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10-13GK --磁场  

2013-03-26 16:12:06|  分类: 高考物理模拟11 |  标签: |举报 |字号 订阅

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10-13GK --磁场  

   10-13GK --磁场 - lthzxf - lthzxf的博客

 

1、 分别置于a、b两处的长直导线垂直纸面放置,通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,a、b、c、d在一条直线上,且ac=cb=bd。已知c点的磁感应强度大小为B1,d点的磁感应强度大小为B2。若将b处导线的电流切断,则(     )

(A)c点的磁感应强度大小变为B1,d点的磁感应强度大小变为B1- B2

(B)c点的磁感应强度大小变为B1,d点的磁感应强度大小变为B2- B1

(C)c点的磁感应强度大小变为B1-B2,d点的磁感应强度大小变为B1- B2

(D)c点的磁感应强度大小变为B1- B2,d点的磁感应强度大小变为B2- B1

   

 

 

 

 

2、  如图,长方形线框 abcd 通有电流 I,放在直线电流 I ' 附近,线框与直线电流共面,则下列表述正确的是 

A. 线圈四个边都受安培力作用,它们的合力方向向左

B. 只有ad和bc边受安培力作用,它们的合力为零

C. ab和dc边所受安培力大小相等,方向相同

D. 线圈四个边都受安培力作用,它们的合力为零

 

 

 

 

 

 

3、 如图所示,半径为r的圆形空间内存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,一个带电粒子(不计重力)从A点以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中,并由B点射出,且∠AOB=120°,则该粒子在磁场中运动的时间为(  )

A.    B.  

C.        D.

 

 

 

 

 

 

 

4、 如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根直导体棒,在导体棒中通有垂直纸面向里的电流,图中a点在导体棒正下方,b点与导体棒的连线与斜面垂直,c点在a点左侧,d点在b点右侧。现欲使导体棒静止在斜面上,下列措施可行的是(    )

A.在a处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒

B.在b处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒

C.在c处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒

D.在d处放置一电流方向垂直纸面向里的直导体棒

 

 

 

 

 

 

5、 如图所示,一块矩形截面金属导体abcd和电源连接,处于垂直于金属平面的匀强磁场中,当接通电源、有电流流过金属导体时,导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差,这种现象被称为霍尔效应。利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件,它是一种重要的磁传感器,广泛运用于各种自动控制系统中。关于这一物理现象下列说法中正确的是

A.导体受向左的安培力作用

B.导体内部定向移动的自由电子受向左的洛仑兹力作用

C.在导体的ab、cd两侧存在电势差,且ab电势低于cd电势

D.在导体的ab、cd两侧存在电势差,且ab电势高于cd电势

 

 

6、 如图所示,空间存在着与圆台母线垂直向外的磁场,各处的磁感应强度大小均为B,圆台母线与竖直方向的夹角为θ。一个质量为m、半径为r的匀质金属环位于圆台底部。环中通以恒定的电流I后圆环由静止向上运动,经过时间t后撤去该恒定电流并保持圆环闭合,圆环上升的最大高度为H。已知重力加速度为g,磁场的范围足够大。在圆环向上运动的过程中,下列说法正确的是

A.在时间t内安培力对圆环做功为mgH

B.圆环先做匀加速运动后做匀减速运动 

C.圆环运动的最大速度为-gt

D.圆环先有扩张后有收缩的趋势

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7、  如图, 一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(B)和匀强电场(E)组成的速度选择器,然后粒子通过平板S上的狭缝P,进入另一匀强磁场(B'),最终打在AlA2上.下列表述正确的是

A. 粒子带负电

B. 所有打在AlA2上的粒子,在磁场B'中运动时间都相同

C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于

D. 粒子打在AlA2上的位置越靠近P,粒子的比荷越大

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8、 如图所示,在半径为的圆形区域内有水平向里的匀强磁场,磁感应强度B,圆形区域右侧有一竖直感光板,从圆弧顶点P以速率的带正电粒子平行于纸面进入磁场,已知粒子的质量为m,电量为q,粒子重力不计。

⑴若粒子对准圆心射入,求它在磁场中运动的时间;

⑵若粒子对准圆心射入,且速率为,求它打到感光板上时速度的垂直分量;

⑶若粒子以速度从P点以任意角入射,试证明它离开磁场后均垂直打在感光板上。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9、 如图所示,在真空中,半径为d的虚线所围的圆形区域内只存在垂直纸面向外的匀强磁场,在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距离也为d,板长为l.板间存在匀强电场,两板间的电压为U0。两板的中心线O1O2,与磁场区域的圆心O在同一直线上。有一电荷量为q、质量为m的带正电粒子,以速率v0从圆周上的P点沿垂直于半径OOl并指向圆心O的方向进入磁场,从圆周上的O1点飞出磁场后沿两板的中心线O1O2射入匀强电场,从两板右端某处飞出。不计粒子所受重力。求:

