1、 专题专题 9 9 磁场磁场 1.（15 江苏卷）如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线 圈匝数相同， 边长 NM 相等， 将它们分别挂在天平的右臂下方， 线圈中通有大小相同的电流， 天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是 答案：A 解析：因为在磁场中受安培力的导体的有效长度(A)最大，所以选 A. 2 （15 海南卷）如图，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向 a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a 点.在电子经过a点的瞬间.条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向（） A向上 B.
2、向下 C.向左 D.向右 答案：A 解析：条形磁铁的磁感线方向在 a 点为垂直 P 向外，粒子在条形磁铁的磁场中向右运动，所 以根据左手定则可得电子受到的洛伦兹力方向向上，A 正确. 3.（15 重庆卷）题 1 图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子 的经迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里.以下判断可能正确的是 A.a、b为粒子的经迹 B. a、b为粒子的经迹 C. c、d为粒子的经迹 D. c、d 为粒子的经迹 答案：D 解析： 射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故选项 B 错误. 粒子为氦核带正电， 由左手定则知受到向上的洛伦兹力向上偏转， 故选项 A、
3、C 错误； 粒子是带负电的电子流， 应向下偏转，选项 D 正确. 4.（15 重庆卷）音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机.题 7 图是某音圈电 机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为，匝数 为，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为，区域外的 磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终 相等.某时刻线圈中电流从 P 流向，大小为 （）求此时线圈所受安培力的大小和方向. （）若此时线圈水平向右运动的速度大小为，求安培力的功率 解析： （1） 线圈的右边受到磁场的安培力， 共有 n 条边， 故
4、 F=nBIL,由左手定则， 电流向外， 磁场向下，安培力水平向右 （2）安培力的瞬时功率为 P=Fv=nBILv 5.（15 重庆卷）题 9 图为某种离子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直 于纸面向外的匀强磁场.其中和是间距为的两平行极板，其上分别有正对的两 个小孔和，P 为靶点，（为大于 1 的整数）.极板间存在方 向向上的匀强电场，两极板间电压为.质量为、带电量为的正离子从点由静止开 始加速，经进入磁场区域.当离子打到极板上区域（含点）或外壳上时将会被 吸收.两虚线之间的区域无电场和磁场存在， 离子可匀速穿过.忽略相对论效应和离子所受的 重力.求： （1）离子经过电场仅加
5、速一次后能打到 P 点所需的磁感应强度大小； （2）能使离子打到 P 点的磁感应强度的所有可能值； （3）打到 P 点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间. 解析： （1）离子经电场加速，由动能定理：，可得 L nB I v MNMN h O O ON=ON=d OP=kdk UmqO O ON N 2 1 2 qUmv 2qU v m 磁场中做匀速圆周运动， 刚好打在P点，轨迹为半圆，由几何关系可知 联立解得 （2）若磁感应强度较大，设离子经过一次加速后若速度较小，圆周运动半径较小，不能直 接打在P点，而做圆周运动到达右端，再匀速直线到下端磁场，将重新回到O点重新加 速，直
6、到打在P点.设共加速了n次，有： 且 解得：， 要求离子第一次加速后不能打在板上，有，且， 解得： 故加速次数n为正整数最大取 即 （3）加速次数最多的离子速度最大，取，离子在磁场中做n-1 个完整的匀速圆 周运动和半个圆周打到P点. 由匀速圆周运动 电场中一共加速n次，可等效成连续的匀加速直线运动.由运动学公式 2 v qvBm r 2 kd r 2 2qUm B qkd N 2 1 2 n nqUmv 2 n n n v qv Bm r 2 n kd r 2 2nqUm B qkd 1 2 d r 2 1 1 2 qUmv 2 1 1 1 v qv Bm r 2 nk 2 1nk 2 2n
7、qUm B qkd 2 (1,2,3,1)nk 2 1nk 22rm T vqB 2 2 (23) =(1) 2 2 2(1) Tkmkd tnT qum k 磁 22 1 (1) 2 khat 电 qU a mh 可得： 6.（15 新课标 2 卷）指南针是我国古代四大发明之一.关于指南针，下列说明正确的是 A. 指南针可以仅具有一个磁极 B. 指南针能够指向南北，说明地球具有磁场 C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰 D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转 答案：BC 解析： 指南针不可以仅具有一个磁极， 故 A 错误； 指南针能够指向南北， 说明地球具有磁场
8、， 故 B 正确；当附近的铁块磁化时，指南针的指向会受到附近铁块的干扰，故 C 正确；根据安 培定则，在指南针正上方附近沿指针方向放置一根导线，导线通电时会产生磁场，指南针会 偏转与导线垂直，故 D 错误. 7.（15 新课标 2 卷）有两个匀强磁场区域I和 II，I 中的磁感应强度是II中的k倍，两个 速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动.与I中运动的电子相比，II中的电子 A. 运动轨迹的半径是I中的k倍 B. 加速度的大小是I中的k倍 C. 做圆周运动的周期是I中的k倍 D. 做圆周运动的角速度是I中的k倍 答案：AC 解析： 电子在磁场中做匀速圆周运动时，向心力由洛伦兹力提供：，解
9、得： qB mv r ，因为I中的磁感应强度是 II 中的k倍，所以，II 中的电子运动轨迹的半径是 I 中的k倍，故 A 正确；加速度 m qvB a ，加速度大小是 I 中的 1/k倍，故 B 错误；由周期 公式： qB m T 2 ，得 II 中的电子做圆周运动的周期是I中的k倍，故 C 正确；角速度 m qB T 2 ，II 中的电子做圆周运动的角速度是 I 中的 1/k倍，D 错误 8.（15 新课标 1 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 2 2(1) = km
10、 th qU 电 r mv qvB 2 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：D 解析：由于磁场方向与速度方向垂直，粒子只受到洛伦兹力作用，即 2 v qvBm R ，轨道半 径 mv R qB ，洛伦兹力不做功，从较强到较弱磁场区域后，速度大小不变，但磁感应强度变 小，轨道半径变大，根据角速度 v R 可判断角速度变小，选项 D 正确. 9.（15 广东卷）在同一匀强磁场中，粒子（）和质子（）做匀速圆周运动，若它 们的动量大小相等，则粒子和质子 A运动半径之比是 21 B运动周期之比是 21 C运动速度大小之比是 41 D受到的洛伦兹力之比是 21 答案：B 解析： 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供， 根据洛伦兹力大小计算 公式和向心力公式有：qvB r v m 2 ，解得其运动半径为：r qB mv ，由题意可知，mvmHvH， 所以有： H r r H q q 2 1 ， H v v ，故选项 A、C、D 错误；根据匀 速圆周运动参量间关系有：T，解得：T，所以有： 1 2 ，故选项 B 正确. He 4 2 H 2 1 H m m 4 1 H f f 洛 洛 H H m m q q 2 1 v r2 qB m2 H T T H H q q m m
