磁場滿分：56分時量：40分鐘一．選擇題（1-5為單選題，題每小題4分，6-7題為多選題，每小題5分，共30分）1.如圖所示，在固定放置的條形磁鐵S極附近懸掛一個金屬線圈，線圈與水平磁鐵位于同一豎直平面內(nèi)，當(dāng)在線圈中通入沿圖示方向流動的電流時，將會看到（）A.線圈向左平移B.線圈向右平移C.從上往下看，線圈順時針轉(zhuǎn)動，同時靠近磁鐵D.從上往下看，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，同時靠近磁鐵2.在勻強磁場區(qū)域內(nèi)有一傾角為θ的光滑斜面，在斜面上水平放置一根長為L、質(zhì)量為m的導(dǎo)線，通以如圖所示方向的電流I時，通電導(dǎo)線能靜止在斜面上，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A.導(dǎo)線所受的安培力方向可能垂直于斜面向下B.磁感應(yīng)強度大小可能為B＝mgtanC.磁感應(yīng)強度大小可能為B＝mgILD.磁感應(yīng)強度方向垂直于斜面向下時，其大小最小，且最小值為B＝mg3.從太陽和其他星體發(fā)射出的高能粒子流（宇宙射線）在射向地球時，地磁場改變了帶電粒子的運動方向，對地球起到了保護作用.如圖所示為地磁場對宇宙射線作用的示意圖.現(xiàn)有來自宇宙的一束質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點A，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時將（不考慮自轉(zhuǎn)）（）A.豎直向下沿直線射向地面B.相對于A點向東偏轉(zhuǎn)C.相對于A點向西偏轉(zhuǎn)D.相對于A點向北偏轉(zhuǎn)4.如圖所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，在xOy平面內(nèi)，從原點O處沿與x軸正方向成θ角（0＜θ＜π）以速率v發(fā)射一個帶正電的粒子（重力不計）.則下列說法正確的是（）A.若θ一定，v越大，則粒子在磁場中運動的時間越短B.若θ一定，v越大，則粒子在磁場中運動的角速度越大C.若v一定，θ越大，則粒子在磁場中運動的時間越短D.若v一定，θ越大，則粒子在離開磁場的位置距O點越遠(yuǎn)5.1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，其原理如圖所示，這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙，現(xiàn)對氚核(13H）加速，所需的高頻電源的頻率為f，已知元電荷為e，下列說法正確的是（A.被加速的帶電粒子在回旋加速器中做圓周運動的周期隨半徑的增大而增大B.高頻電源的電壓越大，氚核最終射出回旋加速器的速度越大C.氚核的質(zhì)量為eBD.該回旋加速器接頻率為f的高頻電源時，也可以對氦核(246.如圖，虛線上方空間分布著垂直紙面向里的勻強磁場，在紙面內(nèi)沿不同的方向從粒子源O先后發(fā)射速率均為v的質(zhì)子和α粒子，質(zhì)子和α粒子同時到達(dá)P點.已知OP＝l，α粒子沿與PO成30°角的方向入射，不計粒子的重力和粒子間的相互作用力，則下列說法正確的是（）A.質(zhì)子在磁場中運動的半徑為lB.α粒子在磁場中運動的半徑為32C.質(zhì)子在磁場中運動的時間為πD.質(zhì)子和α粒子發(fā)射的時間間隔為7π7.（多選）如圖所示，直角三角形ABC區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向外的勻強磁場，置于A點的粒子源能沿AC方向向磁場內(nèi)同時發(fā)射比荷相同但速率不同的帶正電粒子.已知剛好從B點射出磁場的粒子在磁場中的運動時間為t，∠CAB＝30°，AB＝L，不計粒子間的相互作用及重力，以下說法正確的是（）A.粒子的比荷為πB.從AB邊不同位置射出磁場的粒子，運動時間不同C.從AB邊中點射出磁場的粒子的速率為πD.從BC邊射出的粒子（不含B點），在磁場中的運動時間將大于t二、非選擇題（第8題12分，第9題14分，共26分）8.如圖甲所示，在豎直平面內(nèi)固定兩光滑平行導(dǎo)體圓環(huán)，兩圓環(huán)正對放置，圓環(huán)半徑均為R＝0.125m，相距1m.圓環(huán)通過導(dǎo)線與電源相連，電源的電動勢E＝3V，內(nèi)阻不計.在兩圓環(huán)上水平放置一導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒質(zhì)量為0.06kg，接入電路的電阻r＝1.5Ω，圓環(huán)電阻不計，勻強磁場方向豎直向上.開關(guān)S閉合后，棒可以靜止在圓環(huán)上某位置，如圖乙所示，該位置對應(yīng)的半徑與水平方向的夾角為θ＝37°，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：（1）導(dǎo)體棒靜止在該位置時所受安培力的大小；（2）勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大??；（3）斷開開關(guān)S后，導(dǎo)體棒下滑到軌道最低點時對單個圓環(huán)的壓力.9.