专题11 磁场(3)(解析版)

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《大学物理》11磁场习题解析共141页文档

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23、一切节省,归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰,决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动,是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢!
《大学物理》11磁场习题解 析
31、别人笑我太疯癫,我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣,抱怨者 的牢骚 ,这是 羊群中 的瘟疫 ,我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望, 辛勤耕 耘,忍 受苦楚 。我一 试再试 ,争取 每天的 成功, 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ,我继 续拼搏 。
21、要知道对好事的称颂过于夸大,也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。Байду номын сангаас—培根 22、业精于勤,荒于嬉;行成于思,毁于随。——韩愈
33、如果惧怕前面跌宕的山岩,生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ,睁大 眼睛, 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ,心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的,也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ,也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。

专题11 电磁感应(解析版)

专题11  电磁感应(解析版)

专题11 电磁感应1.(2021届福建省厦门外国语高三质检)2020年爆发了新冠肺炎,该病毒传播能力非常强,因此研究新冠肺炎病毒珠的实验室必须是全程都在高度无接触物理防护性条件下操作。

武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室,在该实验室中有一种污水流量计,其原理可以简化为如图所示模型。

污水内含有大量正、负离子,从直径为d 的圆柱形容器右侧流入,左侧流出,流量值Q 等于单位时间通过横截面的液体的体积。

空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场,并测出M 、N 间的电压U ,则下列判断正确的是( )A .正、负离子所受洛伦兹力方向是相同的B .容器内液体的流速为Uv Bd=C .污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速D .污水流量为2UdQ Bπ=【答案】B【解析】根据左手定则,正、负离子所受洛伦兹力方向相反,故A 错误;容器内离子受力平衡,有Uq Bqv d=,化简得Uv Bd=,故B 正确;不带电的液体不受洛伦兹力,所以不会发生偏转,在MN 两点之间不会产生电压,无法由B 选项的分析测流速,故C 错误;污水的流量为2()24U d Ud Q vS Bd Bππ===,故D 错误。

故选B 。

2.(2021届福建省厦门外国语高三质检)放置的长直密绕螺线管接入如图甲所示的电路中,通有俯视顺时针方向的电流,其大小按图乙所示的规律变化.螺线管内中间位置固定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环(未画出),圆环轴线与螺线管轴线重合.下列说法正确的是( )A .4Tt =时刻,圆环有扩张的趋势 B .4Tt =时刻,圆环有收缩的趋势C .4T t =和34T t =时刻,圆环内的感应电流大小相等D .34Tt =时刻,圆环内有俯视逆时针方向的感应电流【答案】BC【解析】4Tt =时刻,螺线管中电流增大,产生的磁场变强,圆环中的磁通量增多,圆环要阻碍磁通量的增多,有收缩的趋势.故选项A 错误,选项B 正确.4T t =和34Tt =时刻,螺线管内电流的变化率相等,所以圆环内的感应电流大小相等.故C 选项正确.34Tt =时刻,螺线管中俯视顺时针方向的电流减弱,圆环中的向下磁通量减少,圆环要阻碍磁通量的减少,产生向下的磁通量,所以圆环内有俯视顺时针方向的感应电流,故D 选项错误。

磁场 磁感线 (解析版)

磁场 磁感线  (解析版)

磁场磁感线【考点梳理】考点一:磁现象(1)磁性:磁体吸引铁质物体的性质.(2)磁极:磁体上磁性最强的区域.①北极:自由转动的磁体,静止时指北的磁极,又叫N极.②南极:自由转动的磁体,静止时指南的磁极,又叫S极.2.电流的磁效应(1)发现:1820年,丹麦物理学家奥斯特在一次讲课中,把导线沿南北方向放置在一个带玻璃罩的指南针上方,通电时磁针转动了.(2)实验意义:电流磁效应的发现,首次揭示了电与磁之间的联系,揭开了人类对电磁现象研究的新纪元.1.电流、磁体间的相互作用(1)磁体与磁体间存在相互作用.(2)通电导线对磁体有作用力,磁体对通电导线也有作用力.(3)两条通电导线之间也有作用力.考点二.磁场(1)定义:磁体与磁体之间,磁体与通电导线之间,以及通电导线与通电导线之间的相互作用,是通过磁场发生的,磁场是磁体或电流周围一种看不见、摸不着的特殊物质.(2)基本性质:对放入其中的磁体或通电导线产生力的作用.考点三:地磁场(1)地磁场:地球本身是一个磁体,N极位于地理南极附近,S极位于地理北极附近.自由转动的小磁针能显示出地磁场的方向,这就是指南针的原理.(2)磁偏角:小磁针的指向与正南方向之间的夹角,(3)太阳、月亮、其他行星等许多天体都有磁场.考点四:磁感线1.定义:用来形象描述磁场的强弱及方向的曲线.2.特点:(1)磁感线的疏密表示磁场的强弱.(2)磁感线上某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向.考点五.常见永磁体的磁场(见下图)考点六:三种常见的电流的磁场安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上任意点为圆心的多组同心圆,越向外越稀疏,磁场越弱环形电流内部磁场比环外强,磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强,方向由S极指向N极;外部类似条形磁铁,由N极指向S极【题型归纳】题型一:磁现象、磁性的理解1.如图是铁棒被磁化前、后内部各磁畴取向分布情况,根据所学的磁化知识判断下面说法正确的是()A.甲图是磁化后的磁畴取向分布B.乙图是磁化前的磁畴取向分布C.铁棒被磁化后通过一定途径可以消除磁性D.任何材料的物体都很容易被磁化【答案】C磁畴是固定材料的微观机构,磁化前内部各磁畴取向是杂乱的,当铁棒被磁化后内部各磁畴取向相同【详解】AB.铁棒被磁化前内部各磁畴取向是杂乱的,当铁棒被磁化后内部各磁畴取向相同,故AB错误;C.铁棒属于软磁体,磁化后其磁性很容易消失,比如:强震动,故C正确;D.铁、钴、镍以及由它们组成的材料能被磁化,并不是任何材料的物体都容易被磁化,故D错误。

高中物理重要方法典型模型突破11-模型专题(3) -竖直平面内圆周运动 (解析版)

高中物理重要方法典型模型突破11-模型专题(3) -竖直平面内圆周运动 (解析版)

专题十一模型专题(3)竖直面上的圆周运动【典型模型解读】1.竖直面内匀速圆周运动:注意匀速圆周运动的条件2.竖直平面内非匀速圆周运动的两类典型模型分析轻绳模型轻杆模型实例如球与绳连接、沿内轨道运动的球等如球与杆连接、球在内壁光滑的圆管内运动等图示最高点无支撑最高点有支撑最高点受力特征重力、弹力,弹力方向指向圆心重力、弹力,弹力方向指向圆心或背离圆心受力示意图力学方程mg+F N=mrv2mg±F N=mrv2临界特征F N=0,v min=gr竖直向上的F N=mg,v=0过最高点条件v≥gr v≥0速度和弹力关系讨论分析①能过最高点时,v≥gr,F N+mg=mrv2,绳、轨道对球产生弹力F N②不能过最高点时,v<gr,在到达最高点前小球已经脱离了圆轨道做斜抛运动①当v=0时,F N=mg,F N为支持力,沿半径背离圆心②当0<v<gr时,-F N+mg=mrv2,F N背离圆心,随v的增大而减小③当v=gr时,F N=0④当v>gr时,F N+mg=mrv2,F N指向圆心并随v的增大而增大【典例讲练突破】【例1】(2019高考江苏卷物理6)如图所示,摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动.座舱的质量为m,运动半径为R,角速度大小为ω,重力加速度为g,则座舱()A.运动周期为2πRω B.线速度的大小为ωRC.受摩天轮作用力的大小始终为mgD.所受合力的大小始终为m ω2R【解析】由于座舱做匀速圆周运动,由公式2πTω=,解得:2πT ω=,故A 错误;由圆周运动的线速度与角速度的关系可知,v R ω=,故B 正确;由于座舱做匀速圆周运动,所以座舱受到摩天轮的作用力是变力,不可能始终为mg ,故C 错误;由匀速圆周运动的合力提供向心力可得:2F m R ω=合,故D 正确。

【答案】BD【练1】在考驾驶证的科目二阶段,有一项测试叫半坡起步,这是一条类似于凸型桥面设计的坡道。

专题11 磁场(1)(解析版)

专题11 磁场(1)(解析版)

专题11 磁场(1)-高考物理精选考点专项突破题集一、单项选择题:(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)1、超导是当今高科技的热点之一,当一块磁体靠近超导体时,超导体中会产生强大的电流,对磁体有排斥作用,这种排斥力可使磁体悬浮在空中,磁悬浮列车就采用了这项技术。

磁体悬浮的原理是()①超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同②超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反③超导体使磁体处于失重状态④超导体对磁体的磁力与磁体的重力相平衡A.①③B.①④C.②③D.②④【答案】D【解析】超导体中产生的是感应电流,根据楞次定律的“增反减同”原理,这个电流的磁场方向与原磁场方向相反,对磁体产生排斥作用力,这个力与磁体的重力达平衡,因此选项D正确。

故本题选D。

【考点】磁场的应用性【难度】中等2、中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。

”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。

结合上述材料,下列说法不正确的是()A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B.地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用【答案】C【解析】根据题意知地理南北极与地磁场存在一个夹角叫磁偏角,两者不重合,因此选项A正确。

地磁南极在地理的北极附近,地磁北极在地理南极附近,因此选项B正确。

由于地磁场磁场方向沿磁感线切线方向,故只有赤道处才与地面平行,因此选项C错误。

在赤道处磁场方向水平,而射线是带电的粒子,运动方向垂直磁场方向,根据左手定则可得射向赤道的粒子受到洛伦兹力作用,因此选项D正确。

故本题选C。

【考点】地磁场【难度】中等3、如图所示,一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中。

在以导线截面的中心为圆心,r为半径的圆周上有a、b、c、d四个点。

已知a点的实际磁感应强度为0,则下列正确的是()A.直导线中的电流方向垂直纸面向外B.b点的实际磁感应强度为 2 T,方向斜向上,与B的夹角为45°C.c点的实际磁感应强度也为0D.d点的实际磁感应强度与b点相同【答案】B【解析】a点的磁感应强度为0,说明通电导线在a点产生的磁场方向水平向左,由安培定则知直导线中的电流方向垂直纸面向里,因此选项A错误。

