第八章磁場(chǎng)章末

1、第八章 章末檢測(cè)1帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力的作用下列表述正確的是()A洛倫茲力對(duì)帶電粒子做功B洛倫茲力不改變帶電粒子的動(dòng)能C洛倫茲力的大小與速度無(wú)關(guān)D洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向解析洛倫茲力的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功，即不改變粒子的動(dòng)能，A錯(cuò)誤、B正確；洛倫茲力fBqv，C錯(cuò)誤；洛倫茲力不改變速度的大小，但改變速度的方向，D錯(cuò)誤答案B2如圖1所示，一個(gè)半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個(gè)軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場(chǎng)處處正交，環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等、方向均與環(huán)面軸線方向成角(環(huán)面軸線為豎直方向)若導(dǎo)電圓環(huán)上載有如圖1所示的恒定電流I，則下列說(shuō)法中正確的是()圖1A導(dǎo)

2、電圓環(huán)所受安培力方向豎直向下B導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上C導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRD導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRsin 解析將導(dǎo)電圓環(huán)分成若干小的電流元，任取一小段電流元為研究對(duì)象，把磁場(chǎng)分解成水平方向和豎直方向的兩個(gè)分量，則豎直方向的分磁場(chǎng)產(chǎn)生的安培力矢量和為零，水平方向的分磁場(chǎng)產(chǎn)生的安培力為FBsin ·I·2R2BIRsin ，方向豎直向上，所以B、D均正確答案BD3顯像管原理的示意圖如圖2所示，當(dāng)沒有磁場(chǎng)時(shí)，電子束將打在熒光屏正中的O點(diǎn)，安裝在管徑上的偏轉(zhuǎn)線圈可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)設(shè)垂直紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?，若使電子打在熒光屏上的?/p>

3、置由a點(diǎn)逐漸移動(dòng)到b點(diǎn)，下列變化的磁場(chǎng)能夠使電子發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的是()圖2解析根據(jù)左手定則判斷電子受到的洛倫茲力的方向電子偏轉(zhuǎn)到a點(diǎn)時(shí)，根據(jù)左手定則可知，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，對(duì)應(yīng)Bt圖，圖線應(yīng)在t軸下方；電子偏轉(zhuǎn)到b點(diǎn)時(shí)，根據(jù)左手定則可知，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，對(duì)應(yīng)Bt圖，圖線應(yīng)在t軸上方符合條件的是A選項(xiàng)答案A4如圖3所示，在沿水平方向向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，帶電小球A與B在同一直線上，其中小球B帶正電荷并被固定，小球A與一水平放置的光滑絕緣板C接觸(不粘連)而處于靜止?fàn)顟B(tài)若將絕緣板C沿水平方向抽去后，以下說(shuō)法正確的是()圖3A小球A仍可能處于靜止?fàn)顟B(tài)B小球A將可能沿軌跡1運(yùn)動(dòng)C小球A將可能沿軌跡

4、2運(yùn)動(dòng)D小球A將可能沿軌跡3運(yùn)動(dòng)解析小球A處于靜止?fàn)顟B(tài)，可判斷小球A帶正電，若此時(shí)小球A所受重力與庫(kù)侖力平衡，將絕緣板C沿水平方向抽去后，小球A仍處于靜止?fàn)顟B(tài)；若庫(kù)侖力大于小球A所受重力，則將絕緣板C沿水平方向抽去后，小球A向上運(yùn)動(dòng)，此后小球A在庫(kù)侖力、重力、洛倫茲力的作用下將可能沿軌跡1運(yùn)動(dòng)答案AB5如圖4所示，一弓形線圈通過(guò)逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?，在其圓弧的圓心處，垂直于紙面放置一直導(dǎo)線，當(dāng)直導(dǎo)線通有指向紙內(nèi)的電流時(shí)，線圈將()圖4Aa端向紙內(nèi)，b端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)，且靠近導(dǎo)線Ba端向紙內(nèi)，b端向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)，且遠(yuǎn)離導(dǎo)線Ca端向紙外，b端向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，且靠近導(dǎo)線Da端向紙外，b端向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，且遠(yuǎn)離導(dǎo)線解析先

