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1、学习必备欢迎下载磁场(时间： 60 分钟，分值： 100 分) 一、单项选择题(本大题共5 小题，每小题6 分，共 30 分，每小题只有一个选项符合题意) 1如图所示， 两平行光滑金属导轨MN、PQ间距为 l， 与电动势为E、内阻不计的电源相连质量为 m、电阻为 R 的金属棒ab 垂直于导轨放置构成闭合回路，回路平面与水平面的夹角为 ，回路其余电阻不计为使ab 棒静止，需在空间施加一匀强磁场，其磁感应强度的最小值及方向分别为 () A.mgREl，水平向右B.mgRcos El，垂直于回路平面向上C.mgRtan El，竖直向下D.mgRsin El，垂直于回路平面向下2. 用如图所示的回旋加
2、速器分别加速氘核2 1H 和氦核 4 2He.下列说法中正确的是() A它们的最大速度相同B它们的最大动能相同C加速氘核 2 1H 时高频电源的频率大于加速氦核4 2He 的频率D加速氘核 2 1H 时高频电源的频率小于加速氦核4 2He 的频率如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF ，导轨上放一金属棒 MN.现从 t0 时刻起， 给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即 Ikt，其中 k 为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好下列关于金属棒的速度v、加速度a 随时间 t 变化的关系图象，可能正确的是() 4. 精选学习资料 - - - - - -
3、- - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页学习必备欢迎下载如图所示，在第二象限内有水平向右的匀强电场，电场强度为E ；在第一、四象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等有一个带电粒子以初速度v0 从 x 轴上的 P点垂直进入匀强电场，恰好与y 轴成 45 角射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于x 轴进入下面的磁场已知O、P之间的距离为d，则带电粒子 () A在电场中运动的时间为2dv0B在磁场中做圆周运动的半径为2d C自进入磁场至第二次经过x 轴所用时间为7d4v0D从进入电场时开始计时，粒子在运动过程中第二次经过x 轴的时间为2v05. 空间存在
4、垂直于纸面方向的均匀磁场其方向随时间做周期性变化，磁感应强度B 随时间t变化的图线如图所示规定B0时，磁场的方向穿出纸面，一带电荷量q5107 C，质量m5 10 10 kg 的带电粒子，位于某点O 处，在 t0 时刻以初速度v0 m/s沿垂直磁场方向开始运动， 不计重力的作用，不计磁场的变化及可能产生的一切其他影响则在磁场变化N个(N 为整数 )周期的时间内带电粒子的平均速度的大小等于() A m/sB.2m/sC22 m/sD.2 m/s 二、多项选择题(本大题共4 小题，每小题6 分，共 24 分，每小题有多个选项符合题意) 6. 有两根长直导线a、b 互相平行放置， 如图所示为垂直于导
5、线的截面图在图中所示的平面内，O 点为两根导线连线的中点，M、N 为两根导线附近的两点，它们在两导线连线的中垂线上，且与 O 点的距离相等若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN 上各点的磁感应强度的说法中正确的是() A M 点和 N 点的磁感应强度大小相等，方向相同B M 点和 N 点的磁感应强度大小相等，方向相反C在线段MN 上各点的磁感应强度都不可能为零D在线段MN 上只有一点的磁感应强度为零精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页学习必备欢迎下载7. 如图所示，一个半径为R 的导电圆环与一个轴
6、向对称的发散磁场处处正交，环上各点的磁感应强度 B 大小相等，方向均与环面轴线方向成角(环面轴线为竖直方向)若导电圆环上载有如图所示的恒定电流I，则下列说法正确的是() A导电圆环有收缩的趋势B导电圆环所受安培力方向竖直向上C导电圆环所受安培力的大小为2BIR D导电圆环所受安培力的大小为2 BIRsin 8.一电子以与磁场垂直的速度v 从 P 处沿 PQ方向进入长为d、宽为 h 的匀强磁场区域，从N点射出，如图所示，若电子质量为m，电荷量为e，磁感应强度为B，则() A hd B电子在磁场中运动的时间为dvC电子在磁场中运动的时间为PNvD洛伦兹力对电子做的功为零9. 如图所示，已知一带电小
