2002-2009年全国一卷物理试题磁场部分.doc

第九章 磁场 内　　容 要求 说明 71．电流的磁场 72．磁感应强度．磁感线．地磁场． 73．磁性材料．分子电流假说 74．磁场对通电直导线的作用．安培力．左手定则． 75．磁电式电表原理 76．磁场对运动电荷的作用，洛伦兹力．带电粒子在匀强磁场中的运动 ????77．质谱仪，回旋加速器 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ 1．安培力的计算限于直导线跟B平行或垂直的两种情况 2．洛伦兹力的计算限于v跟B平行或垂直的两种情况 1.（09）17.如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力 方向沿纸面向上，大小为 方向沿纸面向上，大小为 方向沿纸面向下，大小为 方向沿纸面向下，大小为 2(09)26.（21分）如图，在x轴下方有匀强磁，感应强度大小为B，方向垂直于xy平面向外。P是y轴上距原点的一点，N0为为x轴上距原点为a的一点。A是一块平行于x轴的挡板，与x轴的距离为，A的中点在y轴上，长度略小于。带电粒子与挡板碰撞前后，x方向的分速度不变，y方向的分速度反向、大小不变。质量为m，电荷量为q（）的粒子从P点瞄点入射，最后又通过P点，不让。求粒子入射速度的所有可能值。 解析：设粒子的入射速度为v,第一次射出磁场的点为,与板碰撞后再次进入磁场的位置为.粒子在磁场中运动的轨道半径为R,有…⑴ 粒子速率不变,每次进入磁场与射出磁场位置间距离保持不变有…⑵ 粒子射出磁场与下一次进入磁场位置间的距离始终不变,与相等.由图可以看出……⑶ 设粒子最终离开磁场时,与档板相碰n次(n=0、1、2、3…).若粒子能回到P点,由对称性,出射点的x坐标应为-a,即……⑷ 由⑶⑷两式得……⑸ 若粒子与挡板发生碰撞,有……⑹ 联立⑶⑷⑹得n3………⑺ 联立⑴⑵⑸得 ………⑻ 把代入⑻中得 …………⑼ …………⑾ …………⑿ 3（08）25．如图所示，在坐标系xoy中，过原点的直线OC与x轴正向的夹角φ=120°,在OC右侧有一匀强电场：在第二、三象限内有一心强磁场，其上边界与电场边界重叠、右边界为y轴、左边界为图中平行于y轴的虚线，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直抵面向里。一带正电荷q、质量为m的粒子以某一速度自磁场左边界上的A点射入磁场区域，并从O点射出，粒子射出磁场的速度方向与x轴的夹角θ＝30°，大小为v，粒子在磁场中的运动轨迹为纸面内的一段圆弧，且弧的半径为磁场左右边界间距的两倍。粒子进入电场后，在电场力的作用下又由O点返回磁场区域，经过一段时间后再次离开磁场。已知粒子从A点射入到第二次离开磁场所用的时间恰好等于粒子在磁场中做圆周运动的周期。忽略重力的影响。求 （1）粒子经过A点时速度的方向和A点到x轴的距离； （2）匀强电场的大小和方向； （3）粒子从第二次离开磁场到再次进入电场时所用的时间。 4.(07) 25．两屏幕荧光屏互相垂直放置，在两屏内分别去垂直于两屏交线的直线为x和y轴，交点O为原点，如图所示。在y0，0xa的区域有垂直于纸面向内的匀强磁场，在y0，xa的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，两区域内的磁感应强度大小均为B。在O点出有一小孔，一束质量为m、带电量为q（q0）的粒子沿x周经小孔射入磁场，最后打在竖直和水平荧光屏上，使荧光屏发亮。入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种数值。已知速度最大的粒子在0xa的区域中运动的时间与在xa的区域中运动的时间之比为2︰5，在磁场中运动的总时间为7T/12，其中T为该粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的周期。试求两个荧光屏上亮线的范围（不计重力的影响）。 解：对于y轴上的光屏亮线范围的临界条件如图1所示：带电粒子的轨迹和x=a相切，此时r=a，y轴上的最高点为y=2r=2a ; 对于 x轴上光屏亮线范围的临界条件如图2所示：左边界的极限情况还是和x=a相切，此刻，带电粒子在右边的轨迹是个圆，由几何知识得到在x轴上的坐标为x=2a;速度最大的粒子是如图2中的实线，又两段圆弧组成，圆心分别是c和c’ 由对称性得到 c’在 x轴上，设在左右两部分磁场中运动时间分别为t1和t2,满足 解得 由数学关系得到： 代入数据得到： 所以在x 轴上的范围是 5.(06) 17.图中为一“滤速器”装置示意图。a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间。为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选 电子仍能够沿水平直线OO运动，由O射出。不计重力作用。可能达到上述目的的办法是 A.使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里 B.