5、由等效法，把弓形線圈中的電流等效成一個(gè)小磁針，其N極垂直紙面向外，而直線電流的磁場(chǎng)方向在小磁針?biāo)谔幏较驗(yàn)樨Q直向上，因此小磁針N極將轉(zhuǎn)向磁場(chǎng)方向，即a端向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，b端向外轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)90°后，a、b中電流與直導(dǎo)線電流同向平行，而弧形部分電流與直導(dǎo)線電流反向平行，但前者離直導(dǎo)線較近，受到的引力較大，后者離直導(dǎo)線較遠(yuǎn)，受到的斥力較小，總的作用力為引力，故線圈向直導(dǎo)線靠近根據(jù)以上分析，本題正確選項(xiàng)應(yīng)為A.答案A6如圖5所示，垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在正方形abcd區(qū)域內(nèi)，O點(diǎn)是cd邊的中點(diǎn)，一個(gè)帶正電的粒子僅在磁場(chǎng)力的作用下，從O點(diǎn)沿紙面以垂直于cd邊的速度射入正方形內(nèi)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t0

6、剛好從c點(diǎn)射出磁場(chǎng)，現(xiàn)設(shè)法使該帶電粒子從O點(diǎn)沿紙面與Od成30°的方向，以大小不同的速率射入正方形內(nèi)，那么下列說(shuō)法中正確的是()圖5A若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0，則它一定從cd邊射出磁場(chǎng)B若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0，則它一定從ad邊射出磁場(chǎng)C若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0，則它一定從bc邊射出磁場(chǎng)D若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0，則它一定從ab邊射出磁場(chǎng)解析作出剛好從ab邊射出的軌跡、剛好從bc邊射出的軌跡、從cd邊射出的軌跡和從ad邊射出的軌跡，如圖所示由條件可知，帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期是2t0.由圖可知，從ab邊射出經(jīng)歷的時(shí)間<t1

7、；從bc邊射出經(jīng)歷的時(shí)間<t2；從cd邊射出經(jīng)歷的時(shí)間一定是t3；從ad邊射出經(jīng)歷的時(shí)間t4.結(jié)合選項(xiàng)可知，A、C正確答案AC71922年英國(guó)物理學(xué)家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)若速度相同的同一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖6所示，則下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是()圖6A該束帶電粒子帶負(fù)電B速度選擇器的P1極板帶正電C在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，質(zhì)量越大D在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，荷質(zhì)比越小解析由粒子在右邊磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)可知，粒子帶正電，A錯(cuò)；帶正電的粒子在速度選擇器中受洛倫茲力向上，電場(chǎng)力應(yīng)向下，所以上板帶正電，B對(duì)；由R可知，在v、B相同時(shí)，半

8、徑越大，荷質(zhì)比越小，D對(duì)答案BD8如圖7所示為一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的均勻磁場(chǎng)，質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，A、B為兩塊中心開有小孔的極板，原來(lái)電勢(shì)都為零，每當(dāng)粒子順時(shí)針飛經(jīng)A板時(shí)，A板電勢(shì)升高為U，B板電勢(shì)仍保持為零，粒子在兩板間電場(chǎng)中得到加速，每當(dāng)粒子離開B板時(shí)，A板電勢(shì)又降為零，粒子在電場(chǎng)一次次加速下動(dòng)能不斷增大，而繞行半徑不變()圖7A粒子從A板小孔處由靜止開始在電場(chǎng)作用下加速，繞行n圈后回到A板時(shí)獲得的總動(dòng)能為2nqUB在粒子繞行的整個(gè)過(guò)程中，A板電勢(shì)可以始終保持為UC在粒子繞行的整個(gè)過(guò)程中，每一圈的周期不變D為使粒子

