当前位置:首页 > 高三物理二轮复习专题4电场和磁场第2讲
专题四 第二讲
一、选择题(1~6题只有一个选项正确,7~10小题有多个选项正确)
1.(2014·新课标Ⅰ)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是( )
A.安培力的方向可以不垂直于直导线 B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向
C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关
D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半 [答案] B
[解析] 该题考查通电导线在磁场中所受安培力的大小和方向。解题的关键是要理解楞次定律和有效长度。安培力垂直于导线和磁场决定的方向,A错B对。由F=BILsinθ可知,C错。当导线从中间折成直角时,有效长度L1=
2
L,D选项不正确。本题容易出错的是D2
选项。没有掌握有效长度与原长度的关系。有效长度是连接初、末位置线段的长度。
2.(2014·长春模拟)如图所示,现有四条完全相同的垂直于纸面放置的长直导线,横截面分别位于一正方形abcd的四个顶点上,直导线分别通有方向垂直于纸面向里、大小分别为Ia=I,Ib=2I,Ic=3I,Id=4I的恒定电流。已知通电长直导线周围距离为r处磁场的磁感I
应强度大小为B=k,式中常量k>0,I为电流强度。忽略电流间的相互作用,若电流Ia在
r正方形的几何中心O点处产生的磁感应强度大小为B,则O点处实际的磁感应强度的大小及方向为( )
A.22B,方向由O点指向ad中点 B.22B,方向由O点指向ab中点 C.10B,方向垂直于纸面向里 D.10B,方向垂直于纸面向外 [答案] A
[解析] 由题意,直导线周围某点的磁感应强度与电流强度成正比,与距直导线距离成反比。应用安培定则并结合平行四边形定则,可知A选项正确。
3.(2014·乌鲁木齐模拟)如图所示,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。长度为L的导体中通有恒定电流,电流大小为I。当导体垂直于磁场方向放置时,导体受到的安培力大小为BIL。若将导体在纸面内顺时针转过30°角,导体受到的安培力大小为( )
BILA.
2
B.BIL
C.
3
BIL 2
D.2BIL
[答案] B
[解析] F=BIL公式的适用范围是B、I互相垂直。虽然导体在纸面内顺时针转过30°的角,但B、I仍然互相垂直,导体受到的安培力大小为F=BIL,选项B正确,其余均错误。
4.(2014·新课标Ⅰ)如图,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出,从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O。已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变,不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为( )
A.2 C.1 [答案] D
[解析] 该题考查带电粒子在匀强磁场中的轨道半径问题,解题关键要找出动能与速度mvmv12的关系。由EK=mv2可知当动能为原来的一半时,速度是原来的。由R=可知2R=。
22qBqB12
mv22R= B1∶B2=,D正确。本题要把握轨道半径的表达式。有的同学在利用比值找
qB22关系时,容易出错。
5.(2014·安徽)“人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体,使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部,而不与装置器壁碰撞。已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比,为约束更高温度的等离子体,则需要更强的磁场,以使带电粒子在磁场中的运动半径不变。由此可判断所需的磁感应强度B正比于( )
A.T C.T3 [答案] A
[解析] 该题考查带电粒子在磁场中的轨道半径问题。解题关键要理解动能与温度的关mv1
系。由R=,mv2=kT,可知B与T成正比,A正确,本题情景涉及科学的前沿知识,
qB2但本质是考查轨道半径问题。
6.(2014·和平区)初速度为v0的电子,沿平行于通电长直导线的方向射出,直导线中电流方向与电子初始运动方向如图所示,则( )
B.T D.T2 B.2 D.2
2
A.电子将向左偏转,速率不变 C.电子将向右偏转,速率不变 [答案] C
[解析] 本题考查了安培定则、左手定则及洛伦兹力永不做功的特点,意在考查考生对基本物理规律的理解和应用能力。
由安培定则判断导线右方磁场方向是垂直纸面向里,再由左手定则判断电子将向右偏转。洛伦兹力永不做功,由动能定理得出电子速率不变,选项C正确。
7.(2014·和平区)圆形区域内有如图所示的匀强磁场,一束相同比荷的带电粒子对准圆心O射入,分别从a、b两点射出,则从b点射出的粒子( )
A.速率较小 B.运动半径较小 C.偏转角较小
D.在磁场中的运动时间较短 [答案] CD
[解析] 本题考查了带电粒子在边界磁场中的运动问题,意在考查考生对磁场基本规律的理解能力。
mv
从b点射出的粒子做圆周运动的半径大,对应偏转角θ小,由公式R=得b点射出
qBθ
的粒子速率较大。在磁场中的运动时间t=·T,周期T相同,则从b点射出的粒子在磁场
2π中时间较短。
8.(2014·河北质检)如图所示,带有正电荷的A粒子和B粒子先后以同样大小的速度从宽度为d的有界匀强磁场的边界上的O点分别以30°和60°(与边界的夹角)射入磁场,又都恰好不从另一边界飞出,则下列说法中正确的是( )
A.A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比是
1
3
B.电子将向左偏转,速率改变 D.电子将向右偏转,速率改变
3
B.A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比是
2+3m1
C.A、B两粒子之比是
q3m3
D.A、B两粒子之比是
q2+3[答案] BD
d
[解析] 画好轨迹,定出圆心,由几何知识可得R+Rcosα=d,R=,则RA∶RB
1+cosα1+cos60°v2mvmBRmd3
=×=,A错B对;qvB=m,R=,=v,∝R,所以A、
dRqBqq1+cos30°2+3m3
B两粒子之比是。
q2+3
9.(2014·原创卷)如图所示,坐标原点O处有一粒子源,能沿纸面向各个方向(y>0)发射速率v相同的粒子,在x轴上方的空间存在着磁感应强度方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,不计粒子所受重力及粒子间的相互作用,图中曲线OMN表示粒子运动的区域边界,OM=ON=L,更多资料:4008782223则( )
q2vA.粒子带负电,其比荷为= mLB
B.当粒子沿x轴负方向射入磁场时,其运动轨迹即为曲线OMN
C.当粒子射入磁场的速度方向与x轴正方向的夹角为30°时,粒子在磁场中的运动时πL间为
6v
D.当粒子沿y轴正方向射入磁场时,其一定会经过ON的中点 [答案] AC
v21q
[解析] 由左手定则知粒子带负电,由题图知粒子轨道半径为L,而Bqv=m,所以2rm=
2v
,A对;当粒子沿x轴负方向射入磁场时,粒子的运动轨迹是一完整的圆周,B错;当LB
粒子射入磁场的速度方向与x轴正方向的夹角为30°时,粒子运动所对圆心角为60°,粒子TπL1
在磁场中的运动时间为t==,C对;因ON=L,粒子运动半径为L,当粒子沿y轴正
66v2方向射入磁场时,ON恰好为粒子做圆周运动的直径,粒子一定会经过N点,D错。
10.(2014·浙江)如图1所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从t=0时刻起,棒上有如图2所示的持续交流电流I,周期为T,最大值为Im,图1中I所示方向为电流正方向。则金属棒( )
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