13-1 磁场 磁感线(解析版)(人教版必修第三册)

13-1 磁场  磁感线(解析版)(人教版必修第三册)

13.1 磁场磁感线一、电和磁的联系磁场1.磁体间的相互作用:同名磁极相互,异名磁极相互.2.奥斯特实验:把导线放置在的上方,时磁针发生了转动.3.磁场:磁体与磁体之间、磁体与之间,以及通电导体与通电导体之间的相互作用,是通过发生的,磁场是磁体或周围一种看不见、摸不着的特殊物质.二、磁感线1.磁场的方向:物理学规定,在磁场中的某一点,小磁针静止时所指方向就是这一点的磁场方向.2.磁感线(1)定义:在磁场中画出的一些的曲线,曲线上每一点的方向都跟该点的磁场方向一致,这样的曲线就叫作.(2)特点①磁感线的疏密表示磁场的.磁场强的地方,磁感线;磁场弱的地方,磁感线.①磁感线某点的切线方向表示该点磁场的方向.三、安培定则1.直线电流的磁场安培定则:如图甲所示,用右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向.直线电流周围的磁感线环绕情况如图乙所示.2.环形电流的磁场基础知识梳理安培定则:如图所示,让右手弯曲的与环形的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向.3.通电螺线管的磁场安培定则:如图所示,右手握住,让弯曲的四指与螺线管方向一致,伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向或者说拇指所指的方向是它的的方向.【参考答案】排斥吸引指南针通电通电导体磁场电流N极有方向切线磁感线强弱较密较疏电流四指电流螺线管电流北极考点一:磁感线的概念和特征【例1】如图所示为实验室所用电流表的主要部件。

绕在铝框上的线圈通电以后,在磁极与软铁芯构成的磁场中受力而转动。

某同学据此现象思考软铁芯内部的磁感线分布,并提出了如下猜想,可能正确的是()A.B.典型例题分析C.D.【答案】C【解析】根据磁感线分布特点:磁感线是闭合曲线,磁铁外部的磁感线是从N极出来,回到磁铁的S极,每条磁感线都是闭合曲线,任意两条磁感线不相交。

故符合磁感线分布特点的只有选项C。

C正确,ABD错误。

2020人教版高中物理选修3-1专题11 磁场的性质、叠加及磁场对电流的作用力(解析版)

2020人教版高中物理选修3-1专题11 磁场的性质、叠加及磁场对电流的作用力(解析版)

