1、优质文档优质文档专题三 电场和磁场 第 6 讲 电场、磁场的基本性质(16 题为单项选择题， 710 题为多项选择题)1. 如图 36 20 所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流 I1和 I2，且 I1I2，M 为导线某一横截面所在平面内的一点，且 M 点到两导线的距离相等，图中有四个不同的方向 a、b、c 和 d，则 M 点的磁感应强度的方向可能为图中的( )图 3620Aa 方向 Bb 方向Cc 方向 Dd 方向解析 直线电流周围的磁感应强度随电流强度增大而增大，随距直线电流的距离增大而减小，结合平行四边形定则，可知 C 选项 正确答案 C2(2013江苏卷， 3)下列选项中
2、的各 圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，14且电荷均匀分布，各 圆环间彼此绝缘坐标原点 O 处电场强度最大的是14( )优质文档优质文档解析 设 圆环的电荷在原点 O 产生的电场强度为 E0，根据电场强度叠加原14理，在坐标原点 O 处， A 图 的场强为 E0, B 图场强为 E0 ，C 图场强为2E0，D 图场强为 0，因此本 题答案为 B.答案 B3如图 3621 所示为示波管的示意图，以屏幕的中心为坐标原点，建立如图所示的直角坐标系 xOy，当在 XX这对电极上加上恒定的电压 UXX 2 V，同时在 YY电极上加上恒定的电压 UYY 1 V 时，荧光屏上光点的坐标为(4 ， 1)，
3、则当在 XX这对电极上加上恒定的电压 UXX 1 V，同时在 YY电极上加上恒定的电压 UYY 2 V 时，荧光屏上光点的坐标为( )图 3621A(2， 2) B (4，2)C(2,2) D (4,2)解析 偏转位移与电压成正比，所以答案为 C.答案 C4. 如图 3 622 所示，两根间距为 d 的平行光滑金属导轨间接有电源 E，导轨平面与水平面间的夹角 30.金属杆 ab 垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好整个装置处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆 ab 刚好处于静止状态要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是( )优质文档优质文档图 3622A减
4、小磁感应强度 BB调节滑动变阻器使电流增大C增大导轨平面与水平面间的夹角 D将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变解析 对金属杆受力分析，沿导轨方向： mgsin 0，若想 让金属杆向BEdR上运动，则 增大，A 错误、B 正确；若增大 ，则 mgsin 增大， C 错误；若BEdR电流反向，则金属杆受到的安培力反向， D 错误答案 B5. 美国物理学家劳伦斯于 1932 年发明的回旋加速器，应用运动的带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使带电粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，使人类在获得较高能量带电粒子方面前进了一步如图 3623 所示为一种改进后的回旋加速器的示意图
5、，其中盒缝间的加速电场的场强大小恒定，且被限制在 A、C 板间，带电粒子从 P0 处静止释放，并沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入 D 形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是( )图 3623A带电粒子每运动一周被加速一次BP 1P2P 2P3优质文档优质文档C加速粒子的最大速度与 D 形盒的尺寸无关D加速电场的方向需要做周期性的变化解析 由题图可以看出，带电粒子每运动一周被加速一次，A 正确；由 R和 qU mv mv 可知，带电粒子每运动一周，电场力做功都相同， 动mvqB 12 2 12 21能增量都相同，但速度的增量不相同，故粒子做圆周运动的
