巩固练习_磁场复习与巩固提高.pdf

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1、高中物理 高中物理【巩固练习】一、选择题：1一个松弛的螺旋线圈如图所示，当线圈通有电流 I 时，线圈中将出现的现象是（）A轴向收缩，径向变大 B轴向收缩，径向收缩 C轴向伸长，径向变大 D轴向伸长，径向收缩 2速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场，其轨迹照片如图所示，则磁场最强的是()3 如图所以，固定不动的绝缘直导线 mn 和可以自由移动的矩形线框 abcd 位于同一平面内，mn 与 ad、bc 边平行且离 ad 边较近。当导线 mn 中通以向上的电流，线框中通以顺时针方向的电流时，线框的运动情况是（）A向左运动 B向右运动 C以 mn 为轴转动 D静止不动 4(2015 北京朝阳二

2、练)如图所示，在 MNQP 中有一垂直纸面向里匀强磁场。质量和电荷量都相等的带电粒子 a、b、c 以不同的速率从 O 点沿垂直于 PQ 的方向射入磁场，图中实线是它们的轨迹。已知 O 是 PQ 的中点，不计粒子重力。下列说法中正确的是 A粒子 a 带负电，粒子 b、c 带正电 B射入磁场时粒子 a 的速率最小 C射出磁场时粒子 b 的动能最小 D粒子 c 在磁场中运动的时间最长 5如图所示，长方形 abcd 长 ad=0.6 m，宽 ab=0.3 m，O、e 分别是 ad、bc 的中点，以 ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场（边界上无磁场），磁感应强度 B=0.25 T。一群高中物理

3、高中物理 不计重力、质量7m3 10kg、电荷量3q2 10C 的带电粒子以速度2v5 l0 m/s 沿垂直 ad 方向且垂直于磁场射入磁场区域（）A从 Od 边射入的粒子，出射点全部分布在 Oa 边 B从 aO 边射入的粒子，出射点全部分布在 ab 边 C从 Od 边射入的粒子，出射点分布在 Oa 边和 ab 边 D从 aO 边射入的粒子，出射点分布在 ab 边和 bc 边 6如图所示，始终静止在斜面上的条形磁铁 P，当其上方固定的水平长直导线 L 中通以垂直纸面向外的电流时，斜面对磁体的弹力 FN和摩擦力 f 的大小变化是（）AFN和 f 都增大 BFN和 f 都减小 CFN增大，f 减小

4、 DFN减小，f 增大 7（2016 枣庄校级模拟）如图，两平行的带电金属板水平放置。若在两板中间 a 点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态。现将两板绕过 a 点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45，再由 a 点从静止释放一同样的微粒，该微粒将()A保持静止状态 B向左上方做匀加速运动 C向正下方做匀加速运动 D向左下方做匀加速运动 8如图所示，虚线框内有方向正交的匀强电场和匀强磁场，一离子束垂直于电场和磁场方向飞入此区域，恰好做匀速直线运动，从 O 点离开此区域。如果仅有电场，离子将从 a点飞离此区域，经历时间为 t1，飞离速度为 v1；如果仅有磁场，飞离时速度为 v2，则下列说法正确的

5、是（）高中物理 高中物理 Av1v2 BaObO Ct1t2 D以上都不正确 二、填空题:1.将长为 1 m 的导线 ac 从中点 b 折成如图所示的形状，放入 B=0.08 T 的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直。若在导线 abc 中通入 25 A 的直流电，则整个导线所受安培力大小为_N。2如图所示，在正交的匀强磁场 B 和匀强电场 E 中，有一竖直的长绝缘管，管内有一质量为 m、带电荷量为q 的小球，球与管壁之间的动摩擦因数为，磁场和电场足够大，则小球运动的最大加速度为_；在有最大加速度时的速度为_；小球运动的最小加速度为_，在有最小加速度时的速度为_。三、计算题:1核聚变反应需几百万度

