新高考物理一輪復習專題十一磁場練習課件

考點一磁場對電流的作用1.

(2021全國甲,16,6分)兩足夠長直導線均折成直角,按圖示方式放置在同一平面內,EO與O'Q在一條直線上,PO'與OF在一條直線上,兩導線相互絕緣,通有相等的電流I,

電流方向如圖所示。若一根無限長直導線通過電流I時,所產生的磁場在距離導線d處

的磁感應強度大小為B,則圖中與導線距離均為d的M、N兩點處的磁感應強度大小分

別為

(

)五年高考A.B、0B.0、2BC.2B、2BD.B、BB2.

(2021廣東,5,4分)截面為正方形的絕緣彈性長管中心有一固定長直導線,長管外表面固定著對稱分布的四根平行長直導線。若中心直導線通入電流I1,四根平行直導

線均通入電流I2,I1?I2,電流方向如圖所示。下列截面圖中可能正確表示通電后長管發(fā)

生形變的是(

)

A

B

C

DC3.

(2022全國乙,18,6分)(多選)安裝適當的軟件后,利用智能手機中的磁傳感器可以測量磁感應強度B。如圖,在手機上建立直角坐標系,手機顯示屏所在平面為xOy面。

某同學在某地對地磁場進行了四次測量,每次測量時y軸指向不同方向而z軸正向保持

豎直向上。根據表中測量結果可推知

(

)

測量序號Bx/μTBy/μTBz/μT1021-4520-20-463210-454-210-45A.測量地點位于南半球B.當地的地磁場大小約為50μTC.第2次測量時y軸正向指向南方D.第3次測量時y軸正向指向東方BC4.

(2022湖南,3,4分)如圖(a),直導線MN被兩等長且平行的絕緣輕繩懸掛于水平軸OO'上,其所在區(qū)域存在方向垂直指向OO'的磁場,與OO'距離相等位置的磁感應強度大

小相等且不隨時間變化,其截面圖如圖(b)所示。導線通以電流I,靜止后,懸繩偏離豎直

方向的夾角為θ。下列說法正確的是

(

)

A.當導線靜止在圖(a)右側位置時,導線中電流方向由N指向MB.電流I增大,靜止后,導線對懸繩的拉力不變C.tanθ與電流I成正比D.sinθ與電流I成正比D5.

(2022湖北,11,4分)(多選)如圖所示,兩平行導軌在同一水平面內。一導體棒垂直放在導軌上,棒與導軌間的動摩擦因數恒定。整個裝置置于勻強磁場中,磁感應強度大小恒定,方向與金屬棒垂直、與水平向右方向的夾角θ可調。導體棒沿導軌向右運動,現(xiàn)給導體棒通以圖示方向的恒定電流,適當調整磁場方向,可以使導體棒沿導軌做勻加速運動或勻減速運動。已知導體棒加速時,加速度的最大值為

g;減速時,加速度的最大值為

g,其中g為重力加速度大小。下列說法正確的是(

)A.棒與導軌間的動摩擦因數為

B.棒與導軌間的動摩擦因數為

C.加速階段加速度大小最大時,磁場方向斜向下,θ=60°D.減速階段加速度大小最大時,磁場方向斜向上,θ=150°BC6.

(2022全國甲,25,20分)光點式檢流計是一種可以測量微小電流的儀器,其簡化的工作原理示意圖如圖所示。圖中A為輕質絕緣彈簧,C為位于紙面上的線圈,虛線框內

有與紙面垂直的勻強磁場;M為置于平臺上的輕質小平面反射鏡,輕質剛性細桿D的一

端與M固連且與鏡面垂直、另一端與彈簧下端相連,PQ為圓弧形的、帶有均勻刻度的

透明讀數條,PQ的圓心位于M的中心。使用前需調零:使線圈內沒有電流通過時,M豎

直且與紙面垂直;入射細光束沿水平方向經PQ上的O點射到M上后沿原路反射。線圈

通入電流后彈簧長度改變,使M發(fā)生傾斜,入射光束在M上的入射點仍近似處于PQ的

圓心,通過讀取反射光射到PQ上的位置,可以測得電流的大小。已知彈簧的勁度系數

為k,磁場磁感應強度大小為B,線圈C的匝數為N、沿水平方向的長度為l,細桿D的長度為d,圓弧PQ的半徑為r,r?d,d遠大于彈簧長度改變量的絕對值。(1)若在線圈中通入的微小電流為I,求平衡后彈簧長度改變量的絕對值Δx及PQ上反射

光點與O點間的弧長s;(2)某同學用此裝置測一微小電流,測量前未調零,將電流通入線圈后,PQ上反射光點出

現(xiàn)在O點上方,與O點間的弧長為s1;保持其他條件不變,只將該電流反向接入,則反射光

點出現(xiàn)在O點下方,與O點間的弧長為s2。求待測電流的大小。答案

(1)

(2)

考點二磁場對運動電荷的作用7.