7、球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U 加速后，水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B 的复合场中 (E 和 B 已知 )，小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，则() A小球可能带正电B小球做匀速圆周运动的半径为r1B2UEgC小球做匀速圆周运动的周期为T2EBgD若电压U 增大，则小球做匀速圆周运动的周期增加三、非选择题 (本大题共3 小题，共 46 分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位 ) 10. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页学习必备欢迎下载(12 分)如图所示为一电流表的原理示意
8、图质量为m 的均质细金属棒MN 的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为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强度(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 k2.0 N/m ， ab 0.20 m ， cb 0.050 m ，B0.20 T，此电流表的
9、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2 倍，磁感应强度应变为多大？11. 一圆筒的横截面如图所示，其圆心为O.筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.圆筒下面有相距为d 的平行金属板M、 N， 其中 M 板带正电荷， N 板带等量负电荷 质量为 m、电荷量为q 的带正电粒子自M 板边缘的P处由静止释放， 经 N 板的小孔S以速度 v 沿半径 SO方向射入磁场中粒子与圆筒发生两次碰撞后仍从S孔射出， 设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷量保持不变，在不计重力的情况下，求：(1)M、N 间电场强度E的大小；(2)圆筒的半径R；(3)保持 M、N 间电场强
10、度E不变， 仅将 M 板向上平移23d，粒子仍从 M 板边缘的P处由静止释放，粒子自进入圆筒至从S孔射出期间，与圆筒的碰撞次数n. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页学习必备欢迎下载12. (19 分)如图所示，在 xOy 平面内，第一象限中有匀强电场，场强大小为E， 方向沿 y 轴正方向 在x 轴的下方有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里今有一个质量为m、电荷量为 q 的带负电的粒子(不计粒子的重力和其他阻力)，从 y 轴上的 P 点以初速度v0 垂直于电场方向进入电场经电场偏转后，沿着与x 轴正方向成
11、30 角的方向进入磁场(1)求 P点离坐标原点O 的距离 h；(2)求粒子从P点出发到粒子第一次离开磁场时所用的时间；(3)其他条件不改变，只改变磁感应强度，当磁场的磁感应强度B 取某一合适的数值，粒子离开磁场后能否返回到原出发点P，并说明理由1选 D.对金属棒ab 受力分析可知，为使ab 棒静止， ab 受到沿斜面向上的安培力作用时，安培力最小，此时对应的磁感应强度也就最小，由左手定则可知此时磁场方向垂直于回路平面向下，再由平衡关系可知IlBmgsin ，其中 IER，可得磁感应强度BmgRsin El，对比各选项可知，选D. 2选 A.根据 qvBmv2r得 vqBrm，当 rR(回旋加速
12、器的半径)时，速度最大， 因为两核的比荷qm相同，所以A 正确；它们的质量不等，B 错误；在回旋加速器中，欲使核得到加速，高频电源的频率必须等于核做圆周运动的频率，C、D 均错误精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页学习必备欢迎下载3选 D.从 t0 时刻起，金属棒通以电流Ikt，由左手定则可知，安培力方向垂直纸面向里，使其紧压导轨，导致金属棒在运动过程中，所受到的摩擦力增大，所以加速度在减小，当滑动摩擦力小于重力时速度与加速度方向相同，所以金属棒做加速度减小的加速运动当滑动摩擦力等于重力时，加速度为零，此时速度达到最大
13、当安培力继续增大时导致加速度方向竖直向上，则出现加速度与速度方向相反，因此做加速度增大的减速运动vt 图象的斜率绝对值表示加速度的大小，故选项A、B 均错误对金属棒MN，由牛顿第二定律得mgFNma，而 FNBILBktL，即 mgBktL ma，因此 ag kBLmt，显然加速度a 与时间 t 成线性关系，故选项C 错误， D 正确4选 D.粒子在电场中做类平抛运动，沿x 轴方向上的平均速度为v02，所以在电场中运动的时间为2dv0.由题意知，进入磁场时竖直方向速度等于水平方向速度v0，故速度为2v0，在磁场中做圆周运动的半径为22d，在第一象限内运动时间为t138T2r2v0383d2v0
