且相
互平行,足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方,S極位于兩導(dǎo)軌的正下方,一金屬棒
置于導(dǎo)軌上且兩導(dǎo)軌垂直。
(1)在圖中畫出連線,完成實(shí)驗(yàn)電路。要求滑動(dòng)變阻器以限流方式接入電路,且在開關(guān)閉合后,金屬
棒沿箭頭所示的方向移動(dòng)。
(2)為使金屬棒在離開導(dǎo)軌時(shí)具有更大的速度,有人提出以下建議:
A.適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離
B.換一根更長(zhǎng)的金屬棒
C.適當(dāng)增大金屬棒中的電流
其中正確的是(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))
五.解答題(共4小題)
17.平面直角坐標(biāo)系xOy中,第I象限存在垂直于平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),第III象限存在沿y軸負(fù)方向的勻
強(qiáng)電場(chǎng),如圖所示。一帶負(fù)電的粒子從電場(chǎng)中的Q點(diǎn)以速度vo沿x軸正方向開始運(yùn)動(dòng),Q點(diǎn)到y(tǒng)軸的
距離為到x軸距離的2倍。粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O離開電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng),最終從x軸上的P點(diǎn)射出磁場(chǎng),P
點(diǎn)到y(tǒng)軸距離與Q點(diǎn)到y(tǒng)軸距離相等。不計(jì)粒子重力,求:
(1)粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向;
(2)電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小之比。
18.如圖,在y>0的區(qū)域存在方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E,在y<0的區(qū)域存在方向垂
直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)氣核{和一個(gè)笈核fH先后從y軸上y=h點(diǎn)以相同的動(dòng)能射出,
速度方向沿x軸正方向。已知進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),速度方向與x軸正方向的夾角為60°,并從坐標(biāo)原點(diǎn)O
處第一次射出磁場(chǎng)。的質(zhì)量為m,電荷量為q,不計(jì)重力。求
(1)第一次進(jìn)入磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)0的距離;
(2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??;
(3)?H第一次離開磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)O的距離。
19.如圖,在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向外。一帶
正電的粒子從靜止開始經(jīng)電壓U加速后,沿平行于x軸的方向射入磁場(chǎng);一段時(shí)間后,該粒子在0P
邊上某點(diǎn)以垂直于x軸的方向射出。己知。點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),N點(diǎn)在y軸上,0P與x軸的夾角為30°,
粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的入射點(diǎn)與離開磁場(chǎng)的出射點(diǎn)之間的距離為d,不計(jì)重力。求
(1)帶電粒子的比荷;
(2)帶電粒子從射入磁場(chǎng)到運(yùn)動(dòng)至x軸的時(shí)間。
20.一足夠長(zhǎng)的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),其在xOy平面內(nèi)的截面如圖所示;中間是磁場(chǎng)區(qū)域,
其邊界與y軸垂直,寬度為1,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向垂直于xOy平面;磁場(chǎng)的上、下兩側(cè)為電
場(chǎng)區(qū)域,寬度均為1,,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小均為E,方向均沿x軸正方向;M、N為條狀區(qū)域邊界上的兩
點(diǎn),它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從M點(diǎn)沿y軸正方向射入電場(chǎng),經(jīng)過一段時(shí)
間后恰好以從M點(diǎn)入射的速度從N點(diǎn)沿y軸正方向射出。不計(jì)重力。
(1)定性畫出該粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡;
(2)求該粒子從M點(diǎn)入射時(shí)速度的大小;
71
(3)若該粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為一,求該粒子的比荷及其從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)
6
到N點(diǎn)的時(shí)間。
2025年高考物理復(fù)習(xí)熱搜題速遞之磁場(chǎng)(2024年7月)
參考答案與試題解析
一.選擇題(共8小題)
1.一圓筒處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與筒的軸平行,筒的橫截面如圖所示.圖中
直徑MN的兩端分別開有小孔,筒繞其中心軸以角速度3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).在該截面內(nèi),一帶電粒子從小
孔M射入筒內(nèi),射入時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與MN成30°角.當(dāng)筒轉(zhuǎn)過90°時(shí),該粒子恰好從小孔N飛出圓
筒.不計(jì)重力.若粒子在筒內(nèi)未與筒壁發(fā)生碰撞,則帶電粒子的比荷為()
/xXX/
|XXX「幺XX
\Xx/*OXX
\x/xXX/
\30°
【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng);牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用;牛頓第二定律求解向心力.