(2022湖北,10,4分)(多選)如圖所示,一帶電粒子以初速度v0沿x軸正方向從坐標原點O射入,并經過點P(a>0,b>0)。若上述過程僅由方向平行于y軸的勻強電場實現(xiàn),粒

子從O到P運動的時間為t1,到達P點的動能為Ek1。若上述過程僅由方向垂直于紙面的

勻強磁場實現(xiàn),粒子從O到P運動的時間為t2,到達P點的動能為Ek2。下列關系式正確的

是(

)

A.t1<t2B.t1>t2C.Ek1<Ek2D.Ek1>Ek2

AD8.

(2021北京,12,3分)如圖所示,在xOy坐標系的第一象限內存在勻強磁場。一帶電粒子在P點以與x軸正方向成60°的方向垂直磁場射入,并恰好垂直于y軸射出磁場。

已知帶電粒子質量為m、電荷量為q,OP=a。不計重力。根據上述信息可以得出

(

)

A.帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程B.帶電粒子在磁場中運動的速率C.帶電粒子在磁場中運動的時間D.該勻強磁場的磁感應強度A9.

(2023全國甲,20,6分)(多選)光滑剛性絕緣圓筒內存在著平行于軸的勻強磁場,筒上P點開有一個小孔,過P的橫截面是以O為圓心的圓,如圖所示。一帶電粒子從P點

沿PO射入,然后與筒壁發(fā)生碰撞。假設粒子在每次碰撞前、后瞬間,速度沿圓上碰撞

點的切線方向的分量大小不變,沿法線方向的分量大小不變、方向相反;電荷量不

變。不計重力。下列說法正確的是

(

)

A.粒子的運動軌跡可能通過圓心OB.最少經2次碰撞,粒子就可能從小孔射出C.射入小孔時粒子的速度越大,在圓內運動時間越短D.每次碰撞后瞬間,粒子速度方向一定平行于碰撞點與圓心O的連線BD10.

(2020課標Ⅱ,24,12分)如圖,在0≤x≤h,-∞<y<+∞區(qū)域中存在方向垂直于紙面的勻強磁場,磁感應強度B的大小可調,方向不變。一質量為m、電荷量為q(q>0)的粒

子以速度v0從磁場區(qū)域左側沿x軸進入磁場,不計重力。

(1)若粒子經磁場偏轉后穿過y軸正半軸離開磁場,分析說明磁場的方向,并求在這種情

況下磁感應強度的最小值Bm;(2)如果磁感應強度大小為

,粒子將通過虛線所示邊界上的一點離開磁場。求粒子在該點的運動方向與x軸正方向的夾角及該點到x軸的距離。答案

(1)見解析

(2)

(2-

)h解析

(1)由題意,粒子剛進入磁場時應受到方向向上的洛倫茲力,因此磁場方向垂直

于紙面向里。設粒子進入磁場中做圓周運動的半徑為R,根據洛倫茲力公式和圓周運

動規(guī)律,有qv0B=m

①由此可得R=

②粒子穿過y軸正半軸離開磁場,其在磁場中做圓周運動的圓心在y軸正半軸上,半徑應滿足R≤h③由題意,當磁感應強度大小為Bm時,粒子的運動半徑最大,由此得Bm=

④11.

(2021湖南,13,13分)帶電粒子流的磁聚焦和磁控束是薄膜材料制備的關鍵技術之一。帶電粒子流(每個粒子的質量為m、電荷量為+q)以初速度v垂直進入磁場,不計重

力及帶電粒子之間的相互作用。對處在xOy平面內的粒子,求解以下問題。

圖(a)圖(b)(1)如圖(a),寬度為2r1的帶電粒子流沿x軸正方向射入圓心為A(0,r1)、半徑為r1的圓形勻

強磁場中,若帶電粒子流經過磁場后都匯聚到坐標原點O,求該磁場磁感應強度B1的大小;(2)如圖(a),虛線框為邊長等于2r2的正方形,其幾何中心位于C(0,-r2)。在虛線框內設計

一個區(qū)域面積最小的勻強磁場,使匯聚到O點的帶電粒子流經過該區(qū)域后寬度變?yōu)?r2,

并沿x軸正方向射出。求該磁場磁感應強度B2的大小和方向,以及該磁場區(qū)域的面積

(無需寫出面積最小的證明過程);(3)如圖(b),虛線框Ⅰ和Ⅱ均為邊長等于r3的正方形,虛線框Ⅲ和Ⅳ均為邊長等于r4的正

方形。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ中分別設計一個區(qū)域面積最小的勻強磁場,使寬度為2r3的帶

電粒子流沿x軸正方向射入Ⅰ和Ⅱ后匯聚到坐標原點O,再經過Ⅲ和Ⅳ后寬度變?yōu)?r4,

并沿x軸正方向射出,從而實現(xiàn)帶電粒子流的同軸控束。求Ⅰ和Ⅲ中磁場磁感應強度的大小,以及Ⅱ和Ⅳ中勻強磁場區(qū)域的面積(無需寫出面積最小的證明過程)。答案

(1)

(2)

方向垂直紙面向里

π

(3)

模型一帶電粒子在疊加場中運動1.

