高考物理大一輪復(fù)習(xí)《磁場(chǎng)》綜合檢測(cè)試題

《磁場(chǎng)》綜合檢測(cè)

（時(shí)間:90分鐘滿分：100分）

【測(cè)控導(dǎo)航】

考點(diǎn)題號(hào)

1.地磁場(chǎng)安培定則2

2.磁感應(yīng)強(qiáng)度及疊加1,3

3.安培力左手定則4,15

4.回旋加速器9

5.霍爾元件10

6.實(shí)驗(yàn)13,14

7.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)5,6,7,11,16

8.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)8,12,17,18

一、選擇題（本題共12小題,每小題4分，共48分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1?8題只

有一個(gè)選項(xiàng)正確,第9~12題有多項(xiàng)正確,全部選對(duì)得4分,選對(duì)但不全得2分,有選錯(cuò)或不選

的得0分）

1.（2016?廣東中山聯(lián)考）關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法中正確的是（B）

Q

2

A.由真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=kr可知，當(dāng)r趨近于零時(shí),其電場(chǎng)強(qiáng)度趨近于無(wú)限大

F

B.電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=q適用于任何電場(chǎng)

C.由安培力公式F=ILB可知，一小段通電導(dǎo)體在某處不受安培力,說(shuō)明此處一定無(wú)磁場(chǎng)

I）.一帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一定垂直于洛倫磁力的方向和帶電粒子的

運(yùn)動(dòng)方向

Q

2

解析:公式E=k「是點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度的決定式,E與Q成正比，與/成反比，但是當(dāng)r-0時(shí)，

F

帶電體不能視為點(diǎn)電荷,A錯(cuò)誤;公式E=q是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式,適用于任何電場(chǎng)，但是電場(chǎng)中

某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與F,q無(wú)關(guān),B正確;通電導(dǎo)線受力為零的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小不一定

為零,這可能是電流方向與B的方向在一條直線上的原因造成的,C錯(cuò)誤;洛倫茲力方向垂直

于B與v決定的平面，但B與v不一定垂直,D錯(cuò)誤.

2.（2016?廣西河池模擬）為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè):地球的磁場(chǎng)是由繞過(guò)地心

的軸的環(huán)形電流引起的.下列四個(gè)圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是（B）

解析:地磁場(chǎng)的N極在地理的南極附近,地磁場(chǎng)的S極在地理的北極附近,根據(jù)安培定則,讓拇

指與四指垂直,而四指彎曲的方向就是電流流動(dòng)的方向，故B正確.

3.（2016?河南百校質(zhì)檢）正三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)處分別有垂直

于三角形平面的無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通有恒定電流,方向如圖所示，

a,b,c三點(diǎn)分別是正三角形三邊的中點(diǎn),若A,B,C三處導(dǎo)線中的電流分別為I,21,31,己知無(wú)

限長(zhǎng)直導(dǎo)線在其周圍某一點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與電流成正比，與電流到這一點(diǎn)

I

的距離成反比，即B=k*則a,b,c三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小關(guān)系為（B）

A.a點(diǎn)最大B.b點(diǎn)最大

C.c點(diǎn)最大D.b,c兩點(diǎn)一樣大

解析:設(shè)正三角形的邊長(zhǎng)為2L,則a,b,c三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為

I|kl25kl2（76I|2kl24kl2|52I

L3LL

Ba=2k,BNIWL=p,kLBedV￡3?J,比較可得選B.

4.（2016?浙江桐鄉(xiāng)檢測(cè)）如圖所示,表示磁場(chǎng)對(duì)直線電流的作用，其中不正確的是（C）

XXXXXXX????,

xx?

XXxff

AB

解析:根據(jù)左手定則，伸開左手,讓磁感線垂直穿過(guò)手心,四指指電流方向,拇指所指方向?yàn)榘?/p>

培力的方向，故選項(xiàng)A,B,D正確,C錯(cuò)誤.

