磁场过关测试

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1、磁场过关测试（老师版）磁场过关测试（老师版） 一、单项选择题(35=15 分) 1关于安培力和洛伦兹力，如下说法中正确的是 （ C ） A带电粒子在磁场中运动时，一定受到洛伦兹力作用 B放置在磁场中的通电导线，一定受到安培力作用 C洛伦兹力对运动电荷一定不做功 D安培力对通电导线的做功一定为零 2关于洛伦兹力的方向，下列说法中正确的是 （ D ） A洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向，可以不垂直于磁场方向 B洛伦兹力的方向总是垂直于磁场方向，可以不垂直于运动电荷的速度方向 C洛伦兹力的方向有可能既不垂直于磁场方向，也不垂直于运动电荷的速度方向 D洛伦兹力的方向总是既垂直于运动电荷的速度

2、方向，又垂直于磁场方向 3质量和带电量都相同的两个粒子，以不同的速率垂直于磁感线方向射入匀强磁场中，两粒子的运动 轨迹如图中、所示，粒子的重力不计，下列对两个粒子的运动速率 v 和在磁场中运动时间 t 及运动周期 T、角速度的说法中周期的是： （ D ） A、v1v2 B、t1T2 D、124如图所示，在真空中，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴 a、b、c 带有等量同种电荷，已知 a 静止，b 向右匀速运动，c 向左匀速运动，比较它们的质量应有（ C ） Aa 油滴质量最大 Bb 油滴质量最大 Cc 油滴质量最大 Da、b、c 质量一样5回旋加速器是用来加速带电粒子

3、的装置，如图所示.它的核心部分是两个 D 形金属盒，两盒相距很近， 分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速两盒放 在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间 的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出如果用同一回旋加速器用同一磁感应强度 B 分别加速氚核（）和 粒（） ，比较它们所加H3 1eH4 2 的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有 ( B ) A.加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大 B.加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小 C.加速氚核的交流电

4、源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小 D.加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大二、多项选择题(44=16 分) 6不计重力的带电粒子在电场或者磁场中只受电场力或磁场力作用，带电粒子所处的运动状态可能 是：（ BC ） A在电场中做匀速直线运动 B在磁场中做匀速直线运动 C在电场中做匀速圆周运动 D在匀强磁场中做类平抛运动7水平桌面上放条形磁铁，磁铁正中上方吊着导线与磁铁垂直，导线中通入向纸内的电流，如图所示， 产生的情况是：( DB )abcvv A悬线上的拉力没有变化； B悬线上的拉力变大； C悬线上的拉力变小； D条形磁铁对桌面压力变小8.如图所示，MDN 为绝缘材料制成

5、的光滑竖直半圆环，半径为 R，匀强磁场的磁感应强度为 B，方向垂 直纸面向外。一带电量为-q，质量为 m 的小球自 M 点无初速下落，下列说法中正确的是 （ A、B、D ） A、由 M 滑到最低度点 D 时所用时间与磁场无关B、球滑到 D 时，速度大小 v=gR2C、球滑到 D 点时，对 D 的压力一定大于 mg D、滑到 D 时，对 D 的压力随圆半径增大而减小 9在图 9 中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场。取坐标如图。一带电粒子沿 x 轴正方向进入此 区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转。不计重力的影响，电场强度 E 和磁感强度 B 的方 向可能是（ AB ）A E 和

6、B 都沿 x 轴正方向 B E 沿 y 轴正向，B 沿 z 轴正向C E 沿 x 轴正向，B 沿 y 轴正向 D E、B 都沿 z 轴正向三、简答与计算题(89 分) 10.如图 3 所示，光滑导轨与水平面成 角，导轨宽 L。匀强磁场磁感应强度为 B。金属杆长也为 L， 质量为 m，水平放在导轨上。当回路总电流为 I1时，金属杆正好能静止。求： （1）欲使金属杆对导轨压力为 0，B 多大？这时 B 的方向如何？ （2）若保持 B 的大小不变而将 B 的方向改为竖直向上，回路总电流 I2应调到多大，才能使金属杆保持 静止？10.（1）当金属杆对导轨压力为零时，重力和安培力平衡，由左手定则可判断，

7、 磁场水平向右；由 mg=BIL 得:B=mg/I1L. (2)磁场方向改为竖直向上时，安培力的方向变为水平向右，如图 4，根据受力平 衡条件有：BI2Lcos=mgsinI2=I1tan11、如图所示，电容器两极板的距离为 d，两端电压为 U，极板间的匀强磁场的磁感应强度为 B1，一束 带正电 q 的粒子从图示方向射入，穿过电容器后进入另一磁感应强度为 B2的匀强磁场，结果分别打在 a、b 两点，两点间距R。由此可知，打在两点的粒子的质量差m 为多大？11、m =qB1B2dR/（2U）图 3图 4第 9 题 图12 （7 分）在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，有一倾角为 ，足够长的光滑绝缘

8、斜面，磁感应强 度为 B，方向垂直纸面向外，电场方向竖直向上有一质量为 m,带电量为十 q 的小球静止在斜面顶端，这时 小球对斜面的正压力恰好为零，如图所示,若迅速把电场方向反转竖直向下，小球能在斜面上连续滑行多远？ 所用时间是多少？12 解析：电场反转前上 mgqE 电场反转后，小球先沿斜面向下做匀加速直线运动,到对斜面压力减为 零时开始离开斜面，此时有：qB =(mg + qE) cos 小球在斜面上滑行距离为：S=t/2 解可得：小球沿斜面滑行距离，所用时间。tmctgqB.sin/cos2222BqgmS 13如图（甲）所示，M、N 为竖直放置、彼此平行的两块平板，两板间距离为 d，两

