磁场专题Word下载.docx
- 文档编号:20866975
- 上传时间:2023-01-26
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:191.62KB
磁场专题Word下载.docx
《磁场专题Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《磁场专题Word下载.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
8.在赤道上,地磁场可以看作是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场,磁感应强度是5×
10-5T.如果赤道上有一条沿东西方向的直导线,长40m,载有20A的电流,地磁场对这根导线的作用力大小是( )
A.4×
10-8NB.2.5×
10-5N
C.9×
10-4ND.4×
10-2N
9.如图3所示,电流从A点分两路通过对称的环形分路汇合于B点,在环形分路的中心O处的磁感应强度( )
图3
A.垂直环形分路所在平面,且指向“纸内”
B.垂直环形分路所在平面,且指向“纸外”
C.在环形分路所在平面内指向B
D.磁感应强度为零
10.倾角为α的导电轨道间接有电源,轨道上静止放有一根金属杆ab.现垂直轨道平面向上加一匀强磁场,如图4所示,磁感应强度B逐渐增加的过程中,ab杆受到的静摩擦力
( )
A.逐渐增大
图4
B.逐渐减小
C.先增大后减小
D.先减小后增大
二、非选择题
图5
11.据报道,最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮,
其原理如图5所示.炮弹(可视为长方形导体)置于两固定
的平行导轨之间,并与轨道壁密接.开始时炮弹在导轨的
一端,通以电流后炮弹会被磁场加速,最后从位于导轨另
一端的出口高速射出.设两导轨之间的距离d=0.10m,导轨长L=5.0m,炮弹质量m
=0.30kg.导轨上的电流I的方向如图中箭头所示.可以认为,炮弹在轨道内运动时,
它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0T,方向垂直于纸面向里.若炮弹出口速度为v=2.0×
103m/s,求通过导轨的电流I.忽略摩擦力与重力的影响.
12.如图6为一电流表的原理示意图.质量为m的匀质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,弹簧的劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于ab.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合;
当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流大小.
图6
(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?
(重力加速度为g)
(2)若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?
(3)若k=2.0N/m,
=0.20m,
=0.050m,B=0.20T,此电流表的量程是多少?
(不计通电时电流产生的磁场的作用)
(4)若将量程扩大两倍,磁感应强度应变为多大?
磁场及其对电流的作用答案
1.D 2.D3.D 4.B5.CD 6.B 7.A 8.D9.D 10.D
11 6.0×
105A12
(1)
(2)M端 (3)0~2.5A
磁场对运动电荷的作用
1.(2008·
广东理基)电子在匀强磁场中做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A.速率越大,周期越大
B.速率越小,周期越大
C.速度方向与磁场方向平行
D.速度方向与磁场方向垂直
2.如图1所示,在两个不同的匀强磁场中,磁感强度关系为B1=2B2,当不计重力的带电粒
子从B1磁场区域运动到B2磁场区域时(在运动过程中粒子的速度始终与磁场垂直),则粒
子的( )
A.速率将加倍
B.轨道半径将加倍
C.周期将加倍
D.做圆周运动的角速度将加倍
3.(2008·
广东)带电粒子进入云室会使云室中的气体电离,从而显示其运动轨迹,图2是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹,a和b是轨迹上的两点,匀强磁场B垂直纸面向里.该粒子在运动时,其质量和电荷量不变,而动能逐渐减少.下列说法正确的是( )
A.粒子先经过a点,再经过b点
B.粒子先经过b点,再经过a点
C.粒子带负电
D.粒子带正电
4.如图3所示,空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场.一带电粒子在电场力和洛伦兹力共同作用下,从静止开始自A点沿曲线ACB运动,到达B点时速度为零,C为运动的最低点,不计重力,则( )
A.该粒子必带正电荷
B.A、B两点位于同一高度
C.粒子到达C时的速度最大
D.粒子到达B点后,将沿原曲线返回A点
5.质子和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,轨道半径分别为Rp和Rα,周期分别为Tp和Tα.则下列选项正确的是( )
A.Rp∶Rα=1∶2 Tp∶Tα=1∶2
B.Rp∶Rα=1∶1 Tp∶Tα=1∶1
C.Rp∶Rα=1∶1 Tp∶Tα=1∶2
D.Rp∶Rα=1∶2 Tp∶Tα=1∶1
6.如图4所示是某离子速度选择器的原理示意图,在一个半
径为R=10cm的圆柱形筒内有B=1×
10-4T的匀强磁场,方向平
行于圆筒的轴线,在圆柱形筒的某直径的两端开有小孔,作为入射
孔和出射孔.离子束以不同角度入射,最后有不同速度的离子束射
出.现有一离子源发射比荷为2×
1011C/kg的正离子,且离子束中
速度分布连续.当角θ=45°
时,出射离子速度v的大小是( )
A.
