專題七 磁場(chǎng)練習(xí)題

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1、高中物理專題七磁場(chǎng)磁場(chǎng)練習(xí)題例1.如圖所示，相距為的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，導(dǎo)軌所在的平面與水平面的夾角，在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一根質(zhì)量的金屬桿，桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為的豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌下端接有內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為的電源，滑動(dòng)變阻器的阻值可按需要調(diào)節(jié)，其他部分電阻均不計(jì)，取.為保持金屬桿處于靜止?fàn)顟B(tài)，求滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)范圍.解析：（1）設(shè)時(shí)，金屬桿剛要上滑，此時(shí)受力如圖1，沿軸方向有：①沿軸方向有：②又③聯(lián)立以上三式解得：.（2）設(shè)時(shí)，導(dǎo)體桿剛要下滑，此時(shí)受力如圖2，沿方向有：①沿方向有：②又③聯(lián)立以上三式解得：故的取值范圍為：例

2、2.空間存在水平方向互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，方向如圖所示.有一個(gè)質(zhì)量，帶電量的粒子在空間做直線運(yùn)動(dòng)，試求其速度的大小和方向（）.解析：先分析重力是否可以忽略.粒子的重力，電場(chǎng)力第14頁(yè)共14頁(yè)高中物理專題七磁場(chǎng).因重力與電場(chǎng)力的大小處在同一數(shù)量級(jí)，故重力不能忽略.再看粒子是否受到洛倫茲力.若粒子平行于磁感線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受洛倫茲力，但這樣一來(lái)，粒子的運(yùn)動(dòng)方向與重力和電場(chǎng)力的合力方向垂直，它不可能做直線運(yùn)動(dòng)，與題設(shè)情景不符，故粒子一定受到洛倫茲力.可見，粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)共受到三個(gè)力：重力，方向豎直向下；電場(chǎng)力，方向水平向右；洛倫茲力的大

3、小方向與速度的大小方向有關(guān)，只要確定了洛倫茲力的大小和方向，就可確定速度的大小和方向.那么是否存在這樣一種情形：洛倫茲力與重力平衡，粒子沿電場(chǎng)方向做直線運(yùn)動(dòng)呢？如果有，其受力如圖1所示，這種情形是不可能存在的，原因是隨粒子速度的變化，洛倫茲力的大小也將變化，從而豎直方向的平衡被打破，粒子不可能做直線運(yùn)動(dòng).可見粒子不可能做變速直線運(yùn)動(dòng)，而只能做勻速直線運(yùn)動(dòng).且重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力三力平衡.粒子的受力如圖2所示，由圖可得：；則：.因?yàn)?，所?由此可得：，即粒子將以的速度，與電場(chǎng)方向成角斜向上做勻速直線運(yùn)動(dòng).例3.如圖所示，在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，兩個(gè)方向相反且都垂直于

4、紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在以直徑為邊界的兩個(gè)半圓形區(qū)域Ⅰ、Ⅱ中，直徑與的夾角為.一質(zhì)量為、帶電量為的粒子以某一速度從Ⅰ區(qū)的邊緣點(diǎn)處沿與成角的方向射入磁場(chǎng)，隨后該粒子以垂直于的方向經(jīng)過(guò)圓心進(jìn)入Ⅱ區(qū)，最后再?gòu)奶幧涑龃艌?chǎng).已知該粒子從射入到射出磁場(chǎng)所用的時(shí)間為，求Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)中磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和（忽略粒子重力）解析：設(shè)粒子的速度為，在Ⅰ區(qū)中運(yùn)動(dòng)半徑為，周期為，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為；在Ⅱ區(qū)中運(yùn)動(dòng)半徑為，周期為，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為；磁場(chǎng)的半徑為.（1）粒子在Ⅰ區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)：軌跡的圓心必在過(guò)點(diǎn)垂直速度的直線上，也必在過(guò)點(diǎn)垂直速度的直線上，故圓心在點(diǎn)，由幾何知識(shí)和題意可知，軌道半徑，又，則：.①第14頁(yè)

5、共14頁(yè)高中物理專題七磁場(chǎng)軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間②（2）粒子在Ⅱ區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)：由題意及幾何關(guān)系可知，又，則③軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間④又，將②④代入得：⑤由①③式聯(lián)立得，代入⑤式解得：.例4.如圖所示，金屬棒質(zhì)量，放在相距、處在同一水平面上的兩根光滑平行金屬導(dǎo)軌最右端，導(dǎo)軌距地高，電容器電容，電源電動(dòng)勢(shì)，整個(gè)裝置放在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.單刀雙擲開關(guān)先打向1，穩(wěn)定后再打向2，金屬棒因安培力的作用被水平拋出，落到距導(dǎo)軌末端水平距離的地面上；空氣阻力忽略不計(jì)，取.求金屬棒拋出后電容器兩端電壓有多高？解析：接通2后，電容器通過(guò)放電，設(shè)通過(guò)棒的

6、電量為，平均電流為，安培力作用時(shí)間，平拋初速度，平拋飛行時(shí)間，由動(dòng)量定理有：，又，，，，聯(lián)立以上各式解得：設(shè)接通1時(shí)，電容器電量為，則，金屬棒拋出后電容器剩余電量為，則，故金屬棒拋出后電容器兩端電壓為：.例5.如圖所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng).一帶電粒子（不計(jì)重力）以一定的初速度由左邊界的點(diǎn)射入磁場(chǎng)、電場(chǎng)區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）穿出.若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)而保留電場(chǎng)不變，另一個(gè)同樣的粒子（不計(jì)重力）仍以相同初速度由點(diǎn)射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子（）第14頁(yè)共14頁(yè)高中物理專題七磁場(chǎng)A.穿出位置一定在點(diǎn)

7、下方B.穿出位置一定在點(diǎn)上方C.運(yùn)動(dòng)時(shí)，在電場(chǎng)中的電動(dòng)勢(shì)一定減小D.在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能一定減小解析：由左手定則判定帶電粒子所受洛倫茲力的方向，可知最初時(shí)刻粒子所受洛倫茲力與電場(chǎng)力方向相反，若，則洛倫茲力將隨著粒子速度方向和大小的不斷改變而改變.粒子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力的合力不可能與速度方向在同一直線上，而做直線運(yùn)動(dòng)，既然在復(fù)合場(chǎng)中粒子做直線運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明，連線與電場(chǎng)線垂直，當(dāng)撤去磁場(chǎng)時(shí)，粒子僅受電場(chǎng)力，做類平拋運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力一定做正功，電勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，故選.例6.圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖.帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器.速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)

8、磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為和.平板上有