2021年高二期中期末考试试题汇编(选修3-1)专题11 磁场的性质、叠加及磁场对电流的作用力1.(多选)(2019-2020学年·青岛高二检测)将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中,下列图象能正确反映各量间关系的是()【答案】BC【解析】:磁感应强度B与F、I、L无关,是由磁场本身的性质决定的,故B正确,D错误;由F=BIL可知,在B一定时,F与IL成正比,故A错误,C正确.2.(2019-2020学年·河北省邯郸市高二上学期期末)相隔一定距离的电荷或磁体间的相互作用是怎样发生的?这是一个曾经使人感到困惑、引起猜想且有过长期争论的科学问题.19世纪以前,不少物理学家支持超距作用的观点.英国的迈克尔·法拉第于1837年提出了电场和磁场的概念,解释了电荷之间以及磁体之间相互作用的传递方式,打破了超距作用的传统观念.1838年,他用电力线(即电场线)和磁力线(即磁感线)形象地描述电场和磁场,并解释电和磁的各种现象.下列对电场和磁场的认识,正确的是()A.法拉第提出的磁场和电场以及电力线和磁力线都是客观存在的B.在电场中由静止释放的带正电粒子,一定会沿着电场线运动C.磁感线上某点的切线方向跟放在该点的通电导线的受力方向一致D.通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的【答案】D【解析】:电场和磁场均是客观存在的特殊物质;电场线和磁感线是人类为了形象地描述电场和磁场而引入的虚拟的线,实际中并不存在,故A错误;电荷的运动取决于初速度和力的方向,故电场线不是电荷在场中的轨迹.只有在点电荷的电场和匀强电场中由静止释放的带正电粒子,一定会沿着电场线运动,故B错误;磁感线上某点的切线方向是磁场的方向,通电导线的受力方向不是磁场的方向,故C错误;根据磁场的性质可知,通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的,故D正确.3.(多选)(2019-2020学年·贵州贵阳六中高二下学期月考)物理学中,通过引入检验电流了解磁场力的特性,对检验电流的要求是()A.将检验电流放入磁场,测量其所受的磁场力F、导线长度L和通电电流I,应用公式B=FIL,即可测得磁感应强度BB.检验电流不宜过大C.公式B=FIL只能应用于匀强磁场D .只要满足长度L 很短、电流很小、将其垂直放入磁场的条件,公式B =F IL对任何磁场都适用 【答案】BD【解析】:检验电流的方向要垂直于磁场的方向放置,故A 错误;用检验电流来了解磁场,要求检验电流对原来磁场的影响很小,可以忽略,所以导体长度L 应很短,电流应很小,垂直磁场方向放置,只要满足上述条件,磁感应强度的定义式B =F IL适用于所有磁场,故C 错误,B 、D 正确. 3.(2019-2020学年·浙江省温州九校高二上学期期末联考)关于磁感应强度,下列说法正确的是( )A .由真空中点电荷的电场强度公式E =k Q r 2可知,当r →0时,E →无穷大B .由B =F IL可知,某处的磁感应强度大小与放入该处的通电导线所受磁场力F 成正比,与导线的IL 成反比 C .小磁针N 极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向D .一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度一定为零【答案】C【解析】:点电荷的电场强度公式E =k Q r 2适用于真空中、点电荷,当r →0时不满足点电荷的条件,所以不能直接使用,故A 错误;磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量,是磁场本身性质的反映,其大小由磁场以及磁场中的位置决定,与F 、I 、L 都没有关系,B =F IL只是磁感应强度的定义式,故B 错误;根据磁场方向的规定可知,磁感应强度的方向就是该处小磁针N 极所受磁场力的方向,故C 正确;一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用,可能是由于导线的方向与磁场的方向平行,该处磁感应强度不一定为零,故D 错误.4.(2019-2020学年·河南省中原名校(即豫南九校)高二下学期第一次联考)对磁现象的研究中有一种“磁荷观点”,人们假定,在N 极上聚集着正磁荷,在S 极上聚集着负磁荷,由此可以将磁现象与电现象类比,引入相似的概念,得出一系列相似的定律,例如磁的库仑定律,磁场强度等.在磁荷观点中磁场强度定义为:磁场强度的大小等于点磁荷在该处所受磁场力与点磁荷所带磁荷量的比值,其方向与正磁荷在该处所受磁场力方向相同,若用H 表示磁场强度,F 表示点磁荷所受磁场力,q m 表示磁荷量,则磁场强度可以表示为H =F q m.以下公式所采取的定义方法与磁场强度不相同的是 ( ) A .E =F q B .B =F IL C .C =Q U D .E =U d【答案】D【解析】:分析题意可知,磁场强度的定义方法为比值定义法,电场强度E =F q ,磁感应强度B =F IL,电容C =Q U ,均用到了比值定义来定义物理量,A 、B 、C 选项正确;匀强电场场强与电势差关系为U =Ed ,E =U d 不属于比值定义法,D 选项错误.5.(多选)(2019-2020学年·山东潍坊一中高二下学期检测)磁场中某区域的磁感线如图所示,下列说法中正确的是 ( )A .a 、b 两处的磁感应强度大小B a <B bB .a 、b 两处的磁感应强度大小B a >B bC .一通电直导线分别放在a 、b 两处,所受的安培力大小一定有F a <F bD .一通电直导线分别放在a 、b 两处,所受的安培力大小可能有F a >F b【答案】AD【解析】在磁场中,磁感线的疏密表示磁感应强度的强弱,分析可知,B a <B b ,A 选项正确,B 选项错误;一通电导线所受安培力的大小与导线的放置方向有关,故安培力的大小关系可能有F a <F b ,F a =F b ,也可能F a >F b ,C 选项错误,D 选项正确.6.(2019-2020学年·湖南师范大学附属中学高二上学期期末)两个完全相同的长导线,用其中一根绕成如图甲所示的螺线管,当该螺线管中通以电流强度为I 的电流时,测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B ,若将另一根长导线对折后绕成如图乙所示的螺线管,并通以电流强度也为I 的电流时,则在螺线管中部的磁感应强度的大小为 ( )A .0B .0.5BC .BD .2B【答案】A【解析】:用双线绕成的螺线管,双线中的电流刚好相反,其在周围空间产生的磁场相互抵消.所以,螺线管内部磁感应强度为零,A 正确.7.(多选)(2019-2020学年·宁夏石嘴山第三中学高二上学期期末)如图所示,框架面积为S ,框架平面与磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直,则穿过平面的磁通量的情况是( )A .如图位置时等于BSB .若使框架绕OO ′转过60°角,磁通量为12BS C .若从初始位置转过90°角,磁通量变化量为零 D .若从初始位置转过180°角,磁通量变化量为零【答案】 AB【解析】如题图位置时,磁感线与框架平面垂直,Φ=BS ,A 正确;当框架绕OO ′轴转过60°时可以将原图改画成从上面向下看的俯视图,如图所示,所以Φ=BS ⊥=BS ·cos 60°=12BS ,B 正确;转过90°时,框架由与磁感线垂直穿过变为平行,穿过框架的磁通量变化了BS ,C 错误;框架转过180°时,磁感线仍然垂直穿过框架,只不过穿过方向改变了,因而Φ1=BS ,Φ2=-BS ,ΔΦ=|Φ2-Φ1|=2BS ,D 错误.8.(2019-2020学年·黑龙江大庆铁人中学高二下学期检测)关于磁通量的概念,以下说法中正确的是( )A .磁感应强度越大,穿过闭合回路的磁通量也越大B .穿过线圈的磁通量为零,但磁感应强度不一定为零C .磁通量发生变化,一定是磁场发生变化引起的D .磁感应强度越大,线圈面积越大,则磁通量也越大【答案】B【解析】:当回路与磁场平行时,没有磁感线穿过回路,则回路的磁通量Φ为零,这时磁感应强度越大,穿过闭合回路的磁通量不一定越大,故A 错误;磁通量Φ为零时,可能回路与磁场平行,则磁感应强度不一定为零,故B 正确;根据磁通量Φ=BS sin α,磁通量的变化可能由B 、S 、α的变化引起,故C 错误;磁感应强度越大,线圈面积越大,磁通量不一定越大,还与回路与磁场方向的夹角有关,故D 错误.9.(2019-2020学年·湖南省株洲市第一中学高二下学期月考)如图所示,四根完全相同的垂直于纸面放置的长直导线,其横截面分别位于正方形abcd 的四个顶点上,直导线分别通有方向垂直于纸面向外、大小分别为I a =I 0,I b =2I 0,I c =3I 0,I d =4I 0的恒定电流,已知通电长直导线周围距离导线为r 处磁场的磁感应强度大小为B =k I r,式中常量k >0,I 为电流大小,忽略电流间的相互作用,若电流I a 在正方形的中心O 点产生的磁感应强度大小为B ,则O 点处实际的磁感应强度大小及方向为( )A .10B ,方向垂直于纸面向里 B .10B ,方向垂直于纸面向外C .22B ,方向由O 点指向bc 中点D .22B ,方向由O 点指向ad 中点【答案】C【解析】:电流I a 在正方形的几何中心O 点处产生的磁感应强度大小为B ,根据B =k I r可知,电流I b 、I c 、I d 在O 点产生的磁感应强度大小分别为2B 、3B 、4B ,根据安培定则可知,电流I b 在中心O 点产生的磁感应强度方向由c 到a ,电流I c 在中心O 点产生的磁感应强度方向由d 到b ,电流I d 在中心O 点产生的磁感应强度方向由a 到c ,根据矢量的合成法则可知O 点处实际的磁感应强度大小为22B ,方向由O 点指向bc中点,C 选项正确.10.(2019-2020学年·西南交通大学附中高二下学期期中)已知长直线电流产生的磁场中某点的磁感应强度满足B =K I r(其中K 为比例系数,I 为电流强度,r 为该点到直导线的距离),如图所示,同一平面内有两根互相平行的长直导线甲和乙,通有大小均为I 且方向相反的电流,a 、O 两点与两导线共面,且a 点到甲的距离、甲到O 点的距离及O 点到乙的距离均相等.现测得O 点磁感应强度的大小为B 0=3 T ,则a 点的磁感应强度大小为( )A .1 TB.43 TC.32 T D .2 T【答案】A【解析】:O 点的合磁感应强度B 0=3 T ,导线甲、乙在O 点产生的磁感应强度大小相等,方向相同,均为1.5 T ,根据对称性,导线甲在a 点产生的磁感应强度为1.5 T ,方向垂直纸面向外,导线乙距a 点距离为距O 点距离的3倍,故产生的磁感应强度为0.5 T ,方向垂直纸面向里,则a 点的磁感应强度大小为1 T ,方向垂直纸面向外,A 选项正确.11.(2019-2020学年·云南省玉溪市元江一中高二下学期月考) 如图所示,两根相互平行的长直导线过纸面上的M 、N 两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流.a 、O 、b 在M 、N 的连线上,O 为MN 的中点,c 、d 位于MN 的中垂线上,且a 、b 、c 、d 到O 点的距离均相等.关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是( )A .O 点处的磁感应强度为零B .a 、b 两点处的磁感应强度大小、相等、方向相反C .c 、d 两点处的磁感应强度大小、相等、方向相同D .a 、c 两点处的磁感应强度的方向不同【答案】C【解析】:由图可知.两导线在O 点的磁场方向相同,因此O 点磁感应强度不为零,故A 项错误;由图可知,a 、b 两点处磁感应强度大小、方向都相同,故B 项错误;由图可知,c 、d 两点处磁感应强度大小、方向都相同,故C 项正确;由图可知,O 、a 、b 、c 、d 五点处磁感应强度方向都相同,竖直向下,故D 项错误.12.(多选)(2019-2020学年·山东省潍坊市七中高二下学期检测)通电矩形导线框abcd 与无限长通电直导线MN 在同一平面内,电流方向如图所示,ab 边与MN 平行.关于MN 的磁场对线框的作用,下列叙述正确的是( )A .线框有两条边所受的安培力方向相同B .线框有两条边所受的安培力大小相同C .线框所受安培力的合力向左D .线框将绕MN 转动【答案】BC【解析】通电矩形线框abcd 在无限长直通电导线形成的磁场中,受到磁场力的作用,对于ad 边和bc 边,所在的磁场相同,但电流方向相反,所以ad 边、bc 边受磁场力(安培力)大小相同,方向相反,即ad 边和bc 边受合力为零.而对于ab 和cd 两条边,由于在磁场中,离长直导线的位置不同,ab 边近而且由左手定则判断受力向左,cd 边远而且由左手定则判断受力向右,所以ab 边、cd 边受合力方向向左,故B 、C 选项正确.13.(2019-2020学年·烟台二中期中)如图所示,在匀强磁场中,AB 为长度为L 、粗细均匀的金属丝,输出电压恒定的电源接A 、B 两端时,金属丝受到的安培力为F ;若将金属丝截取一半再弯成一个半圆形,仍然接在刚才的电源两端,则金属丝受到的安培力为( )A.F 4B.F 2C.2πFD.π2F 【答案】C【解析】由已知F =BIL ,弯成一个半圆形后,半圆的直径为d =2×L 2π=L π,即金属丝的有效长度为L ′=L π由分析知电流增大为2倍I ′=2I ,则F ′=BI ′L ′=2BI L π=2πBIL =2πF 故选C. 14.(2019-2020学年·重庆十八中期中)长度为L 、通有电流为I 的直导线放入一匀强磁场中,电流方向与磁场方向如图所示,已知磁感应强度为B ,对于下列各图中,导线所受安培力的大小计算正确的是( )【答案】A【解析】:A图中,导线不和磁场垂直,故将导线投影到垂直磁场方向上,故F=BIL cos θ,A正确;B图中,导线和磁场方向垂直,故F=BIL,B错误;C图中导线和磁场方向垂直,故F=BIL,C错误;D图中导线和磁场方向垂直,故F=BIL,D错误.15.(多选)(2019-2020学年·广东珠海一中期中)图甲是磁电式电流表的结构示意图,蹄形磁铁和铁芯间的磁场是辐向分布的,线圈中a、b两条导线的长均为L,通有方向如图乙所示的电流I,两条导线所在处的磁感应强度大小均为B.则()A.该磁场是匀强磁场B.线圈平面总与磁场方向垂直C.线圈将沿顺时针方向转动D.a、b导线受到的安培力的大小总为ILB【答案】CD【解析】:磁场是均匀地辐向分布,越接近转轴,磁场越强.磁感线始终与线圈平面平行,即始终与线圈边垂直,A、B错误;根据安培力公式知a、b导线受到的安培力的大小总为ILB,D正确;图示位置,a、b 导线受到的安培力的方向分别向上和向下,故线圈将沿顺时针方向转动,C正确.16.(2019-2020学年·泰安高二期中)如图所示,在天花板下用细线悬挂一半径为R的金属圆环,圆环处于静止状态,圆环一部分处在垂直于环面的磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中,环与磁场边界交点A、B与圆心O连线的夹角为120°,此时悬线的张力为F.若圆环通电,使悬线的张力刚好为零,则环中电流大小和方向是()A.电流大小为3F3BR,电流方向沿顺时针方向B.电流大小为3F3BR,电流方向沿逆时针方向C.电流大小为3FBR,电流方向沿顺时针方向D.电流大小为3FBR,电流方向沿逆时针方向【答案】A【解析】:要使悬线拉力为零,则圆环通电后受到的安培力方向向上,根据左手定则可以判断,电流方向应沿顺时针方向,根据力的平衡F=BI·3R,求得I=3F3BR,故A正确,B、C、D错误.17.(2019-2020学年·湖南省娄底市娄星区高二下学期期中)如图所示为电流天平,可用来测定磁感应强度.天平的右臂上挂有一匝数为N 的矩形线圈,线圈下端在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里.当线圈中通有电流I (方向如图)时,发现天平的右端低左端高,下列哪些调节方案可以使天平水平平衡( )A .仅减小电流大小B .仅增大线框的宽度lC .仅减轻左盘砝码的质量D .仅增加线圈的匝数【答案】A【解析】:天平左端高右端低,说明左端轻右端重,要使天平平衡,可以增加左盘砝码质量,也可以减小右盘砝码质量,选项C 错误;根据左手定则判断可知,线圈在磁场中受到竖直向下的安培力F =NBIl ,故也可以减小安培力,等效于减小右盘砝码质量,减小安培力可以采取减小电流大小,减小线框的宽度l 或者减少线圈的匝数,选项A 正确,B 、D 错误.18.(2019-2020学年·河南省洛阳市高二下学检测)如图所示,质量m =0.5 kg 、长L =1 m 的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°的光滑绝缘框架上,磁场方向垂直于框架向下(磁场范围足够大),右侧回路电源电动势E =8 V ,内电阻r =1 Ω,额定功率为8 W 、额定电压为4 V 的电动机正常工作(g =10 m/s 2),则( )A .回路总电流为2 AB .电动机的额定电流为4 AC .流经导体棒的电流为4 AD .磁感应强度的大小为1.5 T【答案】D【解析】:电动机的正常工作时,有P M =UI M 代入数据解得I M =2 A 通过电源的电流为I 总=E -U r =8-41A =4 A ,故A 、B 错误;导体棒静止在导轨上,由共点力的平衡可知,安培力的大小等于重力沿斜面向下的分力,即F =mg sin 37°=0.5×10×0.6 N =3 N 流过导体棒的电流I 为I =I 总-I M =4 -2 A =2 A .故C 错误; 由安培力的公式F =BIL 解得B =1.5 T ,故D 正确.19.(2019-2020学年·石家庄市高二上学期期末)质量为m =0.05 kg 的导电细杆ab 置于倾角为30°的平行放置的光滑导轨上,导轨宽为L =0.5 m ,杆ab 与导轨垂直,如图所示,匀强磁场垂直导轨平面且方向向下,磁感应强度为B =0.1 T .已知电源电动势E =15 V ,内阻r =1 Ω,导轨和细杆的电阻均忽略不计,g 取10 m/s 2.求:(1)当电阻R 取值为多少时,释放细杆后杆ab 保持静止不动;(2)当R =1 Ω时,释放细杆瞬间杆ab 的加速度是多大?【答案】 (1)2 Ω (2)2.5 m/s 2【解析】(1)ab 棒中的电流为I =E R +r. 根据共点力平衡可知mg sin θ=BIL .联立解得R =2 Ω.(2)ab 棒中的电流为I =E R +r=7.5 A. 根据牛顿第二定律得,BIL -mg sin θ=ma .联立解得a =2.5 m/s 2.20.(2019-2020学年·山东省潍坊一中高二下学期检测)如图所示,两根平行放置的导电轨道,间距为L ,倾角为θ,轨道间接有电动势为E (内阻不计)的电源,现将一根质量为m 、电阻为R 的金属杆ab 水平且与轨道垂直放置在轨道上,金属杆与轨道接触摩擦和电阻均不计,整个装置处在匀强磁场(磁场垂直于金属杆)中且ab 杆静止在轨道上,重力加速度为g .求:(1)若磁场竖直向上,则磁感应强度B 1是多少?(2)如果金属杆对轨道无压力,求匀强磁场的磁感应强度B 2.【答案】:(1)mgR tan θEL (2)mgR EL,方向水平向左 【解析】:(1)金属杆静止在导轨上,受到重力、支持力和安培力三个力作用,侧视图如图所示.由平衡条件得F =mg tan θ又F =B 1IL根据闭合电路欧姆定律I =E R以上各式联立解得E RLB 1=mg tan θ, 即B 1=mgR tan θEL. (2)金属杆ab 静止在斜面上且对斜面压力为零,则安培力F ′与重力G 构成一对平衡力,侧视图如图所示.因F ′=mg又F ′=B 2IL根据闭合电路欧姆定律I =E R以上各式联立解得E RLB 2=mg , 整理得B 2=mgR EL由左手定则知,匀强磁场的磁感应强度B 2的方向水平向左.。

