磁场(带答案)

15年新课标卷14．两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同，方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱区域后，粒子的A．轨道半径减小，角速度增大B．轨道半径减小，角速度减小C．轨道半径增大，角速度增大D．轨道半径增大，角速度减小【答案】D19．1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动【答案】AB24．(12分)如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω．已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm，重力加速度大小取10m/s2．判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量。解：依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受安培力方向竖直向下。开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长为10.5lcm．由胡克定律和力的平衡条件得12klmg①式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小。开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为FIBL②式中，I是回路电流，L是金属棒的长度。两弹簧各自再伸长了20.3lcm，由胡克定律和力的平衡条件得122()kllmgF③由欧姆定律有EIR④式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻。联立①②③④式，并代入题给数据得0.1kgm⑤山东卷17.如图，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速。在圆盘减速过程中，以下说法正确的是A．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B．所加磁场越强越易使圆盘停止转动C．若所加磁场反向，圆盘将加速转动D．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动【答案】ABD【解析】由右手定则可知，处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高，选项A正确；根据E=BLv可知所加磁场越强，则感应电动势越大，感应电流越大，产生的电功率越大，消耗的机械能越快，则圆盘越容易停止转动，选项B正确；若加反向磁场，根据楞次O××定律可知安培力阻碍圆盘的转动，故圆盘仍减速转动，选项C错误；若所加磁场穿过整个圆盘则圆盘中无感应电流，不消耗机械能，圆盘匀速转动。选项D正确，选项ABD正确。24.（20分）如图所示，直径分别为D和2D的同心圆处于同一竖直面内，O为圆心，GH为大圆的水平直径。两圆之间的环形区域（Ⅰ区）和小圆内部（Ⅱ区）均存在垂直圆面向里的匀强磁场。间距为d的两平行金属极板间有一匀强电场，上极板开有一小孔。一质量为m，电量为+q的粒子由小孔下方d/2处静止释放，加速后粒子以竖直向上的速度v射出电场，由H点紧靠大圆内侧射入磁场。不计粒子的重力。（1）求极板间电场强度的大小；（2）若粒子运动轨迹与小圆相切，求I区磁感应强度的大小；（3）若Ⅰ区，Ⅱ区磁感应强度的大小分别为2mv/qD，4mv/qD，粒子运动一段时间后再次经过H点，求这段时间粒子运动的路程。【答案】（1）2mvqd（2）4mvqD或43mvqD（3）5.5πD【解析】（1）设极板间电场强度的大小为E，对粒子在电场中的加速运动，由动能定理得2122dqEmv①由①式得2mvEqd②（2）设I区磁场感性强度的大小为B，粒子作圆周运动的半径为R，由牛顿第二定律得2vqvBmR③如图甲所示，粒子运动轨迹与小圆相切有两种情况。若粒子轨迹与小圆外切，由几何关系得4DR④联立③④式得4mvBqD⑤若粒子轨迹与小圆内切，有几何关系得34DR⑥联立③⑥式得43mvBqD⑦（3）设粒子在？I区和II区做圆周运动的半径分别为1R、2R，由题意可知I和II区磁感应强度的大小分别为12mvBqD、24mvBqD，由牛顿第二定律得211vqvBmR，222vqvBmR⑧代入数据得12DR，24DR⑨设粒子在I区和II区做圆周运动的周期分别为1T、2T,由运动学公式得112RTv，222RTv⑩××××××××××IIIOGHvd图甲据题意分析，粒子两次与大圆相切的时间间隔内，运动轨迹如图乙所示，根据对称可知，I区两段圆弧所对圆心角相同，设为1，II区内圆弧所对圆心角设为2，圆弧和大圆的两个切点与圆心O连线间的夹角设为，有几何关系得01120○1102180○12060○13粒子重复上述交替运动回到H点，轨迹如图丙所示，设粒子I区和II区做圆周运动的时间分别为1t、2t，可得1112360360tT,222360360tT○14设粒子运动的路程为s，由运动学公式得12()svtt○15联立⑨⑩○11○12○13○14○15式得5.5sD○1614年全国卷14．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是（D）A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表相连，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化15．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（B）A．安培力的方向可以不垂直于直导线B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半16．如图，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场（未画出）。