【專題】定量思想;圖析法;方程法;帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題.
【答案】A
【分析】由題,粒子不經(jīng)碰撞而直接從N孔射出,即可根據(jù)幾何知識(shí)畫出軌跡,由幾何關(guān)系求出軌跡
的圓心角,根據(jù)圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間和粒子勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等即可.
【解答】解:粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),
根據(jù)幾何關(guān)系,有/MOA=90°,ZOMA=45°,ZCMO'=60°,所以/O'MA=75°,NO'AM
=75°,ZMO/A=30°
即軌跡圓弧所對(duì)的圓心角為30°
粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=鬻
粒子在磁場(chǎng)中勻速圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=募7=七x鬻
圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)90°所用時(shí)間F="7="x§
粒子勻速圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間相等t=t'
12nm12n
12XqB-4*3
解得:—=—,A正確,BCD錯(cuò)誤
m3B
故選:Ao
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了帶點(diǎn)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),分析清楚粒子運(yùn)動(dòng)過程、應(yīng)用牛頓第二定律、數(shù)學(xué)
知識(shí)即可正確解題;根據(jù)題意作出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是正確解題的關(guān)鍵.
2.如圖,虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),P為磁場(chǎng)邊界上的一點(diǎn),大量相同的帶電
粒子以相同的速率經(jīng)過P點(diǎn),在紙面內(nèi)沿不同方向射入磁場(chǎng),若粒子射入的速率為VI,這些粒子在磁
場(chǎng)邊界的出射點(diǎn)分布在六分之一圓周上;若粒子射入速率為V2,相應(yīng)的出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上,
不計(jì)重力及帶電粒子之間的相互作用,則V2:丫1為()
A.V3:2B.V2:1C.V3:1D.3:V2
【考點(diǎn)】帶電粒子在直線邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng).
【專題】定性思想;推理法;帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題.
【答案】C
【分析】根據(jù)題意畫出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,找出臨界條件角度關(guān)系,利用圓周運(yùn)動(dòng)由洛倫茲力充當(dāng)向
心力,分別表示出圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,再由洛倫茲力充當(dāng)向心力即可求得速度之比。
【解答】解:設(shè)圓形區(qū)域磁場(chǎng)的半徑為r,當(dāng)速度大小為vi時(shí),從P點(diǎn)入射的粒子射出磁場(chǎng)時(shí)與磁場(chǎng)邊
界的最遠(yuǎn)交點(diǎn)為M(圖甲)時(shí),由題意知/POM=60°,由幾何關(guān)系得軌跡圓半徑為Ri=夕
從P點(diǎn)入射的粒子射出磁場(chǎng)時(shí)與磁場(chǎng)邊界的最遠(yuǎn)交點(diǎn)為N(圖乙);由題意知/PON=120°,由幾何關(guān)
系得軌跡圓的半徑為R2=亭r;
根據(jù)洛倫茲力充當(dāng)向心力可知:
V2
Bqv=m—
解得:v=3
m
故速度與半徑成正比,因此V2:VI=R2:RI=V3:1
故C正確,ABD錯(cuò)誤。
故選:Co
【點(diǎn)評(píng)】本題考查帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題。根據(jù)題意畫出軌跡、定出軌跡半徑是關(guān)鍵,
注意最遠(yuǎn)點(diǎn)時(shí)PM的連線應(yīng)是軌跡圓的直徑。
3.如圖,在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Bo的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,兩長(zhǎng)直導(dǎo)線P和Q垂直于紙面固定放置,兩者之間的距
離為lo在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時(shí),紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為1的a點(diǎn)處的磁感
應(yīng)強(qiáng)度為零。如果讓P中的電流反向、其他條件不變,則a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為()
a
P③--j-----GQ
V32V3
A.0B.—BoC.--BoD.2Bo
33
【考點(diǎn)】通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng);磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義與物理意義.