×
106m/s B.
108m/s
C.2
108m/sD.2
106m/s
7.如图5所示为四个带电粒子垂直进入磁场后的径迹,磁场方向垂直纸面向里,四个粒子质量相等,所带电荷量也相等.其中动能最大的负粒子的径迹是( )
A.OaB.Ob
C.OcD.Od
8.如图6所示,在x>
0、y>
0的空间中有恒定的匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里,大小为B.现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子,在x轴上到原点的距离为x0的P点,以平行于y轴的初速度射入此磁场,在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场.不计重力的影响.由这些条件可知( )
A.不能确定粒子通过y轴时的位置
B.不能确定粒子速度的大小
C.不能确定粒子在磁场中运动所经历的时间
D.以上三个判断都不对
图7
9.在M、N两条长直导线所在的平面内,一带电粒子的运动轨迹示意图如图7所示.已知两条导线M、N只有一条导线中通有恒定电流,另一条导线中无电流,关于电流、电流方向和粒子带电情况及运动的方向,说法正确的是( )
①M中通有自上而下的恒定电流,带负电的粒子从a点向b点运动 ②M中
通有自上而下的恒定电流,带正电的粒子从b点向a点运动 ③N中通有自下而上的恒定电流,带正电的粒子从b点向a点运动 ④N中通有自下而上的恒定电流,带负电的粒子从a点向b点运动
A.只有①②正确B.只有③④正确
C.只有①③正确D.只有②④正确
10.一束质子以不同的速率沿如图8所示方向飞入横截面是一个正方形的、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,则下列说法中正确的是( )
A.在磁场中运动时间越长的质子,其轨迹线一定越长
B.在磁场中运动时间相同的质子,其轨迹线一定重合
C.在磁场中运动时间越长的质子,其轨迹所对圆心角一定越大
图8
D.速率不同的质子,在磁场中运动时间一定不同
11.如图9所示,两个同心圆
,半径分别为r和2r,在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.圆心O处有一放射源,放出粒子的质量为m,带电荷量为q,假设粒子速度方向都和纸面平行.
(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向,OA与初速度方向夹
图9
角为60°
,要想使该粒子经过磁场第一次通过A点,则初速度
的大小是多少?
(2)要使粒子不穿出环形区域,则粒子的初速度不能超过多少?
磁场对运动电荷的作用答案
1.D 2.BC3.AC 4.ABC5.A 6.D 7.D 8.D9.A 10.C
11.
