新课标高二物理暑假作业8磁场二Word文档格式.docx
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洛伦兹力对MN做正功
D．
M的运行时间大于N的运行时间
3.如图所示，为一圆形区域的匀强磁场，在O点处有一放射源，沿半径方向射出速度为v的不同带电粒子，其中带电粒子1从A点飞出磁场，带电粒子2从B点飞出磁场，不考虑带电粒子的重力，则（ ）
带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为1：
3
带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为
：
1
带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为2：
4.如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称．导线均通有大小相等、方向向上的电流．已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度
，式中k是常数、I是导线中电流、r为点到导线的距离．一带正电的小球以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点．关于上述过程，下列说法正确的是（ ）
A．小球先做加速运动后做减速运动
B．小球一直做匀速直线运动
C．小球对桌面的压力先减小后增大
D．小球对桌面的压力一直在增大
5.如图所示是一个水平放置的玻璃圆环型小槽，槽内光滑，槽的宽度和深度处处相同，现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度v0，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃圆环型小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度的大小跟时间成正比，其方向竖直向下，设小球在运动过程中电荷量不变，那么（ ）
A．小球受到的向心力大小不变
B．小球受到的向心力大小不断增加
C．洛伦兹力对小球做了正功
D．小球受到的磁场力逐渐变大
6.如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直．线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc=∠bcd=135°
．流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示．导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力（ ）
方向沿纸面向上，大小为（
+1）ILB
﹣1）ILB
方向沿纸面向下，大小为（
三、计算题（本题共5道小题）
7.如图所示，在真空中，半径为b的虚线所围的圆形区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．在磁场右侧有一对平行金属板M和N，两板间距离也为b，板长为2b，两板的中心线O1O2与磁场区域的圆心O在同一直线上，两板左端与O1也在同一直线上．有一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子，以速率v0从圆周上的P点沿垂直于半径OO1并指向圆心O的方向进人磁场，当从圆周上的O1点飞出磁场时，给M、N板加上如右边图所示电压u．最后粒子刚好以平行于N板的速度，从N板的边缘飞出．不计平行金属板两端的边缘效应及粒子所受的重力．
（1）求磁场的磁感应强度B的大小；
（2）求交变电压的周期T和电压U0的值；
（3）若t=时，将该粒子从MN板右侧沿板的中心线O2O1，仍以速率v0射人M、N之间，求粒子从磁场中射出的点到P点的距离．
8.如图所示装置中，AB是两个竖直放置的平行金属板，在两板中心处各开有一个小孔，板间距离为d，板长也为d，在两板间加上电压U后，形成水平向右的匀强电场。
在B板下端（紧挨B板下端，但未接触）固定有一个点电荷Q，可以在极板外的空间形成电场。
紧挨其下方有两个水平放置的金属极板CD，板间距离和板长也均为d，在两板间加上电压U后可以形成竖直向上的匀强电场。
某时刻在O点沿中线
由静止释放一个质量为m，带电量为q的正粒子，经过一段时间后，粒子从CD两极板的正中央进入电场，最后由CD两极板之间穿出电场。
不计极板厚度及粒子的重力，假设装置产生的三个电场互不影响，静电力常量为k。
求：
（1）粒子经过AB两极板从B板飞出时的速度大小；
（2）在B板下端固定的点电荷Q的电性和电量；
（3）粒子从CD两极板之间飞出时的位置与释放点O之间的距离。
9.把一根长为L=10cm的直导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中．试问：
（1）当导线中通以I1=2A的电流时，导线受到的安培力大小为1.0×
10﹣7N，该磁场的磁感应强度B的大小为多少？
（2）若该导线中通以I2=3A的电流，试求此时导线所受安培力F的大小，并在图中画出安培力的方向．
10.如图（a）所示，在空间有一坐标系xoy，直线OP与x轴正方向的夹角为30°
，第一象限内有两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，直线OP是它们的边界，OP上方区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B,一质量为m，电荷量为+q的质子（不计重力及质子对磁场的影响）以速度v从O点沿与OP成30°
角的方向垂直磁场进入区域Ⅰ，质子先后通过磁场区域Ⅰ和Ⅱ后，恰好垂直于x轴进入第四象限，第四象限存在沿-x轴方向的特殊电场，电场强度E的大小与横坐标x的关系如图（b）所示，试求
（1）区域Ⅱ中磁场的磁感应强度大小；
（2）质子再次到达y轴时的速度大小和方向。
11.如图所示，在xOy平面内存在I、II、III、IV四个场区，y轴右侧存在匀强磁场I，y轴左侧与虚线MN之间存在方向相反的两个匀强电场，II区电场方向竖直向下，III区电场方向竖直向上，P点是MN与x轴的交点。
