（高考物理高分突破試題）專題9磁場(chǎng)（解析版）

（高考物理高分突破試題）專題9磁場(chǎng)（解析版）（高考物理高分突破試題）專題9磁場(chǎng)（解析版）/（高考物理高分突破試題）專題9磁場(chǎng)（解析版）專題9磁場(chǎng)一、安培定則、左手定則、右手定則的應(yīng)用(左力右電).二、幾種常見的磁感線分布：直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)無(wú)磁極、非勻強(qiáng),且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似,管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁場(chǎng)最強(qiáng),管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極,且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn),磁場(chǎng)越弱安培定則立體圖橫截面圖特高壓直流輸電是國(guó)家重點(diǎn)工程,部分輸電線路簡(jiǎn)化圖如圖所示.高壓輸電線上使用"abcd正方形間隔棒"支撐導(dǎo)線L1、L2、L3、L4,其目的是固定各導(dǎo)線間距,防止導(dǎo)線互相碰撞,圖中導(dǎo)線L1、L2、L3、L4水平且恰好處在正四棱柱的四條棱上,并與"abcd正方形間隔棒”所在平面垂直,abcd的幾何中心為O點(diǎn),O點(diǎn)到四根導(dǎo)線的距離相等并遠(yuǎn)小于導(dǎo)線的長(zhǎng)度,忽略地磁場(chǎng)影響,當(dāng)四根導(dǎo)線通有等大、同向的電流時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A．O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿ac連線方向B．O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿bd連線方向C．L1所受安培力沿正方形的對(duì)角線ac方向D．L1所受安培力沿正方形的對(duì)角線bd方向【解答】解：AB．四條導(dǎo)線的電流相等,且O點(diǎn)到四條導(dǎo)線距離相等,根據(jù)右手定則和對(duì)稱,L1在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與L3在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向,L2在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與L4在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向,根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加原理,四條導(dǎo)線在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于零,故AB錯(cuò)誤;CD．其余三條導(dǎo)線對(duì)L1都是吸引力,結(jié)合對(duì)稱性可知,L1所受安培力的方向沿正方形的對(duì)角線ac方向,故C正確,D錯(cuò)誤.故選：C.兩根通電細(xì)長(zhǎng)直導(dǎo)線緊靠著同樣長(zhǎng)的塑料圓柱體,圖甲是圓柱體和導(dǎo)線1的截面,導(dǎo)線2固定不動(dòng)(圖中未畫出).導(dǎo)線1繞圓柱體在平面內(nèi)第一與第二象限從θ＝0緩慢移動(dòng)到π,測(cè)量圓柱體中心O處磁感應(yīng)強(qiáng)度,獲得沿x方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bx隨θ的圖像(如圖乙)和沿y方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度By隨θ的圖像(如圖丙).下列說(shuō)法正確的是()A．導(dǎo)線1電流方向垂直紙面向里B．導(dǎo)線2在第三象限角平分線位置C．隨著θ的增大,中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度先變大后變小D．當(dāng)θ＝0.25π時(shí),中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿第四象限角平分線向外【解答】解：B、當(dāng)導(dǎo)線1轉(zhuǎn)動(dòng)0.5π時(shí),根據(jù)安培定則(或右手螺旋定則)可知,導(dǎo)線1此時(shí)只產(chǎn)生了x軸方向的磁場(chǎng),又因?yàn)榇藭r(shí)O點(diǎn)只有沿x軸正方向的磁場(chǎng),可知導(dǎo)線2在豎直方向上沒有分量,所以導(dǎo)線2不可能位于第三象限的角平分線上,只能是在y軸上,故B錯(cuò)誤;A、根據(jù)丙圖可知,導(dǎo)線1在初始狀態(tài)在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿y軸負(fù)方向.根據(jù)右手螺旋定則可知導(dǎo)線1中電流方向垂直紙面向外.故A錯(cuò)誤;C、磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量,根據(jù)勾股定理,可知中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=Bx2+ByD、θ＝0.25π時(shí),導(dǎo)線1產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿第四象限角平分線,但導(dǎo)線2產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿x軸正方向.故中心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向在x軸正方向與第四象限角平分線之間.并不是沿第四象限的角平分線,故D錯(cuò)誤.故選：C.如圖甲所示,為特高壓輸電線路上使用六分裂阻尼間隔棒的情景.其簡(jiǎn)化如圖乙,間隔棒將6條輸電導(dǎo)線分別固定在一個(gè)正六邊形的頂點(diǎn)a、b、c、d、e、f上,O為正六邊形的中心,A點(diǎn)、B點(diǎn)分別為Oa、Od的中點(diǎn).