1、 专题九 磁 场专项训练卷一分钟一、选择题(全国新课示,分)如图,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直 导 线 右 侧,且 其 长 边与长直导线平行已知在t到tt 的时间间隔内,直导线中电流i发生某种变化,而线框中感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右设电流i正方向与图中箭头方向相同,则i随时间t变化的图线可能是()(全国大纲版,分)如图,两根互相平行的长直导线过纸面上的 M、N 两 点,且 与 直 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
2、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()AO 点处的磁感应强度为零Ba、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反Cc、d 两点处的磁感应强度大小相等,方向相同Da、c两点处磁感应强度的方向不同(全国大纲版,分)质量分别为 m 和 m、电荷量分别为q 和q 的两粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,已知两粒子的动量大小相等下列说法正确的是()A若qq,则它们做圆周运动的半径一定相等B若 mm,则它们做圆周运动的半径一定相等C若qq,则它们做圆周运动的周期一定不相等D若 mm,则它们做圆周运动的周期一定不相等(全国新课标,分)为了解释地球的磁性,世纪安
3、培假设:地球 的 磁 场 是 由 绕 过 地 心 的 轴 的 环 形 电 流I 引 起的在下列四个图中,正确表示安培假设 中 环 形 电 流 方 向 的是()(全国大纲,分)如图,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I 和I,且II:a、b、c、d、为导线某一横截面所在平面内的四点,且 a、b、c 与两导线共面:b点在两导线之间,b,d 的连线与导线所在的平面垂直磁感应强度可能为零的是()Aa点Bb点Cc点Dd 点二、非选择题(海南,分)图(a)所示的xOy 平面处于匀强磁场中,磁场方向与xOy 平面(纸面)垂直,磁感应强度 B 随时间t变化的周期为T,变化图线如图(b)所示当 B 为
4、B 时,磁感应强度方向指向纸外在坐标原点O 有一带正电的粒子P,其电荷量与质量之比恰好等于 TB不计重力设 P 在某时刻t 以某一初速度沿y 轴正向自O 点开始运动,将它经过时间 T 到达的点记为A求:()若t,则直线OA 与x 轴的夹角是多少?()若tT,则直线OA 与x 轴的夹角时多少?()为了使直线OA 与x 轴的夹角为 ,在tT 的范围内,t 应取何值?(江苏,分)如图所示,待测区域中存在 匀 强 电 场和匀强磁场,根据带电粒子射入时的受力情况可推测其电场和磁场图中装置由加速器和平移器组 成,平 移 器 由 两 对 水平放置、相距为l的相同平行金属板构成,极板长度为l、间距为d,两对极
5、板间偏转电压大小相等、电场方向相反质量为m、电荷量为q的粒子经加速电压U 加速后,水平射入偏转电压为U 的平移器,最终从 A 点水平射入待测区域不考虑粒子受到的重力()求粒子射出平移器时的速度大小v;()当加速电压变为U 时,欲使粒子仍从 A 点射入待测区域,求此时的偏转电压U;()已知粒子以不同速度水平向右射入待测区域,刚 进 入 时的受力大小均为F现取水平向右为x 轴正方向,建立如图所示的直角坐标系Oxyz保持加速电压为U 不变,移动装置使粒子沿不同的坐 标 轴 方 向 射 入 待 测 区 域,粒 子刚射入时的受力大小如下表所示射入方向yyzz受力大小FFFF请推测该区域中电场强度和磁感应
6、强度的大小及可能的方向(全国,分)如下图,在 x a 区域内存在与xy 平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为 B在t时刻,一位于坐标原点的粒子源在 xy 平面内发射出大量同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与y 轴 正 方向夹角分布在范围内已知沿y轴正方向发射的粒子在tt 时刻刚好从磁场边界上P(a,a)点离开磁场求:()粒子在磁场中做圆周运动的半径R 及粒子的比荷qm;()此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y 轴正方向夹角的取值范围;()从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间专题九 磁 场专项训练卷一A 命题立意:本题考查的是右手螺旋定则、法拉第电磁感应定律、楞次定律,主要考查考
7、生判断磁场方向、电流方向的能力难度中等解析:根据安培定则和左手定则可知,两 电 流 方 向 相 同 时 互相吸引,两电流方向相反时互相排斥,所 以 开 始 时 长 直 导 线的电流方向与图示方向一致,为正方向;根据安培定则,线框中的感应电流总是沿顺时针方向可判断感应电 流 的 磁 场 方向是垂直纸 面 向 里,则 原 磁 场 可 能 是 垂 直 纸 面 向 里 且 在 减小,也可能是垂直纸面向外且在增大,所 以 长 直 导 线 中 电 流的大小先减小后反向增大,选项 A 正确,B、C、D 错误C 命题立意:本题借助两直导线在其周围产生磁场考查了安培定则和磁感强度合成法则(平行四边形定则),属于