【專題】定性思想;推理法;磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用.
【答案】c
【分析】依據(jù)右手螺旋定則,結(jié)合矢量的合成法則,及三角知識(shí),即可求解。
【解答】解:在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時(shí),紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離為1的a點(diǎn)處的
磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bo,如下圖所示:
由此可知,外加的磁場(chǎng)方向與PQ平行,且由Q指向P,
即Bi=Bo;
依據(jù)幾何關(guān)系,及三角知識(shí),則有:Bpcos30°=*Bo;
解得:P或Q通電導(dǎo)線在a處的磁場(chǎng)大小為BP=苧8°;
當(dāng)P中的電流反向,其他條件不變,
再依據(jù)幾何關(guān)系,及三角知識(shí),則有:B2=?8O;
因外加的磁場(chǎng)方向與PQ平行,且由Q指向P,磁場(chǎng)大小為Bo;
最后由矢量的合成法則,那么a點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B=J垢+(亭B°)2=竽%,故C正確,ABD
錯(cuò)誤;
故選:C。
【點(diǎn)評(píng)】考查右手螺旋定則與矢量的合成的內(nèi)容,掌握幾何關(guān)系與三角知識(shí)的應(yīng)用,理解外加磁場(chǎng)方向
是解題的關(guān)鍵。
4.如圖,半徑為R的圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的橫截面(紙面),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向外。
R
一電荷量為q(q>0)、質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域,射入點(diǎn)與ab的距離為5.已
知粒子射出磁場(chǎng)與射入磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為60°,則粒子的速率為(不計(jì)重力)()
b
:..:.?,
:?B:
V、■*!■/7
送子
qBR2qBR
B.D.
【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng);牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用;牛頓第二定律求解向心力.
【專題】帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題.
【答案】B
【分析】由題意利用幾何關(guān)系可得出粒子的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑,由洛倫茲力充當(dāng)向心力可得出粒子速度的大??;
R
【解答】解:由題,射入點(diǎn)與ab的距離為一.則射入點(diǎn)與圓心的連線和豎直方向之間的夾角是30°,
2
粒子的偏轉(zhuǎn)角是60°,即它的軌跡圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角是60°,所以入射點(diǎn)、出射點(diǎn)和圓心構(gòu)成等邊三
角形,所以,它的軌跡的半徑與圓形磁場(chǎng)的半徑相等,即「=氏軌跡如圖:
洛倫茲力提供向心力:quB=萼,變形得:"喈.故正確的答案是B。
K771
故選:Bo
【點(diǎn)評(píng)】在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),確定圓心和半徑為解題的關(guān)鍵。
5.如圖,空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)方向豎直向上(與紙面平行),磁場(chǎng)方向垂直于紙面
向里。三個(gè)帶正電的微粒a,b,c電荷量相等,質(zhì)量分別為ma,mb,mc.已知在該區(qū)域內(nèi),a在紙面
內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)。下列選項(xiàng)正確
的是()
A.ma>mb>mcB.mb>ma>mcC.mc>ma>mbD.mc>mb>ma
【考點(diǎn)】帶電粒子在疊加場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng).
【專題】定量思想;推理法;帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題.
【答案】B
【分析】由粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),根據(jù)牛頓第二定律得到其合外力情況,再對(duì)粒子進(jìn)行受力分析即可求解。
【解答】解:微粒受重力G、電場(chǎng)力F、洛倫茲力F的作用,三個(gè)帶正電的微粒a,b,c電荷量相等,
那么微粒所受電場(chǎng)力F大小相等,方向豎直向上;
a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則a的重力等于電場(chǎng)力,即F=Ga=mag;
b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),則b受力平衡,因?yàn)橹亓Ψ较蜇Q直向下,洛倫茲力方向豎直向上,則
有F+F'b=Gb=mbg;
c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng),則c受力平衡,且洛倫茲力方向向下,則有:F-F'c=Gc=mcg
所以,mb>ma>mc,故ACD錯(cuò)誤,B正確;
故選:Bo
【點(diǎn)評(píng)】帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),洛倫茲力的方向用左手定則判斷,然后再分析粒子的受力情況,進(jìn)而
應(yīng)用牛頓第二定律聯(lián)系粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),進(jìn)而求解。
6.空間有一圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,該區(qū)域的橫截面的半徑為R,磁場(chǎng)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vo沿橫截面的某直徑射入磁場(chǎng),離開磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏離入射方向
60°.不計(jì)重力,該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()
y/3mv0mv0V3mv03mv0
3qRqRqRqR
【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng);牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用;牛頓第二定律求解向心力.