5.（2016?北京海淀區(qū)期中）如圖所示，甲、乙兩個(gè)質(zhì)量相同、帶等量異種電荷的帶電粒子，

以不同的速率經(jīng)小孔P垂直磁場(chǎng)邊界MN,進(jìn)入方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,在磁場(chǎng)中做

勻速圓周運(yùn)動(dòng),并垂直磁場(chǎng)邊界MN射出磁場(chǎng),半圓軌跡如圖中虛線所示.不計(jì)粒子所受重力

及空氣阻力，則下列說(shuō)法中正確的是（C）

A.甲帶負(fù)電荷，乙?guī)д姾?/p>

B.洛倫茲力對(duì)甲做正功

C.甲的速率大于乙的速率

D.甲在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間大于乙在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

解析：由左手定則可知，甲帶正電荷，乙?guī)ж?fù)電荷,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;洛倫茲力方向與速度方向垂直,

mv

故洛倫茲力對(duì)甲不做功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)r=qB可知，由于甲的半徑大于乙，故甲的速率大于

27rm1

乙的速率,選項(xiàng)C正確;根據(jù)T=qB可知,兩個(gè)電荷的周期相同,運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為$T,故甲在磁場(chǎng)

中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于乙在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

6.如圖是洛倫茲力演示儀的實(shí)物圖和結(jié)構(gòu)示意圖.用洛倫茲力演示儀可以觀察運(yùn)動(dòng)電子在磁

場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)徑跡.下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和分析正確的是（B）

勵(lì)磁線圈（前后各一個(gè)）

A.勵(lì)磁線圈通以逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?則能形成結(jié)構(gòu)示意圖中的電子運(yùn)動(dòng)徑跡

B.勵(lì)磁線圈通以順時(shí)針?lè)较虻碾娏?則能形成結(jié)構(gòu)示意圖中的電子運(yùn)動(dòng)徑跡

C.保持勵(lì)磁電壓（即勵(lì)磁線圈上所加電壓）不變,增加加速電壓，電子束形成圓周的半徑減小

D.保持加速電壓不變，增加勵(lì)磁電壓，電子束形成圓周的半徑增大

解析:勵(lì)磁線圈通以順時(shí)針?lè)较虻碾娏鳎瑒t由安培定則可知線圈內(nèi)部磁場(chǎng)向里，由左手定則可

知能形成結(jié)構(gòu)示意圖中的電子運(yùn)動(dòng)徑跡，選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;保持勵(lì)磁電壓不變，增加加速電

mv

壓,則電子的運(yùn)動(dòng)速度變大,根據(jù)r=qB可知電子束形成圓周的半徑增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;保持加

mv

速電壓不變,增加勵(lì)磁電壓,則B變大,根據(jù)r=qB可知，電子束形成圓周的半徑減小,選項(xiàng)D

錯(cuò)誤.

7.如圖（甲）所示,為一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為q的圓環(huán),可在水平放置的足夠長(zhǎng)的粗糙細(xì)桿上

滑動(dòng),細(xì)桿處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，（不計(jì)空氣阻力），現(xiàn)給圓環(huán)向右初速度vo,在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中

的速度圖像如圖（乙）所示.則圓環(huán)所帶的電性、勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和圓環(huán)克服摩擦力

所做的功W,下列說(shuō)法正確的是（重力加速度為g）（B）

XXXXX_

0

（甲）（乙）

mg

A.圓環(huán)帶負(fù)電,B二qv。

2mg

B.圓環(huán)帶正電,B二qV0

3

-,2

C.圓環(huán)帶負(fù)電,o

3

D.圓環(huán)帶正電,w/mVo2

解析：因圓環(huán)最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即在豎直方向上平衡，由左手定則知圓環(huán)帶正電，有

v0

q2B=mg

2mg

得B=qV0

由動(dòng)能定理得,圓環(huán)克服摩擦力所做的功

11vo3

一2——一.2

2v

W=2m'o-2n）（2）=8mo,故選項(xiàng)B正確.

8.如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子,不計(jì)重力,在a點(diǎn)以某一初速度水平向

左射入磁場(chǎng)區(qū)域I,沿曲線abed運(yùn)動(dòng),ab,be,cd都是半徑為R的圓弧.粒子在每段圓弧上運(yùn)

動(dòng)的時(shí)間都為t.規(guī)定垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檎?則磁場(chǎng)區(qū)域I,II,III三部分的

磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨x變化的關(guān)系可能是（C）

解析：由左手定則可判斷出磁感應(yīng)強(qiáng)度B在磁場(chǎng)區(qū)域I,II,III內(nèi)磁場(chǎng)方向分別為向外、向里、

1T271m7rm

向外,在三個(gè)區(qū)域中均運(yùn)動(dòng)W圓周，故t=4,由于T=1B，解得B=2qt只有選項(xiàng)C正確.