已知通電導(dǎo)線在周圍形成磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流大小成正比,與到導(dǎo)線的距離成反比.6條輸電導(dǎo)線中通有垂直紙面向外,大小相等的電流,其中a導(dǎo)線中的電流對(duì)b導(dǎo)線中電流的安培力大小為F,則()A．O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為零B．A點(diǎn)和B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同C．a(chǎn)導(dǎo)線所受安培力為FD．a(chǎn)導(dǎo)線所受安培力方向沿Oa指向a【解答】解：A．根據(jù)右手螺旋定則結(jié)合對(duì)稱性可知a和d導(dǎo)線在O點(diǎn)處的磁場(chǎng)等大反向,b和e導(dǎo)線在O點(diǎn)處的磁場(chǎng)等大反向,c和f導(dǎo)線在O點(diǎn)處的磁場(chǎng)等大反向,故O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,故A正確;B．根據(jù)對(duì)稱性可知A點(diǎn)和B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向不同,關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱,故B錯(cuò)誤;CD．根據(jù)題意可知b、f對(duì)導(dǎo)線a的安培力大小F,e、c對(duì)導(dǎo)線a的安培力大小為33F,d對(duì)導(dǎo)線a的安培力大小為FF因?yàn)閷?dǎo)線的電流方向相同,所以導(dǎo)線直線安培力表現(xiàn)為相互吸引,則a導(dǎo)線所受安培力方向沿aO指向O,故CD錯(cuò)誤.故選：A.如圖所示,四根通有恒定電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直xOy平面放置,四根長(zhǎng)直導(dǎo)線與xOy平面的交點(diǎn)組成邊長(zhǎng)為2a的正方形且關(guān)于x軸和y軸對(duì)稱,各導(dǎo)線中電流方向已標(biāo)出,其中導(dǎo)線1、3中電流大小為I,導(dǎo)線2、4中電流大小為2I.已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與電流成正比、與該點(diǎn)到通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離成反比,即B=kIr、下列說(shuō)法正確的是A．長(zhǎng)直導(dǎo)線1、4之間的相互作用力為吸引力B．一垂直于紙面并從O點(diǎn)射入的粒子,將做圓周運(yùn)動(dòng)C．導(dǎo)線4受到的導(dǎo)線1、2、3的作用力的合力方向指向O點(diǎn)D．僅將導(dǎo)線2中的電流反向,則導(dǎo)線2和4連線上各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均相同【解答】解：A、當(dāng)通有同向電流時(shí),通電導(dǎo)線之間表現(xiàn)為吸引力,當(dāng)通有反向電流時(shí),通電導(dǎo)線之間表現(xiàn)為斥力,長(zhǎng)直導(dǎo)線1、4中電流方向相反,兩導(dǎo)線之間的作用力為斥力,故A錯(cuò)誤;B、由右手螺旋定則得,1導(dǎo)線和3導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向,2導(dǎo)線和4導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向,則O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,因此過(guò)O點(diǎn)垂直于紙面射入的粒子,將做勻速直線運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;C、長(zhǎng)直導(dǎo)線1在長(zhǎng)直導(dǎo)線4處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1=導(dǎo)線3在長(zhǎng)直導(dǎo)線4處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為B1,方向豎直向上;長(zhǎng)直導(dǎo)線2在長(zhǎng)直導(dǎo)線4處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2=k?2I2則三根導(dǎo)線在4處的合場(chǎng)強(qiáng)為零,導(dǎo)線4不受安培力,故C錯(cuò)誤;D、根據(jù)右手螺旋定則和矢量合成可得,導(dǎo)線1和3在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向,合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,導(dǎo)線2和4連線上除O點(diǎn)以外的其它點(diǎn)處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于導(dǎo)線2和4的連線斜向左上;將導(dǎo)線2中的電流反向,導(dǎo)線2和4在連線上產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直于連線斜向左上,則導(dǎo)線2和4連線上各點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均垂直于導(dǎo)線2和4的連線斜向左上,方向相同,故D正確.故選：D.如圖所示,在豎直絕緣圓筒水平直徑兩端分別固定一直導(dǎo)線A1A2和B1B2,兩導(dǎo)線中通有相同的恒定電流I;圓筒水平直徑AB與CD垂直,其中A、B,C、D分別為該兩直徑的端點(diǎn),且A、B分別為A1A2和B1B2的中點(diǎn).下列說(shuō)法正確的是()A．C、D兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同B．沿圓筒水平直徑AB,由A至B磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小C．