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1、单元0 7磁场g亮点练i.如图所示，将 铝 箔 条 折 成 天 桥 状，两端用胶纸粘牢固定于水平桌面上，且与电源、开关连成一回路，蹄形磁体横跨过“天桥”放于桌面。当开关闭合时A.桌面对蹄形磁体的支持力减小 B.蹄形磁体对桌面的压力不变C.铝箔条中部向上方弯曲 D.铝箔条中部向下方弯曲【答案】C【解析】4B.根据左手定则可知，铝箔条受到磁体向上的作用力，力的作用是相互的，所以磁体受到铝箔条向下的反作用力，所以桌面对磁体的支持力增大，磁体对桌面的压力也增大，故AB错误；CD.根据左手定则可以判断铝条受到向上的安培力，所以铝简条中部向上方弯曲，故C正确，。错误。2.磁流体发电是一项新兴技术，它可以把
2、气体的内能直接转化为电能，如图是它的示意图，平行金属板4 B之间有一个很强的匀强磁场，磁感应强度为B,将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）垂直于磁场B且平行于4、B板平面的方向喷入磁场，每个离子的速度为外电荷量大小为q,2、B两板间距为d,装置稳定时，下列说法中正确的是A.B板的电势比4板的高 B.图中通过电阻R的电流方向是向下的C.离子只受到电场力作用 D.图中电阻R两端电压为8叫【答案】A【解析】4、等离子体进入磁场后，根据左手定则，知正离子向下偏，负离子向上偏，所以B板带正电，4板带负电，故8板的电势比4板的高，故A正确；3、根据闭合电路可知，通过电阻R的电流方向
3、是向上的,故B错误；CD、最终离子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有：与=quB.电动势E=U=Bud.设磁流体发电机的内阻为r,根据闭合电路的欧姆定律可知，路端电压8M，故CQ错误；故选:A.3.如图所示，一比荷为 =5 X l O,C/k g的带正电粒子以速率%=1.0 x 1 0 7n l/s从小孔p射出后，经过小孔4进入电压为U =8 x 1。6|/的加速电场，从电场射出后又从M点沿半径M。方向进入=Bm的圆形匀强磁场区域，磁感应强度大小为B =0.27,方向垂直纸面向里，M N为圆形匀强磁场的一条直径。圆形磁场区域右边有一足够大的竖直荧光屏与之相切于N点，粒子重力不计，下列说法正确
4、的是 、/x X X X 生 X XOX x,N X X/1UTA.粒子离开电场时的速度大小为6 x l 0 7 m/sB.粒子在磁场中做圆周运动的直径为3mC.粒子经过圆形磁场后偏转的角度为6 0 D.粒子打在荧光屏上的位置离N点的距离为百m【答案】C【解析】A.带正电的粒子在电场中做加速运动，山动能定理得q U=：m/-：r n诏，代入数据解得v =3 x1 07m/s,A项错误；氏粒子离开电场区域后，以速度V从M点沿M O方向进入磁场，在磁场中做匀速圆周运动。洛伦兹力提供向心力，宿qvB=m.,代入数据解得半径R =3m,B项错误；C.粒子的轨迹如图所示，由几何知识得t an。=二=更，
5、解得0 =30。，故粒子的偏转角度为 =2。=6 0。，C项正确；D由几何知识R 3得SNC=r t an B =3 m,即粒子打在荧光屏上N点上方，距离N点3m处的位置，。项错误。4.1 9 32年物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地解决了粒子的加速问题。加速器的核心部分是两个。形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面。现使氮核由加速器的中心附近进入加速器，加速后通过特殊装置被引出。下列说法正确的是A.粒子运动轨道的间距由里向外逐渐均匀减小B.若仅增大加速电压，粒子在加速器中运动的总时间将减小C.粒子能够获得的最大功能随加速电压大小的变化而