高考物理电磁学知识点之磁场解析含答案

高考物理电磁学知识点之磁场解析含答案

高考物理电磁学知识点之磁场解析含答案一、选择题1.在磁感应强度大小为0B 的匀强磁场中,两长直导线P 和Q 平行于纸面固定放置。

在两导线中通有图示方向电流I 时,纸面内与两导线等距离的a 点处的磁感应强度为零。

下列说法正确的是( )A .匀强磁场方向垂直纸面向里B .将导线Q 撤去,a 点磁感应强度为032BC .将导线P 撤去,a 点磁感应强度为012B D .将导线Q 中电流反向,a 点磁感应强度为02B2.如图所示,有abcd 四个离子,它们带等量的同种电荷,质量不等.有m a =m b <m c =m d ,以不等的速度v a <v b =v c <v d 进入速度选择器后有两种离子从速度选择器中射出,进入B 2磁场,由此可判定( )A .射向P 1的是a 离子B .射向P 2的是b 离子C .射到A 1的是c 离子D .射到A 2的是d 离子3.如图所示,两相邻且范围足够大的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ的磁感应强度方向平行、大小分别为B 和2B 。

一带正电粒子(不计重力)以速度v 从磁场分界线MN 上某处射入磁场区域Ⅰ,其速度方向与磁场方向垂直且与分界线MN 成60 角,经过t 1时间后粒子进入到磁场区域Ⅱ,又经过t 2时间后回到区域Ⅰ,设粒子在区域Ⅰ、Ⅱ中的角速度分别为ω1、ω2,则( )A .ω1∶ω2=1∶1B .ω1∶ω2=2∶1C .t 1∶t 2=1∶1D .t 1∶t 2=2∶14.如图所示,边长为L 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,此时导线框通电处于静止状态,细线的拉力为F 1;保持其他条件不变,现虚线下方的磁场消失,虚线上方有相同的磁场同时电流强度变为原来一半,此时细线的拉力为F 2 。

已知重力加速度为g ,则导线框的质量为A .2123F F g +B .212 3F F g -C .21F F g -D .21 F F g+ 5.如图所示,虚线为两磁场的边界,左侧磁场垂直纸面向里,右侧磁场垂直纸面向外,磁感应强度大小均为B 。

备战2020年高考物理专题11 磁场(3)(原卷版)

备战2020年高考物理专题11 磁场(3)(原卷版)

专题11 磁场(3)-高考物理精选考点专项突破题集三、计算题:(解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤)1、如图所示,水平方向的匀强电场场强为E ,场区宽度为L ,竖直方向足够长。

紧挨着电场的是垂直于纸面向外的两个匀强磁场区域,其磁感应强度分别为B 和2B 。

一个质量为m ,电量为q 的带正电粒子,其重力不计,从电场的边界MN 上的a 点由静止释放,经电场加速后进入磁场,经过时间qB m t B 6π=穿过中间磁场,进入右边磁场后能按某一路径再返回到电场的边界MN 上的某一点b ,途中虚线为场区的分界面。

求:(1)中间场区的宽度d ;(2)粒子从a 点到b 点所经历的时间t ab ;(3)当粒子第n 次返回电场的MN 边界时与出发点之间的距离S n 。

2、如图,在平面直角坐标系xoy中,第一象限内有一条通过坐标原点的虚线,虚线与y轴正方向夹角为30°,在虚线与x轴正方向之间存在着平行于虚线向下的匀强电场。

在第四象限内存在一个长方形的匀强磁场区域(图中未画出),磁感应强度为B,方向垂直坐标平面向外。

一质量为m,电荷量为q的带正电粒子从虚线上某点以一定的初速度垂直电场方向射入电场,经过电场偏转后,该粒子恰从x轴上的P点以速度v射入匀强磁场区域,速度v的方向与x轴正方向夹角为60°,带电粒子在磁场中做匀速圆周运动。

经磁场偏转后,粒子射出磁场时速度方向沿x轴负方向,随后粒子做匀速直线运动并垂直经过负y轴上的Q点。

已知OP=L,不计带电粒子重力。

求:(1)匀强电场的电场强度E的大小;(2)带电粒子在电场和磁场中运动时间之和;(3)矩形磁场区域的最小面积和Q点的位置坐标。

3、在直角坐标系xOy中,第二象限有垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出),第一象限三角形OPM区域有如图所示的匀强电场,电场线与y轴的夹角、MP与x轴的夹角均为30°。

已知P点的坐标为(9L,0),在以O′为圆心的环状区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,外圆与直线MP相切于P点,内外圆的半径分别为L和2L。

磁场精选题目(含答案、解析)

磁场精选题目(含答案、解析)

