磁场运动学.docx

1、磁场运动学磁场运动学题型专项题型一：运动电荷在磁场中受到的力1宇宙中的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将()A竖直向下沿直线射向地面B相对于预定点稍向东偏转C相对于预定点稍向西偏转D相对于预定点稍向北偏转选C地球表面的磁场方向由南向北，电子带负电，根据左手定则可判定，电子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向西，故C项正确。2.初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图1所示，则()图1A电子将向右偏转，速率不变 B电子将向左偏转，速率改变C电子将向左偏转，速率不变 D电子将向右偏转，速率

2、改变选A由右手定则判定直线电流右侧磁场的方向垂直纸面向里，再根据左手定则判定电子所受洛伦兹力偏离电流，由于洛伦兹力不做功，电子动能不变。3.带电油滴以水平向右速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图2所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，则下述说法正确的是()图2A油滴必带正电荷，电量为 B油滴必带正电荷，比荷为C油滴必带负电荷，电量为 D油滴带什么电荷都可以，只要满足q选C由于带电的油滴进入磁场中恰做匀速直线运动，且受到的重力向下，洛伦兹力方向必定向上。由左手定则可知油滴一定带负电荷，且满足mgqv0B0。所以q，故C正确。4.在长直通电螺线管中通入变化的电流i(如图3所示电流的方向周期

3、性改变)，并沿着其中心轴线OO的方向射入一颗速度为v的电子，则此电子在螺线管内部空间运动的情况是()图3A匀速直线运动B来回往复运动 C变速直线运动 D曲线运动选A通电螺线管内部的磁场方向与轴线平行，故电子进入螺线管后不受洛伦兹力，应做匀速直线运动。5.如图4所示，一个带正电荷的小球沿水平光滑绝缘的桌面向右运动，飞离桌上边缘A，最后落到地板上。设有磁场时飞行时间为t1，水平射程为x1，着地速度大小为v1；若撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为t2，水平射程为x2，着地速度大小为v2，则下列结论不正确的是()图4Ax1x2 Bt1t2 Cv1v2 Dv1和v2大小相同选C小球离开桌面具有水平

4、速度，无磁场时做平抛运动，水平射程x2v0t2，下落高度hgt22；有磁场时小球除受重力外还受到洛伦兹力的作用，而洛伦兹力始终与速度方向垂直，因此小球在水平方向具有加速度，在水平方向将做变加速运动，而竖直方向加速度a(F为洛伦兹力在竖直方向的分量)，即at2，B选项正确；水平方向的位移x1x2，A选项正确；又因为洛伦兹力不做功，只有重力做功，能量守恒，所以v1v2，D选项正确；只有C选项错误。6.如图5所示，匀强磁场的方向竖直向下，磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管。在水平拉力F作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出，则()图5A小球带负电 B小球

5、的运动轨迹是一条抛物线C洛伦兹力对小球做正功 D维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大选BD由左手定则可判断小球带正电，A错误；洛伦兹力与速度方向总垂直，洛伦兹力对小球不做功，C错误；洛伦兹力在F反方向上的分量逐渐增大，故维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大，D正确；沿试管方向洛伦兹力的分量不变，小球沿试管匀加速运动，小球向右匀速运动的同时沿试管匀加速运动，轨迹为抛物线，B也正确。故该题正确答案为B、D。7.方向如图6所示匀强电场(场强为E)和匀强磁场(磁感应强度为B)共存的场区，一电子沿垂直电场线和磁感线方向以速度v0射入场区，则()图6A若v0E/B，电子沿轨迹运动，出场区时速度vv0B若v0E

6、/B，电子沿轨迹运动，出场区时速度vv0C若v0E/B，电子沿轨迹运动，出场区时速度vv0D若v0E/B，电子沿轨迹运动，出场区时速度vv0选BC当qvBqE时，电子沿直线运动v，当v0，即洛伦兹力大于静电力，因而轨迹向下偏转，静电力做负功，动能减小，出场区时速度vv0，B正确，A错误；v0，即洛伦兹力小于静电力，电子向上偏，静电力做正功，速度vv0，D错误，C正确。8.如图7所示，在图中虚线所围的区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场，已知从左方水平射入的电子，通过该区域时未发生偏转，假设电子重力可忽略不计，则在该区域中的E和B的方向可能是()图7AE竖直向上，B垂直纸