6、半径增加量不相同，B 错误；由 v 可知，加速粒子的最大速度与 D 形盒的半径 R 有关，qBRmC 错误 ；粒子在电场中运动的方向始终不变，故 D 错误答案 A6. 如图 36 24 所示，竖直放置的平行金属板内部有匀强电场，两个带电微粒 a、b 从两板下端连线的中点向上射入板间，沿不同的轨迹运动，最后都垂直打在金属板上则可知( )图 3624A微粒 a 的入射速度较大B微粒 a 打到金属板上的速度较大C微粒 a、b 带异种电荷，电荷量大小一定相等D微粒 a、b 的质量一定不相等解析 设匀强电场的场强为 E，两平行金属板的 间距为 d，带电微粒的电荷量为 q，质量为 m，射入速度为 v0，微
7、粒向上运动的距离为 l.在竖直方向微粒只受重力作用，做匀减速运动，因微粒最后垂直打到金属板上， 竖直速度减为零，所以有 v 2gl，因 lalb，所以 v0av0b，A 对；在水平方向有20 at2 ，把代入 得： ，可知两微粒的比荷的关系，但d2 12 2Eql2mv20 qm dg2El优质文档优质文档不能判断两微粒的电荷量、质量的大小关系， C、D 错；微粒打到金属板上的速度 vat ，把代入 得：v ，因 v0av0b，所以 vavb，B 错2Eqlmv0 dgv0答案 A7如图 3625 所示，在 xOy 平面内有两根平行 y 轴水平放置的长直导线，通有沿 y 轴正方向大小相等的电流
8、 I，两导线关于 y 轴对称，P 为 x 轴上一点，Q 为 z 轴上一点，下列说法正确的是( )图 3625AO 点处的磁感应强度为零BP、Q 两点处的磁感应强度方向垂直CP、Q 两点处的磁感应强度方向平行D正电荷从 O 点沿 z 轴向上运动不受洛伦兹力作用解析 根据安培定则可判断两电流在 O 点处产生的磁感 应强度等大反向，合磁感应强度为零，A 正确两电流在 P 点的磁场方向相反，叠加后合磁场方向沿 z 轴正方向；两电流在 z 轴正方向上各点产生的磁感应强度矢量叠加后，都沿 x 轴负方向，P、Q 两点磁 场方向垂直，B 正确，C 错误正电荷从 O 点沿 z轴向上运动，由左手定则判断其受沿 y
9、 轴正方向的洛 伦兹力作用，D 错答案 AB8如图 3626 所示，从离子源发射出不计重力的正离子，经加速电压 U 加速后进入相互垂直的电场(E 方向竖直向上)和磁场(B 方向垂直纸面向外)中，发现离子向上偏转要使此离子沿直线通过电磁场，需要( )优质文档优质文档图 3626A增加 E，减小 B B增加 E，减小 UC适当增加 U D适当减小 E解析 离子所受的电场力 FqE，洛伦兹力 F 洛 qvB，qU mv2，离子向上12偏转，电场力大于洛伦兹力，故要使离子沿直线运动，可以适当增加 U，增加速度，增大洛伦兹力，C 正确；也可适当减小 E，减小电场力，D 正确答案 CD9某同学设计了一种静
10、电除尘装置，如图 3627 甲所示，其中有一长为L、宽为 b、高为 d 的矩形通道，其前、后面板为绝缘材料，上、下面板为金属材料图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定为 U 的高压直流电源相连带负电的尘埃被吸入矩形通道的水平速度为 v0，当碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集将被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值，称为除尘率不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用要增大除尘率，则下列措施可行的是( )图 3627A只增大电压 UB只增大长度 LC只增大高度 dD只增大尘埃被吸入的水平速度 v0解析 尘埃做类平抛运动，有 y at2，a ，t ，当只增大 电压 U 或只12 Uqmd L
11、v0优质文档优质文档增大长度 L 时 ，y 增大，收集尘埃的数量增大，故 A、B 选项对；而只增大高度d 或只增大尘埃被吸入的水平速度 v0，y 减小，收集尘埃的数量减少，故 C、D选项错答案 AB10如图 3628 所示，在空间中存在磁感应强度 B410 3 T，垂直纸面向里、宽度为 d0.1 m 的有界匀强磁场一比荷大小为 5 107 Ckg1 的3粒子自下边界的 P 点处以速度 v210 4 m/s，沿与下边界成 30角的方向垂直射入磁场，不计粒子重力，则粒子在磁场中运动的时间为( )图 3628A. 105 s B. 105 s318 218C. 105 s D. 105 s39 29