【專題】分析綜合能力.
【答案】A
【分析】帶正電的粒子垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,由洛倫茲力提供向心力,由幾何知識(shí)求出
軌跡半徑r,根據(jù)牛頓第二定律求出磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。
【解答】解:帶正電的粒子垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,由洛倫茲力提供向心力而做勻速圓周
運(yùn)動(dòng),畫出軌跡如圖,根據(jù)幾何知識(shí)得知,軌跡的圓心角等于速度的偏向角60°,
且軌跡的半徑為r=Rcot30°=V3R
根據(jù)牛頓第二定律得
qvoB=mT'得,B=為患=故A正確,BCD錯(cuò)誤;
故選:Ao
【點(diǎn)評(píng)】本題是帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問題,畫軌跡是關(guān)鍵,是幾何知識(shí)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)
用,常規(guī)問題。
7.平面OM和平面ON之間的夾角為30°,其橫截面(紙面)如圖所示,平面OM上方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),
磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向外.一帶電粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q(q>0).粒子沿紙
面以大小為v的速度從OM的某點(diǎn)向左上方射入磁場(chǎng),速度與OM成30°角.已知粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)
動(dòng)軌跡與ON只有一個(gè)交點(diǎn),并從OM上另一點(diǎn)射出磁場(chǎng).不計(jì)重力.粒子離開磁場(chǎng)的出射點(diǎn)到兩平面
交線O的距離為()
mvV3mv2mv4mv
A.-----B.--------C.——D.------
2qBqBqBqB
【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng).
【專題】定量思想;圖析法;方程法;帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題.
【答案】D
【分析】粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律求出粒子的半徑,然后
根據(jù)幾何關(guān)系求出射點(diǎn)與O點(diǎn)間的距離。
【解答】解:粒子進(jìn)入磁場(chǎng)做順時(shí)針方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌跡如圖所示,
2
根據(jù)洛倫茲力提供向心力,有qvB=m%
解得右=等
粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與ON相切,根據(jù)軌跡圖,ZOPQ=60°,又有軌跡的圓心角等于300°,可
知粒子從P點(diǎn)射出磁場(chǎng)。
mv
PQ=2R=2
粒子離開磁場(chǎng)的出射點(diǎn)到兩平面交線O的距離為OP=2PQ=卷,D正確,ABC錯(cuò)誤
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),分析清楚粒子運(yùn)動(dòng)過程、作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡,由牛頓第
二定律求出粒子的臨界軌道半徑即可正確解題.
8.現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來分析比質(zhì)子重很多的離子,其示意圖如圖所示,其中加速電壓恒定。質(zhì)子在入口處
從靜止開始被加速電場(chǎng)加速,經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從出口離開磁場(chǎng)。若某種一價(jià)正離子在入口處從靜止開
始被同一加速電場(chǎng)加速,為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開磁場(chǎng),需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來
的12倍。此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為()
?.
場(chǎng)
/
出口
A.11B.12C.121D.144
【考點(diǎn)】與加速電場(chǎng)相結(jié)合的質(zhì)譜儀.
【專題】定量思想;方程法;帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題.
