1、1专题 16 磁场一选择题1(2019 广东七校联考 )如图,同一平面内有两根互相平行的长直导线 M 和 N,通有等大反向的电流,该平面内的 a、b 两点关于导线 N 对称,且 a 点与两导线的距离相等。若 a 点的磁感应强度大小为 B,则下列关于 b 点磁感应强度 Bb的判断正确的是( )A B2b,方向垂直该平面向里 BB21b,方向垂直该平面向外C1,方向垂直该平面向里 D ,方向垂直该平面向外【参考答案】 B【命题意图】本题考查安培定则、直线电流产生的磁场的叠加及其相关知识点。2(2019 四川成都摸底)关于安培力和洛伦兹力,下列说法正确的是A运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力作用B通电
2、 导线在磁场中一定受到安培力作用C洛伦兹力一定对运动电荷不做功D安培力一定对通电导线不做功【参考答案】 D【命题意图】本题考查安培力和洛伦兹力及其相关知识点。【解题思路】【错误项分析】运动电荷在磁场中运动,若速度方向与磁场方向相同,所受洛伦兹力为零即不受洛伦兹力作用,选项 A 错误;通电导线在磁场中若电流方向与磁场方向相同,则所受安培力为零即不受安培力作用,选项 B 错误;安培力方向通电导线垂直,可以对通电导线做功,选项 D 错误。【正确项分析】由于洛伦兹力方向永远垂直于速度方向,根据功的定义可知,洛伦兹力一定对运动电荷不做功,选项2C 正确。 5. (2018 年 11 月浙江选考物理)电流
3、天平是一种测量磁场力的装置,如图所示。两相距很近的通电平行线圈和,线圈固定,线圈置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零。下列说法正确的是A. 当天平示数为负时,两线圈电流方向相同B. 当天平示数为正时,两线圈电流方向相同C. 线圈对线圈的作用力大于线圈对线圈的作用力D. 线圈对线圈的作用力与托盘对线圈的作用力是一对相互作用力【参考答案】A【名师解析】当天平示数为负时,指针向下偏转,两线圈靠近,根据同向电流相吸,反向电流相斥,可知两线圈电流方向相同,选项 A 正确 B 错误;两线圈之间的作用力为作用力和反作用力,线圈对线圈的作用力等于线圈对线圈的作用力,选项 C 错误;线圈对线
4、圈的作用力是磁场力,而托盘对线圈的作用力是弹力,二者性质不同,不是一对相互作用力,选项 D 错误。 (2)匀强电场中,由动量定理得:(1 分)从原点出发后第一次经过 x 轴,由 (1 分)得磁场产生的冲量 02Imv (2 分) 32.(18 分)“太空粒子探测器”是由加 速、偏转和收集三部分组成,其原理可简化如下:如图 1 所示,辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面,圆心为 O,外圆弧面 AB 的半径为 L,电势为 1,内圆弧面 CD 的半径为 ,电势为 2。足够长的收集板 MN 平行边界 ACDB,O 到 MN 板的距离 OP=L。假设太空中漂浮着质量为 m,电量为 q 的带正电
5、粒子,它们能均匀地吸附到 AB 圆弧面上,并被加速电场从静止开始加速,不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子引力的影响。(1)求粒子到达 O 点时速度的大小;(2)如图 2 所示,在边界 ACDB 和收集板 MN 之间加一个半圆形匀强磁场,圆心为 O,半径为 L,方向垂直纸面向内,则发现从 AB 圆弧面收集到的粒子经 O 点进入磁场后有 2/3 能打到 MN 板上(不考虑过边界 ACDB的粒子再次返回),求所加磁感应强度的大小;(3)同上问,从 AB 圆弧面收集到的粒子经 O 点进入磁场后均不能到达收集板 MN,求磁感应强度所满足的条件。试写出定量反映收集板 MN 上的收集效率 与磁感应强度 B
6、 的关系的相关式子。【参考答案】(1) ;(2) ;(3) 。【名师解析】(2)从 AB 圆弧面收集到的粒子有 2/3 能打到 MN 板上,刚好不能打到 MN 上的粒子从磁场中出来后速度方向与 MN 平行,则入射的方向与 AB 之间的夹角是 60,在磁场中运动的轨迹如图 1,轨迹圆心角 =60(2 分)4根据几何关系,粒子圆周运动的半径为 r=“L“ (2 分) 考点:动能定理,牛顿第二定律,带电粒子在磁场中的运动。3(16 分)(2019 河南名校联盟尖子生调研)如图所示,直角坐标系 xOy 平面内有垂直于平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为 B,一个半径为 R 的绝缘圆筒垂直于坐标平面放置
7、,圆心 P 在 x 轴上,O、P 间的距离为 2R,y 轴上各点处均可沿 x 轴正方向发射质量为 m、电荷量为 q 的同种带正电粒子,粒 子的发射速度大小均为 v02qRm,不计粒子的重力和粒子间的相互作用,求:(1)所有打到圆筒上的粒子中,在磁场中运动时间最短的粒子在磁场运动的时间及在 y 轴上发射的位置坐标;(2)从 y 轴上什么范围内发射的粒子能打在圆筒上? 5粒子在磁场中做圆周运动的周期: qBm2(1 分)则最短时间: (1 分)根据几何关系,发射点距坐标原点 O 的距离(2 分),即对应粒子在 y 轴上发射的位置坐标为(0, R3-2)(2)设从圆筒上面恰好能打在圆筒上的粒子从 y 轴上射出的位置在 M点,坐标为 M(0, y1)6由几何关系可知, (3 分)设从圆筒下面恰好打在圆筒上的粒子从 y 轴上射出的位置在 Q 点,坐标为 Q(0, y2)。由几何关系可知, (3 分) 因此能打在圆筒上的粒子在 y 轴上射出的范围是:(1 分)