(1)磁场的磁感应强度B的大小

(2)粒子在磁场和电场中运动的总时间

(3)当粒子在电场中经过时间时,突然改变两金属板带电性质,使电场反向,且两板间电压变为U1,则粒子恰好能从O2点飞出电场,求电压U1和U0的比值

 

 

 

 

 

 

 

10、 如图所示,真空中的矩形abcd区域内存在竖直向下的匀强电场,半径为R的圆形区域内同时存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,圆形边界分别相切于ad、bc边的中点e、f。一带电粒子以初速度v0沿着ef方向射入该区域后能做直线运动;当撤去磁场并保留电场,粒子以相同的初速度沿着ef方向射入恰能从c点飞离该区域。已知,忽略粒子的重力。求:

(1)带电粒子的电荷量q与质量m的比值

(2)若撤去电场保留磁场,粒子离开矩形区域时的位置。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11、 如图所示,在xoy平面内的第一象限有一以PQ为边界、沿y轴负向的匀强电场E,在第四象限有垂直于xoy平面的匀强磁场B。某时有质量和电荷量均为m、q的正粒子a、b同时从P点以垂直于y轴的速度进入电场,速度大小分别为v0、2v0,b粒子从Q点进入磁场。  P、Q的坐标分别是(0,l)、(2l,0)。不计重力,不考虑粒子间的相互作用和可能发生的碰撞。

(1)求电场强度E的大小。

(2)调节磁感应强度B使粒子b首次在磁场中运动的时间跟在电场中运动的时间相等,设这一时间为TO,求TO及对应的磁感应强度B。

(3)在保持上述磁感应强度不变的情况下,求当a、b中的一个粒子第二次到达x轴时另一粒子的y坐标,最终表达式的系数保留一位小数即可。

(半角公式)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12、 如图所示,平面直角坐标系的y轴竖直向上,x轴上的P点与Q点关于坐标原点O对称,距离为2a。有一簇质量为m、带电量为+q的带电微粒,在xoy平面内,从P点以相同的速率斜向右上方的各个方向射出(即与x轴正方向的夹角θ,0°<θ<90°),经过某一个垂直于xoy平面向外、磁感应强度大小为B的有界匀强磁场区域后,最终会聚到Q点,这些微粒的运动轨迹关于y轴对称。为使微粒的速率保持不变,需要在微粒的运动空间再施加一个匀强电场。重力加速度为g。求:

(1)匀强电场场强E的大小和方向;

(2)若一个与x轴正方向成30°角射出的微粒在磁场中运动的轨道半径也为a,求微粒从P点运动到Q点的时间t;

(3)若微粒从P点射出时的速率为v,试推导微粒在x>0的区域中飞出磁场的位置坐标x与y之间的关系式。

 

 

 

 

 

 

13、 如图所示,在铅板A上放一个放射源C,可向各个方向射出速率为v的β射线(即高速电子流),B为金属网,A、B连接在电路上,电源电动势为E,内阻为r,滑动变阻器的总阻值为R。图中滑动变阻器滑片置于中点,AB间的间距为d,M为足够大的荧光屏,M紧挨着金属网外侧。已知β粒子质量为m,电量为e。不计β射线所形成的电流对电路的影响,求:

(1)β粒子到达金属网B的最长时间是多少?

(2)切断开关S,并撤去金属网B,加上垂直纸面向里、范围足够大的匀强磁场,磁感应强度为B,设加上磁场后β粒子仍能到达荧光屏,且其运动轨迹半径r′>d ,则在荧光屏上发亮区的长度是多少?

 

 

 

 

 

 

 

14、 如图所示,在直角坐标系O—xyz中存在磁感应强度为,方向竖直向下的匀强磁场,在(0,0,h)处固定一电量为+q(q>0)的点电荷,在xOy平面内有一质量为m,电量为-q的微粒绕原点O沿图示方向作匀速圆周运动。(重力加速度为g)

(1)关于电量为-q的微粒的运动,下列分析中正确的是

A.微粒受到的库仑力始终沿着两个点电荷的连线向上

B.微粒受到的洛伦兹力始终指向坐标原点O

C.若微粒做圆周运动的轨道半径为r,则它做圆周运动的过程中,必然满足等式:

D.微粒做匀速圆周运动的向心力仅由库仑力的水平分量提供

E.微粒所受到的库仑力和洛伦兹力都是变力

(2)该微粒的圆周运动可以等效为环形电流,求等效环形电流强度I。

 