6、高温，为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内（否则不可能发生核反应），可采用磁约束的方法（托卡马克装置）。如图所示，在一个环状区域内加上匀强磁场 B，“约束”在中空区域中的高速带电粒子具有各个方向的速度，其中在中空区域边缘处沿切线方向射入磁场的带电粒子最容易穿越磁场的外边缘。设环状磁场的内径R1=0.5 m，外半径 R2=1.0 m，若被“约束”的带电粒子的比荷7q/m4 10 C/kg，速度v 可达 1107 m/s。为使所有被约束的带电粒子都不能穿越磁场，则磁场的磁感应强度 B至少多大？2在倾角30的斜面上，固定一金属框，宽 L=0.25 m，接入电动势 E=12 V，内阻不计的电池，

7、垂直框面放有一根质量 m=0.2 kg 的金属棒 ab，它与框架的动摩擦因数36，高中物理 高中物理 整个装置放在磁感应强度 B=0.8 T，垂直框面向上的匀强磁场（如图）。当调节滑动变阻器 R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？框架与棒的电阻不计，g 取 10 m/s2。3 如图所示，与水平面成倾角为30的绝缘正方形斜面abcd上放有一质量为m=0.01 kg，带电荷量42 10 Cq 的小滑块，与斜面间的动摩擦因数66，整个装置处在垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为 B=0.4 T，滑块在 a 点具有沿 ac 方向、大小 v=30 m/s 的初速度，g 取 10 m/

8、s2。要使滑块由 a 点沿直线运动到达 c 点，应在绝缘斜面内加一个怎样的恒定匀强电场？4（2016 海南卷）如图，A、C 两点分别位于 x 轴和 y 轴上，OCA=30，OA 的长度为 L。在OCA 区域内有垂直于 xOy 平面向里的匀强磁场。质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子，以平行于 y 轴的方向从 OA 边射入磁场。已知粒子从某点射入时，恰好垂直于OC 边射出磁场，且粒子在磁场中运动的时间为 t0。不计重力。（1）求磁场的磁感应强度的大小；（2）若粒子先后从两不同点以相同的速度射入磁场，恰好从 OC 边上的同一点射出磁场，求该粒子这两次在磁场中运动的时间之和；（3）若粒子从某点射入

9、磁场后，其运动轨迹与 AC 边相切，且在磁场内运动的时间为043t，求粒子此次入射速度的大小。高中物理 高中物理【答案与解析】一、选择题：1A 解析：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥 2【答案】D【解析】由2mvqvBR可得mvBqR。磁场最强的是对应轨迹半径最小，选项 D 正确。3B 解析：ad 边的电流在 mn 电流的磁场中受到向右的吸引力，bc 边中的电流与 mn 中电流方向相反，受到向右的排斥力，所以线框受到向右的合力而向右运动，B 选项正确。4【答案】D【解析】根据若 a、b、c 均为正电荷,运动电荷所受洛伦兹力方向即可判断出 a、b、c 向均应向左偏转，与 b、c 偏转方向实际相

10、反，因此粒子 a 带正电，粒子 b、c 带负电，故 A 错误；带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，即：rvmBvq2，解得Bqmvr2，由此可得知，当速度越大时，轨道半径越大，射入磁场时粒子 c 的速率最小，动能最小，故 B、C 均错误；粒子运动的周期为BqmT2，故粒子在磁场中的偏转角越大，运动时间越长，故 D 正确。5D 解析：由左手定则可知粒子射入后向上偏转，轨迹半径0.3mmvRBq。若整个矩形区域都有磁场，从 O 点射入的粒子必从 b 点射出，在题给磁场中粒子的运动轨迹如图所示，出射点必落在 be 边。6A 解析：直导线通电后会对磁铁产生作用力，但导线对磁铁作用力的

11、方向不好确定，可先求磁铁磁场对电流的作用力的方向，由牛顿第三定律即可求得电流对磁铁作用力的方向，而后分析磁铁受力即可确定其所受 FN、f 的变化情况。高中物理 高中物理 当导线中通以电流时，磁铁的磁场对电流有作用力，如图所示，根据左手定则可判定导线所受安培力方向斜向右上方，由牛顿第三定律，电流对磁铁的作用力斜向左下方，由于磁铁仍然保持静止，故 FN、f 均增大。故选 A 项。7【答案】D【解析】两板水平放置时，放置于两板间 a 点的带电微粒保持静止，带电微粒受到的电场力与重力平衡。当将两板逆时针旋转 45时，电场力大小不变，方向逆时针偏转 45，受力如图，则其合力方向沿二力角平分线方向，微粒将