9.（2016?河北唐山模擬）粒子回旋加速器的工作原理如圖所示,置于真空中的D形金屬盒的

半徑為R,兩金屬盒間的狹縫很小,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與金屬盒盒面垂直,高頻交變

電流的頻率為f,加速器的電壓為U,若中心粒子源處產(chǎn)生的質(zhì)子質(zhì)量為m,電荷量為+q,在加

速器中被加速.不考慮相對(duì)論效應(yīng)，則下列說(shuō)法正確是（AC）

BZxx

(xxSxX'

A.質(zhì)子被加速后的最大速度不能超過(guò)2nRf

B.加速的質(zhì)子獲得的最大動(dòng)能隨加速電壓U增大而增大

C.質(zhì)子第二次和第一次經(jīng)過(guò)D形盒間狹縫后軌道半徑之比為殺：1

D.不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交變電流的頻率f,該加速器也可加速a

粒子

解析:質(zhì)子在回旋加速器中被加速，需要滿足質(zhì)子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期與交變電壓的周期相等，

mv

質(zhì)子的最大動(dòng)能由D形盒的半徑R決定,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由半徑公式r=qB可知質(zhì)子的最大速

qBR27tm1

度v二m,且滿足周期丁二qB二三可得最大速度v=2“fR,故選項(xiàng)A正確;質(zhì)子在電場(chǎng)中加速,

111

一2一2一2

V

根據(jù)動(dòng)能定理,第一次通過(guò)狹縫有qU=2ml；第二次通過(guò)狹縫有qU=2mV2_2/「,由兩式可知

V2：v尸也：1,故選項(xiàng)C正確;質(zhì)子的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是1,a粒子（氫核*e）的電荷數(shù)為2,

271m

質(zhì)量數(shù)為4,兩種粒子的比荷并不相等，由周期公式T=qB可知兩種粒子的周期也不相等,不

改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交變電流的頻率f,則不滿足a粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期與交變電流的周

期相等,該加速器就不能加速a粒子,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

10.（2016?北京市海淀區(qū)期末）半導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)電的粒子一一“載流子”有兩種：自由電子和空穴

（空穴可視為能自由移動(dòng)帶正電的粒子），以自由電子導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體叫N形半導(dǎo)體，以空

穴導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體叫P形半導(dǎo)體.

下表面

如圖為檢驗(yàn)半導(dǎo)體材料的類型和對(duì)材料性能進(jìn)行測(cè)試的原理圖，圖中一塊長(zhǎng)為a、高為b、寬

為c的半導(dǎo)體樣品板放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.當(dāng)有大小為I、

沿x軸正方向的恒定電流通過(guò)樣品板時(shí)，會(huì)在與z軸垂直的兩個(gè)側(cè)面之間產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差U”，

IB

霍爾電勢(shì)差大小滿足關(guān)系U產(chǎn)kc,其中k為材料的霍爾系數(shù).若每個(gè)載流子所帶電荷量的絕

對(duì)值為e,下列說(shuō)法中正確的是(AD)

A.如果上表面電勢(shì)高,則該半導(dǎo)體為P形半導(dǎo)體

B.如果上表面電勢(shì)高,則該半導(dǎo)體為N形半導(dǎo)體

C.霍爾系數(shù)較大的材料,其內(nèi)部單位體積內(nèi)的載流子數(shù)目較多

IB

D.樣品板在單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的載流子數(shù)目為??UH

解析:如果半導(dǎo)體為P形半導(dǎo)體，則能自由移動(dòng)的是帶正電的粒子，由左手定則可以判斷出粒

子偏向上表面，故上表面電勢(shì)高,選項(xiàng)A正確；如果半導(dǎo)體為N形半導(dǎo)體,則能自由移動(dòng)的是負(fù)

電子，由左手定則可以判斷出電子偏向上表面，故上表面電勢(shì)低，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;待電流穩(wěn)定后，

UH

粒子在電場(chǎng)力與洛倫茲力的作用下處于平衡狀態(tài),故存在bq=Bqv,而電流的大小又可以表

IB1

示為l=neSv=nebcv,兩式整理得BI=Umec;又因?yàn)閁產(chǎn)kc,故k=ne,故霍爾系數(shù)k較大的材料，

IB

其內(nèi)部單位體積內(nèi)的載流子數(shù)目較少,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由上式還可以推出n=CeUH,選項(xiàng)D正確.