邊長為L的等邊三角形OAB區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場.在紙面內(nèi)從O點向磁場區(qū)域AOB各個方向瞬時射入質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子，所有粒子的速率均為v.如圖所示，沿OB方向射入的粒子從AB邊的中點C射出，不計粒子之間的相互作用和重力的影響，已知sin35°≈0.577.求：（1）勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小；（2）帶電粒子在磁場中運動的最長時間；（3）沿OB方向射入的粒子從AB邊的中點C射出時，還在磁場中運動的粒子占所有粒子的比例.參考答案1.解析：C把通電線圈等效成小磁針，等效小磁針的N極垂直于紙面向外，根據(jù)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引可知，從上往下看，線圈順時針轉(zhuǎn)動，同時靠近磁鐵，C正確.2.解析：D根據(jù)導(dǎo)線所受的重力、支持力、安培力三力平衡可知，若導(dǎo)線所受的安培力垂直于斜面向下時，導(dǎo)線所受合力不能為0，導(dǎo)線不能靜止，A錯誤；若磁場方向豎直向上，則安培力方向水平向左，導(dǎo)線不能靜止，B錯誤；若磁場方向水平向左，則安培力方向豎直向下，導(dǎo)線不能靜止，C錯誤；磁場方向垂直于斜面向下時，安培力方向沿斜面向上，此時安培力最小，磁感應(yīng)強度最小，故有mgsinθ＝ILB，解得B＝mgsinθIL，3.解析：B質(zhì)子流從上而下射向地球表面，地磁場方向在赤道的上空從南指向北，根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力的方向向東，所以質(zhì)子相對A點向東偏轉(zhuǎn)，選項B正確.4.解析：C粒子運動周期T＝2πmBq，當(dāng)θ一定時，粒子在磁場中運動時間t＝2π-2θ2πT＝π-θπT，ω＝2πT，由于t、ω均與v無關(guān)，故A、B錯誤，C正確；當(dāng)v一定時，由r＝mvBq知，r一定；當(dāng)θ從0變至π2的過程中，θ越大，粒子離開磁場的位置距O點越遠(yuǎn)；當(dāng)θ大于5.解析：C根據(jù)周期公式T＝2πmeB可知，被加速的帶電粒子在回旋加速器中做圓周運動的周期隨半徑的增大而不變，A錯誤；設(shè)D形盒的半徑為R，則最終射出回旋加速器的速度滿足evB＝mv2R，即有v＝ReBm，最終射出回旋加速器的速度與頻率無關(guān)，B錯誤；根據(jù)周期公式T＝2πmeB可知m＝TeB2π＝eB2πf，C正確；因為氚核(16.解析：ACD根據(jù)題意作出α粒子運動軌跡如圖所示；由幾何知識可知，α粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑r＝l，因為α粒子做圓周運動的半徑為r＝mvqB，質(zhì)子與α粒子的比荷之比為2∶1，所以運動的半徑之比為1∶2，質(zhì)子運動的半徑為l2，故A正確，B錯誤；α粒子在磁場中做圓周運動的周期T＝2πrv＝2πl(wèi)v，由幾何知識可知，α粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角θ1＝300°，α粒子在磁場中的運動時間t1＝θ1360°T＝5πl(wèi)3v，質(zhì)子從O射入P點射出，又質(zhì)子運動的半徑為l2，可知質(zhì)子從O點射入的速度方向必與OP邊界垂直，質(zhì)子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角θ2＝180°，故t2＝πl(wèi)2v.所以質(zhì)子和7.解析：AC剛好從B點射出磁場的粒子在磁場中的運動軌跡如圖所示.由幾何關(guān)系可得，軌跡所對圓心角為60°，所用時間為T6，所以t＝16×2πmqB，qm＝π3Bt，故A正確；畫出不同粒子在磁場中的運動軌跡，由幾何關(guān)系可得，從AB邊不同位置射出磁場的粒子運動的圓心角相同，所以從AB邊不同位置射出磁場的粒子在磁場中運動時間相同，故B錯誤；由幾何關(guān)系可得，從AB邊中點射出磁場的粒子的軌跡半徑r＝L2，r＝mvqB，qm＝π3Bt，解得v＝πL6t，故C正確；如果BC邊右側(cè)存在同樣的磁場，粒子從8.解析：（1）導(dǎo)體棒靜止時，受力分析如圖所示根據(jù)平衡條件得tanθ＝mg代入數(shù)據(jù)解得導(dǎo)體棒所受安培力的大小F＝0.8N.（2）由閉合電路的歐姆定律得I＝E解得I＝2A由安培力的公式F＝IlB解得B＝0.4T.（3）斷開開關(guān)S后，導(dǎo)體棒下滑到軌道最低點的過程中，根據(jù)動能定理有mgR（1－sinθ）＝12mv2－解得v＝2gR(1-sin導(dǎo)體棒在最低點時，由牛頓第二定律得2FN－mg＝mv解得FN＝0.54N由牛頓第三定律可知，導(dǎo)體棒對單個圓環(huán)的壓力大小為0.54N，方向豎直向下.9.解析：（1）OC＝Lcos30°＝32沿OB方向射入的粒子從AB邊的中點C射出，由幾何知識得粒子做圓周運動的圓弧對的圓心角為60°.半徑r＝OC＝32由qvB＝m得B＝mvqr＝2（2）從A點射出的粒子在磁場中運動時間最長，設(shè)弦OA對的圓心角為α，由幾何關(guān)系得sinα2＝L2r＝33最長時間tm≈70°360°·2πm