12、解析 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 T 2mqBs 105 s253107410 3 33若粒子带正电，由左手定则判断可知，它将在磁 场中逆时针旋转， 轨迹如图中所示，由弦切角和圆心角之间的关系可知，此 时圆弧所对的圆心角为 60，优质文档优质文档因此粒子在磁场中运动的时间为周期的 ，即 t1 105 s，选项 A 正16 T6 318确，B 错误；若粒子带负电 ，由左手定 则判断可知，它将在磁场中顺时针旋转，轨迹如图中所示，此时粒子将会从磁场的上边界射出磁场设轨道半径为R，圆心 O 距磁场下边界的距离为 L，由几何关系得 LRcos 30 cos 30mvqB m0.05 m，而磁场
13、的宽度为 0.1 m，因此210453107410 3 32圆心 O 距磁场上边界的距离也是 0.05 m，由对称性判断得知，粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为 120，运 动时间 t2 105 s，选项 C 正确，T3 39 错误答案 AC11.如图 3629 所示，板长为 L 的平行板电容器倾斜固定放置，极板与水平线夹角 30 ，某时刻一质量为 m，带电荷量为 q 的小球由正中央 A 点静止释放，小球离开电场时速度是水平的，(提示：离开的位置不一定是极板边缘)落到距离 A 点高度为 h 的水平面处的 B 点，B 点放置一绝缘弹性平板M，当平板与水平夹角 45时，小球恰好沿原路返回 A 点求
14、：图 3629(1)电容器极板间的电场强度 E；(2)平行板电容器的板长 L；(3)小球在 AB 间运动的周期 T.解析 (1)由带电 小球沿水平方向做匀加速运动可知 qEcos mg ，解得：E .23mg3q(2)小球垂直落到弹性挡板上，且 45 ，有 v0v y 2gh优质文档优质文档根据动能定理：qE Ltan mv .12 12 20解得：L3h.(3)由于小球在复合场中做匀加速运动 gtan tL2cos 12 21解得 t1 Lgsin 6hg平抛运动的时间为 t2 2hg小球由 A 点静止释放到返回 A 点的总时间为：t2t 12t 22 ，(6hg 2hg)此即为小球在 AB
15、 间运动的周期 T.答案 (1) (2)3 h (3)223mg3q ( 6hg 2hg)12如图 3630 所示的坐标平面内，y 轴左侧存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小 B10.20 T 的匀强磁场，在 y 轴的右侧存在方向垂直纸面向里、宽度 d12.5 cm 的匀强磁场 B2，某时刻一质量 m2.010 8 kg、电量q4.010 4 C 的带电微粒 (重力可忽略不计)，从 x 轴上坐标为(0.25 m,0)的 P 点以速度 v 2.0103 m/s 沿 y 轴正方向运动试求：图 3630(1)微粒在 y 轴左侧磁场中运动的轨道半径；(2)微粒第一次经过 y 轴时，速度方向与 y 轴正
16、方向的夹角；优质文档优质文档(3)要使微粒不能从右侧磁场边界飞出，B 2 应满足的条件解析 (1)设微粒在 y 轴左侧匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为 r1，转过的圆心角为 ，则 qvB1mv2r1r1 m0.5 m.mvqB1 2.010 82.01034.010 40.20(2)粒子在磁场 中运动轨迹如图所示，由几何关系得：cos ，则 60.r1 0.25 mr1 12(3)设粒子恰好不 飞出右侧磁场时运动半径为 r2，其运动轨迹如图所示，由几何关系得 r2cos r 2d，解得 r2 0.25 md1 cos 0.125 m1 cos 60由洛伦兹力充当向心力，且粒子运动半径不大于 r2，得：qvB 2mv2r2解得：B 2 T0.4 Tmvqr2 2.010 82.01034.010 40.25即磁感应强度 B2应满足：B 20.4 T.答案 (1)0.5 m (2)60 (3) B20.4 T