有一质量为m，带电荷量+q的带电粒子由原点O，以速度v0沿x轴正方向水平射入磁场I，已知匀强磁场I的磁感应强度垂直纸面向里，大小为B0，匀强电场II和匀强电场III的电场强度大小均为
，如图所示，IV区的磁场垂直纸面向外，大小为
，OP之间的距离为
，已知粒子最后能回到O点。
（1）带电粒子从O点飞出后，第一次回到x轴时的位置和时间；
（2）根据题给条件画出粒子运动的轨迹；
（3）带电粒子从O点飞出后到再次回到O点的时间。
试卷答案
1.解：
导线左移时，线框的面积增大，由楞次定律可知原磁场一定是减小的；
并且不论电流朝向哪个方向，只要电流减小，都会发生ab左移的情况；
故选：
2.解：
A：
由左手定则判断出N带正电荷，M带负电荷，故A正确；
B：
粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力qvB=m
，半径为：
r=
，在质量与电量相同的情况下，半径大说明速率大，即M的速度率大于N的速率，B错误；
C：
洛伦兹力不做功，C错误；
D：
粒子在磁场中运动半周，即时间为周期的一半，而周期为T=
，M的运行时间等于N的运行时间，故D错误．
3.解：
粒子在磁场中做圆周运动，由数学知识可知，粒子做圆周运动转过的圆心角分别是：
φA=60°
，φB=120°
，
设粒子的运动轨道半径为rA，rB，rA=Rtan30°
=
R，rB=Rtan60°
R，
A、洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
qvB=m
则粒子1与粒子2的比荷值为：
，故A错误；
B正确；
C、粒子运动的周期，
，粒子运动的时间：
带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为
，故CD错误；
4.解：
根据右手螺旋定则可知直线M处的磁场方向垂直于MN向里，直线N处的磁场方向垂直于MN向外，磁场大小先减小过O点后反向增大，根据左手定则可知，带正电的小球受到的洛伦兹力方向开始上的方向向上，过O得后洛伦兹力的方向向下．由此可知，小球将做匀速直线运动，小球对桌面的压力一直在增大，故AC错误，BD正确．
故选BD．
5.解：
A、由麦克斯韦电磁场理论可知，磁感应强度随时间均匀增大时，将产生一个恒定的感应电场，由楞次定律可知，此电场方向与小球初速度方向相同，由于小球带正电，电场力对小球做正功，小球的速度逐渐增大，向心力也随着增大，故A错误，B正确．
C、洛伦兹力对运动电荷不做功，故C错误．
D、带电小球所受洛伦兹力F=qBv，随着速度的增大而增大，故D正确．
BD
6.解：
该导线可以用a和d之间的直导线长为
L来等效代替，根据F=BIL，可知大小为
，方向根据左手定则判断，向上；
故选A．
7.
解析：
（1）粒子自P点进入磁场，从O1点水平飞出磁场，运动的半径必为b，则
得
（2）粒子自O1点进入磁场，最后恰好从N板的边缘平行飞出，设运动时间为t，则
2b=v0t
t=nT（n=1,2,.....）
解得
（n＝1，2，…）
（3）当t=粒子以速度v0沿O2O1射入电场时，则该粒子恰好从M板边缘以平行于极板的速度射入磁场，且进入磁场的速度仍为v0，运动的轨道半径仍为b．
设进入磁场的点为Q，离开磁场的点为R，圆心为O3，如图所示，四边形OQO3R是菱形，故OR∥QO3．
所以P、O、R三点共线，即POR为圆的直径．即PR间的距离为2b．
8.
（1）粒子经过AB两板，由动能定理可知
①
得
（2）粒子飞出B板后，在Q的作用下做匀速圆周运动，由受力分析可知Q带负电
且
（3）粒子沿CD中线进入CD间的电场，做类平抛运动
由
②
③
④
由①~④可得
则飞出CD板时的位置与O点之间的距离为
9.解：
（1）根据F=BIL得，B=
．
（2）当导线中的电流变化时，导线所在处的磁场不变，则
F=BIL=5×
10﹣7×
3×
0.1N=1.5×
10﹣7N．
根据左手定则知，导线所受的安培力方向垂直导线向上．
答：
（1）磁场的磁感应强度B的大小为5×
10﹣7T．
（2）此时导线所受安培力F的大小为1.5×
10﹣7N，方向垂直导线向上．
10.【知识点】带电粒子在磁场中运动
动能定理
【答案解析】
（1）
（2）方向向左下方与y轴负向成
（
）的夹角解析：
（1）由几何关系知：
质子再次回到OP时应平行于x轴正向进入Ⅱ区，设质子从OP上的C点进入Ⅱ区后再从D点垂直x轴进入第四象限，轨迹如图。
由几何关系可知：
O1C⊥OX，O1C与OX的交点O2即为Ⅱ内圆弧的圆心，
等边三角形。
设质子在Ⅰ区圆运动半径为
，在Ⅱ区圆运动半径为
则：
得：
，
同理得：
即区域Ⅱ中磁场的磁感应强度：
（2）D点坐标：
质子从D点再次到达y轴的过程，
设质子再次到达y轴时的速度大小为
由动能定理：
得：
因粒子在y轴方向上不受力，故在y轴方向上的分速度不变
如图有：
即方向向左下方与y轴负向成
）的夹角
【思路点拨】
（1）根据运动规律画出运动运动轨迹，然后根据在磁场中运动洛伦兹力提供向心力求得磁感应强度。
（2）根据动能定理和电场力做功求得到达D点的速度，在y轴方向上不受力，故在y轴方向上的分速度不变从而求得速度的方向。
11.
（1）（-
，0），
；
（2）如图；
（3）
该题考查带电粒子在组合场中的运动
（1）带电粒子在磁场I中运动的半径为
带电粒子在I磁场中运动了半个圆，回到y轴的坐标
带电粒子在II场区作类平抛运动，根据牛顿第二定律得带电粒子运动的加速度
，竖直方向
，水平位移
，联立得
，第一次回到x轴的位置（-
，0）
（2）根据运动的对称性画出粒子在场区III的运动轨迹如图所示。
带电粒子在场区IV运动的半径是场区I运动半径的2倍，画出粒子的运动轨迹，同样根据运动的对称性画出粒子回到O点的运动轨迹如图所示。
（3）带电粒子在I磁场中运动的时间正好为1个周期，故
带电粒子在II、III两个电场中运动的时间
带电粒子在IV场中运动的时间为半个周期
因此带电粒子从O点飞出后到再次回到O点的时间
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