沿圓筒水平直徑AB,由A至B磁感應(yīng)強(qiáng)度先增大后減小D．若將導(dǎo)線A1A2保持豎直沿桶壁繞O1O2緩慢轉(zhuǎn)過(guò)90°,則O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸增大【解答】解：A、因?yàn)閷?dǎo)線中的電流大小相等,畫出裝置的俯視圖如圖甲：它們?cè)贑、D兩點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,由右手螺旋定則及磁場(chǎng)疊加可知,C、D的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向,故A錯(cuò)誤;BC、同理可知,O處磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,所以沿水平直徑AB,由A到B磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)先減小后增大,故BC錯(cuò)誤;D、A1A2導(dǎo)線沿桶壁繞O1O2緩慢轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中,O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化情況如圖乙所示,可知O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸增大,故D正確.故選：D.三、磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B＝eq\f(F,IL),安培力大小F＝BIL(B、I、L相互垂直,且L為有效長(zhǎng)度)四、同向電流相互吸引,反向電流相互排斥.安裝適當(dāng)?shù)能浖?利用智能手機(jī)中的磁傳感器可以測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B.在手機(jī)上建立三維直角坐標(biāo)系,手機(jī)顯示屏所在平面為xOy平面,x軸、y軸如圖所示,z軸垂直手機(jī)屏正面向外.經(jīng)探測(cè)發(fā)現(xiàn)當(dāng)磁場(chǎng)在x、y、z方向的分量與所建坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)正方向相同時(shí)顯示的示數(shù)為正值,反向時(shí)為負(fù)值.某同學(xué)在某地對(duì)地磁場(chǎng)進(jìn)行了六次測(cè)量,前四次測(cè)量時(shí)手機(jī)屏面保持水平且正面朝上.根據(jù)表中測(cè)量結(jié)果可推知()測(cè)量序號(hào)Bx/μTBy/μTBz/μT1﹣25.130﹣36.502﹣24.560﹣36.003024.22﹣36.4040﹣24.14﹣36.505﹣43.94﹣7.3106﹣26.6834.560A．測(cè)量地點(diǎn)位于南半球B．當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小約為60μTC．第3、4次測(cè)量時(shí)x軸均與磁場(chǎng)方向垂直D．第5、6次測(cè)量時(shí)手機(jī)屏均與磁場(chǎng)方向垂直【解答】解：A．地磁場(chǎng)如圖所示地磁南極位于地理北極附近,地磁北極位于地理南極附近,由表中z軸數(shù)據(jù)可看出z軸的磁場(chǎng)豎直向下,則測(cè)量地點(diǎn)應(yīng)位于北半球,故A錯(cuò)誤;B．磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量,由表格中的數(shù)據(jù),根據(jù)平行四邊形定則,此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：B=代入數(shù)據(jù)得：B≈45μT,故B錯(cuò)誤;C．北半球的磁場(chǎng)指向北方斜向下,第3、4次測(cè)量Bx＝0,故x軸與磁場(chǎng)方向垂直,故C正確;D．第5、6次測(cè)量時(shí),Bz＝0,故z軸與磁場(chǎng)方向垂直,xOy平面(手機(jī)屏所在平面)與磁場(chǎng)方向平行,故D錯(cuò)誤.故選：C.如圖所示,無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線A、B和以點(diǎn)p為圓心的圓形導(dǎo)線C、D固定在xy平面內(nèi).導(dǎo)線C、D有強(qiáng)度相同的恒定電流,導(dǎo)線B中有強(qiáng)度為I0、方向?yàn)?x的電流.導(dǎo)線C在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.當(dāng)導(dǎo)線A中的電流改變時(shí),導(dǎo)線A～D的電流在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如下表,下列敘述正確的是()導(dǎo)線A的電流導(dǎo)線A～D的電流在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小強(qiáng)度方向0無(wú)0I0+y?I0﹣yB0A．表格中的"?”應(yīng)填入2B0B．導(dǎo)線B中電流在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0C．導(dǎo)線D中電流在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度比導(dǎo)線B產(chǎn)生的要小D．導(dǎo)線C中電流在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向是垂直xy平面向內(nèi)【解答】解：A．導(dǎo)線A中的電流為0時(shí),p點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,即B、C、D三條導(dǎo)線產(chǎn)生合磁場(chǎng)為零,當(dāng)A中電流為﹣I0時(shí),p點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,方向垂直紙面向外,故當(dāng)A中的電流為I0時(shí),p點(diǎn)合磁感應(yīng)強(qiáng)度仍為B0,方向應(yīng)垂直紙面向里,故A錯(cuò)誤;B．