7、面向外 BE竖直向上，B垂直纸面向里CE和B都沿水平方向，并与电子运动方向相同DE和B都沿水平方向，并与电子运动方向相反选ACD如果E竖直向上，B垂直纸面向外，电子沿图中方向射入后，电场力向下，洛伦兹力向上，二力可能平衡，电子可能沿直线通过E、B共存区域，故A对；同理B不对；如果E、B沿水平方向且与电子运动方向相同，电子不受洛伦兹力作用，但电子受到与E反方向的电场力作用，电子做匀减速直线运动，也不偏转，故C对；如果E、B沿水平方向，且与电子运动方向相反，电子仍不受洛伦兹力，电场力与E反向，即与速度同方向，故电子做匀加速直线运动，也不偏转，故D对。9如图10所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直

8、放在匀强电场和匀强磁场中，轨道两端在同一高度上，轨道是光滑的，两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点O由静止释放，M、N为轨道的最低点，以下说法正确的是()图10A两小球到达轨道最低点的速度vMvNB两小球到达轨道最低点时对轨道的压力FMvN；因为，所以该过程所用时间tMFN，由牛顿第三定律可知FMFM，FNFN，故B错误。题型二：带电粒子在匀强磁场中的运动1(江苏高考)质子(p)和粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分别为Rp和R，周期分别为Tp和T。则下列选项正确的是()ARpR12，TpT12 BRpR11，TpT11CRpR11，TpT12 DRpR12，TpT

9、11选A由洛伦兹力提供向心力，则qvBm，R，由此得。由周期T得。故选项A正确。2图1是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内存在相互正交的匀强磁场和匀强电场。匀强磁场的磁感应强度为B，匀强电场的电场强度为E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述不正确的是()图1A质谱仪是分析同位素的重要工具 B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小选D因同位素原子的化学性质完全相同，无法用化学方法进行分析，故质谱仪就

10、成为同位素分析的重要工具，选项A正确。在速度选择器中，带电粒子所受电场力和洛伦兹力在粒子沿直线运动时应等大反向，结合左手定则可知选项B正确。再由qEqvB有v，选项C正确。在磁感应强度为B0的匀强磁场中R所以，选项D错误。3.如图2所示，有界匀强磁场边界线SPMN，速度不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场，其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直，穿过b点的粒子，其速度方向与MN成60角，设两粒子从S到a、b所需的时间分别为t1、t2，则t1t2为()图2A13 B43C11 D32选D画出运动轨迹，过a点的粒子转过90，过b点的粒子转过60，故选项D正确。4.如图3所示，在x轴上方存在

11、着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是()图3A.，正电荷 B.，正电荷 C.，负电荷 D.，负电荷选C从“粒子穿过y轴正半轴后”可知粒子向右侧偏转，洛伦兹力指向运动方向的右侧，由左手定则可判定粒子带负电荷，作出粒子运动轨迹示意图如图所示。根据几何关系有rrsin 30a，再结合半径表达式r可得。故选项C正确。5.如图4所示是质谱仪示意图，它可以测定单个离子的质量，图中离子源S产生带电荷量为q

12、的离子，经电压为U的电场加速后垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，沿半圆轨道运动到记录它的照相底片P上，测得它在P上位置与A处水平距离为d，则该离子的质量m大小为()图4A. B. C. D. 选A粒子经过加速电场过程中由动能定理得qUmv2。在匀强磁场中粒子做圆周运动的半径为，则有。联立以上两式解得m。6.如图5所示，在一矩形区域内，不加磁场时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入，穿过此区域的时间为t。若加上磁感应强度为B、垂直纸面向外的匀强磁场，带电粒子仍以原来的初速度入射，粒子飞出磁场时偏离原方向60，利用以上数据可求出下列物理量中的()图5A带电粒子的比荷 B带电粒子在磁场中

13、运动的周期C带电粒子的初速度 D带电粒子在磁场中运动的半径AB由带电粒子在磁场中运动的偏转角，可知带电粒子运动轨迹所对的圆心角为60，因此由几何关系得磁场宽度lrsin 60sin 60，又未加磁场时有lv0t，所以可求得比荷，A项对；周期T可求出，B项对；因初速度未知，所以C、D项错。7(浙江高考)利用如图6所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子。图中板 MN 上方是磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度分别为 2d 和 d 的缝，两缝近端相距为L。一群质量为 m、电荷量为 q，具有不同速度的粒子从宽度为 2d 的缝垂直于板 MN 进入磁场，对于能够从宽度为 d

14、的缝射出的粒子，下列说法正确的是()图6A粒子带正电 B射出粒子的最大速度为C保持 d 和 L 不变，增大 B，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D保持 d 和 B 不变，增大L，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大选BC由左手定则和粒子的偏转情况可以判断粒子带负电，选项A错；根据洛伦兹力提供向心力qvB可得v，r越大v越大，由图可知r最大值为rmax，选项B正确；又r最小值为rmin，将r的最大值和最小值代入v的表达式后得出速度之差为v，可见选项C正确、D错误。8.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图7所示。这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说