(1)
(2)
专题:
带电粒子在匀强磁场中的运动
1.如图1所示,两个横截面分别为圆形和正方形的区域内有磁
感应强度相同的匀强磁场,圆的直径和正方形的边长相等,
两个电子分别以相同的速度分别飞入两个磁场区域,速度方
向均与磁场方向垂直,进入圆形磁场的电子初速度方向对准圆心,进入正方形磁场的电子初速度方向垂直于边界,从中点进入.则下面判断错误的是( )
A.两电子在两磁场中运动时,其半径一定相同
B.两电子在两磁场中运动的时间有可能相同
C.进入圆形磁场区域的电子可能先飞离磁场
D.进入圆形磁场区域的电子可能后飞离磁场
2.如图2所示,在垂直纸面向里的匀强磁场
的边界上,有两个电荷
量绝对值相同、质量相同的正、负粒子(不计重力),从O点以相
同的速度先后射入磁场中,入射方向与边界成θ角,则正、负
粒子在磁场中( )
A.运动时间相同
B.运动轨迹的半径相同
C.重新回到边界时速度大小和方向相同
D.重新回到边界时与O点的距离相等
3.如图3所示,一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子,不计重力,
在a点以某一初速度水平向左射入磁场区域Ⅰ,沿曲线abcd运动,
ab、bc、cd都是半径为R的圆弧.粒子在每段圆弧上运动的时间都
为t.规定垂直纸面向外的磁感应强度方向为正,则磁场区域Ⅰ、Ⅱ、
Ⅲ三部分的磁感应强度B随x变化的关系可能是图中的( )
4.如图4所示,在一匀强磁场中有三个带电粒子,图中1和2为质
子的径迹,3为α粒子的径迹.它们在同一平面内沿逆时针方向
做匀速圆周运动,三者轨迹半径r1>
r2>
r3并相切于P点,设T、v、
a、t分别表示它们做圆周运动的周期、线速度、向心加速度以及
各自从经过P点算起到第一次通过图中虚线MN所经历的时间,则( )
A.T1=T2<
T3B.v1=v2>
v3
C.a1>
a2>
a3D.t1<
t2<
t3
5.环型对撞机是研究高能粒子的重要装置,带电粒子在电压为U的电场中加速后注入对撞机的高真空圆形的空腔内,在匀强磁场中,做半径恒定的圆周运动,且局限在圆环空腔内运动,粒子碰撞时发生核反应,关于带电粒子的比荷
,加速电压U和磁感应强度B以及粒子运动的周期T的关系,下列说法正确的是( )
A.对于给定的加速电压,带电粒子的比荷
越大,磁感应强度B越大
B.对于给定的加速电压,带电粒子的比荷
越大,磁感应强度B越小
C.对于给定的带电粒子,加速电压U越大,粒子运动的周期T越小
D.对于给定的带电粒子,不管加速电压U多大,粒子运动的周期T都不变
6.一电子以垂直于匀强磁场的速度vA,从A处进入长为d宽为h的磁场区域如图5所示,发生偏移而从B处离开磁场,若电荷量为e,磁感应强度为B,圆弧AB的长为L,则( )
A.电子在磁场中运动的时间为t=
B.电子在磁场中运动的时间为t=
C.洛伦兹力对电子做功是BevA·
h
D.电子在A、B两处的速度相同
7.
一个质子和一个α粒子沿垂直于磁感线方向从同一点射入一个匀强磁场中,若它们在磁场中的运动轨迹是重合的,如图6所示,则它们在磁场中( )
A.运动的时间相等
B.加速度的大小相等
C.速度的大小相等
D.动能的大小相等
8.在匀强磁场中,一个带电粒子做匀速圆周运动,如果又顺利地垂直进入另一磁感应强度为原来2倍的匀强磁场,则( )
A.粒子的速率加倍,周期减半
B.粒子的速率不变,轨道半径减半
C.粒子的速率减半,轨道半径为原来的
D.粒子的速率不变,周期减半
9.如图7所示,在y>
0的区域内存在匀强磁场,磁场垂直于图中的xOy
平面,方向指向纸外.原点O处有一离子源,沿各个方向射出质量与
速率乘积mv相等的同价正离子.对于在xOy平面内的离子,它们
在磁场中做圆弧运动的圆心所在的轨迹,可用下图给出的四个
半圆中的一个来表示,其中正确的是( )
10.如图8所示,直线MN下方无磁场,上方空间存在两个匀强磁场
Ⅰ和Ⅱ,其分界线是半径为R的半圆弧,Ⅰ和Ⅱ的磁场方向相反
且垂直于纸面,磁感应强度大小都为B.现有一质量为m、电荷量
为q的带负电微粒从P点沿PM方向向左侧射出,不计微粒的重
力.
(1)若微粒在磁场Ⅰ中做完整的圆周运动,其周期多大?
(2)若微粒从P点沿PM方向向左射出后直接从分界线的A点沿
AO方向进入磁场Ⅱ并打到Q点,求微粒的运动速度大小;
(3)若微粒从P点沿PM方向向左侧射出,最终能到达Q点,求
其速度满足的条件.