1.在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内.在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内((不计重力不计重力)),电子可能沿水平方向向右做直线运动的是,电子可能沿水平方向向右做直线运动的是( ( )解析:若电子水平向右运动,在A 图中电场力水平向左,洛伦兹力竖直向下,故不可能;在B 图中,电场力水平向左,洛伦兹力为零,故电子可能水平向右做匀减速直线运动;在C 图中电场力竖直向下,洛伦兹力竖直向下,电子不可能向右做匀速直线运动;在D 图中电场力竖直向上,洛伦兹力竖直向上,故电子不可能做水平向右的直线运动,因此只有选项B 正确.正确.答案:答案:B B2.2.如图所示,在长方形如图所示,在长方形abcd 区域内有正交的电磁场,ab =bc /2/2==L ,一带电粒子,一带电粒子从ad 的中点垂直于电场和磁场方向射入,恰沿直线从bc 边的中点P 射出,若撤射出,若撤去磁场,则粒子从c 点射出;若撤去电场,则粒子将点射出;若撤去电场,则粒子将((重力不计重力不计)( )( )A .从b 点射出点射出B .从b 、P 间某点射出间某点射出C .从a 点射出点射出D .从a 、b 间某点射出间某点射出解析:由粒子做直线运动可知qv 0B =qE ;撤去磁场粒子从c 点射出可知qE =ma ,at =2v 0,v 0t =L ,所以撤除电场后粒子运动的半径r =mv 0qB =L 2. 3.如图所示,有一混合正离子束先后通过正交的电场、磁场区域Ⅰ和匀强磁.如图所示,有一混合正离子束先后通过正交的电场、磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ,如果这束正离子流在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径r 相同,则它们一定具有相同的同,则它们一定具有相同的( ( ) A .动量.动量 B B.质量.质量.质量C .电荷量.电荷量D D D.比荷.比荷.比荷解析:离子流在区域Ⅰ中不偏转,一定是qE =qvB ,v =E B .进入区域Ⅱ后,做匀速圆周运动的半径相同,由r =mv qB知,因v 、B 相同,所以只能是比荷相同,故D 正确,正确,A A 、B 、C 错误.错误.4.(2012年合肥模拟年合肥模拟))两块金属板a 、b 平行放置,板间存在与匀强电场正交的匀强磁场,假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域.一束电子以一定的初速度v 0从两极板中间,沿垂直于电场、磁场的方向射入场中,无偏转地通过场区,如图所示.已知板长l =10 cm 10 cm,两板间距,两板间距d =3.0 cm 3.0 cm,两板间电势差,两板间电势差U =150 V 150 V,,v 0=2.0×107 m/s. m/s.求:求:求:(1)(1)磁感应强度磁感应强度B 的大小;的大小;(2)(2)若撤去磁场,求电子穿过电场时偏离入射方向的距离,以及电子通过场区后动能增加多少?若撤去磁场,求电子穿过电场时偏离入射方向的距离,以及电子通过场区后动能增加多少?若撤去磁场,求电子穿过电场时偏离入射方向的距离,以及电子通过场区后动能增加多少?((电子所带电荷量的大小与其质量之比e m =1.76×1011C/kg)解析:(1)(1)电子进入正交的电磁场不发生偏转,则满足电子进入正交的电磁场不发生偏转,则满足电子进入正交的电磁场不发生偏转,则满足Bev 0=e U dB =U v 0d=2.5×10-4T.(2)(2)设电子通过场区偏转的距离为设电子通过场区偏转的距离为y l =v 0t ,a =eU mdy =12at 2=12×eU md·(l v 0)2=1.1×10-2m. ΔE k =eEy =e U dy =8.8×10-18J =55 eV. [例1] 在平面直角坐标xOy 中,第Ⅰ象限存在沿y 轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为磁感应强度为 B .一质量为m 、电荷量为q 的带正电的粒子从y 轴正半轴上的M 点以速度v 0垂直于y 轴射入电场,经x 轴上的N 点与x 轴正方向成θ=60°角射入磁场,最后从y 轴负半 轴上的P 点垂直于y 轴射出磁场,如图所示.不计粒子重力,求:轴射出磁场,如图所示.不计粒子重力,求:(1)M 、N 两点间的电势差UMN ;(2)(2)粒子在磁场中运动的轨道半径粒子在磁场中运动的轨道半径r ;(3)(3)粒子从粒子从M 点运动到P 点的总时间t .[思路点拨思路点拨] ] 根据粒子在不同区域内的运动特点和受力特根据粒子在不同区域内的运动特点和受力特点画出轨迹,分别利用类平抛和圆周运动的分析方法列方程求解.点画出轨迹,分别利用类平抛和圆周运动的分析方法列方程求解.[自主解答] (1)(1)设粒子过设粒子过N 点时的速度大小为点时的速度大小为 v ,有v 0v=cos θ,v =2v 0粒子从M 点运动到N 点的过程,有qu MN =12mv 2-12mv 20,U MN =3mv 202q . (2)(2)粒子在磁场中以粒子在磁场中以O ′为圆心做匀速运动,半径为O ′N ,有qvB =mv 22r ,r =2mv 0qB . (3)(3)由几何关系得由几何关系得ON =r sin θ设粒子在电场中运动的时间为t 1,有ON =v 0t 1t 1=3mqB粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T =2πm qB设粒子在磁场中运动的时间为t 2,有,有t 2=π-θ2πT ,故t 2=2πm 3qBt =t 1+t 2,t =33+2πm 3qB .1.如图所示.如图所示 ,匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的,且宽度相等均为d ,电场方向在纸平面内竖直向下,而磁场方向垂直于纸面向里,一带正电的粒子从O 点以速度v 0沿垂直电场方向进入电场,从A 点射出电场进入磁场,离开电场点时的速度方向一致,已知d 、v 0(带电粒子重力不计带电粒子重力不计)),求:,求:(1)(1)(1)粒子从粒子从C 点穿出磁场时的速度大小v ;(2)(2)电场强度电场强度E 和磁感应强度B 的比值E B .解析:(1)(1)粒子在电场中偏转时做类平抛运动,则粒子在电场中偏转时做类平抛运动,则粒子在电场中偏转时做类平抛运动,则垂直电场方向d =v 0t ,平行电场方向d 2=v y2t 得v y =v 0,到A 点速度大小为v =2v 0在磁场中速度大小不变,所以从C 点出磁场时速度大小仍为2v 0.(2)(2)在电场中偏转时,出在电场中偏转时,出A 点时速度与水平方向成45°45° v y =qE m t =qEd mv 0,并且v y =v 0得E =mv 20qd在磁场中做匀速圆周运动,如图所示在磁场中做匀速圆周运动,如图所示由几何关系得R =2d又qvB =mv 22R ,且v =2v 0 得B =mv 0qd 解得E B =v 0.[例2] 如右图所示,在磁感应强度为B 的水平匀强磁场中,有一足够长的绝缘细棒OO ′在竖直面内垂直于磁场方向放置,细棒与水平面夹角为α.一质量为m 、带电荷量为+q 的圆环A 套在OO 圆′棒上,圆环与棒间的动摩擦因数为μ,且μ<tan α.现让圆环A 由静止开始下滑,试问圆环在下滑过程中:由静止开始下滑,试问圆环在下滑过程中:(1)(1)圆环圆环A 的最大加速度为多大?获得最大加速度时的速度为多大?的最大加速度为多大?获得最大加速度时的速度为多大?(2)(2)圆环圆环A 能够达到的最大速度为多大?能够达到的最大速度为多大?[思路点拨][自主解答] (1)(1)由于由于μ<tanα,所以环将由静止开始沿棒下滑.环A 沿棒运动的速度为v 1时,受到重力mg 、洛伦兹力qv 1B 、杆的弹力F N1和摩擦力F f 1=μF N1.根据牛顿第二定律,对圆环A 沿棒的方向:沿棒的方向:mg sin α-F f 1=ma垂直棒的方向:F N1+qv 1B =mg cos α所以当F f 1=0(0(即即F N1=0)0)时,时,a 有最大值a m ,且a m =g sin α此时qv 1B =mg cos α解得:v 1=mg cos αqB. (2)(2)设当环设当环A 的速度达到最大值v m 时,环受杆的弹力为F N2,摩擦力为F f 2=μF N2.此时应有a =0,即mg sin α=F f 2在垂直杆方向上:F N2+mg cos α=qv m B解得:v m =mg sin α+μcos αμqB. 2.如图所示,套在很长的绝缘直棒上的小球,质量为 1.0×10-4 kg ,带 4.0×10-4 C 正电荷,小 球在棒上可以滑动,将此棒竖直放置在沿水平方向的匀强电场和球在棒上可以滑动,将此棒竖直放置在沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中.匀强电场的电场强度E =10 N/C 10 N/C,方向水平向右,,方向水平向右,,方向水平向右,匀强磁场的磁感应强度B =0.5 T 0.5 T,方向为垂直纸面向里,小球与棒,方向为垂直纸面向里,小球与棒,方向为垂直纸面向里,小球与棒间动摩擦因数为μ=0.20.2,求小球由静止沿棒竖直下落的最大加速度,求小球由静止沿棒竖直下落的最大加速度,求小球由静止沿棒竖直下落的最大加速度和最大速度.和最大速度.((设小球在运动过程中所带电荷量保持不变,g 取10 m/s2)解析:带电小球沿绝缘棒下滑过程中,受竖直向下的重力,竖直向上的摩擦力,水平方向弹力和洛伦兹力及电场力作用.当小球静止时,弹力等于电场力,小球在竖直方向所受摩擦力最小,小球加速度最大,小球运动过程中,弹力等于电场力与洛伦兹力之和,随着小球运动速度的增大,小球所受洛伦兹力增大,小球在竖直方向的摩擦力也随之增大,小球加速度减小,速度增大,当球的加速度为零时,速度达最大.小球刚开始下落时,加速度最大,设为a m ,这时竖直方向有mg -F f =ma ①在水平方向上有qE -F N =0②又F f =μF N ③由①②③解得a m =mg -μqE m,代入数据得a m =2 m/s 2. 小球沿棒竖直下滑,当速度最大时,加速度a =0在竖直方向上mg -F ′f =0④在水平方向上qv m B +qE -F N ′=′=00⑤又F ′f =μF N ′⑥′⑥ 由④⑤⑥解得v m =mg -μqE μqB, 代入数据得v m =5 m/s.[例3] 如图所示 ,在磁感应强度为B 的匀强磁场中,有一与磁感线垂直且水平放置的、长为L 的摆线,拴一质量为m 、带有+q 电荷量的摆球,若摆球始终能在竖直平面内做圆弧运动.试求 摆球通过最低位置时绳上的拉力F 的大小.的大小.[思路点拨思路点拨] ] 解答此题应把握以下两点:解答此题应把握以下两点:(1)(1)弹力和洛伦兹力都随小球速度改变而改变,但这两力不做功,只有重力做功.弹力和洛伦兹力都随小球速度改变而改变,但这两力不做功,只有重力做功.弹力和洛伦兹力都随小球速度改变而改变,但这两力不做功,只有重力做功.(2)(2)在最低点应用牛顿第二定律求解.在最低点应用牛顿第二定律求解.在最低点应用牛顿第二定律求解.[自主解答] 以摆球为研究对象.以摆球为研究对象.根据机械能守恒定律得:mgL =12mv 2m , 当向左摆动,到最低点速度向左时F 洛的方向向下.的方向向下.由牛顿第二定律得:F -mg -F 洛=mv 2m /L ,且:F 洛=qv m B ,联立以上各式解得:F =3mg +qB 2gL .当向右摆动,到最低点的速度向右时,F 洛的方向则向上.的方向则向上.由牛顿第二定律得:F +F 洛-mg =mv 2m /L ,联立解得:F =3mg -qB 2gL .3.在竖直平面内半圆形光滑绝缘管处在如图所示的匀强磁场中,B =1.1 T ,半径R =0.8 m ,其直径AOB 在竖直线上.圆环平面与磁场方向垂直,在管口A 处以2 m/s 水平速度射入一个直径略小于管内径的带电小球,其电荷量为+10-4 C ,问:(1)小球滑到B 处的速度为多少?(2)若小球从B 处滑出的瞬间,管子对它的弹力恰好为零,小球质量为多少?(g =10 m/s2)解析:(1)(1)小球从小球从A 到B ,利用动能定理得,利用动能定理得mg 2R =12mv 2B -12mv 2A得v B =v 2A +4gR =22+4×10×0.8+4×10×0.8 m/s m/s m/s==6 m/s. (2)(2)在在B 点,小球受到的洛伦兹力方向指向圆心,由于小球做圆周运动,所以有qv B B -mg =mv 22B R 即:即:1010-4×6×1.1-×6×1.1-1010m =36m 0.8得m =1.2×10--55 kg.2.(2012年淮北模拟年淮北模拟))如图所示,空间存在正交的匀强电场和匀强磁场,匀强电场方向竖直向上,匀强磁场的方向垂直纸面向里.有一内壁光滑、底部有带正电小球的试管.在水平拉力F 作用下,试管向右匀速运动,带电小球能从试管口处飞出.口处飞出.已知小球质量为已知小球质量为m ,带电量为q ,场强大小为E =mg q.关于带电小球及其在离开试管前的运动,关于带电小球及其在离开试管前的运动,下列说法中不下列说法中不正确的是正确的是( ( )A .洛伦兹力对小球不做功.洛伦兹力对小球不做功B .洛伦兹力对小球做正功.洛伦兹力对小球做正功C .小球的运动轨迹是一条抛物线.小球的运动轨迹是一条抛物线D .维持试管匀速运动的拉力F 应逐渐增大应逐渐增大解析:洛伦兹力方向始终与小球运动速度方向垂直,不做功,故A 正确、正确、B B 错误;小球在竖直方向受向上的电场力与向下的重力,二者大小相等,试管向右匀速运动,小球的水平速度保持不变,则竖直向上的洛伦兹力分量大小不变,小球竖直向上做匀加速运动,即小球做类平抛运动,故C 正确;小球竖直分速度增大,受水平向左的洛伦兹力分量增大,为维持试管匀速运动拉力F 应逐渐增大,应逐渐增大,D D 正确.正确.答案:答案:B B3.(2012年铜陵模拟年铜陵模拟))如图所示的装置,左半部分为速度选择器,右半部分为匀强的偏转电场.一束同位素离子流从狭缝S 1射入速度选择器,能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S 2射出的离子,又沿着与电场垂直的方向,立即进入场强大小为E 的偏转电场,最后打在照相底片D 上.已知同位素离子的电荷量为q (q >0)>0),速度选择器内部存在着相互垂,速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E 0的匀强电场和磁感应强度大小为B 0的匀强磁场,照相底片D 与狭缝S 1、S 2的连线平行且距离为L ,忽略重力的影响.忽略重力的影响.(1)(1)求从狭缝求从狭缝S 2射出的离子速度v 0的大小;(2)(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v 0方向飞行的距离为x ,求出x 与离子质量m 之间的关系式之间的关系式((用E 0、B 0、E 、q 、m 、L 表示表示)).解析:(1)(1)能从速度选择器射出的离子满足能从速度选择器射出的离子满足能从速度选择器射出的离子满足qE 0=qv 0B 0①故v 0=E 0B 0② (2)(2)离子进入匀强偏转电场离子进入匀强偏转电场E 后做类平抛运动,则后做类平抛运动,则x =v 0t ③L =12at 22④ 由牛顿第二定律得qE =ma ⑤由②③④⑤解得x =E 0B 0 2mL qE4.(2010年高考课标全国卷年高考课标全国卷))如图所示,在0≤x ≤a 、0≤y ≤a2范围内垂直于xOy 平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B 坐标原点O 处有一个粒子源,在某时刻发射大量质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子,它们的速度大小相同,速度方向均在xOy 平面内,与y 轴正方向的夹角分布在0~90°范围内.已知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于a /2到a 之间,从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一.求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的磁场的粒子从粒子源射出时的(1)(1)速度的大小;速度的大小;速度的大小;(2)(2)速度方向与速度方向与y 轴正方向夹角的正弦.轴正方向夹角的正弦.解析:(1)(1)设粒子的发射速度大小为设粒子的发射速度大小为v ,粒子做圆周运动的轨道,粒子做圆周运动的轨道半径为R ,由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得:,由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得: qvB =mv 2R① 由①式得R =mv qB ②当a 2<R <a 时,在磁场中运动时间最长的粒子,其轨迹是圆心为C 的圆弧,圆弧与磁场的上边界相切,如图所示.的圆弧,圆弧与磁场的上边界相切,如图所示. 设该粒子在磁场中运动的时间为t ,依题意t =T 4,得,得 ∠OCA =π2③设最后离开磁场的粒子的发射方向与y 轴正方向的夹角为α,由几何关系得,由几何关系得R sin α=R -a 2④ R sin α=a -R cos α⑤又sin 2α+cos 2α=1⑥由④⑤⑥式得R =(2(2--62)a ⑦ 由②⑦式得v =(2(2--62)aqB m(2)(2)由④⑦式得:由④⑦式得:由④⑦式得:sin sin α=6-610. [例1] 在真空中,半径r =3×10-2m 的圆形区域内有匀强磁场,方向如图所示,磁感应强度B =0.2 T ,一个带正电的粒子以初速度v 0=106 m/s 从磁场边界上直径ab 的一端a 射入磁场,已知该粒子的比荷q m =108C/kg C/kg,不计粒子重,不计粒子重力.(1)(1)求粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径;求粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径;(2)(2)若要使粒子飞离磁场时有最大偏转角,若要使粒子飞离磁场时有最大偏转角,求入射时v 0与ab 的夹角θ及粒子的最大偏转角.及粒子的最大偏转角.[解析] (1)(1)粒子射入磁场后,由于不计重力粒子射入磁场后,由于不计重力粒子射入磁场后,由于不计重力,,所以洛伦兹力提供圆周运动需要的向心力,根据牛顿第二定律有:qv 0B =m v 220R , R =mv 0qB =5×10-2m. (2)(2)粒子在圆形磁场区域运动轨迹为一段半径粒子在圆形磁场区域运动轨迹为一段半径R =5 cm 的圆弧,要使偏转角最大,就要求这段圆弧对应的弦最长,即为圆形区域的直径,粒子运动轨迹的圆心O ′在ab 弦中垂线上,如上图所示.由几何关系可知:知:sin θ=r R =0.60.6,,θ=37°=37°最大偏转角β=2θ=74°.=74°.[例2] 如图所示,半径为r =0.1 m 的圆形匀强磁场区域边界跟y 轴相切于坐标原点O ,磁感应强度B = 0.332 T 方,方向向垂直纸向面向里里.在O 有处有一一射放射源源,可沿纸向面向各各方个方向向射出速率均为v =3.2×106 m/s 的α粒子.已知α粒子质量m =6.646.64××1010--27kg 27kg,电荷量,电荷量q =3.23.2××1010--19C 19C,不计,不计α粒子的重力.求α粒子在磁场中运动的最长时间.动的最长时间.m v R 得=mv =粒子在磁场中运动的圆弧所对应的弦长最长,从右图可以看出,粒子在磁场中运动的时间最长.粒子在磁场中运动的时间最长.=2πm qB ,运动时间=2θ2π·=r R =y 轴上的a 点射入右图中第可在适当的地方加一个垂直于的匀强磁场,若此磁场分布在一个圆形区域内,试求这个圆形磁场区域的最小面积.的匀强磁场,若此磁场分布在一个圆形区域内,试求这个圆形磁场区域的最小面积.[解析] 质点在磁场中做半径为=mv 0qB 的圆周运动,根据题意,质点在磁场区域中的轨道为半径等于的圆上的的圆上的113圆周,这段圆弧应与入射方向的速度,出射方向的速度相切,如右图所示.则到入射方向所在直线和出射方向所在直线相距为R 的O ′点就是圆周的圆心.质点在磁场区域中的轨道就是以和f 点应在所求圆形磁场区域的边界上,在通过即得圆形磁场区域的最小半径sin 60°=3mv 02qB=34π(mv 0qB )。

