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1、2020衡水名师原创物理专题卷专题九 磁场考点25 电流的磁场 安培力 考点26 洛伦兹力 带电粒子在匀强磁场中的运动 考点27 带电粒子在复合场中的运动 考点28 现代科技中的电磁场问题 一、选择题（本题共17个小题，每题4分，共68分。每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题意，有的有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）1、某空间存在匀强磁场和匀强电场。一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后,做匀速直线运动;若仅撤除电场,则该粒子做匀速圆周运动,下列因素与完成上述两类运动无关的是( )A.磁场和电场的方向 B.磁场和电场的强弱C.粒子
2、的电性和电量 D.粒子入射时的速度2、如图所示,在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时磁铁对水平面的压力为,现在磁铁正上方位置固定一导体棒,当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后,磁铁对水平面的压力为,则以下说法正确的是( )A.弹簧长度将变长,B.弹簧长度将变短,C.弹簧长度将变长,D.弹簧长度将变短,3、如图所示,两根相互平行的长直导线过纸面上的两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流.在的连线上,O为的中点,位于的中垂线上,且到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是( )A.O点处的磁感应强度为零B.两点处的磁感应强度大小相等,方向相反C.两
3、点处的磁感应强度大小相等,方向相同D.两点处磁感应强度的方向不同4、如图所示,半径为R的光滑半圆弧绝缘轨道固定在竖直面内,磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直轨道平面向里.一可视为质点,质量为m,电荷量为的小球由轨道左端A处无初速度滑下,当小球滑至轨道最低点C时,给小球再施加一始终水平向右的外力F,使小球能保持不变的速率滑过轨道右侧的D点,若小球始终与轨道接触,重力加速度为g,则下列判断正确的是( )A.小球在C点受到的洛伦兹力大小为B.小球在C点对轨道的压力大小为C.小球从C到D的过程中,外力F大小保持不变D.小球从C到D的过程中,外力F的功率不变5、图示是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速
4、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和,平板上有可让粒子通过的狭缝和记录粒子位置的胶片,平板下方有强度为的匀强磁场.不计粒子重力.下列表述加速电场正确的是（ ）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里C.能通过狭缝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,粒子的荷质比越小6、如图所示，在足够长的荧光屏MN上方分布着水平方向的匀强磁场，磁感应强度的大小B=0.1T、方向垂直纸面向里。距离荧光屏h=16cm处有一粒子源S，以v=1106m/s的速度不断地在纸面内向各个方向发射比荷的带正电粒子（不计重力），则粒子
5、打在荧光屏上的长度为( )A.12cmB.16cmC.20cmD.24cm7、电流天平是一种测量磁场力的装置,如图所示。两相距很近的通电平行线圈和,线圈固定,线圈置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零。下列说法正确的是( )A.当天平示数为负时,两线圈电流方向相同B.当天平示数为正时,两线圈电流方向相同C.线圈对线圈的作用力大于线圈对线圈的作用力D.线圈对线圈的作用力与托盘对线圈的作用力是一对相互作用力8、如图所示,垂直纸面向里的匀强磁场区域宽度为d,纵向范围足够大.现有一群电子从坐标原点O以相同的速率v沿纸面不同方向进入磁场.若电子在磁场中运动的轨道半径为d，则下列判断正确
6、的是（ ）A.右边界有电子射出的范围为B.右边界有电子射出的范围为C.电子在磁场内运动的最短时间为D.电子在磁场内运动的最短时间为9、如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率对准 圆心沿着方向射人磁场，其运动轨迹如图.若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是（）A. 粒子动能最大B. 粒子速率最大C. 粒子在磁场中运动时间最长D.它们做圆周运动的周期10、如图所示，把两个完全一样的环形线圈互相垂直地放置，它们的圆心位于一个共同点O上，当通以大小相同、方向如图所示的电流时，O点处的磁感应强度与一个线圈单独产生的磁感应强度大小之比为（ ）A.1
7、:1B.2:1C.D.11、极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地球大气层后,由于地磁场的作用而产生的.如图所示,科学家发现并证实,这些高能带电粒子流向两极时做螺旋运动,旋转半径不断减小.此运动形成的原因可能是( )A.洛伦兹力对粒子做负功,使其动能减小B.介质阻力对粒子做负功,使其动能减小C.粒子的带电荷量减小D.南北两极附近的磁感应强度较强12、如图所示,已知甲图中没有电场和磁场,乙图中有竖直向上的匀强电场,丙图中有竖直向下的匀强电场,丁图中有垂直纸面向里的匀强磁场.四幅图中的斜面相同且绝缘,相同的带负电小球从斜面上的同一点O以相同初速度同时沿水平方向抛出,分别落在甲、乙、丙、丁图中斜
8、面上点(图中未画出).小球受到的电场力、洛伦兹力都始终小于小球的重力,不计空气阻力.则下列说法正确的是( )A.之间距离大于之间距离B.小球从抛出到落在斜面上用时相等C.小球落到B点与C点的速度大小相等D.从O到A与从O到D,合力对小球做功相同13、用图示装置可以检测霍尔效应。利用电磁铁产生磁场，电流表检测输入霍尔元件的电流，电压表检测元件输出的电压，已知图中的霍尔元件是半导体，与金属导体不同，它内部形成电流的“载流子”是空穴，空穴可视为能自由移动的带正电的粒子，图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端，当开关S1、S2闭合后，电流表A和电表B、C都有明显示数，下列说法中正确的是( )A.