6、变化D.若增大磁感应强度且同时减小交流电的频率，粒子也能被加速【答案】B【解析M、粒子第一次加速度的速度由动能定理可知:q U =1山 诏 由 洛 伦 兹 力 提 供 向 心 力 可 知,=遮,在磁场中的轨道半径为:m=詈粒子加速n次的速度为：nqU=瑶由洛伦兹力提供向心力可知，qvnB=管，在磁场中的轨道半径为：7 =鬻解得粒子加速n次的半径：7 =迎居=低？同理可得：粒子加速n +1次的运动半径为：7+1 =+1 J慨母=+l r（）粒 子运动轨道的间距为:=%+1-=（V?m-V）r0,由此可知粒子运动轨道的间距由里向外并不是逐渐均匀减小，故A错误；B、若仅增大加速电压，粒子加速的次数将
7、减小，粒子在加速器中运动的总时间将减小，故8正确C、粒子能够获得的最大动能为：最大动能时，半径最大为R,即：R =詈，联立解得：=：巾 喝=皆 光，与加速电压大小无关，故C错误；。、若增大磁感应强度，由周期公式可知：7 =等=鬻，则周期将减小，交流电的周期与粒子在磁场中的运动周期相等才能持续加速，所以增大磁感应强度，必须增大交流电的频率，粒子才能被持续加速，故。错误；故选：B。5.如图所示，正方形a b e d区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，。点是c d边的中点，一个带正电的粒子（重力忽略不计）若从。点沿纸面以垂直于c d边的速度射入正方形内，经过时间曲刚好从c点射出磁场，现设法使该带电粒子
8、从。点沿纸面以与O d成30。的方向（如图中虚线所示），以各种不同的速率射入正方形内，那么下列说法中正确的是A.该带电粒子有可能刚好从正方形的某个顶点射出磁场B.若该带电粒子从时边射出磁场，它在磁场中经历的时间可能是C.若该带电粒子从b e边射出磁场，它在磁场中经历的时间可能是|环D.若该带电粒子从c d边射出磁场，它在磁场中经历的时间一定是|t 0【答案】D【解析】由题，带电粒子以垂直于Cd边的速度射入正方形内，经过时间片刚好从C点射出磁场，则知带电E粒子的运动周期为7=2环，粒子在磁场运动如图：o人随粒子速度逐渐增大，轨迹山一 T T依次渐变，由图可知粒子在四个边射出时，射出范围分别为OG
9、、FE,D C、BA之间，不可能从四个顶点射出，故A错误；BCD.当粒子从。点沿纸面垂直于cd边射入正方形内，轨迹恰好为半个圆周，即时间to刚好为半周期，从成边射出的粒子所用时间小于半周期（t0）,从be边射出的粒子所用时间小于:周期（孚），所有从cd边射出的粒子圆心角都是300。，所 用 时 间 为 当），故8 c错误，O正确。故选。6.如图，半径为R的半圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场.一质量为加、带电量为+q且不计重力的粒子，以速度。沿与半径P。夹角。=30。的方向从P点垂直磁场射入，最后粒子垂直于MN射出，则磁感应强度的大小为A.获【答案】B【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦
10、兹力提供向心力，运动轨迹如图瓦 歹 勺 F由几何关系，知圆心角30。，粒子运动的轨迹的半径为：r=2R.根据洛伦兹力提供向心力，有：qvB=V2m r得半径为：r=器 联立得：B=珠,故8正确，AC。错误；故选：B。7.如图所示的三维坐标系中，一圆形线圈放置在yOz平面内，其圆心为坐标原点0,沿着x轴正方向看线圈中有逆时针方向的电流/,P为x轴正半轴上一点，线圈在P处的磁感应强度为B,、N为y、z轴与线圈的交点，则A.。处的磁感应强度为0B.x轴上磁感应强度为B的点只有P点C.。、N间和。、M间各点磁感应强度方向相同D.通过四分之一圆面OMN和平面PMN的磁通量相同【答案】C【解析】4、根据安
