高三物理二轮复习 专题9 磁场练习

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专题九 磁场 知识内容 考试要求 困惑 必考 加试 磁现象和磁场 b b 磁感应强度 c c 几种常见的磁场 b b 通电导线在磁场中受到的力 c d 运动电荷在磁场中受到的力 c c 带电粒子在匀强磁场中的运动 　 d x z y P 1．在如图所示的三维坐标系中，电子沿x轴正方向运动，形成持续不断的电子流，则在z轴上P点的磁场方向是 ( ) A．－x方向　　　　　　 B．－y方向 C．＋z方向　　　　　 D．－z方向 2．银行、医院、公交等机构发行的磁卡，都是利用磁性材料记录信息的。关于磁卡的使用和保存，下列做法不合适的是 ( ) A．用软纸轻擦磁卡 B．用磁卡拍打桌面 C．使磁卡远离热源 D．使磁卡远离磁体 3．两根相距较近的平行直导线，当它们通以电流时，会产生力的作用，则 ( ) A．两电流直接产生力的作用 B．两电流通过磁场产生力的作用 C．若通以同向电流，则互相排斥 D．若通以反向电流，则互相吸引 4．一通电直导线磁场方向放入匀强磁场中，如图所示，此时导线中电流方向与磁场方向相同。在导线以其中点O为转轴在竖直平面转过90的过程中，导线受到的安培力 ( ) A．大小不变，方向不变 B．由零增至最大，方向时刻改变 C．由最大减小至零，方向不变 D．由零增至最大，方向不变 5．依据如图所示的“处在磁场中的通电金属棒在导轨上运动” 这一实验现象，以及相应规律设计的家用电器是 ( ) A．电热水壶 B．电饭锅 C．电风扇 D．电熨斗 6．如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的装置图。实验时，先保持导线通电部分的长度不变，改变电流大小；然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。对该实验，下列说法正确的是 ( ) A．当导线中的电流反向时，导线受到的安培力方向不变 B．保持电流不变，接通“1、4”时导线受到的安培力是 接通“2、3”时的3倍 C．保持电流不变，接通“1、4”时导线受到的安培力是接通“2、3”时的2倍 D．接通“1、4”，当电流增加为原来的2倍时，导线受到的安培力减半 7．如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”实验的部分装置，下列操作中能增大导体棒上摆幅度的是 ( ) A．移去一块蹄形磁铁 B．减小导体棒中的电流 C．导体棒接入端由2、3改为1、4 D．导体棒接入端由1、4改为2、3 8．如图所示，装有导电液的玻璃器皿放在上端为S极的蹄形磁铁的磁场中，器皿中心的圆柱形电极与电源负极相连，内壁边缘的圆环形电极与电源正极相连。电流方向与液体旋转方向(从上往下看)分别是 ( ) A．由边缘流向中心、顺时针旋转 B．由边缘流向中心、逆时针旋转 C．由中心流向边缘、顺时针旋转 D．由中心流向边缘、逆时针旋转 9．法拉第电动机原理如图所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上。一根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看，金属杆 ( ) A．向左摆动 B．向右摆动 C．顺时针转动 D．逆时针转动 10．如图所示，把一根通电的硬直导线ab，用轻绳悬挂在通电螺 线管正上方，直导线中的电流方向由a向b。闭合开关S瞬间， 导线a端所受安培力的方向是 ( ) A．向上 B．向下 C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里 11．小张在探究磁场对电流作用的实验中，将直导线换作导体板，如图所示，发现a、b两点之间存在电压Uab。进一步实验结果如下表： 电流 磁感应强度 电压Uab I B U I 2B 2U I 3B 3U 2I B 2U 3I B 3U 由表中结果可知电压Uab( ) A．与电流无关 B．与磁感应强度无关 C．与电流可能成正比 D．与磁感应强度可能成反比 12．如图所示，两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上。两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面，从喷口连续不断喷出质量均为m、水平速度均为v0、带相等电荷量的墨滴。调节电源电压至U，墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动；进入电场、磁场共存区域后，最终垂直打在下板的M点。 （1）判断墨滴所带电荷的种类，并求其电荷量； （2）求磁感应强度B的值； （3）现保持喷口方向不变，使其竖直下移到两板中间的位置。为了使墨滴仍能到达下板M点，应将磁感应强度调至B′，则B′ 的大小为多少？ d M v0 13．如图为离子探测装置示意图。区域I、区域Ⅱ长均为L=0.10m，高均为H=0.06m。区域I可加方向竖直向下、电场强度为E的匀强电场；区域Ⅱ可加方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，区域Ⅱ的右端紧贴着可探测带电粒子位置的竖直屏。