由于A、B導(dǎo)線到p點(diǎn)距離相等,根據(jù)對(duì)稱性,B中電流在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,故B正確;C．導(dǎo)線D中電流大小及方向不確定,不能比較其在p點(diǎn)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度與導(dǎo)線B產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度,故C錯(cuò)誤;D．導(dǎo)線C中電流方向未知,導(dǎo)線C中電流在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不能確定,故D錯(cuò)誤.故選：B.如圖所示,矩形abcd的邊長(zhǎng)bc是ab的2倍.兩細(xì)長(zhǎng)直導(dǎo)線通有大小相等、方向相反的電流,垂直穿過(guò)矩形平面,與平面交于e、f兩點(diǎn),其中e、f分別為ad、bc的中點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)點(diǎn)與b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同B．a(chǎn)點(diǎn)與c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同C．a(chǎn)點(diǎn)與d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同D．a(chǎn)點(diǎn)與b、c、d三點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均不相同【解答】解：通電導(dǎo)線在周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝kIr,方向由安培定則可知垂直于點(diǎn)到導(dǎo)線垂直線段,從右向左畫出各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度平面圖,如圖所示,由對(duì)稱性可知a與c點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度等大同向,b與d兩點(diǎn)的合磁感應(yīng)強(qiáng)度等大同向,故ACD錯(cuò)誤,B正確故選：B.反亥姆霍茲線圈是冷原子實(shí)驗(yàn)室中的科研裝置,結(jié)構(gòu)如圖所示.一對(duì)完全相同的圓形線圈,共軸放置.已知O為裝置中心點(diǎn),a、b、c、d點(diǎn)到O點(diǎn)距離相等,直線dOb與線圈軸線重合,直線cOa與軸線垂直.現(xiàn)兩線圈內(nèi)通入大小相等且方向相反的電流,則()A．兩線圈間為勻強(qiáng)磁場(chǎng)B．O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零C．a(chǎn)、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同D．b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同【解答】解：B.根據(jù)安培定則,左側(cè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)在b、d點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向整體向右,右側(cè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)在b、d點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向整體向左,由于兩線圈內(nèi)通入的電流大小相等,根據(jù)對(duì)稱性可知,兩線圈在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反,則O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,故B正確;A.根據(jù)上述O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,可知兩線圈間的磁場(chǎng)不是勻強(qiáng)磁場(chǎng),故A錯(cuò)誤;C.根據(jù)環(huán)形電流磁場(chǎng)的磁感線分布規(guī)律可知,左側(cè)線圈在a點(diǎn)的磁場(chǎng)方向斜向右下方,在c點(diǎn)的磁場(chǎng)方向斜向右上方,右側(cè)線圈在a點(diǎn)的磁場(chǎng)方向斜向左下方,在c點(diǎn)的磁場(chǎng)方向斜向左上方,根據(jù)對(duì)稱性結(jié)合磁場(chǎng)疊加可知,兩線圈在a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反,即a、c兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不相同,故C錯(cuò)誤;D.根據(jù)環(huán)形電流磁場(chǎng)的磁感線分布規(guī)律可知,左側(cè)線圈在b、d兩點(diǎn)的磁場(chǎng)方向均向右,右側(cè)線圈在b、d兩點(diǎn)的磁場(chǎng)方向均向左,根據(jù)對(duì)稱性結(jié)合磁場(chǎng)疊加可知,b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相反,即b、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不相同,故D錯(cuò)誤.故選：B.空間存在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(未畫出),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,將一通有順時(shí)針?lè)较蚝愣娏鞯膱A形導(dǎo)體環(huán)a放置于紙面內(nèi)(如圖甲),此時(shí)圓心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零.