9、始終保持在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)必須周期性遞增，則粒子繞行第n圈時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 解析本題考查了帶電粒子在電場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)和在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律粒子在電場(chǎng)中繞行n圈后回到A板時(shí)獲得的總動(dòng)能為nqU，A錯(cuò)；在粒子繞行的整個(gè)過(guò)程中，A板電勢(shì)有時(shí)為U，有時(shí)為零，B錯(cuò)；周期T，在粒子繞行的整個(gè)過(guò)程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化，所以T也發(fā)生變化，C錯(cuò)；粒子繞行第n圈時(shí)，R，又nqUmv2，聯(lián)立解得B ，D對(duì)答案D9. 如圖8-所示，一帶電粒子質(zhì)量為m2.0×1011 kg、電荷量q1.0×105 C，從靜止開始經(jīng)電壓為U1100 V的電場(chǎng)加速后，水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)

10、中，粒子射出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角60°，并接著沿半徑方向進(jìn)入一個(gè)垂直紙面向外的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，粒子射出磁場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角也為60°.已知偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中金屬板長(zhǎng)L2 cm，圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑R10 cm，重力忽略不計(jì)求：圖8(1)帶電粒子經(jīng)U1100 V的電場(chǎng)加速后的速率；(2)兩金屬板間偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E；(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小解析(1)帶電粒子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后速度為v1，根據(jù)動(dòng)能定理：qU1mvv1 1.0×104 m/s(2)帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用，做類平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)水平方向：v1帶電粒子在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a

11、，出電場(chǎng)時(shí)豎直方向速度為v2，且v2at，a由幾何關(guān)系tan E10 000 V/m(3)設(shè)帶電粒子進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v，則v2.0×104 m/s由粒子運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，入射速度方向過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域圓心，則出射速度反向延長(zhǎng)線過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域圓心，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示則軌跡半徑為rRtan 60°0.3 m由qvBm得B0.13 T答案(1)1.0×104 m/s(2)10 000 V/m(3)0.13 T10如圖9甲所示，在以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)的xOy平面內(nèi)，存在著范圍足夠大的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，一個(gè)帶正電小球在t0時(shí)刻以v03gt0的初速度從O點(diǎn)沿x方向(水平向右)射入該空

12、間，在t0時(shí)刻該空間同時(shí)加上如圖乙所示的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，其中電場(chǎng)方向豎直向上，場(chǎng)強(qiáng)大小E0，磁場(chǎng)垂直于xOy平面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0，已知小球的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，時(shí)間單位為t0，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，空氣阻力不計(jì)試求：圖9(1)t0末小球速度的大??；(2)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T和12t0末小球速度的大??；(3)在給定的xOy坐標(biāo)系中，大體畫出小球在0到24t0內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖；(4)30t0內(nèi)小球距x軸的最大距離解析(1)由題圖乙知，0t0內(nèi)，小球只受重力作用，做平拋運(yùn)動(dòng)，在t0末：vgt0(2)當(dāng)同時(shí)加上電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)力F1qE0mg，方向向上因?yàn)橹亓碗妶?chǎng)力恰好平衡，所以小球只受洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有qvB0m運(yùn)動(dòng)周期T，聯(lián)立解得T2t0由題圖乙知，電場(chǎng)、磁場(chǎng)同時(shí)存在的時(shí)間正好是小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)周期的5倍，即在這10t0內(nèi)，小球恰好做了5個(gè)完整的勻速圓周運(yùn)動(dòng)所以小球在t112t0時(shí)刻的速度相當(dāng)于小球做平拋運(yùn)動(dòng)t2t0時(shí)的末速度vy1g·2t02gt0，vx1v0x3gt0所以12t0末v1gt0(3)24t0內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖如圖所示(4)分析可知，小球在30t0時(shí)與24t0時(shí)