11.如图9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.磁感应强度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×
10-27kg,电荷量q=3.2×
10-19C.
(1)画出α粒子通过磁场区域做圆周运动的圆心的轨迹.
(2)求出α粒子通过磁场区域的最大偏转角θ.
带电粒子在匀强磁场中的运动答案
1.D 2.BCD3.C 4.ACD5.BD 6.B 7.D 8.BD9.A
10.
(1)
(3)v=
tan
(n=2,3,4,…)
11.
(1)
(2)θ=60°
带电粒子在复合场中的运动
1.如图1所示,一带正电小球穿在一根绝缘的粗糙直杆上,杆与水平方向成θ角,整个
空间存在竖直向上的匀强电场和垂直于杆方向斜向上的匀强磁场,小球沿杆向下运动,在A点时的动能为100J,在C点时动能减为零,D为AC的中点,在运动过程中( )
A.小球在D点时的动能为50J
B.小球电势能的增加量等于重力势能的减少量
C.小球在AD段克服摩擦力做的功与在DC段克服摩擦力做的功相等
D.到达C点后小球可能沿杆向上运动
2.(2009·
广东)如图2是质谱仪的工作原理示意图,带电粒子被加速
电场加速后,进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场
和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P
和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场.下
列表述正确的是( )
A.质谱仪是分析同位素的重要工具
B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小
3.(2009·
北京理综)如图3所示的虚线区域内,充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场.一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域,恰好沿直线由区域右边界的O′点(图中未标出)穿出.若撤去该区域内的磁场而保留电场不变,另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入,从区域右边界穿出,则粒子b( )
A.穿出位置一定在O′点下方
B.穿出位置一定在O′点上方
C.运动时,在电场中的电势能一定减小
D.在电场中运动时,动能一定减小.
4.关于回旋加速器的说法中正确的是( )
①回旋加速器是利用磁场对运动电荷的作用使带电粒子的速度增大的 ②回旋加速器
是用电场加速的 ③回旋加速器是通过多次电场加速使带电粒子获得高能量的 ④带
电粒子在回旋加速器中不断被加速,故在其中做圆周运动一周所用时间越来越小
A.①③B.②③C.②④D.①④
5.(2011·
广州模拟)如图4所示,空间某一区域中存在着方向互相垂直的匀强电场和匀强
磁场,电场的方向水平向右,磁场方向垂直纸面向里.一个带
电粒子在这一区域中运动时动能保持不变,不计粒子的重力,则
带电粒子运动的方向可能是( )
A.水平向右B.水平向左
C.竖直向上D.竖直向下
6.如图5所示,匀强电场和匀强磁场相互垂直,现有一束带电粒子(不计重力)以速度v0沿图示方向恰能直线穿过.以下叙述正确的是( )
A.如果让平行板电容器左极板为正极,则带电粒子必须从下向上以v0进入
该区域才能沿直线穿过
B.如果带正电粒子速度小于v0,以沿v0方向射入该区域时,其电势能越来
越小
C.如果带负电粒子速度小于v0,仍沿v0方向射入该区域时,其电势能越来越大
D.无论带正、负电的粒子,若从下向上以速度v0进入该区域时,其动能都一定增加
7.如图6所示,空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场,
一带电液滴从静止开始自A点沿曲线ACB运动,到达B点时,速度为零,
C点是运动的最低点,则①液滴一定带负电;
②液滴在C点时动能最大;
③液滴在C点电势能最小;
④液滴在C点机械
能最小以上叙述正确的是( )
A.①②B.①②③C.①②④D.②③
8.如图7甲所示,在两平行金属板的中线OO′某处放置一个粒子源,粒子源沿OO′方向
连续不断地放出速度v0=1.0×
105m/s的带正电的粒子.在直线MN的右侧分布范围足
够大的匀强磁场,磁感应强度B=0.01πT,方向垂直纸面向里,MN与中线OO′垂直.两
平行金属板的电压U随时间变化的U-t图线如图乙所示.已知带电粒子的比荷
=
1.0×
108C/kg,粒子的重力和粒子之间的作用力均可忽略不计,若t=0.1s时刻粒子
源放出的粒子恰能从平行金属板边缘离开电场(设在每个粒子通过电场区域的时间内,
可以把两金属板间的电场看作是恒定的).求:
甲 乙
(1)在t=0.1s时刻粒子源放出的粒子离开电场时的速度;
(2)从粒子源放出的粒子在磁场中运动的最短时间和最长时间.