若將磁場(chǎng)中的導(dǎo)體環(huán)a替換為半徑相同的半圓形導(dǎo)體弧b,通以逆時(shí)針?lè)较?、同樣大小的恒定電?如圖乙),則以下說(shuō)法正確的是()A．空間勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里B．乙圖圓心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1C．乙圖半圓形導(dǎo)體弧b在圓心O處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為3D．乙圖圓心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外【解答】解：A、根據(jù)安培定則可知,恒定電流在圓心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里,此時(shí)圓心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,所以空間勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外,故A錯(cuò)誤;BCD、據(jù)題意可知,圓形導(dǎo)體環(huán)a在圓心處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,則通以逆時(shí)針?lè)较颉⑼瑯哟笮〉暮愣娏鞯陌雸A形導(dǎo)體弧b在圓心處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B02,根據(jù)安培定則可知,方向垂直紙面向外,所以乙圖圓心O處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外,故BC錯(cuò)誤,D正確.故選：D.五、洛倫茲力充當(dāng)向心力,六、粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間兩種求法：t＝eq\f(θ,2π)T(或t＝eq\f(θR,v))．如圖所示,帶正電的小球豎直向下射入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)和受力說(shuō)法正確的是()A．小球剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的洛倫茲力水平向右B．小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度不變C．小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程的加速度保持不變D．小球受到的洛倫茲力對(duì)小球做正功【解答】解：A．帶正電的小球豎直向下射入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,小球受洛倫茲力和重力的作用做曲線運(yùn)動(dòng),根據(jù)左手定則,可知小球剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的洛倫茲力水平向右,故A正確;B．小球受洛倫茲力和重力的作用,做曲線運(yùn)動(dòng),速度的方向時(shí)刻變化,故B錯(cuò)誤;C.小球受洛倫茲力和重力的作用做曲線運(yùn)動(dòng),重力始終豎直向下,洛倫茲力始終與速度方向垂直,且速度方向時(shí)刻變化,合力方向時(shí)刻變化,根據(jù)牛頓第二定律,加速度的方向時(shí)刻變化,故C錯(cuò)誤.D．小球受洛倫茲力和重力的作用做曲線運(yùn)動(dòng),洛倫茲力始終與速度方向垂直,根據(jù)功的定義,洛倫茲力永不做功,故D錯(cuò)誤.故選A.三種不同粒子a、b、c從O點(diǎn)沿同一方向進(jìn)入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,它們的運(yùn)動(dòng)軌跡分別如圖所示.則()A．粒子a可能帶負(fù)電B．粒子b可能帶正電C．粒子c一定帶負(fù)電D．粒子b一定帶負(fù)電【解答】解：三種粒子的初速度方向相同,均向上,磁場(chǎng)方向是垂直向內(nèi);a向左偏轉(zhuǎn),b不偏轉(zhuǎn),c向右偏轉(zhuǎn),說(shuō)明粒子a受洛倫茲力向左,b不受洛倫茲力,c受向右的洛倫茲力;根據(jù)左手定則可以判斷a帶正電,b不帶電,c帶負(fù)電;故ABD錯(cuò)誤,C正確;故選：C.如圖所示,在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有a、b兩個(gè)電子從同一處沿垂直磁感線方向開始運(yùn)動(dòng),a的初速度為v,b的初速度為2v,則()A．a(chǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑大B．b做圓周運(yùn)動(dòng)的周期大C．a(chǎn)、b同時(shí)回到出發(fā)點(diǎn)D．a(chǎn)、b在紙面內(nèi)做逆時(shí)針?lè)较虻膱A周運(yùn)動(dòng)【解答】解：A、電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律得：evB＝mv2ra,e×2vB＝m(2v)2rb,解得：ra=mveB,rbBC、電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=2πrv=2πmeB,電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與電子的速度無(wú)關(guān),兩電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等,兩電子同時(shí)回到出發(fā)點(diǎn)D、由左手定則可知,電子剛射入磁場(chǎng)時(shí)電子所受洛倫茲力水平向右,電子沿順時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤.故選：C.如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,圖中虛線為磁場(chǎng)的邊界,其中bc段是半徑為R的四分之一圓弧,ab、cd的延長(zhǎng)線通過(guò)圓弧的圓心,Ob長(zhǎng)為R.