9、 电表B为电压表，电表C为电流表B. 接线端4的电势低于接线端2的电势C. 若增大R1，则电压表示数增大D. 若增大R2，则电压表示数减小14、如图所示为磁流体发电机的结构及工作原理图。平行金属板A、C间有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,两板间距离为d,两板间连接有理想电流表和定值电阻R。等离子体以一定的速度沿平行于金属板且垂直于磁场的方向射入两板间,电路稳定时电流表的示数为I,忽略边缘效应,则下列说法正确的是( )A.B.定值电阻中的电流方向由a到bC.此发电机的总功率为D.增大两金属板的正对面积可增大发电机的电动势15、如图所示,套在足够长的绝缘直棒上的小球,其质量为m
10、,带电荷量为,小球可在棒上滑动,将此棒竖直放在水平向右的匀强电场和水平向右的匀强磁场中,电场强度,磁感应强度为B,小球与棒间的动摩擦因数为,小球由静止开始沿棒下落,设小球带电荷量不变,重力加速度大小为g,下列关于小球运动的说法正确的是( )A.小球下落的加速度不变B.小球沿棒下落的最大加速度为C.小球沿棒下落的最大速度为D.小球沿棒下落过程中受到的最大洛伦兹力为16、如图所示为回旋加速器的工作原理示意图,D形金属盒置于真空中,半径为R,两金属盒间的狭缝很小,磁感应强度大小为B的勻强磁场与金属盒盒面垂直,高频交流电的频率为f,加速电压为U,若中心粒子源处产生的初速度为0的质子(质量为m,电荷量为
11、+e)在加速器中被加速。不考虑相对论效应,则下列说法正确的是()A.加速的粒子获得的最大动能随加速电压U的增大而增大B.不改变磁感应强度B和交流电的频率f,该加速器一定可加速其他带正电荷的粒子C.质子被加速后的最大速度不能超过2RfD.质子第二次和第一次经过D形盒间狭缝后轨道半径之比为2:117、如图所示, 平面的一、二、三象限内存在垂直纸面向外,磁感应强度的匀强磁场, 为处于轴负方向的弹性绝缘薄挡板,长度为9,点为轴正方向上一点, 。现有一个比荷大小为可视为质点带正电的小球(重力不计)从挡板下端处小孔以不同的速度向轴负方向射入磁场,若与挡板相碰就以原速率弹回,且碰撞时间不计,碰撞时电荷量不变
12、,若小球从点离开磁场,则小球射入的速度大小可能是()A.3B.3.75C.4D.5二、计算题（共3小题 ，共42分，按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）18、现有一个环形区域,其截面内圆半径,外圆半径,区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,如图所示。已知磁感应强度大小,带正电粒子的比荷为,不计带电粒子的重力和它们之间的相互作用。(计算结果保留两位小数)1.若中空区域中的带电粒子由O点沿内圆的半径方向射入磁场,求带电粒子不能穿越磁场外边界的最大速度。2.若中空区域中的带电粒子以题1中的最大速度沿内圆半径方
13、向射入磁场,求带电粒子从刚进入磁场某点开始到第一次回到该点所需要的时间。19、如图所示，在平面直角坐标系中，是的角平分线，x轴上方存在水平向左的匀强电场，下方存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，两电场的电场强度大小相等.一质量为m、带电荷量为+q的质点从上的M点由静止释放，质点恰能沿运动而通过O点，经偏转后从x轴上的C点进入第一象限内并击中上的D点（C、D均未画出）.已知,匀强磁场的磁感应强度大小为，重力加速度g取10 .求：1.两匀强电场的电场强度E的大小；2.的长度L;3.质点从M点出发到击中O点所经历的时间20、如图所示,在直角坐标系xOy的第一象限中有两个全等的直角三角形区
14、域和,充满了方向均垂直纸面向里的匀强磁场,区域的磁感应强度大小为,区域的磁感应强度大小可调, C点坐标为(4L,3L),M点为OC的中点。质量为m带电量为-q的粒子从C点以平行于y轴方向射入磁场中,速度大小为,不计粒子所受重力,粒子运动轨迹与磁场区域相切时认为粒子能再次进入磁场。1.若粒子无法进入区域中,求区域磁感应强度大小范围;2.若粒子恰好不能从AC边射出,求区域磁感应强度大小;3. 若粒子能到达M点,求区域磁场的磁感应强度大小的所有可能值。 答案以及解析1答案及解析：答案：C解析：在匀强磁场和匀强电场的叠加区域内,一个带电粒子射入后做匀速直线运动,则它受的洛伦兹力和电场力大小相等、方向相
15、反,即qvB=qE,故,因此粒子的运动,与粒子的电性和电量均无关,故选项C正确。 2答案及解析：答案：B解析：开始时条形磁铁受重力和支持力,二力平衡,故弹簧处于原长,磁铁对水平面的压力等于磁铁的重力;增加通电导体棒后,根据条形磁铁磁感线分布情况得到导体棒所在位置磁场方向如图所示,由左手定则可判断出导体棒所受安培力方向如图所示.由牛顿第三定律可知,条形磁铁受到导体棒的作用力斜向左上方,故条形磁铁对水平面的压力减小,同时弹簧缩短.故选B. 3答案及解析：答案：C解析：根据安培定则判断,两导线中的电流在O点产生的磁场方向均垂直于向下,O点处的磁感应强度不为零,选项A错误;由磁场的叠加原理可知,两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,选项B错误;根据对称性可知,两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,选项C正确;综上分析可知,两点处的磁感应强度方向相同,选项D错误. 4答案及解析：答案：B解析：