(2023新課標,18,6分)一電子和一α粒子從鉛盒上的小孔O豎直向上射出后,打到鉛盒上方水平放置的屏幕P上的a和b兩點,a點在小孔O的正上方,b點在a點的右側,如圖

所示。已知α粒子的速度約為電子速度的

,鉛盒與屏幕之間存在勻強電場和勻強磁場,則電場和磁場方向可能為

(

)

A.電場方向水平向左、磁場方向垂直紙面向里B.電場方向水平向左、磁場方向垂直紙面向外C.電場方向水平向右、磁場方向垂直紙面向里D.電場方向水平向右、磁場方向垂直紙面向外C2.

(2022重慶,5,4分)2021年中國全超導托卡馬克核聚變實驗裝置創(chuàng)造了新的紀錄。為粗略了解等離子體在托卡馬克環(huán)形真空室內的運動狀況,某同學將一小段真空

室內的電場和磁場理想化為方向均水平向右的勻強電場和勻強磁場(如圖),電場強度

大小為E,磁感應強度大小為B。若某電荷量為q的正離子在此電場和磁場中運動,其速

度平行于磁場方向的分量大小為v1,垂直于磁場方向的分量大小為v2,不計離子重力,則

(

)

A.電場力的瞬時功率為qE

B.該離子受到的洛倫茲力大小為qv1BC.v2與v1的比值不斷變大D.該離子的加速度大小不變D3.

(2023江蘇,16,15分)霍爾推進器某局部區(qū)域可抽象成如圖所示的模型。Oxy平面內存在豎直向下的勻強電場和垂直坐標平面向里的勻強磁場,磁感應強度為B。質量

為m、電荷量為e的電子從O點沿x軸正方向水平入射。入射速度為v0時,電子沿x軸做

直線運動;入射速度小于v0時,電子的運動軌跡如圖中的虛線所示,且在最高點與在最

低點所受的合力大小相等。不計重力及電子間相互作用。(1)求電場強度的大小E;(2)若電子入射速度為

,求運動到速度為

時位置的縱坐標y1;(3)若電子入射速度在0<v<v0范圍內均勻分布,求能到達縱坐標y2=

位置的電子數N占總電子數N0的百分比。答案

(1)v0B

(2)

(3)90%模型二帶電粒子在組合場中運動4.

(2022廣東,7,4分)如圖所示,一個立方體空間被對角平面MNPQ劃分成兩個區(qū)域,兩區(qū)域分布有磁感應強度大小相等、方向相反且與z軸平行的勻強磁場。一質子以某

一速度從立方體左側垂直O(jiān)yz平面進入磁場,并穿過兩個磁場區(qū)域。下列關于質子運

動軌跡在不同坐標平面的投影中,可能正確的是

(

)

A5.

(2022湖北,8,4分)(多選)在如圖所示的平面內,分界線SP將寬度為L的矩形區(qū)域分成兩部分,一部分充滿方向垂直于紙面向外的勻強磁場,另一部分充滿方向垂直于

紙面向里的勻強磁場,磁感應強度大小均為B,SP與磁場左右邊界垂直。離子源從S處

射入速度大小不同的正離子,離子入射方向與磁場方向垂直且與SP成30°角。已知離

子比荷為k,不計重力。若離子從P點射出,設出射方向與入射方向的夾角為θ,則離子的

入射速度和對應θ角的可能組合為

(

)

A.

kBL,0°B.

kBL,0°C.kBL,60°D.2kBL,60°BC6.

(2023湖南,6,4分)如圖,真空中有區(qū)域Ⅰ和Ⅱ,區(qū)域Ⅰ中存在勻強電場和勻強磁場,電場方向豎直向下(與紙面平行),磁場方向垂直紙面向里,等腰直角三角形CGF區(qū)域

(區(qū)域Ⅱ)內存在勻強磁場,磁場方向垂直紙面向外。圖中A、C、O三點在同一直線上,

AO與GF垂直,且與電場和磁場方向均垂直。A點處的粒子源持續(xù)將比荷一定但速率

不同的粒子射入區(qū)域Ⅰ中,只有沿直線AC運動的粒子才能進入區(qū)域Ⅱ。若區(qū)域Ⅰ中

電場強度大小為E、磁感應強度大小為B1,區(qū)域Ⅱ中磁感應強度大小為B2,則粒子從CF

的中點射出,它們在區(qū)域Ⅱ中運動的時間為t0。若改變電場或磁場強弱,能進入區(qū)域Ⅱ

中的粒子在區(qū)域Ⅱ中運動的時間為t,不計粒子的重力及粒子之間的相互作用,下列說

法正確的是

(

)DA.若僅將區(qū)域Ⅰ中磁感應強度大小變?yōu)?B1,則t>t0B.若僅將區(qū)域Ⅰ中電場強度大小變?yōu)?E,則t>t0C.若僅將區(qū)域Ⅱ中磁感應強度大小變?yōu)?/p>

B2,則t=

D.若僅將區(qū)域Ⅱ中磁感應強度大小變?yōu)?/p>

B2,則t=

t07.