质子束沿两板正中间以 速度v=1.0105m/s水平射入，质子的比荷=1.0108C/kg。（忽略边界效应，不计重力） （1）当区域I加电场、区域Ⅱ不加磁场时，求能在屏上探测到质子束的外加电场的最大值Emax； （2）当区域I不加电场、区域Ⅱ加磁场时，求能在屏上探测到质子束的外加磁场的最大值Bmax； （3）当区域I加电场E小于（1）中的Emax，质子束进入区域Ⅱ和离开区域Ⅱ的位置等高，求区域Ⅱ中的磁场B与区域I中的电场E之间的关系式。 14．如图所示，在x轴的上方存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B0的匀强磁场。位于x轴下方粒子源C发射质量为m、电荷量为q的一束负离子，其初速度大小范围为0～v0， 这束粒子经电势差为U=的电场加速后，从小孔O（坐标原点）垂直x轴并垂直磁场射 入磁场区域，最后打到x轴上。在x轴上2a～3a区间水平固定放置一探测板（a=）。假 设每秒射入磁场的离子总数为N0，打到x轴上的离子数均匀分布（离子重力不计）。 （1）求离子束从小孔O射入磁场后打到x轴的区间； （2）调整磁感应强度的大小，可使速度最大的离子恰好打在探测板右端，求此时的磁感应强度大小B1； U O x 2a 3a B0 C （3）保持磁感应强度B1不变，求每秒打在探测板上的离子数N；若打在板上的离子80%被板吸收，20%被反向弹回，弹回速度大小为打板前速度大小的0.6倍，求探测板受到的作用力大小。 15．如图所示的xOy平面内，在0≤y≤L的区域存在一垂直纸面向里的匀强磁场，在y≥L的区域存在一沿y轴正方向、场强为E的匀强电场。有一质量为m、电荷量为-q（q>0）的带电粒子，从y轴上坐标为（0，2L）的P点以未知的初速度大小v0垂直电场方向开始运动。带电粒子在电场中偏转后，经过电场和磁场的分界线MN上的Q点后飞入下方磁场。磁场沿x轴方向足够宽广，在磁场中粒子恰好不会从磁场下边界飞出，Q点的坐标为（2L，L）。若不考虑重力影响，求： （1）带电粒子的初速度大小v0； （2）磁场的磁感应强度大小； （3）若开始时带电粒子在P点以v0的速度大小沿y轴正方向运动，求粒子在磁场中运动的轨道半径，并判定粒子能否从磁场下边界飞出。 16．如图所示，在足够大的空间范围内，同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场，磁感应强度B=1.57T。小球1带正电，其比荷为4C/kg，所受重力与电场力的大小相等；小球2不带电，静止放置于固定的水平悬空支架上。小球1向右以v0=23.59m/s的水平速度与小球2正碰，碰后经过0.75 s再次相碰。设碰撞前后两小球带电情况不发生改变，且始终保持在同一竖直平面内。求： （1）匀强电场的场强大小； （2）两小球的质量之比。 17．如图所示，一装有放射源氡的盒子里，静止的氡核Rn经过一次衰变生成钋核（Po），钋 核的速度为2105m/s；衰变生成的α粒子从盒右侧的小孔P进入正交的电、磁场区域I，且恰好可沿中心线匀速通过，该区域匀强磁场的磁感应强度大小B=0.1T、方向垂直纸面向里。之后α粒子通过A孔进入电场加速区域II，加速电压U=3106V。从区域II射出的α粒子随 后又进入半径r=m的圆形匀强磁场区域III，该区域匀强磁场的磁感应强度大小B0=0.4T、方向垂直纸向里。圆形磁场右侧有一竖直放置的荧光屏与之相切，荧光屏的中心点M和圆 形磁场的圆心O、区域I的中心线在同一条直线上，α粒子的比荷=5107C/kg。 （1）请写出衰变方程，并求出α粒子的速率（保留一位有效数字）； （2）求电、磁场区域I中匀强电场的场强大小； （3）α粒子在区域III中运动的时间； （4）求出α粒子打在荧光屏上的位置。 18．如图甲所示，O为加速电场上极板的中央，下极板中心有一小孔O′，O与O′在同一竖直线上。空间分布着有理想边界的匀强磁场，其边界MN、PQ（加速电场的下极板与边界MN重合）将匀强磁场分为Ⅰ、Ⅱ两个区域，Ⅰ区域高度为d，Ⅱ区域的高度足够大，两个区域的磁感应强度大小相等，方向如图。一个质量为m、电荷量为＋q的带电粒子从O点由静止释放，经加速后通过小孔O′，垂直进入磁场Ⅰ区，设加速电场两极板间的电压为U，不计粒子的重力。 （1）求粒子进入磁场Ⅰ区时的速度大小； （2）若粒子运动一定时间后恰能回到O点，求匀强磁场的磁感应强度大小； （3）若将加速电场两极板间的电压提高到3U，为使带电粒子运动一定时间后仍能回到O点，需将磁场Ⅱ向下移动一定距离，如图乙所示。求磁场Ⅱ向下移动的距离y及粒子从O′点进入磁场Ⅰ到第一次回到O′点的运动时间。 图甲 图乙 参考答案 1．B 2．B 3．B 4．D 5．C 6．B 7．C 8．B 9．D 10．D 11．C 12．（1）负电， （2） （3） 13．（1）200V/m （2）5.510－3T （3） 14．（1）[2a，4a] （2） （3）， 15．（1） （2） （3）不能 16．（1）2.5N/C （2）1∶12.57 17．（1）Rn→Po＋He，1107m/s （2）1106N/C （3）10－8s （4）M点正上方1m处 18．（1） （2） （3）(6－2)d ，