专题11线框在磁场中的运动问题

专题11线框在磁场中的运动问题

专题十一、线框在磁场中的运动问题问题分析线框在磁场中的运动问题是电磁感应泄律的具体应用问题,是历年髙考考査的重点和难点,具有很强的综合性,线框进出磁场过程可以分为三个阶段:“进磁场”阶段、“在磁场中平动”阶段、'‘出磁场”阶段.不同的阶段,线框的运动规律不同,分析问题时需要区別对待,当然,这里的线框可以是矩形的,可以是圆形的,也可以是扇形或三角形的,还可以是其他形状的.线框在磁场中的运动问题,需要考虑两方面:一方而是电磁学的有关规律,即法拉第电磁感应左律、楞次泄律、左手定则、右手立则、安培力的计算公式等;另一方面是电磁学与力学的综合,线框在磁场中的运动透视的解题思路如下:⑴分析线框的运动情况,判断闭合回路中电磁感应情况,根据相关规律求岀电源电动势和电源内阻:(2)分析电路结构,求岀电路的息电阻和相关的电阻,再求出电路中的电流和安培力:(3)分析线框中切割磁感线的边的受力情况,求岀合力:(4)结合电磁学与力学的相关规律,判断出线框的具体运动规律:(5)根据能量守恒与转化的关系,分析题目所要求的相关问题.透视1考查线框在饌场中的摆动问题线框系在细线的一端,细线的另一端固定在某一点,线框由于某种原因在磁场中来回摆动,在摆动的过程中,线框切割磁感线,线框中有感应电动势和感应电流产生.这类试题一般需要考生判断感应电动势的大小、感应电流的大小和方向、安培力的大小和方向等.可以利用楞次泄律和右手左则判断感应电流的方向,利用左手左则判断安培力的方向,在运用楞次圮律时,一左要注意该立律中"阻碍”的含义.【题1]如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为加、阻值为R的闭合矩形金属线框用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动.金属线框从右侧某一位宜静I上开始释放,在摆动到左侧最髙点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平而,且垂直纸面.则线框中感应电流的方向是 ()A. a — bfCfd — aB・dfc — bfa — dC・先是d — c〜b — a — d , 后是d〜b — c — d —Q2D.先是 d 后是〃 — cfb — d — 〃【解析】在闭合线框从右端摆动到最低点这一过程中,穿过线框的磁感线逐渐减少,根据楞 次泄律可知,线框中产生感应电流以阻碍原磁场的减少,故线框中感应电流的方向为d-C m :在闭合线框从最低点摆动到茨左端这一过程中,穿过线框的磁感线逐渐增多, 根据楞次定律可知,线框中产生感应电流以阻碍原磁场的增多,故线框中感应电流的方向为 d — e — bfa — d,由以上分析可知,线框中感应电流的方向为d f c — b — Q f (I , B 正 确,A 、C> D 错误.透视2考查线框在蹑场中的旋转问题线框绕某一点在磁场中做圆周运动,即绕某点旋转,线框会切割磁感线,产生感应电流, 这与交流电的产生原理有点相似.这类问题,可以与交变电流的相关知识结合,考查考生对 知识的整合能力,【题2】如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为〃.电阻为人、半径为 L 、圆心角为45。

2020年高考化学实验特训专辑 专题11 高考实验综合强化训练(三)(解析版)