9、板中央各有一个 小孔 O、正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图（乙）所示有一O 正离子在时垂直于 M 板从小孔 O 射入磁场，已知正离子质量为 m、带电荷量为 q，正离子在磁场0t 中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为 T0不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响， 不计正离子所受重力求：（1）磁感应强度 B0的大小（2）若射入磁场时速度，正离子能否从 O/点射出？若不能，它将打到 N 板上离 O/点多远0 04 5dvT处？ （3）要使正离子从 O孔垂直于 N 板射出磁场，正离子射入磁场时速度 v0应为多少？13.解：（1）正离子射入磁场，洛仑兹力提供向心

10、力 RvmqvB2 0 00(2 分) 1做匀速圆周运动的周期 (1 分)002 vRT 2联立、两式得磁感应强度 (2 分) 1 2002 qTmB 4（2）联立、并将代入得： 1 40 04 5dvTR=0.4d (2 分) 5 正离子在 MN 间的运动轨迹如图所示。将打到图中的 B 点，由图中可知，（1 分）030ABC 故 BO/间的距离为：OO/ABC (2 分)02(13)3cos30(1)25LRRRd 6（3）要使正离子从 O孔垂直于 N 板射出磁场，v0的方向应如图所示，正离子在两板之间可运动 n 个周期即 nT0，则d=4nR (n=1、2、3) (2 分) 7联立、式得(

11、n=1、2、3)(2 分) 1 700 02nTd mqRBv14如图所示，为两平行金属板，为方向相反的两个匀强磁场的分界线，为过 O4点的一条 虚线。相互平行，间距均为 d = l0 m，其中在和间加有 U =2.0102V 的电压，已知磁感应强 度的大小 B1 = B2 =1.0102T，方向如图。现从金属板中点 O1的附近由静止释放一质量 m=1.0l0-12kg、电荷 量 q =1.010-8C 的粒子，粒子被电场加速后穿过小孔 O2 再经过磁场 B1、B2偏转后，通过 O4点，不计粒子 重力，试求：（1）粒子从 O1运动到 O4的时间；（2）若粒子刚开始释放时，右方距分界线40m 处

12、有一与之平行的挡板正向左以速度 v 匀速移 动，当与粒子相遇时粒子运动方向恰好与挡板平行，求 v 的大小。14.（1）根据动能定理，在加速过程中有：qU =21mv2 粒子在匀强磁场 B1 中做匀速圆周运动有：qvB1 =mR 由以上二式解得 R=20m 设粒子在匀强磁场 B1 中的运动轨迹所对应的圆心角为 ，由几何关系可知：5 . 0sinRd ，所以030粒子在匀强磁场 B2 中的运动轨迹如图所 示，由于粒子做匀速圆周运动的圆心不在 O1O2 的延长线上，所以粒子不会回到 O2 点， 运动也失去了周期性。 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期：s063. 02qBmT金属板间匀强电场的场强

13、为：V/m20dUE粒子在匀强电场中运动的加速度为：25m/s100 . 2mEqa粒子从 O1 直接运动到 O2 所用的时间为1t，则：2 121atd 解得：s100 . 12 1t所以粒子从1O到4O运动的时间为：s100 . 22122 1Tttx（2）板的移动时间为：2106 . 3)4(Tttxs 板移动的距离为：4020mxR板移动的速度为：v m/s106 . 52txv2vO1O2O4B1B2B2v15 （16 分）如图所示，水平地面上有一辆固定有竖直光滑绝缘管的小车，管的底部有一质量 m=0.2g、电荷量 q =810-5C 的小球，小球的直径比管的内径略小在管口所在水平面

14、 MN 的下方存在着 垂直纸面向里、磁感应强度 B1= 15T 的匀强磁场，MN 面的上方还存在着竖直向上、场强 E = 25V/m 的匀 强电场和垂直纸面向外、磁感应强度 B2 =5T 的匀强磁场现让小车始终保持 v = 2m/s 的速度匀速向右运 动，以带电小球刚经过场的边界 PQ 为计时的起点，测得小球对管侧壁的弹力 FN随高度 h 变化的关系如图 所示g 取 10m/s2，不计空气阻力求： 小球刚进入磁场 B1时加速度 a 的大小； 绝缘管的长度 L； 小球离开管后再次经过水平面 MN 时距管口的距离x15(16 分) 以小球为研究对象，竖直方向小球受重力和恒定的洛伦兹力 f1，故小球在管中竖直方向做匀加速直 线运动，加速度设为 a，则（4 分）2112m/sfmgqvBmgamm在小球运动到管口时，FN2.4103N，设 v1为小球竖直分速度，由，则 （3 分）11NFqv B1 12m/sNFvqB由得 （3 分）2 12vaL2 1m2vLa小球离开管口进入复合场，其中 qE2103N，mg2103N（1 分） 故电场力与重力平衡，小球在复合场中做匀速圆周运动，合速度 与 MN 成 45角，故轨道半径为R，（1 分）22mmvRqB小球离开管口开始计时，到再次经过 MN 所通过的水平距离（1 分）122mxR对应时间