高中物理磁場經(jīng)典習(xí)題(題型分類)含答案教學(xué)教材

1、精品文檔磁場補(bǔ)充練習(xí)題題組一1如圖所示，在xoy平面內(nèi)，y0的區(qū)域有垂直于xoy平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，一質(zhì)量為m、帶電量大小為q的粒子從原點(diǎn)o沿與x軸正方向成60角方向以v0射入，粒子的重力不計(jì)，求帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和帶電粒子離開磁場時(shí)的位置。2如圖所示，abcd是一個(gè)正方形的盒子，在cd邊的中點(diǎn)有一小孔e，盒子中存a在著沿ad方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為e，一粒子源不斷地從a處的小孔沿ab方向向盒內(nèi)發(fā)射相同的帶電粒子，粒子的初速度為v0，經(jīng)電場作用后恰好從e處的小孔射出，現(xiàn)撤去電場，在盒子中加一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b（圖中未畫出），粒子仍恰好從e孔射

2、出。（帶電粒子的重力和粒子之間的相互作用均可忽略不計(jì)）v0b（1）所加的磁場的方向如何？（2）電場強(qiáng)度e與磁感應(yīng)強(qiáng)度b的比值為多大？deec題組二3長為l的水平極板間，有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，板間距離也為l，極板不帶電。現(xiàn)有質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子(重力不計(jì))，從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁場以速度v水平射入，如圖所示。為了使粒子不能飛出磁場，求粒子的速度應(yīng)滿足的條件。4如圖所示的坐標(biāo)平面內(nèi)，在y軸的左側(cè)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小b1=0.20t的勻強(qiáng)磁場，在y軸的右側(cè)存在垂直紙面向里、寬度d=0.125m的勻強(qiáng)磁場b2。某時(shí)刻一質(zhì)量m=2.010-8kg、電量q=+

3、4.010-4c的帶電微粒（重力可忽略不計(jì)），從x軸上坐標(biāo)為（-0.25m，0）的p點(diǎn)以速度v=2.0103m/s沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)。試求：（1）微粒在y軸的左側(cè)磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；（2）微粒第一次經(jīng)過y軸時(shí)速度方向與y軸正方向的夾角；（3）要使微粒不能從右側(cè)磁場邊界飛出,b2應(yīng)滿足的條件。5圖中左邊有一對平行金屬板，兩板相距為d，電壓為u；兩板之間有勻強(qiáng)磁場，磁場應(yīng)強(qiáng)度大小為b0，方向平行于板面并垂直于紙面朝里。圖中右邊有一邊長為a的正三角形區(qū)域efg（ef邊與金屬板垂直），在此區(qū)域內(nèi)及其邊界上也有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，方向垂直于紙面朝里。假設(shè)一系列電荷量為q的正離子沿平行于金屬板面

4、，垂直于磁場的方向射入金屬板之間，沿同一方向射出金屬板之間的區(qū)域，并經(jīng)ef邊中點(diǎn)h射入磁場區(qū)域。不計(jì)重力。（1）已知這些離子中的離子甲到達(dá)磁場邊界eg后，從邊界ef穿出磁e精品文檔hfg精品文檔場，求離子甲的質(zhì)量。（2）已知這些離子中的離子乙從eg邊上的i點(diǎn)（圖中未畫出）穿出磁場，且gi長為3a/4，求離子乙的質(zhì)量。（3）若這些離子中的最輕離子的質(zhì)量等于離子甲質(zhì)量的一半，而離子乙的質(zhì)量是最大的，問磁場邊界上什么區(qū)域內(nèi)可能有離子到達(dá)。題組三6如圖所示，在以直角坐標(biāo)系xoy的坐標(biāo)原點(diǎn)o為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b、方向垂直xoy所在平面的勻強(qiáng)磁場。一帶電粒子由磁場邊界與x軸

5、的交點(diǎn)a處，以速度v0沿x軸負(fù)方向射入磁場，粒子恰好能從磁場邊界與y軸的交點(diǎn)c處，沿y軸正方向飛出磁場，不計(jì)帶電粒子所受重力。v0yc（1）求粒子的比荷。（2）若磁場的方向和所在空間的范圍不變，而磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小變?yōu)閎，該粒子仍從a處以相同的速度射入磁場，粒子飛出磁場時(shí)速度的方向相對于入射方向改變了角，求磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小。7如圖所示，在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，兩個(gè)方向相反且都垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場分布在以直徑a2a4為邊界的兩個(gè)半圓形區(qū)域i、ii中，a2a4與a1a3的夾角為60。一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子以某一速度從i區(qū)的邊緣點(diǎn)a1處沿與a1a3成iv0aoxa41306030角的方向射入磁場，

