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磁场142010·全国卷 在电磁学发展过程中,许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是A奥斯特发现了电流磁效应;法拉第发现了电磁感应现象B麦克斯韦预言了电磁波;楞次用实验证实了电磁波的存在C库仑发现了点电荷的相互作用规律:密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值D安培发现了磁场对运动电荷的作用规律:洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律解:选AC。麦克斯韦预言了电磁波,赫兹用实验证实了电磁波的存在,楞次是发现了楞次定律,用来判断电磁感应中的感应电流的方向,B错误;洛仑兹发现磁场对运动电荷作用规律,安培发现了磁场对电流的作用规律,D错误。点评:电磁学中的物理学史 库仑定律;磁场对电流的作用;电磁波的产生。142011·全国I卷 为了解释地球的磁性,19世纪安培假设:地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下列四个图中,正确表示安培假设中环形电流方向的是西东I西东I西东I西东IA B C D解:选B。由地磁场分布和安培定则判断。地磁北极在地理南极附近,内部磁场由S指向N。点评:地磁场,安培假说,物理学史。182011·全国I卷 电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的办法是ILA只将轨道长度L变为原来的2倍B只将电流I增加至原来的2倍C只将弹体质量减至原来的一半D将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其它量不变解:选BD。由动能定理:BIlLmv2,BkI,解得:v。考点:安培力作用下的动能定理182013·全国I卷 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(q>0)、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。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 B C D解:选B。如图,粒子偏转角为60°,在三角形OHM中,cosMOH,所以HOM为60°。由角边角定理:三角形OMN与三角形CMN全等,即粒子做圆周运动的偏转半径与磁场区域圆半径相等:rR。由qvBm,可知v。abBOCMNH152014·全国I卷 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解:选B。由左手定则,安培力方向一定垂直于导线和磁场(导线和磁场所在的平面)。F安BILsin,为B与I的夹角,L有效长度Lsin。将直导线从中点折成直角,导线的有效长度不一定等于原导线有效长度的一半。162014·全国I卷 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A2 B C1 D解:选D。qvBm,B,动能Ekmv2,上、下动能之比2:1,则速度v之比:1,又上、下半径R之比2:1,所以上、下磁场B之比。072014·浙江 如图1所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。从t0时刻起,棒上有如图2所示的持续交变电流I,周期为T,最大值为Im,图1中I所示方向为电流正方向。则金属棒A一直向右移动B速度随时间周期性变化C受到的安培力随时间周期性变化D受到的安培力在一个周期内做正功解:选ABC。根据题意得出vt图象如图所示,金属棒一直向右运动,A正确。速度随时间做周期性变化,B正确。据F安BIL及左手定则可判定,F安大小不变,方向做周期性变化,则C项正确。F安在前半周期做正功,后半周期做负功,则D项错。142015·全国I卷 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磁场区域后,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,角速度减小解:选D。qvBm R B减小,R增大。,R增大,减小。粒子只受洛伦兹力,与速度垂直(不做功),不改变速度大小。考点:带电粒子在磁场中的偏转。152016·全国I卷 现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为A11 B12 C121 D144解:选D。qUmv20,qvBm,r,质子为一价正电荷,该正离子与质子的电荷数相同,q相同。设质子和该正离子的质量数分别为m1、m2,有半径公式可知:B。点评:带电粒子在组合场中的运动、质谱仪072016·全国卷 一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与筒的轴平行,筒的横截面如图所示。图中直径MN的两端分别开有小孔,筒绕其中心轴以角速度顺时针转动。在该截面内,一带电粒子从小孔M射入筒内,射入时的运动方向与MN成30°角。当筒转过90°时,该粒子恰好从小孔N飞出圆筒。不计重力。若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞,则带电粒子的比荷为A B C D解:选A。画出粒子的运动轨迹如图所示,由洛伦兹力提供向心力得,qvBm,又T,联立得T。由几何知识可得,轨迹的圆心角为,在磁场中运动时间tT,粒子运动和圆筒运动具有等时性,则T,解得,故选项A正确。162017·全国I卷 如图,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面平行),磁场方向垂直于纸面向里,三个带正电的微粒a,b,c电荷量相等,质量分别为ma,mb,mc,已知在该区域内,a在纸面内做匀速圆周运动,b在纸面内向右做匀速直线运动,c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是Amambmc Bmbmamc Cmcmamb Dmcmbma解:选B。带电粒子在叠加场中的运动 三个带电微粒受力情况:magqE,mbgqEBqv,mcgBqvqE,所以mbmamc。192017·全国I卷 如图,三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距,均通有电流I,L1中电流方向与L2中的相同,与L3中的相反。下列说法正确的是AL1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直BL3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直CL1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为11DL1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1解:选BC。同向电流相互吸引,反向电流相互排斥。对L1受力分析,如图甲所示,可知L1所受磁场力的方向与L2、L3所在的平面平行,故A错误;对L3受力分析,如图乙所示,可知L3所受磁场力的方向与L1、L2所在的平面垂直,故B正确;设三根导线间两两之间的相互作用力的大小为F,则L1、L2受到的磁场力的合力大小均等于F,L3受到的磁场力的合力大小为F,即L1、L2、L3单位长度受到的磁场力之比为11,故C正确,D错误。点评:电流磁效应、安培定则、安培力的叠加 先根据安培定则判断磁场的方向,再根据磁场的叠加得出直线电流处磁场的方向,再由左手定则判断安培力的方向,本题重点是对磁场方向的判断、大小的比较。可直接利用结论(同向电流相互吸引,反向电流相互排斥)进行安培力的叠加。
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