11.如圖所示,abed是一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形,它是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)橫截面的邊界

線.一帶電粒子從ab邊的中點(diǎn)0垂直于磁場(chǎng)方向射入，其速度方向與ad邊成。=30。角，如圖.

已知該帶電粒子所帶電荷量為+q,質(zhì)量為m,重力不計(jì),若要保證帶電粒子從ad邊射出，則

(BD)

...........

：XXXX

：xXXX

*XXX

：xXXX

A.粒子軌道半徑最大值為4

L

B.粒子軌道半徑最大值為§

3兀m

C.該帶電粒子在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間為5Bq

BqL

D.該帶電粒子入射時(shí)的最大速度為3m

解析：由左手定則可以判斷出，帶電粒子受到洛倫茲力使得粒子向上偏轉(zhuǎn)而做圓周運(yùn)動(dòng)，由公

mv

式R=Bq可知,偏轉(zhuǎn)半徑隨入射速度的增大而增大,

要保證粒子從ad邊射出，則粒子沿臨界軌跡OFE做圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示;根據(jù)幾何關(guān)系可

LL

知，1.5R=5,故此時(shí)的半徑R=3,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;粒子在磁場(chǎng)中的飛行時(shí)間取決于粒子做

圓周運(yùn)動(dòng)的圓心角的大小，由幾何關(guān)系可得0（）2=02E,因?yàn)?E002=60°,故/E020=60°,所以

5兀

此時(shí)的圓心角為360。-60°=300°=3,則帶電粒子在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間為

5兀T5兀m5Timmv

t=3x2兀=3xBq=3Bq,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由公式R=Bq可知,帶電粒子入射時(shí)的最大速度

BqRBqL

v=m=3m,選項(xiàng)D正確.

12.（2016?浙江嘉興期末）扭擺器是同步輻射裝置中的插入件,能使粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生扭

擺.其簡(jiǎn)化模型如圖，I,11為寬度均為L(zhǎng)的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，邊界豎直，相距也為L(zhǎng),磁場(chǎng)方

向相反且垂直于紙面,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為Bi,Bz,其中BFBO.一質(zhì)量為m、電荷量為-q、

重力不計(jì)的粒子,從靠近平行板電容器MN板處由靜止釋放,極板間電壓為U,粒子經(jīng)電場(chǎng)加速

后平行于紙面射入扭擺器,射入I區(qū)和離開I區(qū)時(shí)速度與水平方向夾角均為9=30°,則

(CD)

A.若Bz=B”,則粒子離開扭擺器的速度方向與進(jìn)入扭擺器的速度方向

垂直

27tLjm

3

B.若B2=B?,粒子在扭擺器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=CqU

C.若B2=BO,粒子在扭擺器中運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的高度差h=（2-3）L

3mU

D.若B^LJ2q,

2則粒子能返回I區(qū)

解析:若B尸B。,粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖（甲）所示

則粒子離開扭擺器的速度方向與進(jìn)入扭擺器的速度方向平行,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)能定理,可

2

2UqV

得Uq=2mv2,解得粒子射入I區(qū)域時(shí)的速度為v='m，粒子在I中運(yùn)動(dòng)時(shí)有qvB產(chǎn)mR,由幾何

12mU

知識(shí)得L=2Rsin0=R，聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得B產(chǎn)LJ9，粒子在磁場(chǎng)I區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為

T27rm7tLm兀Lm

6tB3

t,=6=l0=3」2qU；同理若B_B,））粒子在H中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2=」2qU,粒子在1,n中間做

cos3002L3m

勻速直線運(yùn)動(dòng),t3=v=3j2qU故粒子在扭擺器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為

27tLIm2L3m

t=ti+tz+t3=312qU

選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于粒子在兩個(gè)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑相

等都為R,根據(jù)幾何知識(shí)R=L,h=2R(l-cos9)

2r

+Ltan代入數(shù)據(jù)得h=(2-3)L，選項(xiàng)C正確；如圖(乙)所示.為使粒子能再次回到I區(qū),

應(yīng)滿足R'(1+sin6

二、非選擇題(共52分)

13.(6分)(2016?天津和平區(qū)校級(jí)期末)磁體和電流之間、磁體和運(yùn)動(dòng)電荷之間、電流和電

流之間都可通過(guò)磁場(chǎng)而相互作用，此現(xiàn)象可通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)證明:

圖(a)

(1)如圖(a)所示,在重復(fù)奧斯特的電流磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為使實(shí)驗(yàn)方便效果明顯,通電導(dǎo)線

應(yīng)

A.平行于南北方向，位于小磁針上方

B.平行于東西方向，位于小磁針上方

C.平行于東南方向，位于小磁針下方

D.平行于西南方向，位于小磁針下方

此時(shí)從上向下看，小磁針的旋轉(zhuǎn)方向是(填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”).