【答案】D
【分析】本題先電場(chǎng)加速后磁偏轉(zhuǎn)問題,先根據(jù)動(dòng)能定理得到加速得到的速度表達(dá)式,再結(jié)合帶電粒子
在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑公式求出離子質(zhì)量的表達(dá)式。
【解答】解:根據(jù)動(dòng)能定理得,qU==
離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,
”2
根據(jù)牛頓第二定律,有quB=m無
得”等②
①②兩式聯(lián)立得:瓶=哆手
一價(jià)正離子電荷量與質(zhì)子電荷量相等,同一加速電場(chǎng)U相同,同一出口離開磁場(chǎng)則R相同,所以m°=
B2,磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來的12倍,離子質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的144倍,D正確,ABC錯(cuò)誤
故選:Do
【點(diǎn)評(píng)】本題綜合考查了動(dòng)能定理和牛頓第二定律,關(guān)鍵要能通過洛倫茲力提供向心力求出質(zhì)量的表達(dá)
式。
多選題(共6小題)
(多選)9.如圖,三根相互平行的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線Li、L2和L3兩兩等距,均通有電流I,Li中電流方向與
L2中的相同,與L3中的相反。下列說法正確的是()
?/、、
,/、
,/、、
//、、
Zj0--------?I:
A.Li所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面垂直
B.L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與Li、L2所在平面垂直
C.Li、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為1:1:V3
D.Li、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為,:V3:1
【考點(diǎn)】安培力的計(jì)算公式及簡(jiǎn)單應(yīng)用;通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng);左手定則判斷安培力的方向.
【專題】定性思想;推理法;磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用.
【答案】BC
【分析】依據(jù)右手螺旋定則判定各導(dǎo)線在其他位置的磁場(chǎng)方向,再結(jié)合矢量的合成法則,即可判定合磁
場(chǎng)方向,最后根據(jù)左手定則,從而確定其位置的受到磁場(chǎng)力方向;
因所通的電流相等,那么單位長(zhǎng)度的磁場(chǎng)力之比,即為各自所處的磁感應(yīng)強(qiáng)度之比。
【解答】解:A、根據(jù)右手螺旋定則,結(jié)合矢量的合成法則,則L2、L3通電導(dǎo)線在Li處的磁場(chǎng)方向如
下圖所示,
再根據(jù)左手定則,那么L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面平行,故A錯(cuò)誤;
B、同理,根據(jù)右手螺旋定則,結(jié)合矢量的合成法則,則L2、Li通電導(dǎo)線在L3處的磁場(chǎng)方向如下圖所
示,
再根據(jù)左手定則,那么L3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、Li所在平面垂直,故B正確;
CD、由A選項(xiàng)分析,可知,Li、L3通電導(dǎo)線在L2處的合磁場(chǎng)大小與L2、L3通電導(dǎo)線在Li處的合磁場(chǎng)
相等,
設(shè)各自通電導(dǎo)線在其他兩點(diǎn)的磁場(chǎng)大小為B,那么Li、L2和L3三處磁場(chǎng)之比為1:1:V3,故C正確,
D錯(cuò)誤;
故選:BCo
【點(diǎn)評(píng)】考查右手螺旋定則與左手定則的內(nèi)容,掌握矢量的合成法則,理解幾何關(guān)系,及三角知識(shí)的運(yùn)
用。
(多選)10.如圖1,兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置,間距為L(zhǎng),其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度
為B.垂直于導(dǎo)軌水平對(duì)稱放置一根均勻金屬棒。從t=0時(shí)刻起,棒上有如圖2的持續(xù)交變電流I、周
期為T,最大值為如,圖1中I所示方向?yàn)殡娏髡较?。則金屬棒()
圖1圖2
A.一直向右移動(dòng)
B.速度隨時(shí)間周期性變化
C.受到的安培力隨時(shí)間周期性變化
D.受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)做正功
【考點(diǎn)】安培力的概念;恒力做功的計(jì)算.