(2021遼寧,15,19分)如圖所示,在x>0區(qū)域內存在垂直紙面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場;在x<0區(qū)域內存在沿x軸正方向的勻強電場。質量為m、電荷量為q

(q>0)的粒子甲從點S(-a,0)由靜止釋放,進入磁場區(qū)域后,與靜止在點P(a,a)、質量為

的中性粒子乙發(fā)生彈性正碰,且有一半電荷量轉移給粒子乙。(不計粒子重力及碰撞

后粒子間的相互作用,忽略電場、磁場變化引起的效應)(1)求電場強度的大小E;(2)若兩粒子碰撞后,立即撤去電場,同時在x≤0區(qū)域內加上與x>0區(qū)域內相同的磁場,

求從兩粒子碰撞到下次相遇的時間Δt;(3)若兩粒子碰撞后,粒子乙首次離開第一象限時,撤去電場和磁場,經一段時間后,在全答案

(1)

(2)

(3)

部區(qū)域內加上與原x>0區(qū)域相同的磁場,此后兩粒子的軌跡恰好不相交,求這段時間內

粒子甲運動的距離L。模型三帶電粒子在交變場中運動8.

(2021浙江6月選考,22,10分)如圖甲所示,空間站上某種離子推進器由離子源、間距為d的中間有小孔的兩平行金屬板M、N和邊長為L的立方體構成,其后端面P為噴

口。以金屬板N的中心O為坐標原點,垂直立方體側面和金屬板建立x、y和z坐標軸。

M、N板之間存在場強為E、方向沿z軸正方向的勻強電場;立方體內存在磁場,其磁感

應強度沿z方向的分量始終為零,沿x和y方向的分量Bx和By隨時間周期性變化規(guī)律如

圖乙所示,圖中B0可調。氙離子(Xe2+)束從離子源小孔S射出,沿z方向勻速運動到M板,

經電場加速進入磁場區(qū)域,最后從端面P射出。測得離子經電場加速后在金屬板N中

心點O處相對推進器的速度為v0。已知單個離子的質量為m、電荷量為2e,忽略離子間

的相互作用,且射出的離子總質量遠小于推進器的質量。

(1)求離子從小孔S射出時相對推進器的速度大小vS;(2)不考慮在磁場突變時運動的離子,調節(jié)B0的值,使得從小孔S射出的離子均能從噴口

后端面P射出,求B0的取值范圍;(3)設離子在磁場中的運動時間遠小于磁場變化周期T,單位時間從端面P射出的離子

數為n,且B0=

,求圖乙中t0時刻離子束對推進器作用力沿z軸方向的分力。答案

(1)

(2)0~

(3)見解析解析

(3)離子在立方體中運動軌跡的剖面圖如圖所示。

洛倫茲力提供向心力,有2ev0(

B0)=

;且滿足B0=

,解得R3=

L,cosθ=

;離子從端面P射出時,在沿z軸方向根據動量定理有FΔt=nΔt·mv0cosθ-0;根據牛頓第三定律可得離子束對推進器作用力沿z軸方向的分力大小為F'=F=

nmv0;方向沿z軸負方向。9.

(2022河北,14,16分)兩塊面積和間距均足夠大的金屬板水平放置,如圖1所示。金屬板與可調電源相連形成電場,方向沿y軸正方向。在兩板之間施加磁場,方向垂直

xOy平面向外。電場強度和磁感應強度隨時間的變化規(guī)律如圖2所示。板間O點放置

一粒子源,可連續(xù)釋放質量為m、電荷量為q(q>0)、初速度為零的粒子,不計重力及粒

子間的相互作用,圖中物理量均為已知量。求:(1)t=0時刻釋放的粒子,在t=

時刻的位置坐標;(2)在0~

時間內,靜電力對t=0時刻釋放的粒子所做的功;(3)在M

點放置一粒子接收器,在0~

時間內什么時刻釋放的粒子在電場存在期間被捕獲。

圖1圖2答案

(1)

(2)

(3)

和

考點一磁場對電流的作用三年模擬1.

(2023屆江蘇鎮(zhèn)江三模,2)一不可伸長直導線垂直于勻強磁場B放置,通過電流I時導線受到的安培力為F,將該導線做成半圓環(huán),圓環(huán)平面仍垂直于勻強磁場放置,如圖所

示,若保持安培力不變,則半圓環(huán)導線中電流大小為(

)

A.IB.

IC.πID.

IB2.

(2023屆山東濰坊期末,4)磁電式電流表的構造如圖甲所示,在蹄形磁鐵的兩極間有一個可以繞軸轉動的線圈,轉軸上裝有螺旋彈簧和指針。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁

場均勻輻向分布,如圖乙所示。當電流通過線圈時,線圈在安培力的作用下轉動,螺旋

彈簧被扭動,線圈停止轉動時滿足NBIS=kθ,式中N為線圈的匝數,S為一匝線圈所圍的

面積,I為通過線圈的電流,B為磁感應強度,θ為線圈(指針)偏角,k是與螺旋彈簧有關的

常量。不考慮電磁感應現(xiàn)象,由題中的信息可知(

)

甲

乙CA.線圈轉動過程中受到的安培力逐漸變大B.若線圈中通以如圖乙所示的電流,線圈將沿逆時針方向轉動C.線圈(指針)偏角θ與通過線圈的電流I成正比D.電流表的靈敏度定義為

,更換k值更大的螺旋彈簧,可以增大電流表的靈敏度3.