2020年高考化学实验特训专辑 专题11 高考实验综合强化训练(三)(解析版)

11.高考实验综合强化训练(三)可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 F-19 Na-23 Al-27S-32 Cl-35.5 K-39 Fe-56 Cu-64 Br-80 Ag-108 Ba-137第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(本题共20小题,每小题2分,共40分。

在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目求的)1.下列有关实验现象的描述正确的是( )A.铁在氧气中剧烈燃烧,放出耀眼的白光,集气瓶内壁附着黑色固体B.溴水中滴加裂化汽油,溶液褪色且分层C.铜在氯气中燃烧,产生白烟,加水溶解后可得到绿色溶液D.用洁净的玻璃棒蘸取碳酸钾粉末在酒精灯火焰上灼烧,可观察到明亮的紫色火焰【答案】B【解析】A项,铁在氧气中剧烈燃烧,燃烧生成四氧化三铁,观察到火星四射、剧烈燃烧,生成黑色固体,故A错误;B项,溴水中滴加裂化汽油,发生加成反应,则溶液褪色,生成的卤代烃不溶于水,密度大于水,在下层,出现分层现象,故B正确;C项,铜在氯气中燃烧,生成氯化铜,观察到棕黄色的烟,加水溶解后可得到蓝色溶液,故C错误;D项,观察K的焰色反应需要透过蓝色的钴玻璃,不能直接观察,故D错误;故选B。

2.下列化学药品名称与警示性标签对应不正确的是( )【答案】B【解析】A项,该警示性标签是腐蚀性药品标签,浓硝酸具有腐蚀性,是腐蚀品,故A正确;B项,四氯化碳是一种无色、不易燃的液体,故B不正确;C项,KCN是剧毒物, 接触皮肤的伤口或吸入微量粉末即可中毒死亡,所以警示标志为剧毒品,故C正确;D项,KClO3是强氧化剂,常温下稳定,在400℃以上则分解并放出氧气,与还原剂、有机物、易燃物如硫、磷或金属粉等混合可形成爆炸性混合物。

急剧加热时可发生爆炸,故D正确。

3.实验中的下列操作正确的是( )A.用试管取出试剂瓶中的Na2CO3溶液,发现取量过多,为了不浪费,又把过量的试剂倒入试剂瓶中B.Ba(NO3)2 溶于水,可将含有Ba(NO3)2 的废液倒入水池中,再用水冲入下水道C.用蒸发方法使NaCl 从溶液中析出时,应将蒸发皿中NaCl 溶液全部蒸干才停止加热D.用浓硫酸配制一定物质的量浓度的稀硫酸时,浓硫酸溶于水后,应冷却至室温才能转移到容量瓶中【答案】D【解析】A项,取出Na2CO3溶液,发现取量过多,不能放回原瓶,会污染原试剂,故A错误;B项,钡离子有毒,可污染地下水,不能直接排放进下水道,故B错误;C项,蒸发时不能蒸干,应利用余热蒸干,有大量固体析出时即停止加热,故C错误;D项,容量瓶只能在常温下使用,不能用来盛装过冷或过热的液体,浓硫酸溶于水放热,溶液的温度较高,应冷却后在转移到容量瓶中,故D正确。

专题11 内能(解析版)(第三期)

专题11 内能(解析版)(第三期)

2021年全国中考物理真题全解全析汇编(第三期)专题11 内能1、(2021·福建·T3)小华在家学做菜,厨房里菜香四溢,这个现象说明()A.分子间存在空隙B.分子间存在引力C.分子间存在斥力D.分子不停地做无规则运动2、(2021·广东·T3)关于四冲程汽油机的工作过程,下列说法正确的是()A.吸气冲程:只吸入空气B.压缩冲程:缸内温度降低C.做功冲程:气体推动活塞做功D.排气冲程:内能转化为机械能3、(2021·海南·T8)双手相互摩擦时感觉发热,这一过程的能量转化与四冲程汽油机的哪个冲程相同()A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程4、(2021·宁夏·T4)下列关于热和能现象的说法,正确的是()A.冬天人们搓手取暖是利用热传递来增加手掌内能B.热机损失的能量中,废气带走的能量最少C.冰熔化过程中吸收热量,内能增大,温度升高D.“墙内开花墙外香”是因为发生了扩散现象5、(2021·青海·T4)下列实例,通过做功改变物体内能的是()A.晒太阳B.搓手取暖C.用电褥子取暖D.向双手哈气取暖6、(2021·云南昆明·T2)如图所示,民间艺人将糖加热到流体状态,然后用它在平板上“画成”各种小动物,静待慢慢变硬后就制作成了栩栩如生的“糖画”。

关于“糖画”,下列表述正确的是()A.糖是晶体B.糖的内能一直在增加C.糖分子之间只有引力没有斥力D.糖先熔化后凝固7、(2021·福建·T18)电熨斗熨衣服是通过______的方式改变内能,提高衣服和其中水的温度。

穿上熨好的衣服照镜子时,平面镜中的像与人大小______。

8、(2021·河南·T5)图为一款养生壶的电路简图该壶有“加热”和“保温”两挡,电源电压为220V,电阻丝R1、R2的阻值分别为44Ω、356Ω。

2024年高考物理题源展望专题11 电磁感应问题(解析版

2024年高考物理题源展望专题11 电磁感应问题(解析版

专题11 电磁感应问题目录近年真题对比考向一法拉第电磁感应定律的理解和应用问题带电粒子在有界磁场中运动考向二电磁感应的综合问题命题规律解密名校模拟探源易错易混速记【命题意图】考查法拉第电磁感应定律综合应用问题,意在考查考生分析问题,通过图象获取有用信息的能力和应用数学知识解决问题的能力。

电磁感应中的电路、法拉第电磁感应定律、能量转换及电量的计算等知识点,意在考查考生对电磁感应电路的分析以及对电磁感应中功能关系的正确理解和应用2022年高考考查的内容较大概率以法拉第电磁感应定律的理解及其应用为核心,侧重要注重法拉第电磁感应定律的理解及应用。

有时还与实际生活、生产科技相结合,考查考生利用物理知识分析解决实际问题的能力。

【考查要点】主要考相法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路欧姆定律、功和功率、焦耳定律、能量守恒定律、功能关系、动能定理等,既有以选择题形式出现的,也有计算题的形式。

【课标链接】①理解法拉第电磁感应定律、楞次定律②能分析电磁感应中的电路问画出等效电路图。

能用力学中的能量守恒定律、功能关系、动能定理分析电磁感应问题。

考向一法拉第电磁感应定律的理解和应用问题带电粒子在有界磁场中运动1. (2023海南卷)汽车测速利用了电磁感应现象,汽车可简化为一个矩形线圈abcd,埋在地下的线圈分别为1、2,通上顺时针(俯视)方向电流,当汽车经过线圈时()A. 线圈1、2产生的磁场方向竖直向上B. 汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcdC. 汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcdD. 汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同【答案】C【解析】由题知,埋在地下的线圈1、2通顺时针(俯视)方向的电流,则根据右手定则,可知线圈1、2产生的磁场方向竖直向下,A 错误;汽车进入线圈1过程中,磁通量增大,根据楞次定律可知产生感应电流方向为adcb (逆时针),B 错误;汽车离开线圈1过程中,磁通量减小,根据楞次定律可知产生感应电流方向为abcd (顺时针),C 正确;汽车进入线圈2过程中,磁通量增大,根据楞次定律可知产生感应电流方向为adcb (逆时针),再根据左手定则,可知汽车受到的安培力方向与速度方向相反,D 错误。

2021年高考物理真题训练11 磁场(解析版)

2021年高考物理真题训练11 磁场(解析版)

专题11 磁场1.(2020·天津高考真题)如图所示,在Oxy平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为B的匀强磁场。

一带电粒子从y轴上的M点射入磁场,速度方向与y轴正方向的夹角45θ=︒。

粒子经过磁场偏转后在N点(图中未画出)垂直穿过x轴。

已知OM a=,粒子电荷量为q,质量为m,重力不计。

则()A.粒子带负电荷B.粒子速度大小为qBa mC.粒子在磁场中运动的轨道半径为a D.N与O点相距1)a【答案】AD【解析】A.粒子向下偏转,根据左手定则判断洛伦兹力,可知粒子带负电,A正确;BC.粒子运动的轨迹如图由于速度方向与y轴正方向的夹角45θ=︒,根据几何关系可知1145OMO OO M ∠=∠=︒, 1OM OO a ==则粒子运动的轨道半径为1r O M ==洛伦兹力提供向心力2v qvB m r=解得v m=BC 错误;D .N 与O 点的距离为11)NO OO r a =+=D 正确。

故选AD 。

2.(2020·浙江省高考真题)特高压直流输电是国家重点能源工程。

如图所示,两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流1I 和2I ,12I I >。

a 、b 、c 三点连线与两根导线等高并垂直,b 点位于两根导线间的中点,a 、c 两点与b 点距离相等,d 点位于b 点正下方。

不考虑地磁场的影响,则( )A .b 点处的磁感应强度大小为0B .d 点处的磁感应强度大小为0C .a 点处的磁感应强度方向竖直向下D .c 点处的磁感应强度方向竖直向下 【答案】C 【解析】A .通电直导线周围产生磁场方向由安培定判断,如图所示1I 在b 点产生的磁场方向向上,2I 在b 点产生的磁场方向向下,因为12I I >即12B B >则在b 点的磁感应强度不为零,A 错误;BCD .如图所示,d 点处的磁感应强度不为零,a 点处的磁感应强度竖直向下,c 点处的磁感应强度竖直向上,BD 错误,C 正确。

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专题11 磁场(3)-高考物理精选考点专项突破题集三、计算题:(解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤)1、如图所示,水平方向的匀强电场场强为E ,场区宽度为L ,竖直方向足够长。

紧挨着电场的是垂直于纸面向外的两个匀强磁场区域,其磁感应强度分别为B 和2B 。

一个质量为m ,电量为q 的带正电粒子,其重力不计,从电场的边界MN 上的a 点由静止释放,经电场加速后进入磁场,经过时间qBmt B 6π=穿过中间磁场,进入右边磁场后能按某一路径再返回到电场的边界MN 上的某一点b ,途中虚线为场区的分界面。

