1、章末整合提升磁场Error!1(多选 )(2017全国卷 )如图，三根相互平行的固定长直导线L1、 L2 和 L3 两两等距，均通有电流 I，L 1 中电流方向与 L2 中的相同，与 L3 中的相反下列说法正确的是( )AL 1 所受磁场作用力的方向与 L2、L 3 所在平面垂直B L3 所受磁场作用力的方向与 L1、L 2 所在平面垂直C L1、L 2 和 L3 单位长度所受的磁场作用力大小之比为 113DL 1、L 2 和 L3 单位长度所受的磁场作用力大小之比为 13 3命题意图：本题考查安培定则、左手定则、磁场叠加、安培力及其相关的知识点解析：由安培定则可判断出 L2 在 L1 处产生
2、的磁场 (B21)方向垂直L1 和 L2 的连线竖直向上， L3 在 L1 处产生的磁场 (B31)方向垂直 L1 和L3 的连线指向右下方，根据磁场叠加原理， L3 和 L2 在 L1 处产生的合磁场( B 合 1)方向如图 1 所示，根据左手定则可判断出 L1 所受磁场作用力的方向与 L2 和 L3 的连线平行，选项 A 错误；同理，如图 2 所示，可判断出 L3 所受磁场 (B 合 3)作用力的方向 (竖直向上)与 L1、L 2所在的平面垂直，选项 B 正确；同理，如图 3 所示，设一根长直导线在另一根导线处产生的磁场的磁感应强度大小为 B，根据几何知识可知，B 合 1B ，B 合 2B
3、 ，B 合 3 B，由安培力公式可知，3L1、L 2 和 L3 单位长度所受的磁场作用力大小与该处的磁感应强度大小成正比，所以 L1、L 2 和 L3 单位长度所受的磁场作用力大小之比为11 ，选项 C 正确，选项 D 错误3图 1 图 2 图 3答案：BC2(2017全国卷 )如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里三个带正电的微粒 a、b、c 电荷量相等，质量分别为 ma、m b、m c.已知在该区域内，a 在纸面内做匀速圆周运动，b 在纸面内向右做匀速直线运动，c 在纸面内向左做匀速直线运动下列选项正确的是( )Am am bm c
4、Bm bm am cC mcm am b Dm cm bm a命题意图：本题考查带电微粒在复合场(重力场、电场和磁场)中的运动及其相关的知识点解析：该空间区域为匀强电场、匀强磁场和重力场的叠加场，a 在纸面内做匀速圆周运动，可知其重力与所受到的电场力平衡，洛伦兹力提供其做匀速圆周运动的向心力，有 magqE，解得 ma.b 在纸面内向右做匀速直线运动，由左手定则可判断出其所受洛qEg伦兹力方向竖直向上，可知 mbgqEqv bB，解得 mb .cqEg qvbBg在纸面内向左做匀速直线运动，由左手定则可判断出其所受洛伦兹力方向竖直向下，可知 mcgqv cBqE，解得 mc .综上所qEg q
5、vcBg述，可知 mbmamc，选项 B 正确答案：B3(2016全国卷 )现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的 12 倍此离子和质子的质量比约为( )A11 B12C 121 D144命题意图：本题考查动能定理、洛伦兹力、匀速圆周运动及相关的知识点，意在考查考生运用相关知识分析、解决粒子在电场中加速和在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的能力解析：设加速电压为 U，质子
6、做匀速圆周运动的半径为 r，原来磁场的磁感应强度为 B，质子质量为 m，一价正离子质量为 M.质子在入口处从静止开始加速，由动能定理得，eU mv ，质子在匀强12 21磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，ev 1Bm ；一价正离子在入口处从静止开始加速，由动能定理得，eU Mv ，该正12 2离子在磁感应强度为 12B 的匀强磁场中做匀速圆周运动，轨迹半径仍为 r，洛伦兹力提供向心力，ev 212BM ；联立解得M m1441，选项 D 正确答案：D4(2015全国卷 )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
7、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，角速度减小命题意图：本题考查洛伦兹力、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动及其相关的知识点，意在考查考生综合运用相关知识分析解决问题的能力难度中等偏易解析：带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，得 qvBm，解得轨道半径 r .带电粒子由较强磁场区域进入到较弱磁场v2r mvqB区域，磁感应强度 B 减小，由 r 可知，轨道半径 r 增大由于mvqB洛伦兹力不做功，带电粒子速度不变，由角速度公式 ，可知角vr
8、速度减小，选项 D 正确，选项 A、B、C 错误答案：D5(2015全国卷 )如图，一长为 10 cm 的金属棒 ab 用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1 T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘金属棒通过开关与一电动势为 12 V 的电池相连，电路总电阻为 2 .已知开关断开时两弹簧的伸长量为 0.5 cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了 0.3 cm.重力加速度大小取 10 m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量命题意图：本题主要考查安培力、闭合电路欧姆定律、胡克定律、物体平衡
9、的条件，意在考查考生运用相关知识解决实际问题的能力解析：依题意，开关闭合后，电流方向从 b 到 a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长为 l 10.5 cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kl 1mg ，式中，m 为金属棒的质量，k 是弹簧的劲度系数，g 是重力加速度的大小开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为FIBL ，式中，I 是回路电流，L 是金属棒的长度两弹簧各自再伸长了l 20.3 cm ，由胡克定律和力的平衡条件得2k(l 1l 2)mgF，由欧姆定律有EIR，式中，E 是电池的电动势，R 是电路总电阻联立式，并代入题给数据得m0.01 kg.答案：方向竖直向下 0.01 kg
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