(2024屆江浙高中發(fā)展共同體聯(lián)考,11)如圖所示,電阻不計的水平導軌間距0.5m,導軌處于方向與水平面成53°角斜向右上方的磁感應強度為5T的勻強磁場中。一

輕繩跨過定滑輪連接重物和導體棒ab,導體棒ab垂直于導軌放置且處于靜止狀態(tài),其質

量m=1kg,接入電路的電阻R=0.9Ω,與導軌間的動摩擦因數μ=0.5,電源電動勢E=10V,

其內阻r=0.1Ω,定值電阻的阻值R0=4Ω。不計定滑輪的摩擦,設最大靜摩擦力等于滑

動摩擦力,細繩對ab的拉力沿水平方向,重力加速度g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,

則(

)A.導體棒ab受到的摩擦力方向一定向右B.導體棒ab受到的安培力大小為5N,方向水平向左C.重物重力的最小值是1.5ND.重物重力的最大值是7.5ND4.

(2024屆河北邯鄲一調,7)如圖所示,傾角為θ=30°的斜面體c放在水平地面上,質量mb=2kg的小物塊b放在斜面上并通過絕緣細繩跨過光滑定滑輪與通電直導線a相

連,滑輪左側細繩與斜面平行,通電直導線處于豎直向上的磁場中,通電直導線的質量

ma=0.5kg。初始時滑輪右側的細繩與豎直方向之間的夾角為60°?，F(xiàn)將滑輪右側磁場

的磁感應強度B緩慢減小,直到減為零,在此過程中b、c始終都處于靜止狀態(tài),磁感應強

度為零時b恰好沒滑動,已知最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10m/s2。下列說法正確

的是(

)B

A.初始狀態(tài),地面對斜面體c的摩擦力大小為5NB.磁感應強度B減小的過程中,b對c的摩擦力一直在增大C.磁感應強度B減小的過程中,地面對斜面體c的支持力先變小后變大D.小物塊b和斜面體c之間的動摩擦因數為

考點二磁場對運動電荷的作用5.

(2023屆江蘇蘇州三模,3)靜止的钚-238在磁場中衰變產生的粒子和新核在磁場中運動的軌跡如圖所示,則

(

)A.a為α粒子軌跡B.b為β粒子軌跡C.新核和衰變粒子圓周運動方向相反D.新核和衰變粒子動量相同C6.

(2024屆貴州遵義一測,7)如圖所示,豎直平面內有一半徑為R的圓形區(qū)域,其圓心為O,最高點為P,該區(qū)域內存在垂直圓面向里的勻強磁場,磁感應強度大小為B。在

圓形區(qū)域右側豎直放置一粒子收集器,M、N為收集器上、下邊緣的兩點,MN與圓形

區(qū)域在同一平面內,O與N在同一水平線上,MN=R,ON=

R。從P點沿PO方向射入大量速率不等的同種粒子,粒子所帶電荷量為q、質量為m。忽略粒子間的相互作用力

和粒子重力,關于打在收集器MN上的粒子,下列說法正確的是(

)

A.粒子帶負電B.粒子在磁場中運動的最短時間為

C.打在收集器上的粒子的最小速率為

D.從P點到N點的粒子比從P點到M點的粒子運動時間短D7.

(2023屆湖北天門適應考,10)(多選)地磁場對射入的宇宙粒子有偏轉作用,假設地磁場邊界到地心的距離為地球半徑的

倍。如圖所示是赤道所在平面的示意圖,地球半徑為R,勻強磁場垂直紙面向外,MN為磁場外側大圓邊界的直徑,MN左側寬度為2

R的區(qū)域內有一群均勻分布、質量為m、電荷量為+q的粒子垂直MN以速度v射入地磁場,正對地心O射入的粒子恰好打到地球表面,不計粒子重力及粒子間的相互作

用,則(

)

A.地磁場的磁感應強度大小為

B.打在地表時速度方向指向O的粒子在磁場中的運動時間為

C.從M點射入的粒子在磁場中速度偏轉角的余弦值為

D.僅增大粒子速度,能打到地表的粒子數一定減少BC8.

(2023屆河北衡水二模,10)(多選)如圖所示,平面直角坐標系xOy橫軸上的P點有一粒子發(fā)射源,粒子源能沿坐標平面且與x軸正方向的夾角不超過90°的方向,向第二象

限發(fā)射速率相同、帶電荷量為+q、質量為m的粒子,由于第一、二象限內除實線與橫

軸所圍區(qū)域外,存在方向垂直紙面向外、磁感應強度大小為B的勻強磁場,粒子源發(fā)射

的所有粒子均能經過Q點。已知P、Q兩點關于原點O對稱,Q點的坐標為(a,0),不計粒

子受到的重力及粒子間的相互作用,下列說法正確的是

(

)

A.粒子的速度大小為

B.粒子在磁場中運動的軌跡半徑為2aC.第一象限內磁場邊界方程為y=x

(a≥x≥0)D.第二象限內磁場邊界方程為y=2x

(-a≤x≤0)AC模型一帶電粒子在疊加場中運動1.