 

 

 

 

 

 

 

15、 如图所示装置中,区域I和Ⅲ中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场,电场强度分别为E和;Ⅱ区域内有垂直纸面向外的水平匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m、带电量为q的带负电粒子(不计重力)从左边界O点正上方的M点以速度V0水平射人电场,经水平分界线OP上的A点与OP成600角射入Ⅱ区域的磁场,并垂直竖直边界CD进入Ⅲ区域的匀强电场中。求:

(1)粒子在Ⅱ区域匀强磁场中运动的轨道半径

(2)O、M间的距离

(3)粒子从M点出发到第二次通过CD边界所经历的时间

 

 

 

 

 

 

 

16、 如图所示,一带电微粒质量为kg、电荷量、,从静止开始经电压为的电场加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中,微粒射出电场时的偏转角,并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6 cm的匀强磁场区域。 已知偏转电场屮金属板长L=20cm,两板间距d=17.3 cm, 重力忽略不计。求:

⑴带电微粒进入偏转电场时的速率v1

⑵偏转电场中两金属板间的电压U2,

⑶为使带电微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁 感应强度B至少多大?

 

 

 

 

 

 

 

17、 如图所示,中心带孔的平行板电容器水平放置,板长L=0.4m,板间距离为d=0.6m,两板间电压U=6V,使板间产生匀强电场(电场只存在于两板间)。一带电微粒在正对小孔上方距小孔h=0.8m高处由静止释放,经t=0.55s从下极板小孔处穿出。(不计空气阻力,g=10m/s2)求:

   (1)微粒进入上极板小孔时的速度及在两极板间运动的时间;

   (2)若在两极板间再加一垂直纸面的匀强磁场,其他条件不变,微粒仍从原来位置由静止释放,为使微粒从两极板右侧偏出,求所加磁场的磁感应强度的方向及大小应满足的条件。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18、 从阴极K发射的电子经电势差U0=4500V的阳极加速后,沿平行于板面的方向从中央射入两块长L1=10cm,间距d=4cm的平行金属板AB之后,在离金属板边缘L2=75cm处放置一个直径D=20cm的带有记录纸的圆筒(如图所示),整个装置放在真空内,电子发射的初速度不计。已知电子质量m=0.9×10-30 kg,电子电量e=1.6×10-19C,不考虑相对论效应。

(1)若在两金属板上加上U1=1000V的直流电压(A>B),为使电子沿入射方向做匀速直线运动,应加怎样的磁场?

(2)若在两金属板上加上U2=1000cos2πt(V)的交流电压,并使圆筒绕中心轴按图示方向以=4πrad/s的角速度匀速转动,确定电子在记录纸上的偏转位移随时间变化的关系式并定性画出1s钟内所记录的图形。(电子穿过AB的时间很短,可认为这段时间内板间电压不变)

 

 

 

 

10-13GK--磁场  

1、A

2、A

3、B

4、D

5、BD

6、C

7、CD

8、解析

(1)设带电粒子进入磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为,由牛顿第二定律得

带电粒子在磁场中的运动轨迹为四分之一圆周,轨迹对应的圆心角为,如图所示,则

9、解析:(1) 粒子在磁场中做匀速圆周运动,设圆周运动的半径为r,由牛顿第二定律

       (2分)

由几何关系知               (2分)

所以                  (1分)

(2) 粒子在磁场中运动的周期,(2分)

在磁场中运动时间为四分之一个周期,(1分)

粒子在电场中做类平抛运动,平行板的方向做匀速直线运动

 (1分)       所以1分)

在电磁场中运动的总时间 (1分)

10、(2)若撤去电场保留磁场,粒子将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,轨迹如图所示。      ……⑥

设粒子离开矩形区域时的位置g离b的距离为x,则由牛顿定律:

        ……………………⑦

由图中几何关系得:

                   ……………………⑧

     ……………………⑨

联解⑦⑧⑨得:     ……………………⑩

评分参考意见:本题满分17分,其中①②③⑥⑦⑧⑨式各2分,④⑤⑩式各1分;若有其他合理解法且答案正确,可同样给分。

 

11、解析:(18分)

(1)    以b为对象可知,

    (2分)     

        (2分)

 且y=l,x=2l     

解得:(2分)

(3)设粒子离开电场时速度方向与x轴夹角为为

即与x轴夹角为为450(1分)

a粒子在电场中运动时间: 

a粒子离开电场运动到x轴的时间:

a粒子从P点运动到x轴的时间:(1分)