求: (1)中间场区的宽度d ;(2)粒子从a 点到b 点所经历的时间t ab ;(3)当粒子第n 次返回电场的MN 边界时与出发点之间的距离S n 。

【解析】粒子从a 点出发,在电场中加速和在磁场中偏转,回到MN 上的b 点,轨迹如图所示。

(1)粒子在电场中加速运动时有 221mv qEL =解得:mqELv 2= 由 T qB m t B 1216==π知:粒子在中间磁场通过的圆弧所对的圆心角为α=30°。

在中间磁场匀速圆周12r mv qv =B ,由几何关系知0130sin r d = ,联立解得:qmELB d 21=(2)粒子在右边磁场圆周运动的圆心角β=120°,则:Bm T t B q 332π='=粒子在电场中加速时:mvt EE =⋅q,qEmLt E 2=由对称性知BmEq mLt t t t BB E ab q 3222222π+=++=(3)由轨迹图得:12211232r d r r y -=--=,11)232(230cos r y r S ab -=+=ο 再由周期性可得:q ELmB n Bq nmv nS S ab n 2)34()232(-=-==【考点】组合场问题 【难度】较难2、如图,在平面直角坐标系xoy 中,第一象限内有一条通过坐标原点的虚线,虚线与y 轴正方向夹角为30°,在虚线与x 轴正方向之间存在着平行于虚线向下的匀强电场。

在第四象限内存在一个长方形的匀强磁场区域(图中未画出),磁感应强度为B ,方向垂直坐标平面向外。

一质量为m ,电荷量为q 的带正电粒子从虚线上某点以一定的初速度垂直电场方向射入电场,经过电场偏转后,该粒子恰从x 轴上的 P 点以速度v 射入匀强磁场区域,速度v 的方向与x 轴正方向夹角为60°,带电粒子在磁场中做匀速圆周运动。

经磁场偏转后,粒子射出磁场时速度方向沿x 轴负方向,随后粒子做匀速直线运动并垂直经过负y 轴上的Q 点。

已知OP=L ,不计带电粒子重力。

求: (1)匀强电场的电场强度E 的大小; (2)带电粒子在电场和磁场中运动时间之和; (3)矩形磁场区域的最小面积和Q 点的位置坐标。

【解析】(1)设电场强度为E ,在电场中类平抛运动,垂直电场方向匀速:1030co t v s L =︒,沿电场方向匀加速直线:100)30-60(sinat v = ,)30-60(cos 000v v =,ma E =q联立解得:vL t =1, qL mv E 22=(2)带电粒子在磁场中匀速圆周运动,由几何关系知磁场中的速度偏转角θ=120°,则 R v m qvB 2= , vR T π2=,T t πθ22=,联立解得:qB mv R =, qB m t 322π=带电离子运动的总时间为:qBmv L t t t 3221π+=+=(3)由图知,带电粒子从P 点射人磁场,由P′点射出磁场。

包含圆弧PP ′的最小矩形磁场区域为图中虚线所示,则矩形区域长qBmvR PP a 330cos 2'=︒==,矩形区域宽qBmvR R b 230sin =︒-=,所以该磁场区域的最小面积为222223qB v m ab S == Q 点纵坐标为qB mv a y Q 2360sin -=︒-=,所以Q 点位置坐标为(0,-qB mv23) 【考点】组合场问题 【难度】较难3、在直角坐标系xOy 中,第二象限有垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出),第一象限三角形OPM 区域有如图所示的匀强电场,电场线与y 轴的夹角、MP 与x 轴的夹角均为30°。

已知P 点的坐标为(9L,0),在以O ′为圆心的环状区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,外圆与直线MP 相切于P 点,内外圆的半径分别为L 和2L 。

一质量为m ,电荷量为q 的正电粒子以速度v 0由坐标为(-L ,0)的A 点沿与y 轴平行的方向射入第二象限匀强磁场中,经磁场偏转由坐标为(0,3L )的B 点进入匀强电场,经电场偏转恰由P 点进入环状磁场区域,不计粒子重力。

求: (1)第二象限匀强磁场磁感应强度的大小; (2)匀强电场的电场强度大小;(3)要使粒子在环状磁场区域内做完整的圆周运动,求环状区域匀强磁场的磁感应强度的取值范围【解析】(1)设第二象限磁场磁感应强度为B 1,第二象限圆周运动的半径为R ,则:()()2223R L L R =+-,又RB 2010mv qv =,联立解得:R=2L ,LB q 2mv 01=。

(2)粒子恰好垂直进入电场做类平抛运动,垂直电场方向匀速:(9L-L )sin60°=v 0t沿电场方向匀加速直线:()20at 21260cos 9=+-L L L ,qE=ma ,联立解得:LE q 4mv 20=。

(3)P 点类平抛运动沿电场方向的分速度:v´=at=3v 0 粒子进入环状磁场的速度()022v 2v 3v v =+=,方向恰好沿外圆的切线方向MP 。

做完整的圆周运动的半径R 必须满足:R 0≤2L 或者23L ≤R≤2L 由牛顿第二定律知RB 22mv qv =,解得:B 2≥L q 4mv 0或者Lq mv0≤B 2≤L 3q 4mv 0 【考点】组合场问题 【难度】挺难4、如图,在坐标系xOy 的第二象限存在匀强磁场,磁场方向垂直于xOy 平面向里。

第三象限内有沿x 轴正方向的匀强电场,第四象限的某圆形区域内存在一垂直于xOy 平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为第二象限磁场磁感应强度的4倍。

一质量为m 、带电荷量为q (q>0)的粒子以速率v 自y 轴的A 点斜射入磁场,经x 轴上的C 点以沿y 轴负方向的速度进入电场,然后从y 轴负半轴上的D 点射出,最后粒子以沿着y 轴正方向的速度经过x 轴上的Q 点。

已知,OC=d ,OD=d 332,OQ=4d ,不计粒子重力。

(1)求第二象限磁感应强度B 的大小与第三象限电场强度E 的大小; (2)求粒子由A 至D 过程所用的时间; (3)试求第四象限圆形磁场区域的最小面积。

【解析】(1)设粒子在第二象限磁场中做匀速圆周运动的半径为r ,由牛顿第二定律知2v qvB m r=,由几何关系 222)3()(r d d r =+-, 联立解得:r=2d ,qdmvB 2=设粒子在第三象限电场中运动的时间为t 2,y 轴方向分运动为匀速:2v 332t d = x 轴方向匀加速直线:2221at d =,qE =ma 联立解得:qdmv E 232=, v d t 3322=(2)设粒子在第二象限磁场中运动的时间为t 1,由几何关系知rd3sin =α,解得α=60° 运动时间v 3d2vr 3t 1ππ==,又vd t 3322= , 从A 至D 所用的时间:vdt t t 3)3(221+=+=π(3)设粒子在D 点的速度与y 轴负方向夹角为θ,在D 处粒子的x 轴分速度v t dv x 322== 由合速度与分速度的关系得vv x=θtan ,联立解得:θ=60,故v v D 2= 粒子在第四象限做匀速圆周运动:q•2v•4B=m R)v 2(2,又,解qd 2mv =B 得 R=d粒子在第四象限的轨迹是轨迹圆O 2,它与v D 速度所在直线相切于M 点,它与v Q 速度所在直线相切于N 点,由几何关系可知,磁场面积最小时必定是以MN 为直径(如图所示)的圆。

即面积最小的磁场半径为2321d MN r ==',磁场的最小面积 4322d r S ππ='=。

【考点】组合场问题 【难度】较难5、如图所示,直线MN 上方有平行于纸面且与MN 成45°斜向下的匀强电场,MN 下方有垂直于纸面向里的匀强磁场。

一带正电的粒子以速度v 从MN 线上的O 点垂直电场和磁场方向射入磁场。

粒子第一次到MN 边界线,并从P 点进入电场。

已知粒子带电量为q ,质量为m ,O 、P 之间的距离为L ,匀强电场强度为E ,不计粒子的重力。

求:(1)磁感应强度B ;(2)粒子从O 点开始到第四次到达MN 边界线的总时间t 。

【解析】(1)由对称性知45°斜向下进入磁场,一定45°斜向上第一次出磁场。

由几何关系知:222L R R =+,解得:L R 22=由牛顿第二定律知:R v m qvB 2= ,联立解得:Lqmv qRmv B 2==(2)粒子第一次在磁场运动的时间436090t 001T T ==, vLvRT ππ22== 粒子第一次进入电场做匀减速往复直线运动,接着第二次经过P 点进入磁场。

第一次在电场中由动量定理知-qEt 2= -mv-mv ,解得:Eq mv2t 2=第二次进入磁场由轨迹图可知: 43360270t 003TT == 第二次进入电场做类平抛运动,然后第四次到达电场和磁场的边界线, 由运动学公式知: 2421at y =,4vt x =,由图知xy=︒45tan ,解得:qE mv t 24= 粒子从开始运动到第四次到达MN 边界线的时间:vLqE mv t t t t t π244321+=+++= 【考点】组合场问题 【难度】较难6、如图所示,半径R=10cm 的圆形区域边界跟y 轴相切于坐标系原点O 。

磁感强度B =0.332T ,方向垂直于纸面向里。

在O 处有一放射源 S ,可沿纸面向各个方向射出速率均为v=3.2×106m/s 的α粒子。

已知α粒子的质量m= 6.64×10-27 kg ,电量q=3.2×10-19 C 。

(1)画出α粒子通过磁场空间做圆周运动的圆心的轨迹;(2)求出α粒子通过磁场空间的最大偏转角θ;(3)再以过O点并垂直纸面的直线为轴旋转磁场区域,能使穿过磁场区域且偏转角最大的α粒子射到正方向的y轴上,则圆形磁场直径OA至少应转过多大的角度β。

【解析】(l)α粒子的速度大小相同,在同一匀强磁场中运动半径相同,由qvB=mv2/r知r=mv/qB=20cm 所以α粒子的圆心与S(即O点)的距离均为半径r,其圆心的轨迹为以S为圆心、以20cm为半径的一段圆弧,如图所示。

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