(2023屆浙江麗湖衢一模,9)如圖所示,在空間坐標系中,存在著電場強度為E的勻強電場和磁感應強度為B的勻強磁場(圖中都未畫出),方向均沿x軸負方向。一質量為

m,電荷量為+q的油滴從O點以速度v沿y軸正方向進入復合場,重力加速度為g,關于油

滴的運動下列說法正確的是

(

)

A.若Bvq=mg,則油滴做勻速直線運動B.若Eq=mg,則油滴做勻速圓周運動C.若Bvq=mg,則油滴做類平拋運動D.無論如何,油滴都不可能做勻變速曲線運動C2.

(2023屆河北保定二模,6)粗糙水平地面上方存在著方向豎直向下的勻強電場,MN邊界的左邊存在著如圖所示的勻強磁場,一帶電滑塊(可視為質點)以速度v向右勻

速運動,已知電場強度為E,磁感應強度B=

,重力加速度大小為g,滑塊滑過邊界MN之后經時間t,速度方向與水平面夾角成30°,根據以上條件,下列結論正確的是

(

)

A.滑塊帶正電B.滑塊可能帶正電也可能帶負電C.t=

D.在時間t內,滑塊在水平方向的位移為

C3.

(2023屆福建廈門一中一模,8)(多選)如圖所示,光滑水平桌面上有一輕質光滑絕緣管道,空間存在豎直向下的勻強磁場,磁感應強度大小為B,絕緣管道在水平外力F(圖

中未畫出)的作用下以速度u向右勻速運動。管道內有一帶正電小球,初始位于管道M

端且相對管道速度為0,一段時間后,小球運動到管道N端,小球質量為m,電荷量為q,管

道長度為l,小球直徑略小于管道內徑,則小球從M端運動到N端過程有

(

)

A.運動時間為

B.小球所受洛倫茲力做功為0C.外力F的平均功率為quB

D.外力F的沖量為qBlBCD模型二帶電粒子在組合場中運動4.

(2023屆河北邯鄲期末,11)(多選)如圖所示,位于豎直平面內的直角坐標系xOy的第一象限內有一拋物線,如圖中虛線所示,其方程為y=0.5x2,虛線上方(包含虛線)存

在方向豎直向下的勻強電場,電場強度大小為E=1N/C,第三象限內存在方向垂直于紙

面向里的勻強磁場,磁感應強度大小為B=2T。在拋物線的下方0≤y≤0.5m的區(qū)域有

大量質量m=6.0×10-6kg、電荷量q=+6.0×10-6C的粒子以相同的初速度v0平行于x軸射

入電場,最后均經過O點進入磁場,不計粒子的重力,則下列判斷正確的是

(

)ACDA.v0=1m/sB.粒子在磁場中運動的最長時間為

sC.所有的粒子出磁場的位置在y軸上的坐標都為-1mD.粒子在磁場中運動的最短時間為

s5.

(2023屆福建七地市一模,14)如圖所示,平面直角坐標系xOy內,y軸左側內存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場Ⅰ,y軸右側第一象限內存在方向豎直向上的勻強電場,第

四象限內存在方向垂直于紙面向外的勻強磁場Ⅱ,磁場Ⅰ、Ⅱ的磁感應強度大小相

等。一電子以速度v0從x軸上的N(-L,0)點射入磁場,v0與x軸負方向的夾角θ=37°,經P點

(圖中未畫出)垂直于y軸射入電場,最后從M(2L,0)點進入第四象限。已知電子的質量

為m,電荷量的絕對值為e,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:(1)勻強磁場的磁感應強度的大小;(2)勻強電場的電場強度的大小;(3)從N點射出后電子第3次經過x軸的位置坐標。答案

(1)

(2)

(3)(16L,0)6.

(2024屆江蘇鎮(zhèn)江一中學情檢測,15)波蕩器是利用同步輻射產生電磁波的重要裝置,它能使粒子的運動軌跡發(fā)生扭擺,其裝置簡化模型如圖所示。n個互不重疊的圓形

勻強磁場沿水平直線分布,半徑均為R,磁感應強度大小均相同,方向均垂直紙面,相鄰

磁場方向相反、間距相同,初始時磁感應強度為B0。一重力不計的帶正電粒子,從靠近

平行板電容器P板處由靜止釋放,P、Q極板間電壓為U,粒子經電場加速后平行于紙面

從A點射入波蕩器,射入時速度與水平直線AF夾角為θ,θ在0~30°范圍內可調,各圓形磁

場圓心均在直線AF上。(1)若粒子入射角θ=0°,粒子恰好能從O1點正下方離開第一個磁場,求粒子的比荷k;(2)若粒子入射角θ=30°,調節(jié)AO1的距離d、磁場的圓心間距D和磁感應強度的大小,可使粒子每次穿過水平線時速度與水平線的夾角均為30°,最終通過同一水平線上的F點,

A到F的距離L=2

nR,求D的大小和磁感應強度B1的大小;(3)在第(2)問的情況下,求粒子從A運動到F的時間。答案

(1)

(2)2

R

B0(3)

模型三帶電粒子在交變場中運動7.