【答案】ABC
【分析】根據(jù)左手定則判斷出安培力的方向,結(jié)合加速度方向與速度方向的關(guān)系判斷金屬棒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
從而得出速度、安培力隨時(shí)間的變化規(guī)律。
【解答】解:A、根據(jù)左手定則知,導(dǎo)體棒開始所受的安培力方向水平向右,根據(jù)F=BIL知,安培力
TT
在第一個(gè)5內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),在第二個(gè)5內(nèi),安培力方向水平向左,大小不變,做勻減速直線運(yùn)動(dòng),
根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性知,一個(gè)周期末速度為零,金屬棒的速度方向未變。知金屬棒一直向右移動(dòng),先向右
做勻加速直線運(yùn)動(dòng),再向右做勻減速運(yùn)動(dòng),速度隨時(shí)間周期性變化。故A、B正確。
C、因?yàn)殡娏髦芷谛宰兓?,則安培力也周期性變化。故C正確。
D、在一個(gè)周期內(nèi),動(dòng)能的變化量為零,則安培力在一個(gè)周期內(nèi)做功為零。故D錯(cuò)誤。
故選:ABC=
【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵掌握安培力的方向判斷,會(huì)根據(jù)金屬棒的受力情況判斷其運(yùn)動(dòng)情況是解決本題
的基礎(chǔ)。
(多選)11.如圖所示,MN是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在紙
面內(nèi)從0點(diǎn)射入磁場(chǎng)。若粒子速度為vo,最遠(yuǎn)能落在邊界上的A點(diǎn)。下列說法正確的有()
m,q1中目川
--?------?----N
XOXX/XX
XXXXX
B
XXXXX
XXXXX
A.若粒子落在A點(diǎn)的左側(cè),其速度一定小于V0
B.若粒子落在A點(diǎn)的右側(cè),其速度一定大于V0
C.若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi),其速度不可能小于V0-算
D.若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi),其速度不可能大于vo+筍
【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng).
【專題】壓軸題;帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題.
【答案】BC
2
【分析】由洛倫茲力提供向心力,即*,可得r=器,可利用此公式求解.直線邊界的磁場(chǎng),
垂直射入時(shí)達(dá)到最遠(yuǎn)點(diǎn),最遠(yuǎn)點(diǎn)距。點(diǎn)為2r.沿其它方向射入時(shí),距離要小于2r.
【解答】解:當(dāng)從0點(diǎn)垂直射入磁場(chǎng)時(shí),0A距離最大,最大距離為2r,如圖示
又r一婦
乂丁一qB'
所以a=鬻。
CJD
A.當(dāng)粒子打在A點(diǎn)的左側(cè),若入射方向不變,半徑減小,速度小于vo,若入射方向調(diào)整,半徑可能
比原來大,也可能比原來小,所以其速度可能等于或大于vo,因?yàn)樗俣确较蛭粗x子的入射方向只要偏
左或偏右皆可,故A錯(cuò)誤。
B.由于速度等于vo時(shí)最遠(yuǎn)到達(dá)A,故要使最遠(yuǎn)點(diǎn)到達(dá)A右側(cè),速度必須大于vo,故B正確。
C.當(dāng)粒子從0點(diǎn)垂直射入磁場(chǎng)時(shí),若剛好達(dá)到A點(diǎn)左側(cè)距離d處,則有
2mv02mv
qBdqB
解得及=%—槳
同B項(xiàng),要滿足條件,速度必須大于v,故C正確
D.由于粒子是沿任意方向飛入,所示速度極大的粒子仍可滿足條件。故D錯(cuò)誤。
故選:BCo
【點(diǎn)評(píng)】本題易錯(cuò)點(diǎn)為離子初速度方向未知,若按慣性思維認(rèn)為垂直射入即出錯(cuò).
(多選)12.如圖,兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線相距21,通有大小相等、方向相同的恒定電流,a、b、c是導(dǎo)線所
在平面內(nèi)的三點(diǎn),左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為:、1和3L關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列判斷正
確的是()
abc
???
A.a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大
B.b、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等
C.a、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同
D.b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零
【考點(diǎn)】通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng).
【答案】AD
【分析】根據(jù)安培定則判斷兩根直導(dǎo)線在三個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向,由磁場(chǎng)的疊加原理分析即可。
【解答】解:A、B、C、根據(jù)安培定則判斷知:左側(cè)導(dǎo)線在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向里,在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁
場(chǎng)方向向外,右側(cè)導(dǎo)線在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向里,在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向里,根據(jù)磁感線的疏密表
示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,可知離直導(dǎo)線越遠(yuǎn),磁場(chǎng)越弱,可知:a處磁感線比c處密,則a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小
比c處的大。由磁場(chǎng)的疊加可知:a、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反。故A正確,BC錯(cuò)誤;
D、由于左右側(cè)導(dǎo)線在b處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反,大小相等,所以b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,故D
正確。
故選:ADo
【點(diǎn)評(píng)】本題關(guān)鍵要掌握安培定則,運(yùn)用磁場(chǎng)的疊加分析磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。
(多選)13.三條在同一平面(紙面)內(nèi)的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線組成一等邊三角形,在導(dǎo)線中通過的電流均為I,
方向如圖所示。a、b和c三點(diǎn)分別位于三角形的三個(gè)頂角的平分線上,且到相應(yīng)頂點(diǎn)的距離相等。將a、
b和c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別記為Bi、B2和B3,下列說法正確的是()
B.BI=B2=B3
C.a和b處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里
D.a處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,b和c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里
【考點(diǎn)】通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng);磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義與物理意義.