(2)如圖(b)所示是電子射線管示意圖,接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光

屏上會(huì)看到一條亮線.要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的

是.(填選項(xiàng)代號(hào))

圖⑹

A.加一磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向

B.加一磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向沿y軸正方向

C.加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向

D.加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向

(3)如圖(c)所示，兩條平行直導(dǎo)線，當(dāng)通以相同方向的電流時(shí)，它們相互(填“排斥”

或“吸引”)，當(dāng)通以相反方向的電流時(shí)，它們相互(填“排斥”或“吸引”)，這時(shí)每

個(gè)電流都處在另一個(gè)電流的磁場(chǎng)里,因而受到磁場(chǎng)力的作用，也就是說(shuō)，電流和電流之間,就

像磁極和磁極之間一樣,也會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用.

解析：(1)由于無(wú)通電導(dǎo)線時(shí)，小磁針S極指南,N極指北，位于南北方向，若導(dǎo)線的磁場(chǎng)仍使小

磁針南北偏轉(zhuǎn),根本無(wú)法觀察,所以為使實(shí)驗(yàn)方便效果明顯，導(dǎo)線應(yīng)平行于南北方向位于小磁

針上方,這樣當(dāng)導(dǎo)線中通電時(shí)，小磁針能向東西偏轉(zhuǎn),實(shí)驗(yàn)效果比較明顯,故A正確.導(dǎo)線下方

磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,小磁針N極向里轉(zhuǎn),從上向下看,小磁針逆時(shí)針旋轉(zhuǎn).

(2)若加一沿z軸負(fù)方向的磁場(chǎng),根據(jù)左手定則,洛倫茲力方向沿y軸負(fù)方向,亮線不向下偏轉(zhuǎn),

不符合題意,故A錯(cuò)誤;若加一沿y軸正方向的磁場(chǎng),根據(jù)左手定則,洛倫茲力方向沿z軸負(fù)方

向,亮線向下偏轉(zhuǎn),符合題意,故B正確;若加一沿z軸負(fù)方向的電場(chǎng)，電子帶負(fù)電，電場(chǎng)力方向

沿z軸正方向,亮線不向下偏轉(zhuǎn),不符合題意,故C錯(cuò)誤;若加一沿y軸正方向的電場(chǎng)，電子帶

負(fù)電，電場(chǎng)力方向沿y軸負(fù)方向,亮線不向下偏轉(zhuǎn),不符合題意,故D錯(cuò)誤.

(3)題圖(c)中,通入電流方向相同時(shí),研究右導(dǎo)線的受力情況,將左導(dǎo)線看成場(chǎng)源電流,根據(jù)

安培定則可知,它在右導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，由左手定則判斷可知,右導(dǎo)線所

受的安培力方向向左；同理,將右導(dǎo)線看成場(chǎng)源電流,左導(dǎo)線受到的安培力向右,兩導(dǎo)線要靠

攏,說(shuō)明電流方向相同時(shí),兩導(dǎo)線相互吸引；同理可知，當(dāng)通入電流方向相反時(shí),兩導(dǎo)線遠(yuǎn)離，

兩導(dǎo)線相互排斥.

答案：⑴A逆時(shí)針(2)B(3)吸引排斥

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):每問(wèn)2分.

14.(6分)霍爾元件可以用來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化.圖(甲)為使用霍爾元件測(cè)量通電直導(dǎo)線產(chǎn)

生磁場(chǎng)的裝置示意圖.由于磁芯的作用，霍爾元件所處區(qū)域磁場(chǎng)可看做勻強(qiáng)磁場(chǎng).測(cè)量原理如

圖(乙)所示，直導(dǎo)線通有垂直紙面向里的電流，霍爾元件前、后、左、右表面有四個(gè)接線柱,

通過(guò)四個(gè)接線柱可以把霍爾元件接入電路.所用器材已在圖中給出，部分電路已經(jīng)連接好.為

測(cè)量霍爾元件所處區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B;

(1)制造霍爾元件的半導(dǎo)體參與導(dǎo)電的自由電荷帶負(fù)電，電流從(乙)圖中霍爾元件左側(cè)流入,

右側(cè)流出，霍爾元件(填“前”或“后”)表面電勢(shì)高.