(2024屆江蘇鎮(zhèn)江期初測試,15)如圖甲所示,在豎直平面建立xOy坐標系,y軸沿豎直方向,x>0區(qū)域有沿y軸正方向的勻強電場?，F(xiàn)有一質量為m,帶電荷量為+q的小球

以速度v0從O點沿x軸正方向射入電場,恰好沿x軸做直線運動,取重力加速度為g。(1)求勻強電場的場強大小E;(2)若小球過O點時在x>0區(qū)域加垂直紙面向里的

勻強磁場B0,求小球第一次經過y軸的坐標;(3)若小球從O點與x軸正方向成θ角射入第一象限的同時在x>0區(qū)域加一按圖乙規(guī)律變

化的磁場,小球可以一直在第一象限內運動,設磁場方向垂直紙面向里為正。求小球

從O點入射的θ角正弦值的范圍。答案

(1)

(2)(0,

)(3)0<sinθ<

8.

(2023屆河北部分高中三模,15)如圖甲所示,平面直角坐標系xOy的第二、第三象限內有沿y軸正方向的勻強電場,在第一、第四象限內虛線MN(平行于y軸)左側有垂

直坐標平面的勻強磁場,磁場的磁感應強度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示,圖中所標

物理量均為已知量,垂直坐標平面向里為磁場正方向,現(xiàn)在x軸上坐標為(-d,0)的P點,沿

與x軸正方向成θ=53°角斜向右上射出一個帶電粒子,粒子射出的速度大小為v0,經電場

偏轉后在0~

內的某個時刻,垂直y軸射入磁場,結果粒子在

~T時間內的運動軌跡與y軸相切,在T~

時間內的運動軌跡與MN相切。已知粒子在磁場中做圓周運動的周期為T,不計粒子的重力,sin53°=0.8,cos53°=0.6。求:(1)勻強電場的電場強度的大小;(2)粒子第一次從電場進入磁場的時刻t1;(3)MN與y軸間的距離。

答案

(1)

(2)

T

(3)

9.

(2023屆河北邯鄲三模,14)研究高能粒子的運動時,電磁場約束可以控制帶電粒子運動的軌跡。如圖甲所示為相關研究裝置的簡化示意圖。兩塊面積足夠大的金屬板

M、N水平放置,金屬板與可調電源連接形成電場,在兩板之間施加磁場。電場強度與

磁感應強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示,電場的正方向為豎直向下,磁場的正方向

為垂直于紙面向外,E0與B0已知,電場和磁場交替存在的時間間隔為

(持續(xù)交替存在,后續(xù)時間未畫出)。t=0時刻,帶正電粒子(質量為m,電荷量為q,不計重力)在極板M

的上邊緣向右水平射入,初速度大小為

。乙(1)若經時間

后,粒子未與極板N相撞,求此時粒子速度大小。(2)若N板的位置可調,為保證粒子在

~

時間內不撞到N板,求M、N兩板間的最小距離。答案

(1)

(2)

微專題19磁場與現(xiàn)代科技微專題專練1.

(2021福建,2,4分)一對平行金屬板中存在勻強電場和勻強磁場,其中電場的方向與金屬板垂直,磁場的方向與金屬板平行且垂直紙面向里,如圖所示。一質子

H)以速度v0自O點沿中軸線射入,恰沿中軸線做勻速直線運動。下列粒子分別自O點沿中軸線

射入,能夠做勻速直線運動的是(所有粒子均不考慮重力的影響)

(

)

A.以速度

射入的正電子

e)B.以速度v0射入的電子

e)C.以速度2v0射入的氘核

H)D.以速度4v0射入的α粒子

He)B2.

(2023屆福建龍巖質檢,5)(多選)回旋加速器的原理示意圖如圖所示,兩個中空、半徑為R的D形金屬盒置于與盒面垂直的磁感應強度為B的勻強磁場中,在兩盒的狹縫

處接電壓大小為U,方向周期性變化的交流電,其周期為T。一初速度為0的帶電粒子在

兩盒之間被電場加速,經多次回旋,達到最大動能Ek。不計粒子在電場中的運動時間及

粒子重力,不考慮相對論效應。下列說法正確的是(

)

A.該粒子的最大速度只與D形盒的半徑R有關B.交流電的周期T必須等于該粒子在D形盒中運動周期的2倍C.該粒子第3次被加速前、后做圓周運動的軌跡半徑之比為

D.該粒子被加速后的最大動能Ek與電壓U大小無關CD3.