8、考纳中识记、理解和应用层次难度中等解析:根据安培定则,M、N 电流在O 点处的磁感应强度方向相同,都垂直 MN 连线向下,O 点处的磁感应强度不为零,选项 A 错误;由对称关系 可 知,a、b 两 点 处 的 磁 感 应 强 度 大 小相等,磁感应强度方向都垂直 MN 连线向下,方向相同,选项B错误;c、d 两点处的磁感应强度方向都垂直 MN 连线向下,方向相同,大小相等,选项 C正确、D 错误题眼:通电直导线在其周围产生磁场的基本特点是解答本题的切入点A 命题立意:本题以带电粒子在磁场中的匀速圆周运动考查了洛伦兹力提供向心力公式、周期公 式,属 于 考 纲 中 的 识记、分析、判断和应用层次
9、难度中等解析:带电粒子动量大小相等,即 mvmv,根 据 带 电 粒子在磁场中运动的半径rmvqB,若qq,则rr,选项 A正确;若mm,当qq 时,它们的半径不相等,选项B错误;由周期公式 TmqB 可知,若qq,当两质量不相等时,周期可能会相等,选项 C 错误;若mm,当两电荷量不相等时,周期可能会相等,选项 D 错误B 解析:本题考查地磁场磁极和安培定则已知地磁场的 N极在地球南极附近,再利用安培定则,大 拇 指 指 向 地 磁 场 的N 极,四指环绕方向即为安培假设中环形电流方向C 解析:本题考查磁感应强度叠加用安培定则依次判断电流I、I 在a、b、c、d 四点的分磁感应强度方向,再进
10、行叠加若合磁感应强度为零,电流I、I 在该点的分磁感应强度必须等大反向,所以a、c 两 点 满 足 磁 感 应 强 度 方 向 相 反,因 为II,只有c点可能合磁感应强度为零()()()T命题立意:本 题 考 查 了 左 手 定 则 及 带 电 粒 子 在 磁 场 中 的 运动难度较大解析:()设粒子 P 质量、电荷量和初速度分别为 m、q、v,粒子在洛伦兹力作用下在 xy 平面内做匀速圆周运动,设运动半径和周期分别为R 和T,则有qvBmTRvTR由和已知条件得 TT粒子在t到t T 时间内,沿顺时针方向运动半个圆周,到达x 轴上的B 点,此时磁场方向反转,在t T 到tT 时间内,沿逆时
11、针方向运动半个圆周,到达x 轴上的A 点,如图所示,OA 与x 轴的夹角()粒子 P 在tT 开始运动,在tT 到tT 时间内沿顺时针方向运动四分之一圆周到达 C 点,此时磁场方向反向,在tT 到tT 时间内沿逆时针方向运动半个圆周到B 点,此时磁方向再反转,在tT 到tT 时间内沿顺时针方向运动四分之一圆周到达 A 点,如图所示,OA 与x 轴的夹角 ()若在任意时刻tt tT()粒子 P 开始运动,在tt 到tT 时间内沿顺时针方向做圆周运动到达 C 点,圆心O位于x 轴上,圆弧OC 对应圆心角OOCTT t()此时磁场方向反转,在tT 到tT 时间内沿逆时针方向运动半个圆周到B 点,此时
12、磁方向再反转,在tT 到tTt时间内沿顺时针方向做圆周运动到达 A 点,设圆心为 O,圆弧BA 对应圆心角BOATt如图所示,由几何关系可知,C、B 均在OO连线上,且 OAOO若要OA 与x 轴成 ,则有OOC 联立式可得tT()qUm()U()见解析命题立意:本题考查带电粒子在电场、磁场中运动,意在考在考生应用数学知识处理物理问题的能力难度较大解析:()设粒子射出加速器的速度为v动能定理 qU mv由题意得 vv,即 vqUm()在第一个偏转电场中,设粒子的运动时间为t加速度的大小 aqUmd在离开时,竖直分速度 vyat竖直位移 y at水平位移 lvt粒子在两偏转电场间做匀速直线运动,
13、经历时间也为t竖直位移 yvyt由题意知,粒子竖直总位移 yyy解得 yUlUd则当加速电压为U 时,UU()(a)由沿x轴方向射入时的受力情况可知:B 平行于x轴且EFq(b)由沿y 轴方向射入时的受 力 情 况 可 知:E 与Oxy 平 面平行Ff(F),则fF 且fqvB解得 BFqmqU(c)设电场方向与x 轴方向夹角为若B 沿x 轴的方向,由沿z轴方向射入时的受力情况得(fFsin)(Fcos)(F)解得,或即E 与Oxy 平面平行且与x 轴方向的夹角为或同理,若B 沿x 轴方向E 与Oxy 平面平行且与x 轴方向的夹角为或()R a qm Bt()速度与y 轴的正方向的夹角范围是到
14、()从粒子发射到全部离开所用时间为t解析:()粒 子 沿 y 轴 的 正 方 向 进 入 磁 场,从 P 点 经 过,作OP 的垂直平分线与x 轴的交点为圆心,根据直角三角形有Ra(aR)解得R asinaR ,则粒子做圆 周 运 动 的 的 圆 心 角 为,周 期为Tt粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,根据牛顿第二定律得Bqvm T()R,vRT,化简得qm Bt()仍在磁场中的粒子其圆心角一定大于,这样粒子角度最小 时 从 磁 场 右 边 界 穿 出;角 度 最 大 时 从 磁 场 左 边 界穿出角度最小时从磁场右边界穿出圆心角,所经过圆弧的弦与()中相 等 穿 出 点 如 图,根 据 弦 与 半 径、x 轴 的 夹 角 都 是,所以此时速度与y 轴的正方向的夹角是角度最大时从磁场左边界穿出,半径与y 轴的的夹角是,则此时速度与y 轴的正方向的夹角是所以速度与y轴的正方向的夹角范围是到()在磁场中运动时间最长 的 粒子的轨 迹 应 该 与 磁 场 的 右 边 界相切,在三角形 中 两 个 相 等 的 腰为R a,而它的高是h a a a,半径与y 轴的的 夹 角 是,这 种 粒 子 的 圆 心角是所用时间为t所以从粒子发射到全部离开所用时间为t