15、法正确的是()图7A离子由加速器的中心附近进入加速器 B离子由加速器的边缘进入加速器C离子从磁场中获得能量 D离子从电场中获得能量选AD回旋加速器的两个D形盒间隙分布周期性变化的电场，不断地给带电粒子加速使其获得能量；而D形盒处分布有恒定不变的磁场，具有一定速度的带电粒子在D形盒内受到磁场的洛伦兹力提供的向心力而做圆周运动；洛伦兹力不做功故不能使离子获得能量，C错；离子源在回旋加速器的中心附近，所以正确选项为A、D。9.如图244所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中，质量为m、带电荷量为Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的

16、是()A滑块受到的摩擦力不变 B滑块到达地面时的动能与B的大小无关 图244C滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下DB很大时，滑块可能静止于斜面上解析：据左手定则可知，滑块受到垂直斜面向下的洛伦兹力，C对。随着滑块速度的变化，洛伦兹力大小变化，它对斜面的压力大小发生变化，故滑块受到的摩擦力大小变化，A错。B越大，滑块受到的洛伦兹力越大，受到的摩擦力也越大，摩擦力做功越多，据动能定理，滑块到达地面时的动能就越小，B错。由于开始滑块不受洛伦兹力时就能下滑，故B再大，滑块也不可能静止在斜面上。答案：C10有一质量为m，电荷量为q的带正电的小球静止在绝缘平面上，并处于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀

17、强磁场中，如图245所示，为了使小球刚好能脱离平面，应()图245A使磁感应强度B的数值增大 B使磁场以v，向上运动C使磁场以v，向右运动 D使磁场以v，向左运动解析：本题考查左手定则及洛伦兹力的计算，若使球刚好能脱离平面，则F洛mg，即qvBmg，所以v，须使小球所受洛伦兹力方向向上，即使磁场向左运动。答案：D题型三：通电导线在磁场中受到的力1关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，正确的说法是()A磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的B磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直C磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直D磁

18、场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直答案：D解析：电流放入磁场中，不管电流与磁场是否垂直，安培力均垂直磁场和电流所确定的平面，即安培力总是垂直磁场方向，安培力总是垂直电流方向。2下列四个实验现象中，不能表明电流能产生磁场的是()A甲图中，导线通电后磁针发生偏转 B乙图中，通电导线在磁场中受到力的作用C丙图中，当电流方向相同时，导线相互靠近D丁图中，当电流方向相反时，导线相互远离答案：B解析：甲、丙、丁中小磁针或导线所受的磁场力都是导线中电流产生的磁场给的力，但乙中的磁场是磁铁产生的。3在下图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线

19、所受安培力F的方向，其中正确的是()答案：C4(2012临朐一中高二检测)如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B1T的匀强磁场中，CO间距离为10cm，当磁场力为0.2N时，闸刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为()A电流方向CO B电流方向OC C电流大小为1A D电流大小为0.5A答案：B解析：由左手定则，电流的方向OC，由B得I2A。5(2012淄博模拟)在下图所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时，导线MM与NN之间的安培力的大小为fa、fb，可判断这两段导线()

20、A相互吸引，fafb B相互排斥，fafb C相互吸引，fafb D相互排斥，fafb答案：D。解析：无论开关置于a还是置于b，两导线中通过的都是反向电流，相互间作用力为斥力，A、C错误。开关置于位置b时电路中电流较大，导线间相互作用力也较大，故D正确。6(2012绵阳南山中学高二检测)如图所示的天平可用来测定磁感应强度。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡。当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡。由此可知()A磁感应强

21、度的方向垂直纸面向里，大小为B磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为C磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为D磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为答案：B解析：因为右边再加上质量为m的砝码后，天平才能重新平衡，由此可知，开始时天平的右臂下面挂的矩形线圈受到的安培力F方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里。电流反向时矩形线圈受到的安培力F方向竖直向上，安培力的变化量Fmg，所以有2NILBmg，得B。7(2010哈尔滨高二检测)如图所示，一条形磁铁放在水平桌面上，在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线。当导线中通以由外向内的电流时磁铁仍然保持静止，则()A磁铁受到向左的摩擦力，对桌面的压力减小B磁铁受

