专题9 磁场
1.（15江苏卷）如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长NM相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是
答案：A
解析：因为在磁场中受安培力的导体的有效长度(A)最大，所以选A. 2．（15海南卷）如图，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点.在电子经过a点的瞬间.条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向（）
A．向上 B.向下 C.向左 D.向右 答案：A
解析：条形磁铁的磁感线方向在a点为垂直P向外，粒子在条形磁铁的磁场中向右运动，所以根据左手定则可得电子受到的洛伦兹力方向向上，A正确.
3.（15重庆卷）题1图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的经迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里.以下判断可能正确的是
A.a、b为?粒子的经迹 B. a、b为?粒子的经迹 C. c、d为?粒子的经迹 D. c、d为?粒子的经迹 答案：D
解析：?射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故选项B错误.?粒子为氦核带正电，由左手定则知受到向上的洛伦兹力向上偏转，故选项A、C错误；?粒子是带负电的电子流，应向下偏转，选项D正确. 4.（15重庆卷）音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机.题7图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从P流向Ｑ，大小为I．
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（１）求此时线圈所受安培力的大小和方向.
（２）若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率．
解析：（1）线圈的右边受到磁场的安培力，共有n条边，故F=nBIL,由左手定则，电流向外，磁场向下，安培力水平向右
（2）安培力的瞬时功率为P=Fv=nBILv
5.（15重庆卷）题9图为某种离子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场.其中MN和M?N?是间距为h的两平行极板，其上分别有正对的两个小孔O和O?，O?N?=ON=d，P为靶点，.极板间存在方向向上的匀强电场，两极板间电压为U.质量为m、O?P=kd（k为大于1的整数）带电量为q的正离子从O点由静止开始加速，经O?进入磁场区域.当离子打到极板上O?N?区域（含N?点）或外壳上时将会被吸收.两虚线之间的区域无电场和磁场存在，离子可匀速穿过.忽略相对论效应和离子所受的重力.求：
（1）离子经过电场仅加速一次后能打到P点所需的磁感应强度大小； （2）能使离子打到P点的磁感应强度的所有可能值；
（3）打到P点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间.
解析：（1）离子经电场加速，由动能定理：qU?122qUmv，可得v? 2mv2磁场中做匀速圆周运动，qvB?m
r刚好打在P点，轨迹为半圆，由几何关系可知r?kd 2联立解得B?22qUm
qkd（2）若磁感应强度较大，设离子经过一次加速后若速度较小，圆周运动半径较小，不能直接打在P点，而做圆周运动到达N?右端，再匀速直线到下端磁场，将重新回到O点重新加速，直到打在P点.设共加速了n第2页 共5页
次，有：nqU?2vnqvnB?m
rn12mvn 2且rn?kd 2解得：B?22nqUm，
qkdd12v12要求离子第一次加速后不能打在板上，有r1?，且qU?mv1，qv1B?m
22r1解得：n?k
故加速次数n为正整数最大取n?k?1 即B?2222nqUm(n?1,2,3,qkd,k2?1)
（3）加速次数最多的离子速度最大，取n?k2?1，离子在磁场中做n-1个完整的匀速圆周运动和半个圆周打到P点. 由匀速圆周运动T?2?r2?m? vqBT(2k2?3)?mkdt磁=(n?1)T?? 2222qum(k?1)电场中一共加速n次，可等效成连续的匀加速直线运动.由运动学公式
12 (k2?1)h?at电2a?qU mh2(k2?1)m可得：t电=h
qU6.（15新课标2卷）指南针是我国古代四大发明之一.关于指南针，下列说明正确的是 A. 指南针可以仅具有一个磁极
B. 指南针能够指向南北，说明地球具有磁场 C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰
D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转 答案：BC
解析：指南针不可以仅具有一个磁极，故A错误；指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，故B正确；当附近的铁块磁化时，指南针的指向会受到附近铁块的干扰，故C正确；根据安培定则，在指南针正上方
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附近沿指针方向放置一根导线，导线通电时会产生磁场，指南针会偏转与导线垂直，故D错误. 7.（15新课标2卷）有两个匀强磁场区域I和 II，I中的磁感应强度是II中的k倍，两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动.与I中运动的电子相比，II中的电子 A. 运动轨迹的半径是I中的k倍 B. 加速度的大小是I中的k倍 C. 做圆周运动的周期是I中的k倍 D. 做圆周运动的角速度是I中的k倍 答案：AC
mvmv2解析： 电子在磁场中做匀速圆周运动时，向心力由洛伦兹力提供：qvB?，解得：r?，因为IqBr中的磁感应强度是II中的k倍，所以，II中的电子运动轨迹的半径是I中的k倍，故A正确；加速度a?加速度大小是I中的1/k倍，故B错误；由周期公式：T?中的k倍，故C正确；角速度??qvB，m2?m，得II中的电子做圆周运动的周期是IqB2?qB，II中的电子做圆周运动的角速度是I中的1/k倍，D错误 ?Tm8.（15新课标1卷）两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行.一速度方向与磁感应强度方向
垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的 A．轨道半径减小，角速度增大 B．轨道半径减小，角速度减小 C．轨道半径增大，角速度增大 D．轨道半径增大，角速度减小 答案：D
v2mv解析：由于磁场方向与速度方向垂直，粒子只受到洛伦兹力作用，即qvB?m，轨道半径R?，洛
RqB伦兹力不做功，从较强到较弱磁场区域后，速度大小不变，但磁感应强度变小，轨道半径变大，根据角速度??v可判断角速度变小，选项D正确. R2
9.（15广东卷）在同一匀强磁场中，α粒子（24He）和质子（1H）做匀速圆周运动，若它们的动量大小相等，则α粒子和质子
A．运动半径之比是2∶1 B．运动周期之比是2∶1
C．运动速度大小之比是4∶1 D．受到的洛伦兹力之比是2∶1 答案：B
解析：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，根据洛伦兹力大小计算公式和向心力
v2r1mvqv公式有：qvB＝m，解得其运动半径为：r＝，由题意可知，mαvα＝mHvH，所以有：α＝H＝，α＝
rrH2qBqαvHf112πrmHqm＝，洛α＝α?H＝故选项A、C、D错误；根据匀速圆周运动参量间关系有：T＝，解得：T＝
v42f洛HmαqHmα22πmTmq，所以有：α＝α?H＝，故选项B正确.
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高考物理：专题9-磁场(附答案)