6、隨后該粒子以垂直于a2a4的方向經(jīng)過圓心o進(jìn)入ii區(qū)，a最后再從a4處射出磁場。已知該粒子從射入到射出磁場所用的時(shí)間為t，求i區(qū)和ii區(qū)中磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小（忽略粒子重力）。oiia3（1）已知粒子從外圓上以速度v射出，求粒子在a點(diǎn)的初速度v的大??；a28如圖所示，在以o為圓心，內(nèi)外半徑分別為r1和r2的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)，存在輻射狀電場和垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，內(nèi)外圓間的電勢差u為常量，r1r0，r23r0，一電荷量為+q，質(zhì)量為m的粒子從內(nèi)圓上的a點(diǎn)進(jìn)入該區(qū)域，不計(jì)重力。10（2）若撤去電場，如圖（b）,已知粒子從oa延長線與外圓的交點(diǎn)c以速度v射出，方向與oa延長線2成45角，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及粒子

7、在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；（3）在圖（b）中，若粒子從a點(diǎn)進(jìn)入磁場，速度大小為v，方向3不確定，要使粒子一定能夠從外圓射出，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)小于多少？題組四精品文檔精品文檔9利用電場和磁場，可以將比荷不同的離子分開，這種方法在化學(xué)分析和原子核技術(shù)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。如圖所示的矩形區(qū)域acdg(ac邊足夠長)中存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，a處有一狹縫。離子源產(chǎn)生的離子，經(jīng)靜電場加速后穿過狹縫沿垂直于ga邊且垂直于磁場的方向射入磁場，運(yùn)動(dòng)到ga邊，被相應(yīng)的收集器收集。整個(gè)裝置內(nèi)部為真空。已知被加速的兩種正離子的質(zhì)量分別是m1和m2(m1m2)，電荷量均為q。加速電場的電勢差為u，離子進(jìn)入電場時(shí)的初速度可以忽略

8、。不計(jì)重力，也不考慮離子間的相互作用。（1）求質(zhì)量為m1的離子進(jìn)入磁場時(shí)的速率v1；（2）當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為b時(shí)，求兩種離子在ga邊落點(diǎn)的間距s；（3）在前面的討論中忽略了狹縫寬度的影響，實(shí)際裝置中狹縫具有一定寬度。若狹縫過寬，可能使兩束離子在ga邊上的落點(diǎn)區(qū)域交疊，導(dǎo)致兩種離子無法完全分離。設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)，ga邊長為定值l，狹縫寬度為d，狹縫右邊緣在a處。離子可以從狹縫各處射入磁場，入射方向仍垂直于ga邊且垂直于磁場。為保證上述兩種離子能落在ga邊上并被完全分離，求狹縫的最大寬度。10如圖所示，abcd是長為2l、寬為l的長方形區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙面向里勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大

9、小為b。在ab邊中點(diǎn)m有一粒子源，該粒子源能不斷地向區(qū)域內(nèi)發(fā)出質(zhì)量為m、電量大小為q的帶負(fù)電的粒子，粒子速度的大小恒定，沿紙面指向各個(gè)方向，不計(jì)粒子重力。其中垂直于ab邊入射bcad的粒子恰能從ad邊中點(diǎn)n射出磁場。求：（1）粒子入射的速度大??；（2）bc邊有粒子射出的寬度。mn11如圖所示，在xoy坐標(biāo)系的第i象限內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，在x0軸上有一平面熒光屏，在y軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)o為l的s處有一粒子源，在某時(shí)刻同時(shí)發(fā)射大量質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子，它們的速度大小相y同，速度方向均在xy平面內(nèi)，與y軸正方向的夾角分布在0180范圍內(nèi)。觀察發(fā)現(xiàn)：熒光屏op之間發(fā)光

10、，p點(diǎn)右側(cè)任何位置均不發(fā)光，在pq之間的任一位置會(huì)先后兩次發(fā)光；oq之間的任一位置只有一次發(fā)s光，測出op間距為3l，不考慮粒子間的相互作用和粒子所受重力，求：b（1）粒子發(fā)射時(shí)的速度大?。唬?）q點(diǎn)先后發(fā)光的時(shí)間間隔。oqpx題組五12圖為可測定比荷的某裝置的簡化示意圖，在第一象限區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小b=2.010-3t,在y軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)l=0.50m的p處為離子的入射口，在y上安放接收器，現(xiàn)將一帶正電荷的粒子以v=3.5104m/s的速率從p處射入磁場，若粒子在y軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)l=0.50m的m處被觀測到，且運(yùn)動(dòng)軌跡半徑恰好最小，設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m,電量為q