一束質(zhì)量為m、電荷量為正q的粒子,在紙面內(nèi)以不同的速率從O點(diǎn)垂直ab射入磁場(chǎng),其中M、N是圓弧邊界上的兩點(diǎn),不計(jì)粒子間的相互作用和重力.則下列分析中正確的是()A．從M點(diǎn)射出的粒子速率可能大于從N點(diǎn)射出粒子的速率B．從圓弧bc射出的所有粒子中,從圓弧bc中點(diǎn)射出的粒子所用時(shí)間最短C．從M點(diǎn)射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能大于從N點(diǎn)射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間D．從邊界cd射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定小于從圓弧bc段射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間【解答】解：A．粒子受到的洛倫茲力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律可得：qvB解得：v從M點(diǎn)射出粒子的圓周半徑更小,則速度更小,故A錯(cuò)誤;B．由周期的計(jì)算公式可得：t粒子周期不變,圓周運(yùn)動(dòng)的圓心角越大,運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng),由幾何關(guān)系可知,弦切角等于圓心角的一半,當(dāng)弦切角越小,運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短,如圖入射速度為的方向與弦的夾角等于弦切角,根據(jù)軌跡圖可知,當(dāng)弦與bc圓弧邊界相切時(shí),入射速度為的方向與弦的夾角最小,弦切角最小,運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短,故B錯(cuò)誤;C．M、N兩點(diǎn)具體位置未知,從M點(diǎn)射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能大于從N點(diǎn)射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,故C正確;D．由上圖可知,從邊界cd射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不一定小于從圓弧bc段射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,故D錯(cuò)誤.故選：C.云室中存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)質(zhì)量為m、速度為v的電中性粒子在A點(diǎn)分裂成帶等量異號(hào)電荷的粒子a和b,如圖所示,a、b在磁場(chǎng)中的徑跡是兩條相切的圓弧,半徑之比ra：rb＝6：1,相同時(shí)間內(nèi)的徑跡長(zhǎng)度之比la：lb＝3：1,不計(jì)重力及粒子間的相互作用力()A．粒子a電性為正B．粒子a、b的質(zhì)量之比ma：mb＝6：1C．粒子a、b在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比Ta：Tb＝1：2D．粒子b的動(dòng)量大小p【解答】解：A．由圖中軌跡結(jié)合左手定則可知,粒子a電性為負(fù),故A錯(cuò)誤;B．相同時(shí)間內(nèi)的徑跡長(zhǎng)度之比la：lb＝3：1,可知粒子a、b的速率之比為va：vb＝la：lb＝3：1根據(jù)洛倫茲力提供向心力有qvB可得：r=由于粒子a、b的電荷量大小相等,半徑之比ra：rb＝6：1,則有mava：mbvb＝ra：rb＝6：1聯(lián)立可得：ma：mb＝2：1,故B錯(cuò)誤;C．根據(jù)周期表達(dá)式T=可得粒子a、b在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比Ta：Tb＝ma：mb＝2：1,故C錯(cuò)誤;D．選擇豎直向下的方向?yàn)檎较?根據(jù)動(dòng)量守恒可得mv＝mava+mbvb又mava：mbvb＝ra：rb＝6：1聯(lián)立可得粒子b的動(dòng)量大小為pb故選：D.七、粒子在磁場(chǎng)中打得最遠(yuǎn)時(shí),往往是其入射點(diǎn)與出射點(diǎn)的連線是其軌跡圓的直徑.八、帶電粒子在不同邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)：類別特點(diǎn)圖示直線邊界進(jìn)出磁場(chǎng)具有對(duì)稱性平行邊界存在臨界條件圓形邊界沿徑向射入必沿徑向射出環(huán)形邊界與邊界相切如圖,圓形虛線框內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),Oa、Ob、Oc、Od是以不同速率對(duì)準(zhǔn)圓心入射的正電子或負(fù)電子的運(yùn)動(dòng)徑跡,a、b、d三個(gè)出射點(diǎn)和圓心的連線與豎直方向分別成90°、60°、45°角,下列判斷正確的是()A．沿徑跡Oc、Od運(yùn)動(dòng)的粒子均為正電子B．沿徑跡Oc運(yùn)動(dòng)的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短C．沿徑跡Oa、Od運(yùn)動(dòng)的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為2：1D．沿徑跡Oa、Ob運(yùn)動(dòng)的粒子動(dòng)能之比為3：1【解答】解：A．由左手定則可判斷沿徑跡Oc,Od運(yùn)動(dòng)的粒子均帶負(fù)電,故A錯(cuò)誤;B．根據(jù)題意可知正電子和負(fù)電子的電量q和質(zhì)量m均相等,粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),粒子受到的洛倫茲力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律可得：qvB根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得：T解得：T可知四種粒子的周期相等,而沿徑跡Oc運(yùn)動(dòng)的粒子偏轉(zhuǎn)角最大,圓心角也最大,設(shè)偏轉(zhuǎn)角為θ,由t可知沿徑跡Oc運(yùn)動(dòng)的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng),故B錯(cuò)誤;C．