2、D．磁場中某處的B的方向跟電流在該處受到的磁場力F的方向相同
3．如圖所示四種情況中，勻強磁場磁感應(yīng)強度大小相等，載流導(dǎo)體長度相同，通過的電流也相同，導(dǎo)體受到的磁場力最大的是( )
A．甲、丁 B．甲、丙
C．乙、丁 D．乙、丙
4.如圖所示，電子槍射出的電子束進入示波管，在示波管正下方有豎直放置的通電環(huán)形導(dǎo)線，則示波管中的電子束將( )
A．向上偏轉(zhuǎn)
B．向下偏轉(zhuǎn)
C．向紙外偏轉(zhuǎn)
D．向紙里偏轉(zhuǎn)
5、(xx年徐州模擬)如圖所示，在真空中，水平導(dǎo)線中有恒定電流I通過，導(dǎo)線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同，
3、則質(zhì)子可能的運動情況是( )
A．沿路徑a運動
B．沿路徑b運動
C．沿路徑c運動
D．沿路徑d運動
6、如圖所示圓形區(qū)域內(nèi)，有垂直于紙面方向的勻強磁場，一束質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子，以不同的速率，沿著相同的方向，對準(zhǔn)圓心O射入勻強磁場，又都從該磁場中射出，這些粒子在磁場中的運動時間有的較長，有的較短，若帶電粒子在磁場中只受磁場力的作用，則在磁場中運動時間越長的帶電粒子( )
A．速率一定越小
B．速率一定越大
C．在磁場中通過的路程越長
D．在磁場中的周期一定越大
7、(xx·濟南模擬)帶電質(zhì)點在勻強磁場中運動，某時刻速度方向如圖所示，所受的
4、重力和洛倫茲力的合力恰好與速度方向相反，不計阻力，則在此后的一小段時間內(nèi)，帶電質(zhì)點將( )
A．可能做直線運動
B．可能做勻減速運動
C．一定做曲線運動
D．可能做勻速圓周運動
8．(xx·蚌埠模擬)如圖所示，一帶電塑料小球質(zhì)量為m，用絲線懸掛于O點，并在豎直平面內(nèi)擺動，最大擺角為60°，水平磁場垂直于小球擺動的平面。當(dāng)小球自左方擺到最低點時，懸線上的張力恰為零，則小球自右方最大擺角處擺到最低點時懸線上的張力為( )
A．0 B．2mg
C．4mg D．6mg
題型突破
題型1、磁感應(yīng)強度的疊加問題
例題1、如圖，兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M
5、、N兩點，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等。關(guān)于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是( )
A．O點處的磁感應(yīng)強度為零
B．a(chǎn)、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反
C．c、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同
D．a(chǎn)、c兩點處磁感應(yīng)強度的方向不同
練習(xí)、如圖所示，在a、b、c三處垂直于紙面放置三根長直通電導(dǎo)線，電流大小相等，a、b、c是等邊三角形的三個頂點，a處電流在三角形中心O點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，求O處的磁感應(yīng)強度。
題型2
6、、安培力作用下物體運動方向的判斷
例題2、如圖(a)所示，不在同一平面內(nèi)的兩互相垂直的導(dǎo)線，其中MN固定，PQ可以自由運動，當(dāng)兩導(dǎo)線中通入圖示方向電流I1、I2時，導(dǎo)線PQ將( )
A．順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線MN
B．順時針方向轉(zhuǎn)動，同時遠(yuǎn)離導(dǎo)線MN
C．逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線MN
D．逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時遠(yuǎn)離導(dǎo)線MN
練習(xí)、如圖所示，條形磁鐵平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁場垂直，現(xiàn)給導(dǎo)線中通以垂直于紙面向外的電流，則下列說法正確的是( )
A．磁鐵對桌面的壓力減小
B．磁鐵對桌面的壓力增大
C．磁鐵對桌面的壓力不變
D．以
7、上說法都不可能
題型3、安培力作用下物體的平衡
命題規(guī)律 根據(jù)物體的受力分析和平衡條件，判斷物體所受安培力的大小。
