【物理】2019届二轮复习磁场作业（全国通用）

【物理】2019届二轮复习磁场作业（全国通用）

第8讲　磁　场 ‎1.(多选)(2018·广东省广州市4月模拟)如图1所示，在同一平面内有①、②、③三根等间距平行放置的长直导线，通入的电流强度分别为1 A、2 A、1 A，②的电流方向为c→d且受到安培力的合力方向水平向右，则(　　)‎ 图1‎ A．①的电流方向为a→b B．③的电流方向为e→f C．①受到安培力的合力方向水平向左 D．③受到安培力的合力方向水平向左 答案　BCD 解析　根据“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，因②的电流方向为c→d且受到安培力的合力方向水平向右，可知①的电流方向为b→a，③的电流方向为e→f，选项A错误，B正确；①受到②③的排斥力，故安培力的合力方向水平向左，选项C正确；③受到②的吸引力和①的排斥力，因②的吸引力大于①的排斥力，故③受到安培力的合力方向水平向左，选项D正确．‎ ‎2．(2018·山西省晋城市二模)一正方形导体框abcd，其单位长度的电阻值为r，现将该正方形导体框置于如图2所示的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，用不计电阻的导线将导体框连接在电动势为E、不计内阻的电源两端，则关于导体框所受的安培力，下列描述正确的是(　　)‎ 图2‎ A．安培力的大小为，方向竖直向上 B．安培力的大小为，方向竖直向下 C．安培力的大小为，方向竖直向下 D．安培力的大小为，方向竖直向上 答案　B 解析　由题图可知，电路接通后流过导体框的电流方向为ad及abcd，假设导体框的边长为L，由欧姆定律可得ad边的电流大小为I1＝，流过bc边的电流大小为I2＝；又由左手定则可知ab、cd两边所受安培力大小相等、方向相反，ad、bc两边所受的安培力方向均竖直向下，则导体框所受的安培力大小为F＝BI1L＋BI2L＝，故选项B正确．‎ ‎3．(2018·福建省三明市上学期期末)如图3所示，质量为m、长为l的铜棒ab，用长度也为l的两根轻导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，未通电时，轻导线静止在竖直方向，通入恒定电流后，棒向外偏转的最大角度为θ，重力加速度为g，则(　　)‎ 图3‎ A．棒中电流的方向为b→a B．棒中电流的大小为 C．棒中电流的大小为 D．若只增大轻导线的长度，则θ角变大 答案　C 解析　根据铜棒受到的安培力方向可知，电流的方向由a到b，故A错误；根据动能定理可知，BIl2sin θ－mgl(1－cos θ)＝0－0，解得I＝，故B错误，C正确；由I＝可知，最大偏转角与导线的长度无关(公式中l为铜棒的长度)，故D错误．‎ ‎4.场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场正交．如图4所示，质量为m的带电粒子在垂直于磁场方向的竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，设重力加速度为g，则下列结论不正确的是(　　)‎ 图4‎ A．粒子带负电，且q＝ B．粒子顺时针方向转动 C．粒子速度大小v＝ D．粒子的机械能守恒 答案　D ‎5．(多选)质量为m、带电荷量为q的小物块，从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图5所示，若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法中正确的是(　　)‎ 图5‎ A．小物块一定带正电荷 B．小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动 C．小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动 D．小物块在斜面下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速度为 答案　ABD ‎6.(多选)(2018·广东省惠州市模拟)如图6所示，在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场，MN是一竖直放置的感光板．从圆形磁场最高点P以速度v垂直磁场正对着圆心O射入带正电的粒子，且粒子所带电荷量为q、质量为m，不考虑粒子重力，关于粒子的运动，以下说法正确的是(　　)‎ 图6‎ A．粒子在磁场中通过的弧长越长，时间也越长 B．出磁场的粒子其出射方向的反向延长线也一定过圆心O C．出磁场的粒子一定能垂直打在MN上 D．只要速度满足v＝，入射的粒子出射后一定垂直打在MN上 答案　BD 解析　速度不同的同种带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期相等，对着圆心入射的粒子，速度越大，在磁场中轨迹半径越大，弧长越长，轨迹对应的圆心角越小，由t＝T知，运动时间t越小，故A错误；带电粒子的运动轨迹是圆弧，根据几何知识可知，对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线也一定过圆心，故B正确；速度不同，半径不同，轨迹对应的圆心角不同，对着圆心入射的粒子，出射后不一定垂直打在MN上，与粒子的速度大小有关，故C错误；速度满足v＝时，粒子的轨迹半径为r＝＝R，入射点、出射点、O点与轨迹的圆心构成正方形，入射的粒子出射后一定垂直打在MN上，故D正确．‎ ‎7.