故:a粒子比b粒子晚进入磁场的时间:

b粒子离开磁场到达x轴时,a在磁场中运动了,即到达图中的R点

a进入磁场的速度(1分)

得:(1分)

(1分)

R的y坐标为:y=ra(cos45°-cos22.5°)=-0.2l(1分)

 

12、

12、解:

(1)由题意知,要保证微粒的速率不变,则微粒所受电场力与重力平衡:

                   ……………………①

解得:,              ……………………②

方向竖直向上。            ……………………③

(2)设A、C分别为微粒在磁场中运动的射入点和射出点,根据题意画出微粒的运动轨迹如图所示。                                           ……………………④

根据几何关系可得:

           ……………………⑤

 ……………………⑥

设微粒运动的速率为v,由牛顿定律:

                  ……………………⑦

微粒从P点运动到Q运动的路程为s,则:

         ……………………⑧

                          ……………………⑨

联解⑤⑥⑦⑧⑨得:

             ……………………⑩

(3)根据题意作出粒子在x>0区域内的运动示意如图所示,设微粒飞出磁场位置为C,在磁场中运动的轨道半径为r,根据牛顿定律和几何关系可得:

                  ……………………

                    ……………………

   ………………

联解⑾⑿⒀得:

       ……………………

评分参考意见:本题满分20分,其中①式3分,⑦⑾⒀式各2分,②③④⑤⑥⑧⑨⑩⑿⒁式各1分;若有其他合理解法且答案正确,可同样给分。

 

13、解:(15分)(1) 由闭合电路欧姆定律得:I =    ……1分

                  UAB =  =  ……1分

由EAB =  =  ……1分

    β粒子在两板间运动只受电场力作用,

其加速度为a =  = ……2分

分析可知,沿A板方向射出的β粒子做类似平抛运动到达B板

所用时间最长……1分

根据:d =a t2,所以 t== ……1分

14、解析:(15分)

(1)ACE    …… 6分

(2)(9分)解:电量为-q的微粒受力如图,设微粒做圆周运动的轨道半径为r,则在z轴方向有:

  

即:……① 

水平方向有:

 ……②2分

其中:v=  ……③   2分

将③式、已知条件B代入②结合①式可得:T =  2分

等效环形电流为:I=   1分

 

15、解析.

 

(2)设粒子在电场中运动时间为,加速度为a。

则有             ……(1分)

        ………(1分)

         ………(1分)

O、M两点间的距离为

        ………(2分)

(3)设粒子在Ⅱ区域磁场中运动时间为

则由几何关系知                      ………(2分)

设粒子在Ⅲ区域电场中运行时间为

                             ……………(1分)

                  …………(2分)

粒子从M点出发到第二次通过CD边界所用时间为

     …(2分)

 

16、

解析.(20分) ⑴由动能定理有:

               ① 

=1.0×104 m/s   ②               

⑵设微粒在偏转电场中运动时间为t, 加速度为a,做类平抛运动。

水平方向:                                  ③               竖直方向:               q= ma                 ④            

出电场时竖直方向的速度:    v2=at                   ⑤              由几何关系               tan=                 ⑥               由①~⑥式解得:          =100 V                    

⑶微粒进入磁场做匀速圆周运动,设轨道半径为R,由几何关系知

                   ⑦             

设微粒进入磁场时的速度为v/                 ⑧              由牛顿第二定律有:                         ⑨              由②⑦⑧⑨式代入数据解之得:    B=0.1 T                              若带电粒子不射出磁场,磁感应强度B至少为0.1 T。     

 

17、

(2)未加磁场前,根据微粒在电场中运动时间,可判定在进入电场后做匀速运动。

 Eq=mg…………………………………………

 式中……………………………………

加磁场B后,微粒做匀速圆周运动,若微粒恰好从上极板右边缘偏出,则微粒做圆周运动的半径为R1,则

 …………………………………………

 若微粒恰好从下极板右边缘偏出,半径为R2,则利用几何关系得

……………………………

                                   利用…………………………………

代入数值后可解得:

4T≤B≤40T………………………………………

根据未加磁场前微粒做匀速运动可判断微粒带负电,再利用左手定则可判断磁感应强度方向垂直纸面向外。((3)式1分,其它每式2分,其它方法正确同样得分)

 

18、((2)加交流电压时,A、B两极间场强(V/m)(2分)

电子飞出板间时偏距     ……. (2分)

电子飞出板间时竖直速度   

从飞离板到达圆筒时偏距

 …. (2分)

在纸上记录落点的总偏距 

(m)…………………. (2分)

 因圆筒每秒钟转2周,故在1s内,纸上图形如图所示。  …. (4分)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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