11、培定则可知。处的磁感应强度方向沿工轴负方向，不为零，故A错误；屎 根据对称性可知，在x轴负半轴上，P点关于。点对称的点的磁感应强度也为8,故8错误；C、根据安培定则可知，ON和0M间各点磁感应强度方向均沿x轴负方向，故C正确；。、平面PMN在yOz平面的投影面积等于AMON的面积，而AMON的面积小于四分之一圆面OMN的面积，并且距离线圈平面越远，磁感应强度越小，所以通过四分之一圆面OMN的磁通量一定大于通过平面PMN的磁通量，故。错误。故选：Co8.（多选）电流计等磁电式电表是利用永久磁铁对通电线圈的作用原理制成的，其优点是灵敏度高。构造如图甲所示，圆柱形铁芯固定于U形磁铁两极间，其中磁场是
12、均匀辐向分布，铁芯外面套有缠绕着线圈并可转动的铝框，铝框的转轴上装有指针和游丝（又称螺旋弹簧）。下列说法中正确的是A.线圈在磁场中转动时.，磁感线始终与线圈平面垂直B.根据指针偏转角度的大小可以知道被测电流的大小C.根据指针的偏转方向不能判断被测电流的方向D.图乙中当线圈左侧a导线中电流垂直纸面向外时，图中指针往右偏【答案】BD【解析】A B：电流表由于蹄形磁铁和铁芯间的磁场是辐向均匀分布的，因此不管铜电线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行。因此磁力矩与线圈中电流成正比（与线圈位置无关）。当铜电线圈转动时，螺旋弹簧将被扭动，产生一个阻碍线圈转动的阻力矩，其大小与线圈转动的角度成正比，当磁力
13、矩与螺旋弹簧中的阻力矩相等时，线圈停止转动，此时指针偏向的角度与电流成正比，故电流表的刻度是均匀的，根据指针偏转角度的大小可以知道被测电流的大小，故A错误，8正确；C：电流的方向不同，则受安培力方向不同，则指针偏转的方向不同，则根据指针的偏转方向可判断被测电流的方向，故C错误；D,图乙中当线圈左侧a导线中电流垂直纸面向外时，导线a受安培力向上，则图中指针往右偏，故。正确。故选：B D。9 .（多选）如图所示，一质量为m、电荷量为-q的圆环，套在与水平面成。角的足够长的绝缘粗糙细杆上，圆环的直径略大于杆的直径，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中,现给圆环一沿杆向上方向的初速度（取初速度方向为正方
14、向），以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是x x x x xx xx【解析】当q 8%m g c o s。时，物体受到时先变小后变大，摩擦力叶=也先变小后变大，物体减速的加速度a =些 詈 立 也 先 变 小 后 变 大：当速度变小为零时，若t a n。时，物体将静止；若 时，物体将做加速度减小的加速运动直到平衡后做匀速；当（7 8%t m。时，物体将静止；若 t a n0m时，物体将做加速度减小的加速运动直到平衡后做匀速；选可能存在的图像情况，故正确，C错误。故选ABD.10.（多选）如图所示，等腰直角三角形a b c的直角边长度为L,该区域内存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强
15、度大小为8三个相同的带电粒子从b点沿儿方向分别以速度/、外、内射入磁场，在磁场中运动的时间分别为口、t 2、t3,且t垃：打=2：2：1,不计粒子的重力，下列说法正确的是%I、L、X-B :、J%A.三个速度的大小关系一定是%=口3B.三个速度的大小关系可能是也%C.粒子的比荷*=就D.粒子的比荷弓=焉TTL Li【答案】BC【解析】4B.洛仑兹力提供向心力得半径公式：r=,速度越大，半径越大，结合题意知速度为、%的粒子是偏转90。后从ab边射出，但两者速度大小关系不定，而速度为火的粒子偏转45从ac边射出，则其半径比速度为、%的粒子均大，%一定大于%、v2.故 A 错误，8 正确；CD粒子在