(2023屆湖北武漢2月調考,9)(多選)電磁流量計可以測量導電流體的流量(單位時間內流過某一橫截面的流體體積)。如圖所示,它是由一個產生磁場的線圈,以及用

來測量電動勢的兩個電極a、b所構成(電極a在后方并正對電極b的位置),可架設于管

路外來測量液體流量。以v表示流速,B表示電磁線圈產生的磁感應強度,D表示管路內

徑,若磁感應強度B的方向、流速v的方向與測量電磁線圈感應電動勢兩電極連線的方

向三者相互垂直,則測得的感應電動勢為U0。下列判斷正確的是

(

)A.電極a為負,電極b為正B.電極a為正,電極b為負C.U0與液體流量成正比D.U0與液體流量成反比AC4.

磁流體發(fā)電機

(2021河北,5,4分)如圖,距離為d的兩平行金屬板P、Q之間有一勻強磁場,磁感應強度大小為B1,一束速度大小為v的等離子體垂直于磁場噴入板間。

相距為L的兩光滑平行金屬導軌固定在與導軌平面垂直的勻強磁場中,磁感應強度大

小為B2,導軌平面與水平面夾角為θ,兩導軌分別與P、Q相連。質量為m、電阻為R的

金屬棒ab垂直導軌放置,恰好靜止。重力加速度為g,不計導軌電阻、板間電阻和等離

子體中的粒子重力。下列說法正確的是

(

)A.導軌處磁場的方向垂直導軌平面向上,v=

B.導軌處磁場的方向垂直導軌平面向下,v=

C.導軌處磁場的方向垂直導軌平面向上,v=

D.導軌處磁場的方向垂直導軌平面向下,v=

B5.

(2023福建,14,11分)阿斯頓(F.Aston)借助自己發(fā)明的質譜儀發(fā)現(xiàn)了氖等元素的同位素而獲得諾貝爾獎,質譜儀分析同位素簡化的工作原理如圖所示。在PP'上方存在

一垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應強度大小為B。兩個氖離子在O處以相同速度v垂

直磁場邊界入射,在磁場中發(fā)生偏轉,分別落在M和N處。已知某次實驗中,v=9.6×104m/s,B=0.1T,落在M處的氖離子比荷(電荷量和質量之比)為4.8×106C/kg;P、O、M、N、P'在同一直線上;離子重力不計。(1)求OM的長度;(2)若ON的長度是OM的1.1倍,求落在N處氖離子的比荷。答案

(1)0.4m

(2)4.4×106C/kg6.

(2021天津,12,18分)霍爾元件是一種重要的磁傳感器,可用在多種自動控制系統(tǒng)中。長方體半導體材料厚為a、寬為b、長為c,以長方體三邊為坐標軸建立坐標系xyz,

如圖所示。半導體中有電荷量均為e的自由電子與空穴兩種載流子,空穴可看作帶正

電荷的自由移動粒子,單位體積內自由電子和空穴的數目分別為n和p。當半導體材料

通有沿+x方向的恒定電流后,某時刻在半導體所在空間加一勻強磁場,磁感應強度的

大小為B,沿+y方向,于是在z方向上很快建立穩(wěn)定電場,稱其為霍爾電場,已知電場強度

大小為E,沿-z方向。(1)判斷剛加磁場瞬間自由電子受到的洛倫茲力方向;(2)若自由電子定向移動在沿+x方向上形成的電流為In,求單個自由電子由于定向移動在z方向上受到洛倫茲力和霍爾電場力的合力大小Fnz;(3)霍爾電場建立后,自由電子與空穴在z方向定向移動的速率分別為vnz、vpz,求Δt時間

內運動到半導體z方向的上表面的自由電子數與空穴數,并說明兩種載流子在z方向上

形成的電流應滿足的條件。

答案

(1)沿+z方向

(2)e

(3)nacvnzΔtpacvpzΔt大小相等、方向相反7.

花瓣形電子加速器

(2021廣東,14,15分)如圖是一種花瓣形電子加速器簡化示意圖?？臻g有三個同心圓a、b、c圍成的區(qū)域,圓a內為無場區(qū),圓a與圓b之間存在輻射狀

電場,圓b與圓c之間有三個圓心角均略小于90°的扇環(huán)形勻強磁場區(qū)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。各

區(qū)磁感應強度恒定,大小不同,方向均垂直紙面向外。電子以初動能Ek0從圓b上P點沿

徑向進入電場。電場可以反向,保證電子每次進入電場即被全程加速。已知圓a與圓b

之間電勢差為U,圓b半徑為R,圓c半徑為

R,電子質量為m,電荷量為e。忽略相對論效應。取tan22.5°=0.4。(1)當Ek0=0時,電子加速后均沿各磁場區(qū)邊緣進入磁場,且在電場內相鄰運動軌跡的夾

角θ均為45°,最終從Q點出射,運動軌跡如圖中帶箭頭實線所示。求Ⅰ區(qū)的磁感應強度大小、電子在Ⅰ區(qū)磁場中的運動時間及在Q點出射時的動能;(2)已知電子只要不與