12、向左下方做匀加速运动。选项 D 正确。8A 解析：只有电场时，电场力对粒子做功，其动能增加10vv；00O OLtvv，22101122qEqELoatmmv。只在磁场时，洛伦兹力对粒子不做功，其功能不变。20vv，2100O bO Ottvv，222002mvmvObRRlLqBqB与oa大小无法比较。二、填空题：13 解析：折线 abc 受力等效于 a 和 c 连线受力，由几何知识可知3m2ac。3sin0.0825sin90 N3 N2FBIL。2g EB 0 mgEBqB 高中物理 高中物理 解析：当 qE=qvB 时，摩擦力为 0。此时加速度最大，且 ax=g，EvB；当()qvBq

13、Emg时，合力为 0，加速度最小也为 0，此时速度最大，且mgEvBqB。三、计算题：11 T 解析：当带电粒子以最大速度 v=1107 m/s 沿中空区域与内圆相切方向射入磁场且轨迹与外圆相切时，恰不能穿越磁场。则以速度 v 沿各个方向射入该磁场区的带电粒子都不能穿越磁场。如图所示，210.25m2RRr 又2vqvBmR，mvRqB 使粒子不穿出磁场时满足 Rr，即mvrqB 1TmvBqr。21.6R4.8 解析：当变阻器 R 取值较大时，I 较小，安培力 F 较小，在金属棒重力分力 mgsin作用下使棒有沿框架下滑趋势，框架对棒的摩擦力沿框面向上，如图甲所示。金属棒刚好不下滑时满足平衡

14、条件。cossin0EBLmgmgR。得 (sincos)BELRmg 0.8 12 0.254.8330.2 100.562。当变阻器 R 的取值较小时，I 较大，安培力 F 较大，会使金属棒产生沿框面上滑趋势。高中物理 高中物理 因此，框架对棒的摩擦力 F2沿框面向下，如图乙所示。金属棒刚好不上滑时满足平衡条件。得 (sincos)BElRmg0.8 12 0.251.6330.2 100.562 所以滑动变阻器 R 的取值范围为1.6R4.8。3E262 N/C 与速度方向垂直，沿斜面斜向上方 解析：要使滑块沿直线到达 c 点，滑块必须做匀速直线运动。滑 动 在 斜 面 所 在 的 平

15、面 内 受 力 如 图 所 示，滑 块 重 力 沿 斜 面 向 下 的 分 力 为1Gmgsin0.05 N。G1在 x 方向的分力为 12sincos45N40 xGmg。滑块受到的滑动摩擦力为2cosN40fmg。x 方向上：f=G1x。由于滑块做匀速直线运动，其受力平衡，设所加电场场强为 E，则在y 方向上有：1qEqvB G sin45，代入数据解得：E262 N/C。电场的方向：与速度方向垂直，沿斜面斜向上。4.【答案】（1）02mBqt（2）0037Lvt【解析】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，在时间 t0内其速度方向改变了 90，故周期 T=4 t0,设磁感应强度大小为 B，粒

16、子速度为 v，圆周运动的半径为 r，则2vqvBmr，匀高中物理 高中物理 速圆周运动的速度满足：2 rvT,解得：02mBqt（2）设粒子从 OA 变两个不同位置射入磁场，能从 OC 边上的同一点 P 射出磁场，粒子在磁场中运动的轨迹如图所示：设两轨迹所对应的圆心角分别为1和2。由几何关系有：12180 粒子两次在磁场中运动的时间分别为1t与2t，则：12022Tttt（3）如图，由题给条件可知，该粒子在磁场区域中的轨迹圆弧对应的圆心角为150。设O为圆弧的圆心，圆弧的半径为0r，圆弧与 AC 相切与 B 点，从 D 点射出磁场，由几何关系和题给条件可知，此时有30OO DBO A 00coscosrBArOO DLO 设粒子此次入射速度的大小为0v，由圆周运动规律：002rvT 联立式得：0037Lvt