16、磁场中运动的时间t=蔡7=麻x子=急*翳，对粒子1、2,运动时间均为0=t 2=：，从而求出粒子的比荷5 =凉 或者对粒子3,由 几 何 关 系 知 其 运 动 半 径 乃=由 半 径 公 式 求 出 比 荷 5 =赢，故 C 正确，。错误。故选BC。1 1.如图所示，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向下运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，其磁场方向垂直于纸面向里，磁场上边界RS处为一荧光屏。已知甲离子的比荷为自，打在荧光屏上的N点处，乙离子的比荷为心，打在荧光屏上的P点处。己知MN=%,NP=d2,不计重力影响和离子间的相互作用，求：口 感 子 源T11
17、-2)-1 di H.4 R N 上 sXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX(1)甲、乙两种离子射入磁场时的速度之比。(2)(与d2之比。【答案】解：(1)设甲离子所带电荷量为%、质量为6】，甲离子射入磁场时的速度为巧，由动能定理，有“1 2qW=/1根据题意，有*=七解得/=j2U/q设乙离子所带电荷量为勺2、质量为血2，乙离子射入磁场时的速度为。2，同 理 可 得%=5/欢则甲、乙两种离子射入磁场时的速度之咤=(2)作出两离子的在磁场中的运动轨迹如图所示:设磁场的磁感应强度大小为B,甲离子在磁场中做匀速圆周运动的半径由洛伦兹力提供向心力，有q1%B=7Hi字乙
18、离子在磁场中做匀速圆周运动的半径/?2二d +d 22由洛伦兹力提供向心力，有 勺2%8=7712*K2联立解得?=瞽12.在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。离子注入工作原理的示意图如图所示。静止于4处的离子，经电压为U的加速电场加速后，沿图中半径为R的虚线通过;圆弧形静电分析器(静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场)后，从P点沿竖直方向进入半径也为R的圆柱形的匀强电场和匀强磁场区域，磁场方向平行于圆柱中心轴线(垂直于纸面)向外，电场的方向与磁场方向相反，电场强度E 2=黑。过P点的直径P Q沿竖直方向，没有加匀强电场时，离子经磁场偏转，最后垂直打在竖直放置的硅片上的。点(0点未
19、画出)。已知离子的质量为m,电荷量为q,硅片到圆柱形磁场中心线之间的距离为芋,不计重力。求：(1)离子进入圆形匀强磁场区域时的速度处和静电分析器通道内虚线处电场强度的大小当；(2)匀强磁场的磁感应强度8的大小。(3)在硅片平面上，过。竖直向上为y轴，水平向内为x轴，若静电分析器和加速电场整体向右平移。圆柱形区域电场和磁场都存在时，离子最后打在硅片上的坐标。【答案】解：(1)离子加速电场加速后，根据动能定理：q U=l m v02,解得：%=科离子在圆弧形静电分析器中，根据牛顿第二定律：=m塔，解得：邑=”：R K(2)从P点进入圆形磁场后，垂直打在竖直放置的硅片上的。点，方向偏转90。，故粒子
20、在磁场中的轨迹半径也为R,根据牛顿第二定律：qvB=m 华,解得：B=l&1 u R qR R 7 q(3)电场和磁场都存在时，粒子将做螺旋线运动，由电场E 2产生的沿x轴方向的运动为初速为0的匀加速直线运动，由磁场产生沿纸面的运动为匀速圆周运动，以由磁场产生沿纸面的运动为匀速圆周运动为研究过由图中几何关系可得：39=生 誓 =0.5,即：粒子在磁场中的时间为：。=二=?三；R3 v0 3 y l 2qU粒子由电场%产生的加速度为：a x=*黑,粒子沿电场方向通过的位移为：X 1=axtl=粒子离开磁场到打在硅片上的时间为：t2=抹=卷=/?息，故粒子打在硅片上的y坐标为：y =vocos0-t2=-R粒子离开磁场时，沿电场方向的速度为：w =a/i=用，粒子离开磁场到打在硅片上沿电场方向的位移为：X2=vxt2=与 R故粒子打在硅片上的无坐标为：=/+工2=电学，粒子最后打到硅片上的坐标为：（吟 磔,6 6 6/