(2)在圖中畫線連接成實(shí)驗(yàn)電路圖.

(3)已知霍爾元件單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n,每個(gè)自由電荷的電荷量為e,霍爾元件的厚度

為h,為測(cè)量霍爾元件所處區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B,還必須測(cè)量的物理量有、

(寫出具體的物理量名稱及其符號(hào))，計(jì)算式B=.

解析：(1)磁場(chǎng)是直線電流產(chǎn)生的,根據(jù)安培定則,磁場(chǎng)方向向下；電流向右,根據(jù)左手定則，安

培力向內(nèi)，載流子是負(fù)電荷，故后表面帶負(fù)電，前表面帶正電,故前表面電勢(shì)較高.

(2)變阻器控制電流,用電壓表測(cè)量電壓，電路圖如圖所示.

(3)設(shè)前后表面的厚度為d,最終自由電荷在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下處于平衡,有

U

ed=evB

根據(jù)電流微觀表達(dá)式，有

I=neSv=nedhv

聯(lián)立解得

nehU

B=I.

答案：(1)前

(2)見解析

nehU

(3)電壓表示數(shù)U電流表示數(shù)II

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):每空1分，作圖2分.

15.(8分)如圖所示，在傾角為30°的斜面上，固定一寬度為L(zhǎng)=0.25m的足夠長(zhǎng)平行光滑金屬

導(dǎo)軌,在導(dǎo)軌上端接入電源和滑動(dòng)變阻器.電源電動(dòng)勢(shì)為E=3.0V,內(nèi)阻為r=l.0C.一質(zhì)量

m=20g的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好.整個(gè)裝置處于垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，

磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.80T.導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì)，取g=10m/s2.

(1)如要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止,滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值是多少？

(2)如果拿走電源,直接用導(dǎo)線接在兩導(dǎo)軌上端,滑動(dòng)變阻器阻值不變化,求金屬棒所能達(dá)到

的最大速度值.

（3）在第（2）問(wèn)中金屬棒達(dá)到最大速度前,某時(shí)刻的速度為10m/s,求此時(shí)金屬棒的加速度大

小.

解析：（1）由于金屬棒靜止在金屬導(dǎo)軌上,故受力平衡,如圖所示

安培力F=ILB=mgsin30°=0.1N（1分）

F

得I=BL=o.5A（1分）

設(shè)變阻器接入電路的阻值為R,根據(jù)閉合電路歐姆定律

E=I（R+r）

E

聯(lián)立解得R='r=5Q.（1分）

（2）金屬棒達(dá)到最大速度時(shí),將勻速下滑，此時(shí)安培力大小、回路中電流大小應(yīng)與上面情況相

同，即金屬棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=IR=2.5V（1分）

由E=BLv

E

得V=BL=12.5m/s.（1分）

（3）金屬棒速度為10m/s時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)

E'=BLv'=2V（1分）

E'

電流為r=n

金屬棒受到的安培力為F'=BI'L=0.08N（1分）

mgsin300-F'

金屬棒的加速度為a=m=1m/1.（1分）

答案：⑴5Q（2）12.5m/s（3）1m/s2

16.（8分）（2016?山東淄博摸底）如圖所示，在y軸右側(cè)有一方向垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁

場(chǎng)區(qū)域（圖中未畫出），磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一束質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子流,沿x軸正

向運(yùn)動(dòng),其速度大小介于V。與2v。之間,從坐標(biāo)原點(diǎn)射入磁場(chǎng),經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后,所有粒子均沿y

軸正方向射出磁場(chǎng)區(qū)域.不計(jì)粒子重力?求:

0o?

(1)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最大半徑和最小半徑；

(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；

(3)滿足條件的磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積.

2

V

解析：(1)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,則qvB=mR,速度最大為2v。

2mv0

的粒子,運(yùn)動(dòng)半徑最大,R尸qB；(1分)

mv0

速度最小為vo的粒子,運(yùn)動(dòng)半徑最小R2=qB.(i分)

27cm1

(2)所有粒子運(yùn)動(dòng)的周期都相同,粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也相同,T=qB,t=41

Tim

得t=2qB.(2分)

(3)粒子沿x軸正向進(jìn)入磁場(chǎng),射出時(shí)速度方向均豎直向上,偏轉(zhuǎn)角都是90°,所以軌跡經(jīng)過(guò)

的區(qū)域?yàn)榇艌?chǎng)的最小面積,如圖所示，圖中淺色陰影部分即為最小磁場(chǎng)區(qū)域.