例題3、如圖，有兩根長為L、質(zhì)量為m的細(xì)導(dǎo)體棒a、b，a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x，當(dāng)兩細(xì)棒中均通以電流強度為I的同向電流時，a恰能在斜面上保持靜止，則下列關(guān)于b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度的說法正確的是( )
A．方向向上
B．大小為
C．要使a仍能保持靜止，而減小b在a處的磁感應(yīng)強度，可使b上移
D．若使b下移，a將不能保持靜止
練習(xí)、(xx·鄭州一中模擬)如圖所
8、示，兩根光滑金屬導(dǎo)軌平行放置，導(dǎo)軌所在平面與水平面間的夾角為θ。整個裝置處于沿豎直方向的勻強磁場中。金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，當(dāng)金屬桿ab中通有從a到b的恒定電流I時，金屬桿ab剛好靜止。則( )
A．磁場方向豎直向上
B．磁場方向豎直向下
C．金屬桿ab受安培力的方向平行導(dǎo)軌向上
D．金屬桿ab受安培力的方向平行導(dǎo)軌向下
題型4、帶電粒子在磁場中運動的分析方法
分析帶電粒子在磁場中做圓周運動的問題，重點是“確定圓心、確定半徑、確定周期或時間”，尤其是圓周運動半徑的確定，從物理規(guī)律上應(yīng)滿足R＝，從運動軌跡上應(yīng)根據(jù)幾何關(guān)系求解。
例題4、如圖所示，在空間有一坐標(biāo)系xOy，直
9、線OP與x軸正方向的夾角為30°，第一象限內(nèi)有兩個大小不同、方向都垂直紙面向外的勻強磁場區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，直線OP是它們的邊界，OP上方區(qū)域Ⅰ中磁場的磁感應(yīng)強度為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子(不計重力)以速度v從O點沿與OP成30°角的方向垂直于磁場進入?yún)^(qū)域Ⅰ，質(zhì)子先后通過磁場區(qū)域Ⅰ和Ⅱ后，恰好垂直打在x軸上的Q點(圖中未畫出)，試求：
(1)區(qū)域Ⅱ中磁場的磁感應(yīng)強度大??；
(2)Q點的坐標(biāo)。
練習(xí)、(xx·廣東湛江一模)如圖所示為一個有界的足夠大的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外，一個不計重力的帶正電的粒子以某一速率v垂直磁場方向從O點進入磁場區(qū)域，電子進入磁場時速
10、度方向與邊界夾角為θ，下列有關(guān)說法正確的是( )
A．若θ一定，速度v越大，粒子在磁場中運動時間越長
B．粒子在磁場中運動時間與速度v有關(guān)，與角θ大小無關(guān)
C．若速度v一定，θ越大，粒子在磁場中運動時間越短
D．粒子在磁場中運動時間與角度θ有關(guān)，與速度v無關(guān)
例題5、如圖甲所示，M、N為豎直放置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。已知正離子的質(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，
11、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：
(1)磁感應(yīng)強度B0的大??；
(2)要使正離子從O′孔垂直于N板射出磁場，正離子射入磁場時的速度v0的可能值。
練習(xí)、某一空間充滿垂直紙面方向的勻強磁場，其方向隨時間做周期性變化，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖所示，規(guī)定B>0時磁場的方向穿出紙面?，F(xiàn)有一電荷量為q＝5π×10－7C、質(zhì)量為m＝5×10－10kg的帶電粒子在t＝0時刻以初速度v0沿垂直磁場方向開始運動，不計重力，則磁場變化一個周期的時間內(nèi)帶電粒子的平均速度的大小與初速度大小的比值是( )
A．1 B.
C.
12、 D.
例題6、(xx·南昌調(diào)研)如圖所示，正方形勻強磁場的邊界長為a，邊界由絕緣彈性壁圍成，磁場的磁感應(yīng)強度為B，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子垂直于磁場方向和邊界，從邊界正中點O孔處射入磁場，其射入時的速度為，帶電粒子與壁碰撞前后沿壁方向的分速度不變，垂直壁方向的分速度反向、大小不變，且不計摩擦，不計粒子所受重力，碰撞時無電荷量損失，求：
(1)帶電粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑；
(2)帶電粒子從O孔射入到從O孔射出所需要的時間。
練習(xí)、(xx·鄭州質(zhì)量預(yù)測)如圖所示，在半徑為R的圓柱形區(qū)域內(nèi)有勻強磁場，一個電子以速度v0從M點沿半徑方向射入該磁場
13、，從N點射出，速度方向偏轉(zhuǎn)了60°。則電子從M到N運行的時間是( )
