14、(2009年全国卷Ⅰ)26.如图,在x 轴下方有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于xy平面向外,P是y轴上距原点为h的一点,N0为x轴上距原点为a的一点。A是一块平行于x轴的档板,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方向上的分速度不变,y方向上的分速度反向,大小不变。质量为m,电荷量为q(q>0)的粒子从P点瞄准N0点入射,最后又通过P点。不计重力。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n<3………⑺联立⑴⑵⑸得
………⑻把代入⑻中得
…………⑼
…………⑾
…………⑿
13、(2009年海南物理)4.一长直铁芯上绕有一固定线圈M,铁芯右端与一木质圆柱密接,木质圆柱上套有一闭合金属环N,N可在木质圆柱上无摩擦移动。M连接在如图所示的电路中,其中R为滑线变阻器,E1和E2为直流电源,S为单刀双掷开关。下列情况中,可观测到N向左运动的是
A.在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间
B.在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间
C.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向c端移动时
D.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向d端移动时
答案:C
解析:在S断开的情况下S向a(b)闭合的瞬间M中电流瞬时增加、左端为磁极N(S)极,穿过N的磁通量增加,根据楞次定律阻碍磁通量变化可知N环向右运动,AB均错;在S已向a闭合的情况下将R的滑动头向c端移动时,电路中电流减小,M产生的磁场减弱,穿过N的磁通量减小,根据楞次定律阻碍磁通量变化可知N环向左运动,D错、C对。
12、(2009年海南物理)2.一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
答案:D
解析:匀强磁场竖直向上、和导线平行,导线受到安培力为0,A错;匀强磁场水平向右,根据左手定则可知导线受到安培力向里,B错;匀强磁场垂直纸面向外,由左手定则可知导线受到安培力水平向右,C错、D对。
11、(2009年安徽卷)20.如图甲所示,一个电阻为R,面积为S的矩形导线框abcd,水平旋转在匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,方向与ad边垂直并与线框平面成450角,o、o’ 分别是ab和cd边的中点。现将线框右半边obco’ 绕oo’ 逆时针900到图乙所示位置。在这一过程中,导线中通过的电荷量是
A. B. C. D.0
答案:A
解析:对线框的右半边(obco′)未旋转时整个回路的磁通量
对线框的右半边(obco′)旋转90o后,穿进跟穿出的磁通量相等,如右 图整个回路的磁通量。。根据公式。选A
10、(2009年宁夏卷)16.医生做某些特殊手术时,利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成,磁极间的磁场是均匀的。使用时,两电极a、b均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动,电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时,血管内部的电场可看作是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中,两触点的距离为3.0mm,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为160µV,磁感应强度的大小为0.040T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为
A.1.3m/s,a正、b负 B.2.7m/s , a正、b负
C.1.3m/s,a负、b正 D.2.7m/s , a负、b正
答案A。
[解析]依据左手定则,正离子在磁场中受到洛伦兹力作用向上偏,负离子在磁场中受到洛伦兹力作用向下偏,因此电极a、b的正负为a正、b负;当稳定时,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零,则,可得,A正确。
9、(2009年安徽卷)19.右图是科学史上一张著名的实验照片,显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹。云室旋转在匀强磁场中, 磁场方向垂直照片向里。云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用。分析此径迹可知粒子
A.带正电,由下往上运动 B.带正电,由上往下运动
C.带负电,由上往下运动 D.带负电,由下往上运动
答案: A。
解析:粒子穿过金属板后,速度变小,由半径公式可知,半径变小,粒子运动方向为由下向上;又由于洛仑兹力的方向指向圆心,由左手定则,粒子带正电。选A。
8、(2009年重庆卷)19.在题19图所示电路中,电池均相同,当电键S分别置于a、b两处时,导线与,之间的安培力的大小为、,判断这两段导线( )
A.相互吸引,>
B.相互排斥,>
C.相互吸引,<
D.相互排斥,<
解析:电键S分别置于a、b两处时,电源分别为一节干电池、两节干电池,而电路中灯泡电阻不变,则电路中电流Ia<Ib,在处的磁感应强度Ba<Bb,应用安培力公式F=BIL可知fa<fb,又在电流方向相反、则相互排斥。
7、(2009年山东卷)21.如图所示,一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场,直径CD始络与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,下列结论正确的是( )
A.感应电流方向不变
B.CD段直线始终不受安培力
C.感应电动势最大值E=Bav
D.感应电动势平均值
答案:ACD
[解析]在闭合电路进入磁场的过程中,通过闭合电路的磁通量逐渐增大,根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变,A正确。根据左手定则可以判断,受安培力向下,B不正确。当半圆闭合回路进入磁场一半时,即这时等效长度最大为a,这时感应电动势最大E=Bav,C正确。感应电动势平均值,D正确。
提示:感应电动势公式只能来计算平均值,利用感应电动势公式计算时,l应是等效长度,即垂直切割磁感线的长度。
6、(2009年广东文科基础)61.带电粒子垂直匀强磁场方向运动时,其受到的洛伦兹力的方向,下列表述正确的是
A.与磁场方向相同
B.与运动方向相同
C.与运动方向相反
D.与磁场方向垂直
[解析]带电粒子垂直匀强磁场方向运动,根据左手定则可知洛仑兹力方向与磁场方向垂直(A错)、与运动方向垂直(D 对、BC均错)。
5、(2009年广东理科基础)13.带电粒子垂直匀强磁场方向运动时,会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是
A.洛伦兹力对带电粒子做功
B.洛伦兹力不改变带电粒子的动能
C.洛伦兹力的大小与速度无关
D.洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向
答案.B
[解析]根据洛伦兹力的特点, 洛伦兹力对带电粒子不做功,A错,B对。根据F=qvB,可知大小与速度有关,洛伦兹力的效果就是改变物体的运动方向,不改变速度的大小。