（1分）

（1分）

S=S1-S2（1分）

22

3（7t-2）mv0

92

聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得$=4q-B-.（1分）

22

2mvmv

0oran3（兀2）01%-

）2

答案：⑴,田qB⑵2qB（3）4qB

17.（12分）（2016?廣東百校質(zhì)檢）如圖所示,一質(zhì)量m=lX10、kg、電荷量q=2X106C的帶

正電微粒（重力不計(jì)），從靜止開始經(jīng)電壓口=400V的加速電場(chǎng)加速后，水平進(jìn)入兩平行金屬

我

板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，金屬板長(zhǎng)L=1m,兩板間距d=2m,微粒射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角0

=30。，接著進(jìn)入一方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=3T,

微粒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)后恰能從右邊界射出.求：

（1）微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度大小V0；

（2）兩金屬板間的電壓U2;

（3）微粒在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度D.

解析：（1）帶電微粒在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理有

1

-2

qUi=2n]V0,（1分）

得vo=4X10°m/s.（1分）

（2）帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),有

qE

a=m=md,（1分）

L

tA（i分）

tan。=、0=3,（1分）

代數(shù)解得仄=400V.（1分）

（3）帶電微粒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，恰好從右邊界射出，對(duì)應(yīng)圓周運(yùn)動(dòng)的圓心角為120°,

由洛倫茲力提供向心力有qvB初、

mv

得r=qB,（1分）

2兀m

T=qB,（i分）

由以上三式可得帶電微粒在磁場(chǎng)中的時(shí)間

T271m

10

t=3=3qB=1X10s,（1分）

由幾何關(guān)系可知D=r+rsin0,（1分）

v=cos。，（1分）

6小

解得D=71X10-4m.（1分）

答案：⑴4X10'm/s

(2)400V

(3)1X10'°s71XIO,1m

18.（12分）（2016?河北正定中學(xué)月考）如圖所示,左側(cè)裝置內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)和方向豎直向

下的勻強(qiáng)電場(chǎng),裝置上下兩極板間電勢(shì)差為U,間距為L(zhǎng),右側(cè)為“梯形”勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域ACDH,

其中,AH〃CD,AH=4L一束電荷量大小為q、質(zhì)量不等的帶電粒子（不計(jì)重力、可視為質(zhì)點(diǎn)）,

從狹縫S,射入左側(cè)裝置中恰能沿水平直線運(yùn)動(dòng)并從狹縫Sz射出,接著粒子垂直于AH、由AH

的中點(diǎn)M射入“梯形”區(qū)域,最后全部從邊界AC射出.若兩個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)方向均水平（垂直于

紙面向里）、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,“梯形”寬度而LL,忽略電場(chǎng)、磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)及粒子

間的相互作用.

（1）判定這束粒子所帶電荷的種類，并求出粒子速度的大??；

（2）求出這束粒子可能的質(zhì)量最小值和最大值；

（3）求出（2）問(wèn)中偏轉(zhuǎn)角度最大的粒子在“梯形”區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.

解析：⑴由于粒子在“梯形”磁場(chǎng)中從邊界AC射出，可知粒子帶正電；

（1分）

由于粒子在左側(cè)正交電磁場(chǎng)中沿直線通過(guò)且洛倫茲力不做功，故粒子速率不變,

UU

有qvB=Eq,E=L,所以v=BL.（2分）

2

v

（2）在“梯形”區(qū)域內(nèi)，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律，有qvB=mR,

（1分）

當(dāng)粒子質(zhì)量有最小值時(shí),R最小,粒子運(yùn)動(dòng)軌跡恰與AC相切［如圖（甲）］;當(dāng)粒子質(zhì)量有最大值

時(shí),R最大,粒子運(yùn)動(dòng)軌跡恰過(guò)C點(diǎn)［如圖（乙）］,

由幾何關(guān)系有R=（2L-Ri）sin45。，

R=2廬1）L,（2分）

因MN=L,所以4AMC是等腰直角三角形,R2=L,（1分）

qB2L22（72-l）qB2L2

解得,mmi?=U,m,,*U.（2分）

271m

（3）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=qB,粒子沿圖（甲）軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)應(yīng)的圓心角最大，

有

13503

t=360°T=8T）（2分）

3（衣?1）兀BI?