9.(2009·
浙江理综)]如图8所示,x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上.在xOy平
面内有与y轴平行的匀强电场,在半径为R的圆内还有与xOy平面垂直的匀强磁场.在圆的左边放置一带电微粒发射装置,它沿x轴正方向发射出一束具有相同质量m、电荷
量q(q>
0)和初速度v的带电微粒.发射时,这束带电微粒分布在0<
y<
2R的区间内.已知重力加速度大小为g.
(1)从A点射出的带电微粒平行于x轴从C点进入有磁场区域,
并从坐标原点O沿y轴负方向离开,求电场强度和磁感应强度的大
小和方向.
(2)请指出这束带电微粒与x轴相交的区域,并说明理由.
(3)若这束带电微粒初速度变为2v,那么它们与x轴相交的区域又在哪里?
并说明理由.
带电粒子在复合场中的运动答案
1.D 2.ABC3.C 4.B5.C 6.ABD 7.C
8.
(1)1.4×
105m/s 方向与水平方向的夹角为45°
(2)1×
10-6s 1.5×
10-6s
9.
(1)带电微粒平行于x轴从C点进入磁场,说明带电微粒所受重力和电场力的大小
相等,方向相反,设电场强度大小为E,由mg=qE
可得电场强度大小
E=
方向沿y轴正方向
带电微粒进入磁场后受到重力、电场力和洛伦兹力的作用,由于电场力和重力相互抵消,微粒将在磁场中做匀速圆周运动,如图(a)所示,考虑到带电微粒是从C点水平进入磁场,经O点后沿y轴负方向离开磁场,可得圆周运动半径r=R
设磁感应强度大小为B,由qvB=
可得B=
方向垂直于xOy平面向外.
(2)这束带电微粒都通过坐标原点,理由说明如下:
方法一:
从任一点P水平进入磁场的带电微粒在磁场中做半径为R的匀速圆周运动,其
圆心位于其正下方Q点,如图(b)所示,这样,这束带电微粒进入磁场后的圆心轨迹是
如图所示的虚线半圆,此半圆的圆心是坐标原点.所以,这束带电微粒都是通过坐标原点后离开磁场的.
方法二:
从任一点P水平进入磁场的带电微粒在磁场中做半径为R的匀速圆周运动,如
图(b)所示,设P点与O′点的连线与y轴的夹角为θ,其圆周运动的圆心Q的坐标为(-
Rsinθ,Rcosθ),圆周运动轨迹方程为
(x+Rsinθ)2+(y-Rcosθ)2=R2
圆磁场边界是圆心坐标为(0,R)的圆周,其方程为
x2+(y-R)2=R2
解上述两式,可得带电微粒做圆周运动的轨迹与磁场边界的交点为
或
坐标为(-Rsinθ,R(1+cosθ))的点就是P点,由此可见,这束带电微粒都是通过
坐标原点后离开磁场的.
(3)这束带电微粒与x轴相交的区域是x>
0.
理由说明如下:
带电微粒初速度大小变为2v,则从任一点P水平进入磁场的带电微粒在磁场中做圆周
运动的半径r′为
r′=
=2R
带电微粒在磁场中经过一段半径为r′的圆弧运动后,将在y轴的右方(x>
0区域)离开
磁场并做匀速直线运动如图(c)所示,靠近M点发射出来的带电微粒在穿出磁场后会射
向x轴正方向的无穷远处;
靠近N点发射出来的带电微粒会在靠近原点之处穿出磁场.
所以,这束带电微粒与x轴相交的区域范围是x>
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 磁场 专题
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)