沿徑跡Oa運(yùn)動(dòng)的粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)角度為θa＝90°沿徑跡Od運(yùn)動(dòng)的粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)角度為θd＝45°兩粒子運(yùn)動(dòng)周期大小相同,則t可知,Oa、Od運(yùn)動(dòng)的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為2：1,故C正確;D．設(shè)圓形磁場(chǎng)半徑為r,根據(jù)幾何關(guān)系可得沿徑跡Oa,Ob運(yùn)動(dòng)的粒子軌道半徑分別為ra＝rr根據(jù)qBv可得：v根據(jù)動(dòng)能E可知沿徑跡Oa、Ob運(yùn)動(dòng)的粒子動(dòng)能之比為1：3,故D錯(cuò)誤.故選：C.如圖所示,半徑為R的圓形區(qū)域中充滿了垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),O為圓心,AO與水平方向的夾角為30°.現(xiàn)有帶正電粒子a從A點(diǎn)沿水平方向以大小為v0的速度垂直磁場(chǎng)射入,其離開磁場(chǎng)時(shí),速度方向剛好改變了180°;另一帶負(fù)電粒子b以大小相同的速度從C點(diǎn)沿CO方向垂直磁場(chǎng)射入.已知a、b兩粒子的比荷之比為2：1,不計(jì)粒子的重力和兩粒子間的相互作用.下列說(shuō)法不正確的是()A．a(chǎn)、b兩粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為1：2B．b粒子豎直向下射出磁場(chǎng)C．b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為πRD．兩粒子在圓形邊界的射出點(diǎn)間的距離為R【解答】解：AB、a粒子離開磁場(chǎng)時(shí),速度方向剛好改變了180°,表明粒子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)了半周,其軌跡如圖由幾何關(guān)系得r根據(jù)牛頓第二定律和洛倫茲力提供向心力,有q解得rb粒子進(jìn)入磁場(chǎng),有q'v解得r根據(jù)左手定則,可知b粒子豎直向下射出磁場(chǎng)且r1：r2＝1：2,故AB正確;C、b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡所對(duì)圓心角為速度的偏轉(zhuǎn)角,即為90°,b粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2=14TD．由AB選項(xiàng)中的解析可知,b粒子在磁場(chǎng)圓的正下方射出磁場(chǎng),a粒子離開磁場(chǎng)時(shí)的點(diǎn)和磁場(chǎng)圓心的連線與水平方向的夾角為30°,則幾何關(guān)系可知兩個(gè)出射點(diǎn)與圓心構(gòu)成等邊三角形,即兩粒子在圓形邊界的射出點(diǎn)間的距離為R.故D正確.本題選不正確的,故選：C.如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里,一帶電微粒從磁場(chǎng)邊界d點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)方向射入,沿曲線dpa打到屏MN上的a點(diǎn).若該微粒經(jīng)過(guò)p點(diǎn)時(shí),與一個(gè)靜止的不帶電微粒碰撞并結(jié)合為一個(gè)新微粒,最終打到屏MN上.微粒所受重力均可忽略,下列說(shuō)法正確的是()A．微粒帶負(fù)電B．碰撞后,新微粒運(yùn)動(dòng)軌跡不變C．碰撞后,新微粒運(yùn)動(dòng)周期不變D．碰撞后,新微粒在磁場(chǎng)中受洛倫茲力變大【解答】解：A、微粒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的洛倫茲力向左,根據(jù)左手定則可知,微粒帶正電,故A錯(cuò)誤;B、帶電微粒和不帶電微粒碰撞,遵守動(dòng)量守恒定律,故碰撞后總動(dòng)量p不變,總電荷量q也保持不變,由Bqv＝mv2r得：p、q都不變,可知碰撞后,新微粒的軌跡半徑r不變,則新微粒運(yùn)動(dòng)軌跡不變,故B正確;C、根據(jù)周期公式T=2πmqB,新微粒質(zhì)量增大,q不變,故新微粒運(yùn)動(dòng)的周期增大,故D、由p＝mv知,碰撞后質(zhì)量增大,速度減小,根據(jù)洛倫茲力公式F＝qvB知,新微粒在磁場(chǎng)中受洛倫茲力變小,故D錯(cuò)誤.故選：B.如圖所示,紙面內(nèi)有一圓心為O,半徑為R的圓形磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向垂直于紙面向里.由距離O點(diǎn)0.4R處的P點(diǎn)沿著與PO連線成θ＝30°的方向發(fā)射速率大小不等的電子.已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,不計(jì)電子的重力且不考慮電子間的相互作用.為使電子不離開圓形磁場(chǎng)區(qū)域,則電子的最大速率為()A．7eBR10mC．21eBR40m【解答】解：電子的速率最大時(shí),運(yùn)動(dòng)軌跡如圖,此時(shí)電子的運(yùn)動(dòng)軌跡與磁場(chǎng)邊界相切,根據(jù)evB=v電子運(yùn)動(dòng)半徑最大,速度最大.電子圓周運(yùn)動(dòng)的圓心與圓形磁場(chǎng)的圓心以及切點(diǎn)共線,過(guò)電子圓周運(yùn)動(dòng)的圓心做OP的垂線,由幾何關(guān)系得rcos解得：r則最大速率為：v=21eBR40m,故故選：C.如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy的第Ⅳ象限內(nèi)有垂直坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一質(zhì)量為5×10﹣8kg、電荷量為1×10﹣6C的帶正電粒子,以20m/s的速度從y軸上的P點(diǎn)沿與y軸負(fù)方向成45°角的方向進(jìn)入磁場(chǎng).