解得t=2U（1分）

U

答案：（1）帶正電BL

qB2L22（^-l）qB2L2

⑵下U

3（72-1）7TBL2

⑶2U

【備用題組】

1.（2016?四川巴中檢測(cè)）如圖，在xOy平面第一象限整個(gè)區(qū)域分布--勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向平

行y軸向下.在第四象限內(nèi)存在一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，左邊界為y軸，右邊界為x=51的直線，磁場(chǎng)

方向垂直紙面向外.一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子從y軸上P點(diǎn)以初速度V。垂直y軸射

入勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)力作用下從x軸上Q點(diǎn)以與x軸正方向成45°角進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng).已知0Q=l,

不計(jì)粒子重力.求：

（DP點(diǎn)的縱坐標(biāo);

（2）要使粒子能再次進(jìn)入電場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍.

解析：(1)設(shè)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)y方向的速度為V”則

vy=votan0

設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,有

°Q=Vot

OP=2t

1

聯(lián)立解得OP=2

(2)作出粒子剛好能再進(jìn)入電場(chǎng)的軌跡，如圖所示

設(shè)此時(shí)的軌跡半徑為r,由幾何關(guān)系有

r+rcos45°=1

粒子在磁場(chǎng)中的速度

v0

v=cosO,

2

V

根據(jù)牛頓第二定律qvBi=mr,

(業(yè)+l)mv0

聯(lián)立解得B產(chǎn)qi,

要使粒子能再進(jìn)入電場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B的范圍為

(亞+l)mv0

BNqi

1

答案：⑴5

("+l)mv0

（2）B》qi

2.（2016?北京市海淀區(qū)期末）在科學(xué)研究中，可以通過(guò)施加適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)帶電

粒子運(yùn)動(dòng)的控制.如圖所示,某時(shí)刻在xOy平面內(nèi)的第II,III象限中施加沿y軸負(fù)方向、電場(chǎng)

強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng),在第1，IV象限中施加垂直于xOy坐標(biāo)平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻

強(qiáng)磁場(chǎng).一質(zhì)量為m,電荷量為q的帶正電粒子從M點(diǎn)以速度V。沿垂直于y軸方向射入該勻強(qiáng)

電場(chǎng)中，粒子僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)0且沿0P方向進(jìn)入第IV象限.在粒子到達(dá)坐

標(biāo)原點(diǎn)0時(shí)撤去勻強(qiáng)電場(chǎng)（不計(jì)撤去電場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)及帶電粒子運(yùn)動(dòng)的影響），粒子經(jīng)過(guò)原點(diǎn)0進(jìn)

入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并僅在磁場(chǎng)力作用下,運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間從y軸上的N點(diǎn)射出磁場(chǎng).已知0P與x

軸正方向夾角a=60。，帶電粒子所受重力及空氣阻力均可忽略不計(jì),求：

（DM,0兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U;

（2）坐標(biāo)原點(diǎn)。與N點(diǎn)之間的距離d;

（3）粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的總時(shí)間t.

解析：（1）設(shè)粒子經(jīng)過(guò)0點(diǎn)的速度為V,則cosa=v,

對(duì)于電子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理有

11

~~2

qU=2mV，-2m，

2

3mv0

解得U=2q.

（2）設(shè)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示.

mv2

洛倫茲力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律有qvB=R,

2mv。

解得R=qB,

2mv0

根據(jù)幾何關(guān)系可知,0與N之間的距離d=R=qB.

(3)設(shè)粒子在電場(chǎng)中從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至0點(diǎn)所用時(shí)間為tb

根據(jù)牛頓第二定律可知,粒子在電場(chǎng)中的加速度

qE

a=m,

粒子通過(guò)0點(diǎn)時(shí)豎直方向速度vy=Ao,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有Vka3

q&mvo

解得t尸qE,

設(shè)粒子在磁場(chǎng)中從0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至N點(diǎn)用時(shí)為t2,粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期

2兀R2n-a571m

T=v?=27c2qB,

解得粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的總時(shí)間

\5mv05兀m

t=ti+t2=qE+3qB

2

3mv02mv0

答案：⑴2q(2)qB

\/3mv0571m

⑶qE+3qB

3.(2016?河南百校聯(lián)盟質(zhì)檢)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系xOy中，第I象限內(nèi)有沿y軸負(fù)向

的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E,第IV象限內(nèi)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng).在y