(多选)(2018·广东省深圳市一调)如图7所示，竖直平行线MN、PQ间距离为a，其间存在垂直纸面向里的匀强磁场(含边界PQ)，磁感应强度为B，MN上O处的粒子源能沿不同方向释放比荷为的带负电粒子，速度大小相等，方向均垂直磁场，粒子间的相互作用及重力不计，设粒子速度方向与射线OM夹角为θ，当粒子沿θ＝60°入射时，恰好垂直PQ射出，则(　　)‎ 图7‎ A．从PQ边界射出的粒子在磁场中运动的最短时间为 B．沿θ＝120°射入的粒子，在磁场中运动的时间最长 C．粒子的速率为 D．PQ边界上有粒子射出的长度为2a 答案　BD ‎8．(2018·河南省鹤壁市调研)如图8所示，一个He粒子从平行板电容器的左极板由静止释放后，经过一段时间恰好从右极板的小孔进入复合场且沿水平虚线ab向右运动到b点．不计粒子重力，下列说法正确的是(　　)‎ 图8‎ A．如果将He换成H，粒子在复合场中不能沿直线运动 B．如果将He换成H，粒子在复合场中不能沿直线运动 C．无论换成什么样的带电粒子，带电粒子都能沿直线运动 D．如果增大平行板电容器两板的电压，He粒子仍能沿直线运动 答案　B 解析　带电粒子在电场中加速时，根据动能定理得qU＝mv2，可得v＝，He粒子和H粒子的比荷相同，故两粒子进入复合场的速度相同，粒子进入复合场后，对粒子受力分析，满足qE＝qvB，故粒子在复合场中沿直线运动，选项A错误；如果将He换成H，H粒子的速度大，故受到的洛伦兹力大，不能沿直线运动，选项B正确，C错误；增大平行板电容器两板的电压，粒子的速度增大，粒子受到的洛伦兹力增大，He粒子不能沿直线运动，选项D错误．‎ ‎9.(2018·山西省长治、运城、大同、朔州、阳泉五地市联考)如图9所示的金属导体，长l、宽d、高h，导体中通有沿x正方向的恒定电流I，空间存在沿z轴负方向的匀强磁场，磁感应强度为B，已知金属导体中单位体积内自由电子个数为n，电子电荷量为e，则下列说法正确的是(　　)‎ 图9‎ A．金属导体的M面带正电 B．金属导体中电荷定向移动速率为 C．增加导体高度h，M、M′两面间的电压将增大 D．M、M′两面间的电势差为UMM′＝ 答案　B 解析　根据左手定则知，电子向上侧偏转，则M面带负电，故A错误；由电流的微观表达式I＝neSv得金属导体中电荷定向移动速率为，故B正确；电子做定向移动，视为匀速运动，速度为v＝，电子受电场力和洛伦兹力平衡，有e＝evB得：U＝Bhv＝Bh＝，即电压的大小和导体高度h无关，故C错误；由上式可知，由于M面带负电，所以M、M′两面间的电势差为UMM′＝－，故D错误．‎ ‎10.(2018·山东省烟台市上学期期末)如图10所示，在xOy坐标系中第一象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，第二象限内的部分区域存在匀强电场．一电荷量为＋q、质量为m的带电粒子，从P(a,0)点沿与x轴成45°角的方向以初速度v0射入磁场中，通过y轴上的N(0，a)点进入第二象限后，依次通过一个非电场区域和一个匀强电场区域，到达x轴上某点时速度恰好为零．已知从粒子第一次通过N点到第二次通过N点所用时间为t0.求：(粒子重力不计)‎ 图10‎ ‎(1)磁场的磁感应强度大小；‎ ‎(2)带电粒子自P点开始到第一次通过N点所用的时间；‎ ‎(3)匀强电场的电场强度大小．‎ 答案　(1)　(2)　(3) 解析　(1)带电粒子运动轨迹及电场方向如图所示 由几何关系可知R＝a.‎ 根据：qv0B＝得：B＝ ‎(2)由周期公式T＝＝得时间t＝＝ ‎(3)设粒子在非电场区域飞行时间为t1，位移为x1，在电场中飞行时间为t2，位移为x2，‎ 则有t1＋t2＝，x1＋x2＝a 又x1＝v0t1，x2＝t2‎ 解得x2＝－a 从进入电场到减速为零，根据动能定理：‎ ‎－qEx2＝0－mv 得E＝.‎ ‎11．(2018·河北省邯郸市第一次模拟)如图11所示，在直角坐标系0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场，在边长为2L的正方形abcd区域(包括边界)内有方向垂直纸面向外的匀强磁场．一电子从y轴上的A(0，)点以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，已知电子的质量为m、电荷量为e，正方形abcd的中心坐标为(3L,0)，且ab边与x轴平行，匀强电场的电场强度大小E＝.‎ 图11‎ ‎(1)求电子进入磁场时的位置坐标；‎ ‎(2)若要使电子在磁场中从ab边射出，求匀强磁场的磁感应强度大小B满足的条件．‎ 答案　(1)(2L,0)‎ ‎(2)≤B＜ 解析　(1)电子在电场中做类平抛运动，轨迹如图所示：则有：‎ 竖直方向有：y＝at 加速度为：a＝ 水平方向为：t1＝ 竖直速度：vy＝at1解得：y1＝，vy＝v0‎ 所以电子射出电场时的速度方向与x轴成45°角，电子在电场中沿x轴正方向和沿y轴负方向运动的距离分别为L和，又因为A点的坐标是，电子在无电、磁场的区域内做匀速直线运动，则电子射入磁场区的位置坐标为(2L,0)且射入磁场区的速度大小v＝v0，方向与x轴成45°角．‎ ‎(2)要使电子从ab边界射出，其运动轨迹的临界状态分别与ab和bc相切，当运动轨迹与ab相切时，‎ 有r1＋r1sin 45°＝L 电子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，‎ 有：evB1＝ 解得：B1＝ 当运动轨迹与bc相切时，有：r2＋r2sin 45°＝2L 电子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，‎ 有：evB2＝解得：B2＝ 匀强磁场的磁感应强度大小B满足的条件：‎ ≤B＜.‎