22、到向右的摩擦力，对桌面的压力减小C磁铁受到向左的摩擦力，对桌面的压力增大D磁铁不受摩擦力，对桌面的压力不变答案：A解析：由左手定则可判知导体棒受到磁铁给它斜向左下方的安培力，根据牛顿第三定律得到磁铁受到斜向右上方的作用力，所以A选项正确。8一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图所示的电流时，从左向右看，线圈L1将()A不动 B顺时针转动C逆时针转动 D向纸面内平动答案：B方法一：等效分析法。把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流L2的中心，通电后，小磁针的N极应指向该环形电流L2的磁场方向，由安培定则知L2产生的磁场方向

23、在其中心竖直向上，而L1等效成小磁针，其N极应由纸里转为向上，所以从左向右看顺时针转动。方法二：利用结论法。环形电流L1、L2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得L1的转动方向应是：从左向右看顺时针转动。10如图236所示，原来静止的圆形线圈可以自由移动，在圆形线圈直径MN上靠近N点放置一根垂直于线圈平面的固定不动的通电直导线，导线中电流I从外向里流动。当在圆形线圈中通以逆时针方向的电流I时，圆形线圈将会()A受力向左平动 B受力向右平动 C受力平衡，不动 D以MN为轴转动 图236解析：电流I产生的磁场与I在同一平面内，故圆形线圈不受安培力作用。答案：C11如图2

24、34所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，则线圈()A向左运动 B向右运动 C静止不动 D无法确定 图234解析： 方法一：等效法。把通电线圈等效成小磁针。由安培定则，线圈等效成小磁针后，左端是S极，右端是N极，异名磁极相吸引，线圈向左运动。方法二：电流元法。如图所示，取其中的上、下两小段分析，根据其中心对称性线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动。答案：A12.如图241所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是()9A沿路径a运动

25、B沿路径b运动 C沿路径c运动 D沿路径d运动 图241 解析：B由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上。则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确，A错误。13.通电矩形线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图232所示，ab边与MN平行，关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是()A线框有两条边所受的安培力方向相同 B线框有两条边所受的安培力大小相同 图232C线框所受的安培力的合力方向向左D线框所受的安培力的合力方向向右 解析：由安培定则

26、和左手定则可知bc边和ad边所受安培力大小相同，方向相反，而ab受到向右的安培力Fab，cd边受到向左的安培力Fcd，且FabFcd，故线框所受合力方向向右。答案：B、D14一根容易形变的弹性导线，两端固定。导线中通有电流，方向如图中箭头所示。当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是()解析：A图中导线不受力，故它不会弯曲，A错。B图中导线受到垂直纸面向里的安培力，它不会向右弯曲，B错。C中导线受到水平向右的安培力，导线不会向左弯曲，C错。D中导线受到水平向右的安培力，故它向右弯曲，D对。答案：D5.如图243

27、所示，一个用细线悬吊着的带电小球，在垂直于匀强磁场方向的竖直面内摆动，图中B为小球运动的最低位置，则()A小球向右和向左运动通过B点时，小球的加速度相同 B小球向右和向左运动通过B点时，悬线对小球的拉力相同 图243C小球向右和向左运动通过B点时，具有的动能相同D小球向右和向左运动通过B点时，具有的速度相同解析：带电小球在运动过程中，因洛伦兹力不做功，只有重力做功，机械能守恒，摆球不管向何方向运动通过最低点时，速率v必然相等，动能相同，故C正确；向心加速度a则a相同，故A正确。若小球带正电，在最低点向右和向左运动时，拉力分别为FT1和FT2，则：FT1qvBmgma，FT2qvBmgma。则F

28、T1FT2，同理，若小球带负电荷时，拉力也不相同，故B错；因速度是矢量，故D错。答案：A、C8.如图246所示，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中。现给滑环施加一个水平向右的瞬时速度，使其由静止开始运动，则滑环在杆上的运动情况可能是()A始终做匀速运动 B开始做减速运动，最后静止于杆上 图246C先做加速运动，最后做匀速运动D先做减速运动，最后做匀速运动解析：带电滑环向右运动所受洛伦兹力方向向上，其大小与滑环初速度大小有关。由于滑环初速度的大小未具体给定，因而洛伦兹力与滑环重力可出现三种不同的关系：(1)当洛伦兹力等于重力，则滑环做匀速运动；(2)当洛伦兹力小于重力，滑环将做减速运动，最后停在杆上；(3)当洛伦兹力开始时大于重力，滑环所受的洛伦兹力随速度减小而减小，滑环与杆之间挤压力将逐渐减小，因而滑环所受的摩擦力减小，当挤压力为零时，摩擦力为零，滑环做匀速运动。答案：A、B、D