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O。已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变。不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为（D）A．2B．2C．1D．22山东卷16.了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往图乙θ1θ1θ2α图丙比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是A.焦耳发现了电流热效应的规律B.库仑总结出了点电荷间相互作用的规律C.楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕D.牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动22.如图甲所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处。磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直。先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触。用ca表示c的加速度，kdE表示d的动能，cx、dx分别表示c、d相对释放点的位移。图乙中正确的是24、（20分）如图甲所示，间距为d垂直于纸面的两平行板P、Q间存在匀强磁场。取垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。t=0时刻，一质量为m、带电量为+q的粒子（不计重力），以初速度v0由Q板左端靠近板面的位置，沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入磁场区。d0vQP图甲当B0和TB取某些特定值时，可使t=0时刻入射的粒子经t时间恰能垂直打在P板上（不考虑粒子反弹）。上述m、q、d、v0为已知量。（1）若BTt21＝，求B0；（2）若BTt23＝，求粒子在磁场中运动时加速度的大小；（3）若qdmvB004＝，为使粒子仍能垂直打在P板上，求TB。24、解：（1）设粒子做圆周运动的半径为R1，由牛顿第二定律得12000RmvBqv①据题意由几何关系得dR1②联立①②式得qdmvB00③（2）设粒子做圆周运动的半径为R2，加速度大小为a，由圆周运动公式得：220Rva④据题意由几何关系得dR23⑤联立④⑤式得dva203⑥（3）设粒子做圆周运动的半径为R，周期为T，由圆周运动公式得02vRT＝⑦由牛顿第二定律得RmvBqv2000⑧由题意知qdmvB004，代入⑧式得Rd4⑨B0B0B-02TBBT23TBB2Tt图乙粒子运动轨迹如图所示，O1、O2为圆心，O1O2连线与水平方向夹角为，在第个TB内，只有A、B两个位置才有可能垂直击中P板，且均要求20，由题意可知222BTT⑩设经历整个完整TB的个数为n（n=0、1、2、3……）若在A点击中P板，据题意由几何关系得dnRRR）（sin2○11当n=0时，无解○12当n=1时，联立⑨○11式得)21sin(6或○13联立⑦⑨⑩○13式得03vdT○14当2n时，不满足20的要求○15若在B点击中P板，据题意由几何关系得dnRRRR)sin(2sin2○16当n=0时，无解○17当n=1时，联立⑨○16式得)41sin(41arcsin或○18联立⑦⑨⑩○18式得02)41arcsin2vdTB○19当2n时，不满足20的要求○20AB1O2OR0v0v13年全国卷18.如图，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面（纸面），磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，一电荷量为q（q0）。质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为错误!未找到引用源。，已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为（不计重力）A.mqBR2mqBRmqBR23mqBR2山东卷18、将一段导线绕成图甲所示的闭合回路，并固定在水平面（纸面）内。回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆环区域风有垂直纸面的磁场Ⅱ。以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图像是（）点评：也是很经典的的题型，电磁感应图像：分段分析，注意矢量的正负，16、17、18这三道题比前几年的考题明显简单，尤其是2011年那道电磁感应，双棒切割，不容易，今年这一道题不必动笔计算。。23、（18分）如图所示，在坐标系xoy的第一、第三象限内存在相同的磁场，磁场方向垂直于xoy平面向里；第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E。一带电量为+q、质量为m的粒子，自y轴上的P点沿x轴正方向射入第四象限，经x轴上的Q点进入第一象限，随即撤去电场，以后仅保留磁场。已知OP＝d，OQ＝2d。不计粒子重力。（1）求粒子过Q点时速度的大小和方向。（2）若磁感应强度的大小为一确定值B0，粒子将以垂直y轴的方tB0T2T图乙ab图甲tF0T2TAtF0T2TCtF0T2TDtF0T2TBoyxEQP向进入第二象限，求B0的大小。（3）若磁感应强度的大小为另一确定值，经过一段时间后粒子将再次经过Q点，且速度与第一次过Q点时相同，求该粒子相邻两次经过Q点所用的时间。12年全国19.如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率tB的大小应为CA.04BB.02BC.0BD.20B2