14、，在第四象限内运动时间为t212Tr2v02dv0， 所以自进入磁场至第二次经过x 轴的时间为tt1t27d2v0，从进入电场到第二次经过x 轴的时间为t 2dv0 t2v0，所以只有D 正确5选 C.由题意可得T2mqB0.02 s，Rmv0qB0.01 m，又 t510 3 sT4，而磁场的变化周期为 T 110 2 s，则粒子运动的平均速度为v N 22RNT22 m/s，选项 C正确6选 BD.两根导线分别在M 点和 N 点产生的磁感应强度大小相等，方向相反，所以M 点、 N点的磁感应强度大小相等，方向相反，选项B 正确；线段MN 中点 O 的磁感应强度为零，选项 D 正确7选 ABD
15、.B的水平分量为B水平 B sin ，竖直向上的分量为B 竖直 B cos ，B竖直对环上各点的安培力方向均指向圆心，故A 正确 B水平对环上各点的安培力方向向上，大小为FB sin I (2 R)，故 B、D 正确8 选 CD.过 P点和 N 点作速度的垂线， 两垂线的交点即为电子在磁场中做匀速圆周运动时PN的圆心O，由勾股定理可得(R h)2 d2 R2，整理知d2Rhh2，而RmveB，故d2mvheBh2，所以 A 错误 由带电粒子在有界磁场中做匀速圆周运动，得 tPNv，故 B错误，C 正确又由于洛伦兹力方向和粒子运动的速度方向总垂直，对粒子永远也不做功，故 D 正确9选 BC. 小
16、球在复合场中做匀速圆周运动，则小球受到的电场力和重力满足mg Eq，则小球带负电， A错误； 因为小球做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，由牛顿第二定律和动能定理可得： Bqvmv2r，Uq12mv2，联立两式可得：小球做匀速圆周运动的半径r1B2UEg，由T2rv可以得出T2EBg，与电压U 无关，所以B、C正确， D 错误10(1)设当电流表示数为零时，弹簧的伸长量为x 则有 mgk x(2 分) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页学习必备欢迎下载解得： xmgk.(1 分) (2)为使电流表正常工作，作用于通有电
17、流的金属棒MN 的安培力必须向下，因此M 端应接正极 (2 分) (3)设电流表满偏时通过MN 的电流强度为Im，则有BIm ab mgk( cb x)(2分) 联立并代入数据得Im 2.5 A(1 分) (4)设量程扩大后，磁感应强度变为B ，则有2B Im ab mgk( cb x) (2 分) 解得： B k cb2Im ab. 代入数据得：B 0.10 T(2 分) (1)mgk(2)M 端(3)2.5 A (4)0.10 T 11(1)设两板间的电压为U，由动能定理得qU12mv2由匀强电场中电势差与电场强度的关系得U Ed联立式可得Emv22qd.(2) 粒子进入磁场后做匀速圆周运
18、动，运用几何关系作出圆心为O ，圆半径为 r.设第一次碰撞点为A，由于粒子与圆筒发生两次碰撞又从S孔射出，因此，SA弧所对的圆心角AO S等于3. 由几何关系得rRtan3粒子运动过程中洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律，得qvBmv2r联立式得R3mv3qB.(3)保持 M、N 间电场强度E不变， M 板向上平移23d 后，设板间电压为U ，则精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页学习必备欢迎下载U Ed3U3设粒子进入S孔时的速度为v，由式看出UUv2v2综合式可得v33v设粒子做圆周运动的半径为r ，则 r 3mv
19、3qB设粒子从S到第一次与圆筒碰撞期间的轨迹所对圆心角为 ，比较两式得到r R，可见 210粒子需经过四个这样的圆弧才能从S孔射出，故n3. (1)mv22qd(2)3mv3qB(3)3 12(1)由几何关系得：vy33v0(1 分) v233v0(1 分) 根据动能定理有：qEh12mv212mv2 0(2 分) 联立解得：hmv2 06qE(1 分) (2)粒子在电场中运动的时间t1vya(1 分 ) 加速度为aqEm (1 分) 联立解得：t13mv03qE(1 分) 在磁场中运动的时间由几何关系知t256T(2 分 ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
20、 - - - - - -第 8 页，共 9 页学习必备欢迎下载速率与周期的关系T2Rv(1 分) 根据牛顿第二定律及圆周运动公式有：qvB mv2R(1 分) 联立解得：T2mqB? (1 分) 联立 ? 解得： t22m3qB? (1 分 ) 联立 ? 得共用时间tt1t23mv03qE5m3qB? (1 分) (3)能够返回到原出发点P(1分 ) 只要 B连续变化， 圆的半径就连续变化，由几何关系知粒子在x轴上离开磁场的位置就可以连续变化，在第象限没有电场和磁场，粒子在该象限做匀速直线运动，每次运动方向都与x轴正方向成30 角，当 B 取某一合适数值时必有一个满足条件的|x| ，同时必有h|x|tan 30(3 分) 见解析精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页