A. B.
C. D.
題型5、多解問題
例題7、如圖所示，在坐標(biāo)系xOy中，第一象限內(nèi)充滿著兩個勻強磁場a和b，OP為分界線，磁場a的磁感應(yīng)強度為2B，方向垂直紙面向里；磁場b的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向外，P點坐標(biāo)為(4l,3l)。一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電的粒子從P點沿y軸負(fù)方向射入磁場b，經(jīng)過一段時間后，粒子恰能經(jīng)過原點O，不計粒子重力。(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)
求：(1)粒子從P點運動到O點的時間最少是多少？
(2)粒子運動的速度可能是多少？
14、
題型6、電磁場在實際中的應(yīng)用
1、 速度選擇器
例題8．(xx年天津塘沽模擬)如圖所示，有一混合正離子束先后通過正交電磁場區(qū)域I和勻強磁場區(qū)域Ⅱ，如果這束正離子束在區(qū)域I中不偏轉(zhuǎn)，進入?yún)^(qū)域Ⅱ后偏轉(zhuǎn)半徑R相同，則它們具有相同的( )
A．電荷量
B．質(zhì)量
C．速度
D．比荷
2、質(zhì)譜儀
例題9、(xx·廣州模擬)1922年英國物理學(xué)家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學(xué)獎。若一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運動軌跡如圖所示，則下列說法中正確的是( )
A．該束帶電粒子帶負(fù)電
B．速度選擇器的P1極板帶正電
C．在B2磁場中運動半徑越
15、大的粒子，質(zhì)量越大
D．在B2磁場中運動半徑越大的粒子，比荷越小
練習(xí)、如圖所示，質(zhì)譜儀主要是用來研究同位素(即原子序數(shù)相同，原子質(zhì)量不同的元素)的儀器。正離子源產(chǎn)生帶電量為q的正離子，經(jīng)S1、S2兩金屬板間的電壓U加速后，進入粒子速度選擇器P1、P2之間。P1、P2之間有場強為E的勻強電場和與之正交的磁感應(yīng)強度為B1的勻強磁場，通過速度選擇器的粒子經(jīng)S3細(xì)孔射入磁感應(yīng)強度為B2的勻強磁場沿一半圓軌跡運動，射到照相底片M上，使底片感光，若該離子質(zhì)量為m，底片感光處距細(xì)孔S3的距離為x，試證明：m＝qB1B2x/2E。
練習(xí)、速度相同的一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后分成甲、乙兩
16、束，其運動軌跡如圖所示，其中S0A＝S0C，則下列相關(guān)說法中正確的是( )
A．甲束粒子帶正電，乙束粒子帶負(fù)電
B．甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷
C．能通過狹縫S0的帶電粒子的速率等于
D．若甲、乙兩束粒子的電荷量相等，則甲、乙兩束粒子的質(zhì)量比為32
3、回旋加速器
例題10、(xx·江蘇常州高級中學(xué)高三資格賽)回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中，如圖所示。設(shè)D形盒半徑為R。若用回旋加速器加速質(zhì)子時，勻強磁場的磁感
17、應(yīng)強度為B，高頻交流電頻率為f，則下列說法正確的是( )
A．質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2πfR
B．質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場的電壓大小無關(guān)
C．高頻電源只能使用矩形交變電流，不能使用正弦式交變電流
D．不改變B和f，該回旋加速器也能用于加速α粒子
練習(xí)、如圖所示，回旋加速器D形盒的半徑為R，用來加速質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子，使質(zhì)子由靜止加速到能量為E后，由A孔射出，求：
(1)加速器中勻強磁場B的方向和大??；
(2)設(shè)兩D形盒間距為d，其間電壓為U，電場視為勻強電場，質(zhì)子每次經(jīng)電場加速后能量增加，加速到上述能量所需回旋周數(shù)；
(3)加速到上述能量所需時間。
18、
4、 霍爾效應(yīng)
例題11、(xx·柳州質(zhì)檢)利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域。如圖是霍爾元件的工作原理示意圖，磁感應(yīng)強度B垂直于霍爾元件的工作面向下，通入圖示方向的電流I，C、D兩側(cè)面會形成電勢差，下列說法中正確的是( )
A．若元件的載流子是自由電子，則D側(cè)面電勢高于C側(cè)面電勢
B．若元件的載流子是自由電子，則C側(cè)面電勢高于D側(cè)面電勢
C．在測地球赤道上方的地磁場強弱時，元件的工作面應(yīng)保持豎直
D．在測地球赤道上方的地磁場強弱時，元件的工作面應(yīng)保持水平
5、 磁流體發(fā)電機
例題12、(xx·福建理綜)如圖，某一新型發(fā)電裝置的發(fā)電管是
19、橫截面為矩形的水平管道，管道的長為L、寬為d、高為h，上下兩面是絕緣板，前后兩側(cè)面M、N是電阻可以忽略的導(dǎo)體板，兩導(dǎo)體板與開關(guān)S和定值電阻R相連。整個管道置于磁感應(yīng)強度大小為B，方向沿z軸正方向的勻強磁場中。管道內(nèi)始終充滿電阻率為ρ的導(dǎo)電液體(有大量的正、負(fù)離子)，且開關(guān)閉合前后，液體在管道進、出口兩端壓強差的作用下，均以恒定速率v0沿x軸正向流動，液體所受的摩擦阻力不變。
(1)求開關(guān)閉合前，M、N兩板間的電勢差大小U0；
(2)求開關(guān)閉合前后，管道兩端壓強差的變化Δp；
(3)調(diào)整矩形管道的寬和高，但保持其它量和矩形管道的橫截面積S＝dh不變，求電阻R可獲得的最大功率Pmax及相應(yīng)的寬高比d/h的值。
2022年高考物理暑期輔導(dǎo)班 課題十二 磁場一練習(xí)