【專題】壓軸題.
【答案】AC
【分析】通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng),且離導(dǎo)線越遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)越弱.磁場(chǎng)不但有大小而且有方向,方向相同則相
力口,方向相反則相減.并根據(jù)矢量疊加原理來求解.
【解答】解:A、B、由題意可知,a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于三條通電導(dǎo)線在此處疊加而成,即垂直紙面向
外,而b點(diǎn)與a點(diǎn)有相同的情況,有兩根相互抵消,則由第三根產(chǎn)生磁場(chǎng),即為垂直紙面向外,而c點(diǎn)
三根導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)方向相同,所以疊加而成的磁場(chǎng)最強(qiáng),故A正確,B錯(cuò)誤;
C、D、由圖可知,根據(jù)右手螺旋定則可得,a和b處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,c處磁場(chǎng)方向垂直于紙
面向里,故C正確,B錯(cuò)誤。
故選:AC-
【點(diǎn)評(píng)】根據(jù)通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)對(duì)稱性、方向性,去確定合磁場(chǎng)強(qiáng)度大小.磁場(chǎng)的方向相同,則大小
相加;方向相反的,大小相減.同時(shí)考查矢量疊加原理.
(多選)14.如圖所示,S處有一電子源,可向紙面內(nèi)任意方向發(fā)射電子,平板MN垂直于紙面,在紙面
內(nèi)的長(zhǎng)度L=9.1cm,中點(diǎn)0與S間的距離d=4.55cm,MN與SO直線的夾角為9,板所在平面有電子
源的一側(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0X1()4T.電子質(zhì)量m=9.1Xl(T
3%g,電量e=1.6X10-i9c,不計(jì)電子重力。電子源發(fā)射速度v=1.6X106mzs的一個(gè)電子,該電子打在
板上可能位置的區(qū)域的長(zhǎng)度為1,則()
A.e=90°時(shí),l=9.1cmB.0=60°時(shí),l=9.1cm
C.0=45°時(shí),l=4.55cmD.0=30°時(shí),l=4.55cm
【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng).
【專題】帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題.
【答案】AD
【分析】由洛倫茲力充當(dāng)向心力可求得粒子運(yùn)動(dòng)半徑,再由幾何關(guān)系可知,電子運(yùn)動(dòng)的范圍,由幾何關(guān)
系即可求出電子打在板上可能位置的區(qū)域的長(zhǎng)度。
【解答】解:由洛倫茲力充當(dāng)向心力可得;
V2
Bqv=m—
解得:R=罌='"I%~X1.6X*=0.0455m=4.55cm;恰好有:r=d=^,由于電子源S可向紙面內(nèi)
任意方向發(fā)射電子,因此電子的運(yùn)動(dòng)的軌跡將是過S點(diǎn)的一系列半徑為r的等大圓,能夠打到板MN上
的區(qū)域范圍如下圖所示,實(shí)線SN表示電子剛好經(jīng)過板N端時(shí)的軌跡,實(shí)線SA表示電子軌跡剛好與板
相切于A點(diǎn)時(shí)的軌跡,因此電子打在板上可能位置的區(qū)域的長(zhǎng)度為:1=NA,
又由題設(shè)選項(xiàng)可知,MN與SO直線的夾角。不定,但要使電子軌跡與MN板相切,根據(jù)圖中幾何關(guān)系
可知,此時(shí)電子的軌跡圓心一定落在與MN距離為r的平行線上,如下圖所示,當(dāng)l=4.55cm時(shí),即A
點(diǎn)與板。點(diǎn)重合;作出電子軌跡如下圖中虛線S1A1所示;由圖中幾何關(guān)系可知,此時(shí)S1O與MN的夾
角為30°,故C錯(cuò)誤,D正確;
當(dāng)l=9.1cm時(shí),即A點(diǎn)與板M端重合,作出電子軌跡如下圖中實(shí)線S2A2所示;由圖中幾何關(guān)系可知,