已知OP=10(2+2)cm,不計(jì)粒子所受重力,若粒子恰好未進(jìn)入x軸上方區(qū)域A．0.3TB．0.05TC．3TD．5T【解答】解：帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)其運(yùn)動(dòng)半徑為R,恰好未進(jìn)入x軸上方區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡如下圖所示：由幾何關(guān)系得：OP＝R+Rcos45°已知：OP＝10(2+2)cm＝0.1(2+解得：R＝0.2m由洛倫茲力提供向心力得：qvB=解得：B＝5T,故D正確,ACB錯(cuò)誤;故選：D.九、動(dòng)態(tài)圓問(wèn)題：(多選)地磁場(chǎng)能有效抵御宇宙射線的侵入,赤道剖面外地磁場(chǎng)可簡(jiǎn)化為包圍地球一定厚度的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直該剖面,如圖所示.圖中給出了速度在圖示平面內(nèi),從O點(diǎn)沿平行與垂直地面2個(gè)不同方向入射的微觀帶電粒子(不計(jì)重力)在地磁場(chǎng)中的三條運(yùn)動(dòng)軌跡a、b、c,且它們都恰不能到達(dá)地面.則下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是()A．沿a軌跡運(yùn)動(dòng)的粒子帶負(fù)電B．若沿a、c兩軌跡運(yùn)動(dòng)的是比荷相同的粒子,則c粒子的速率更大C．某種粒子運(yùn)動(dòng)軌跡為a,若它速率不變,只是改變射入地磁場(chǎng)的速度方向,則只要其速度在圖示平面內(nèi),粒子可能到達(dá)地面D．某種粒子運(yùn)動(dòng)軌跡為b,若它以相同的速率在圖示平面內(nèi)沿其他方向入射,則有可能到達(dá)地面【解答】解：A、由左手定則可知,沿a軌跡運(yùn)動(dòng)的粒子帶負(fù)電,故A正確;B、由半徑公式r=mvqB可知,沿c軌跡運(yùn)動(dòng)的半徑大,則沿c軌跡運(yùn)動(dòng)的粒子的速率更大,故BC、圓的直徑為最長(zhǎng)的弦,圖中粒子運(yùn)動(dòng)軌跡a對(duì)應(yīng)弦長(zhǎng)為直徑時(shí)都到不了地面,則其他方向的也將不會(huì)到達(dá)地面,故C錯(cuò)誤;D、由圖可知,粒子運(yùn)動(dòng)軌跡為b時(shí)與地面相切,當(dāng)粒子射入的速度方向沿順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)小于90度的銳角時(shí),都可到達(dá)地面,故D正確.故選：ABD.如圖所示,圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一帶電粒子從圓周上的P點(diǎn)沿半徑方向射入磁場(chǎng).若粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v1,運(yùn)動(dòng)軌跡為PN;若粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v2,運(yùn)動(dòng)軌跡為PM.不計(jì)粒子的重力,下列判斷正確的是()A．粒子帶負(fù)電B．速度v1大于速度v2C．粒子以速度v1射入時(shí),在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)D．粒子以速度v1射入時(shí),在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力較大【解答】解：A、根據(jù)左手定則可知粒子帶正電,故A錯(cuò)誤;B、根據(jù)牛頓第二定律有：qvB=mv2R,變形解得：v=qBRm,根據(jù)圖中軌跡可知,R1＜R2,則有v1D、粒子在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力大小為：F＝qvB,由于v1＜v2,可知F1＜F2,故粒子以速度v1射入時(shí),在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力較小,故D錯(cuò)誤.C、粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期為：T=2πRv=2由圖可知運(yùn)動(dòng)軌跡為PN對(duì)應(yīng)的圓心角大于運(yùn)動(dòng)軌跡為PM對(duì)應(yīng)的圓心角,故粒子以速度v1射入時(shí),在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng),故C正確;故選：C.如圖所示為一圓形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在O點(diǎn)處有一放射源,沿半徑方向射出速度為v的不同帶電拉子,其中帶電粒子1從A點(diǎn)飛出磁場(chǎng),帶電粒子2從B點(diǎn)飛出磁場(chǎng),不考慮帶電粒子的重力,則()A．帶電粒子1與帶電粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的比2：3B．帶電粒子1與帶電粒子2做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑比為3C．帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷的比為1：3D．帶電粒子1與帶電粒子2在磁場(chǎng)中周期比為3：1【解答】解：B、設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域半徑為R,粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示：由幾何知識(shí)得,粒子轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角：θ1＝120°,θ2＝60°,粒子的運(yùn)動(dòng)軌道半徑：r1＝Rtan30°=33R,r2＝Rtan60°帶電粒子1與帶電粒子2做圓周運(yùn)動(dòng)