11、,不記其重力。精品文檔就可以使其沿y軸正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小和方向，并求器精品文檔（1）求上述粒子的比荷；（2）如果在上述粒子運(yùn)動(dòng)過程中的某個(gè)時(shí)刻，在第一象限內(nèi)再加一個(gè)勻強(qiáng)電場，接收器ym出從粒子射入磁場開始計(jì)時(shí)經(jīng)過多長時(shí)間加這個(gè)勻強(qiáng)電場；（3）為了在m處觀測到按題設(shè)條件運(yùn)動(dòng)的上述粒子，在第一象限內(nèi)的磁場可以局l限在一個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)，求此矩形磁場區(qū)域的最小面積，并在圖中畫出該矩形。13一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于xy平面，在xy平面上，磁場分布在以ooplx入射口口為中心的一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由原點(diǎn)o開始運(yùn)動(dòng)，初速度為v，方向沿x軸正方向。后來

12、，粒子經(jīng)過y軸上的p點(diǎn)，此時(shí)速度方向與y軸正方向的夾角為30，p到o的距離為l，vpy如圖所示，不計(jì)重力的影響，求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小和xy平面上磁場區(qū)域的半徑r。若磁場仍是圓形，但圓心不一定在o點(diǎn)，則磁場區(qū)域的最小半徑是多ovx少？題組六14如圖所示，一帶電微粒質(zhì)量為m=2.010-11kg、電荷量q=+1.010-5c，從靜止開始經(jīng)電壓為u1=100v的電場加速后，水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場中，微粒射出b電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角=30，并接著進(jìn)入一個(gè)方向垂直紙面向里、寬度為d=34.6cm的勻強(qiáng)磁場區(qū)域。已知偏轉(zhuǎn)電場中金屬板長l=20cm，兩板u1vu2間距d=17.3cm，重力忽略不計(jì)。

13、求：（1）帶電微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速率v1；l（2）偏轉(zhuǎn)電場中兩金屬板間的電壓u2；（3）為使帶電微粒不會(huì)由磁場右邊射出，該勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b至少多大？dy15在平面直角坐標(biāo)系xoy中，第象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，第象v0限存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。一質(zhì)量為m、電量e為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的m點(diǎn)以速度v0垂直于y軸射入電場，經(jīng)x軸上的n點(diǎn)與x軸正方向成=60角射入磁場，最后從y軸負(fù)半軸上的p點(diǎn)垂直于y軸射出磁場，如圖所示。不計(jì)粒子重力。求：（1）m、n兩點(diǎn)間的電勢差umn；（2）粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r；（3）粒子從m點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到p點(diǎn)的總時(shí)間t。op

14、bvx16如圖所示，真空中有以(r,0)為圓心、r為半徑的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，方向垂直于紙面向里，在yr的虛線上方足夠大的范圍內(nèi)，有方向水平向左的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度的大小為e。從o點(diǎn)向不同方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子，質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡均在紙面內(nèi)，且質(zhì)子在磁場中偏轉(zhuǎn)的半徑也為r。已知質(zhì)子的電荷量為q，質(zhì)量為m，不計(jì)重力、質(zhì)子間的相互作用力和阻力。求：精品文檔精品文檔（1）質(zhì)子射入磁場時(shí)速度的大??；（2）沿x軸正方向射入磁場的質(zhì)子，到達(dá)y軸所需的時(shí)間；（3）與x軸正方向成30角(如圖中所示)射入的質(zhì)子，到達(dá)y軸的位置坐標(biāo)。題組七17如圖1所示，寬度為d的豎直狹長區(qū)域內(nèi)（邊界為l1、

15、l2），存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場和豎直方向上的周期性變化的電場（如圖2所示），電場強(qiáng)度的大小為e0，e0表示電場方向豎直向上。t=0時(shí)，一帶正電、質(zhì)量為m的微粒從左邊界上的n1點(diǎn)以水平速度v射入該區(qū)域，沿直線運(yùn)動(dòng)到q點(diǎn)后，做一次完整的圓周運(yùn)動(dòng)，再沿直線運(yùn)動(dòng)到右邊界上的n2點(diǎn)。q為線段n1n2的中點(diǎn)，重力加速度為g。上述d、e0、m、v、g為已知量。（1）求微粒所帶電荷量q和磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大?。唬?）求電場變化的周期t；（3）改變寬度d，使微粒仍能按上述運(yùn)動(dòng)過程通過相應(yīng)寬度的區(qū)域，求t的最小值。18如圖所示，兩塊水平放置、相距為d的長金屬板接在電壓可調(diào)的電源上。兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙

16、面向里的勻強(qiáng)磁場。將噴墨打印機(jī)的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m、水平速度均為v0、帶相等電荷量的墨滴。調(diào)節(jié)電源電壓至u，墨滴在電場區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入電場、磁場共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的m點(diǎn)。（1）判段墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度b的值；v0（3）現(xiàn)保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間的位置。為了使墨滴仍能到達(dá)下板m點(diǎn)，應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至b，則b的大d小為多少？m19有人設(shè)計(jì)了一種帶電顆粒的速率分選裝置，其原理如圖所示，兩帶電金屬板間有勻強(qiáng)電場，方向豎直向上，其中pqnm矩形區(qū)域內(nèi)還有方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場。一束比荷（電荷

17、量與質(zhì)量之比）均為1/k的帶正電顆粒，以不同的速率沿著磁場區(qū)域的水平中心線oo進(jìn)入兩金屬板之間，其中速率為v0的顆粒剛好從q點(diǎn)處離開磁場，然后做勻速直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)收集板。重力金屬極板mnl加速度為g，pq=3d，nq=2d，收集板與nq的距離為l，不帶電顆粒計(jì)顆粒間相互作用。求發(fā)射源（1）電場強(qiáng)度e的大?。籵p3dq2do收集板（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大?。唬?）速率為v0（1）的顆粒打在收集板上的位置到o點(diǎn)的距離。精品文檔金屬極板+精品文檔題組八20如圖所示，在直角坐標(biāo)系的第一象限中存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小為e，在第四象限中存在著垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，一質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子（不

18、計(jì)重力）在y軸上的a點(diǎn)以平行x軸的初速度v0射入電場區(qū)，然后從電場區(qū)v/ms-1v0進(jìn)入磁場區(qū)，又從磁場區(qū)進(jìn)入電場區(qū)，并通過x軸上p點(diǎn)和q點(diǎn)各一次，已知p點(diǎn)坐標(biāo)為（a，0），q點(diǎn)坐標(biāo)為（b，0），求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。oeqpx/m21如圖所示，x軸上方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場，下方有一場強(qiáng)為e的勻強(qiáng)電場，兩個(gè)場的方向圖中已經(jīng)標(biāo)出。在x軸上有一個(gè)點(diǎn)m（l，0），要使帶電量為q、質(zhì)量為m、重力不計(jì)的粒子在y軸上由靜止釋放后能到達(dá)m點(diǎn)。求：（1）帶電粒子應(yīng)帶何種電荷？粒子釋放點(diǎn)離o點(diǎn)的距離應(yīng)滿足什么條件？（2）粒子從靜止出發(fā)到m點(diǎn)，經(jīng)歷的時(shí)間是多少？（3）粒子從靜止出發(fā)到m點(diǎn)，所經(jīng)歷的路程

19、是多少？ybomex22如圖所示，l1、l2為兩平行的直線，間距為d。l1下方和l2上方的空間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度均為b?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子，以速度v從l1上的m點(diǎn)入射兩線之間的真空區(qū)域，速度方向與l1成30角。不計(jì)粒子所受的重力，試求：（1）粒子從m點(diǎn)出發(fā)后，經(jīng)過多長時(shí)間第一次回到直線l1上？（2）試證明：改變粒子的速度大小，發(fā)現(xiàn)無論入射速度v多大（遠(yuǎn)小于b光速），粒子從m點(diǎn)出發(fā)后第二次回到l1上時(shí)，必經(jīng)過同一點(diǎn)，并求出此點(diǎn)離m點(diǎn)的距離。（3）v滿足什么條件時(shí)，粒子恰好能回到m點(diǎn)？mvbl2l1題組九23自由電子激光器是利用高速電子束射人方向交替變化的磁場，使電子在磁場中擺動(dòng)著前進(jìn)，進(jìn)而產(chǎn)生激光的一種裝置。在磁場中建立與磁場方向垂直的平面坐標(biāo)系xoy，如圖甲所示。方向交替變化的磁場隨x坐標(biāo)變化的圖線如圖乙所示，每個(gè)磁場區(qū)域的寬度l=33m，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小10b0=3.7510-4t，規(guī)定磁場方向垂直紙面向外為正方向?，F(xiàn)將初速度為零的電子經(jīng)電壓u=4.5103v的電場加速后，從坐標(biāo)原點(diǎn)沿軸正方向射入磁場。電子電荷量e為1.610-19c，電子質(zhì)量m取910-31kg不計(jì)電子的重力，不考慮電子因高速運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)