此時(shí)S2O與MN的夾角為90°,故A正確,B錯(cuò)誤。
故選:ADo
【點(diǎn)評(píng)】本題考查帶電粒子充當(dāng)向心力的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,解題的關(guān)鍵問題在于明確粒子運(yùn)動(dòng)的圓心和半徑,
進(jìn)而明確所有粒子可能出現(xiàn)的空間。
三.填空題(共1小題)
15.如圖,兩根通電長(zhǎng)直導(dǎo)線a、b平行放置,a、b中的電流強(qiáng)度分別為I和21,此時(shí)a受到的磁場(chǎng)力為F,
若以該磁場(chǎng)力的方向?yàn)檎?,則b受到的磁場(chǎng)力為-F.當(dāng)在a、b的正中間再放置一根與a、b平行
共面的通電長(zhǎng)直導(dǎo)線c后,a受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)?F,則此時(shí)b受到的磁場(chǎng)力為-3F或5F..
【考點(diǎn)】安培力的計(jì)算公式及簡(jiǎn)單應(yīng)用;兩根通電導(dǎo)線之間的作用力.
【答案】見試題解答內(nèi)容
【分析】根據(jù)兩平行直導(dǎo)線間的相互作用可明確兩導(dǎo)線棒受到的磁場(chǎng)力大小關(guān)系;再分別明確c對(duì)兩導(dǎo)
體的作用力的可能性,由力的合成求解b受到的磁場(chǎng)力.
【解答】解:由于ab間的磁場(chǎng)力是兩導(dǎo)體棒的相互作用,故b受到a的磁場(chǎng)力大小為F,方向相反,
故為-F;
中間再加一通電導(dǎo)體棒時(shí),由于C處于中間,其在ab兩位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度相同,故b受到的磁場(chǎng)力
為a受磁場(chǎng)力的2倍;
a受力變成2F,可能是受c的磁場(chǎng)力為F,方向向右,此時(shí)b受力為2F,方向向左,故b受力為3F,
方向向左,故合磁場(chǎng)力為-3F;
a變成2F,也可能是受向左的3F的力,則此時(shí)b受力為6F,方向向右,故b受到的磁場(chǎng)力為6F-F=
5F;
故答案為:-F;-3F或5F.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查平行直導(dǎo)線間的相互作用,要注意綜合應(yīng)用左手定則及力的分析求解磁場(chǎng)力,要重點(diǎn)
掌握力的矢量性.
四.實(shí)驗(yàn)題(共1小題)
16.某同學(xué)用圖中所給器材進(jìn)行與安培力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。兩根金屬導(dǎo)軌ab和aibi固定在同一水平面內(nèi)且相
互平行,足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方,S極位于兩導(dǎo)軌的正下方,一金屬棒
置于導(dǎo)軌上且兩導(dǎo)軌垂直。
(1)在圖中畫出連線,完成實(shí)驗(yàn)電路。要求滑動(dòng)變阻器以限流方式接入電路,且在開關(guān)閉合后,金屬
棒沿箭頭所示的方向移動(dòng)。
(2)為使金屬棒在離開導(dǎo)軌時(shí)具有更大的速度,有人提出以下建議:
A.適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離
B.換一根更長(zhǎng)的金屬棒
C.適當(dāng)增大金屬棒中的電流
其中正確的是AC(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))
【考點(diǎn)】安培力的計(jì)算公式及簡(jiǎn)單應(yīng)用;動(dòng)能定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用.
【專題】實(shí)驗(yàn)題;定性思想;圖析法;磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用.
【答案】見試題解答內(nèi)容
【分析】(1)要求滑動(dòng)變阻器以限流方式接入電路,滑動(dòng)變阻器按一上一
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