【模拟演练】
1.(2012·广州模拟)如图所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹向下偏，则( )
A．导线中的电流从A流向B
B．导线中的电流从B流向A
C．若要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现
D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关
2.(2012·濮阳模拟)处于纸面内的一段直导线长L＝1 m，通有I＝1 A的恒定电流，方向如图所示．将导线放在匀强磁场中，它受到垂直于纸面向外的大小为F＝1 N的磁场力作用.据此可知( )
A．能确定磁感应强度的大小和方向
B．能确定磁感应强度的方向，不能确定它的大小
C．能确定磁感应强度的大小，不能确定它的方向
D．磁感应强度的大小和方向都不能确定
3.(2012·临沂模拟)光滑的平行导轨与电源连接后，与水平方向成θ角倾斜放置，导轨上另放一个质量为m的金属导体棒．当开关S闭合后，在棒所在区域内加一个合适的匀强磁场，可以使导体棒静止平衡，图中分别加了不同方向的磁场，其中一定不能平衡的是( )
4.(2012·淄博模拟)如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成θ角(0＜θ＜π)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)．则下列说法正确的是( )
A．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
B．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大
C．若v一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
D．若v一定，θ越大，则粒子在离开磁场的位置距O点越远
5.(2012·崇文模拟)如图所示，在y＞0的区域内存在匀强磁场，磁场垂直于图中的xOy平面向外，原点O处有一离子源，沿各个方向射出速率相等的同价负离子，对于进入磁场区域的离子，它们在磁场中做圆周运动的圆心所在的轨迹，可用下面给出的四个半圆中的一个来表示，其中正确的是( )
6.(2012·滨州模拟)如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内，O点是cd边的中点．一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下，从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0刚好从c点射出磁场．现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与Od成30°角的方向，以大小不同的速率射入正方形内，那么下列说法中正确的是( )
A．若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从cd边射出磁场
B．若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从ad边射出磁场
C．若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从bc边射出磁场
D．若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从ab边射出磁场
7.(2012·杭州模拟)有一个带电荷量为＋q、重为G的小球，从两竖直的带电平行板上方h处自由落下，两极板间另有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时，下列说法错误的是( )
A．一定做曲线运动
B．不可能做曲线运动
C．有可能做匀加速运动
D．有可能做匀速运动
8.(2012·合肥模拟)如图所示，竖直放置的平行板电容器，A板接电源正极，B板接电源负极，在电容器中加一与电场方向垂直的、水平向里的匀强磁场．一批带正电的微粒从A板中点小孔C射入，射入的速度大小方向各不相同，考虑微粒所受重力，微粒在平行板A、B间运动过程中( )
A．所有微粒的动能都将增加
B．所有微粒的机械能都将不变
C．有的微粒可以做匀速圆周运动
D．有的微粒可能做匀速直线运动
9.(2012·徐州模拟)如图所示，在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电量为q、质量为m的带电球体，管道半径略大于球体半径.整个管道处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，磁感应强度方向与管道垂直.现给带电球体一个水平速度v0，则在整个运动过程中，带电球体克服摩擦力所做的功不可能为( )
A.0 B.
C. D.
10.(2011·庆阳模拟)如图所示，相距为d的水平金属板M、N的左侧有一对竖直金属板P、Q，板P上的小孔S正对板Q上的小孔O，M、N间有垂直于纸面向里的匀强磁场，在小孔S处有一带负电粒子，其重力和初速度均不计，当滑动变阻器的滑片在AB的中点时，带负电粒子恰能在M、N间做直线运动，当滑动变阻器的滑片滑到A点后( )
A.粒子在M、N间运动过程中，动能一定不变
B.粒子在M、N间运动过程中，动能一定增大
C.粒子在M、N间运动过程中，动能一定减小
D.以上说法都不对
11.(2011·平川模拟)如图所示，粗糙的足够长的竖直木杆上套有一个带电的小球，整个装置处在由水平匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场组成的足够大的复合场中，小球由静止开始下滑，在整个运动过程中小球的v -t图象如图所示，其中正确的是( )
12.(2012·攀枝花模拟) 如图所示，一带正电的质子从O点以速度v0垂直极板射入，两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场，已知两板之间距离为d，板长为d，O点是板的正中间，为使质子能从两板间射出，试求磁感应强度B应满足的条件(已知质子的带电量为e，质量为m)．
13.(2012·天水模拟)如图所示，在xOy平面上，a点坐标为(0，l)，平面内有一边界通过a点和坐标原点O的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，有一电子(质量为m，电量为e)从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场区域，在磁场中运动，恰好在x轴上的b点(未标出)射出磁场区域，此时速度方向与x轴正方向夹角为60°，求：
(1)磁场的磁感应强度；
(2)磁场区域圆心O1的坐标；
(3)电子在磁场中的飞行时间.
14.(2012·广州模拟)如图所示，竖直平面内有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度E1＝2 500 N/C，方向竖直向上；磁感应强度B＝103 T.方向垂直纸面向外；有一质量m＝1×10-2 kg、电荷量q＝4×10-5 C的带正电小球自O点沿与水平线成45°角以v0＝4 m/s的速度射入复合场中，之后小球恰好从P点进入电场强度E2＝2 500 N/C，方向水平向左的第二个匀强电场中．不计空气阻力，g取10 m/s2.求：
(1)O点到P点的距离s1；
(2)带电小球经过P点的正下方Q点时与P点的距离s2.
15.(2012·衡水模拟)如图甲所示，在光滑绝缘的水平桌面上建立一xOy坐标系，平面处在周期性变化的电场和磁场中，电场和磁场的变化规律如图乙所示(规定沿+y方向为电场强度的正方向，竖直向下为磁感应强度的正方向).在t=0时刻，一质量为10 g、电荷量为0.1 C的带电金属小球自坐标原点O处，以v0=2 m/s的速度沿x轴正方向射出.已知E0=0.2 N/C、B0=0.2 πT.求：
(1)t=1 s末金属小球速度的大小和方向；
(2)1～2 s内，金属小球在磁场中做圆周运动的半径和周期；
(3)在给定的坐标系中，大体画出小球在0到6 s内运动的轨迹示意图；
(4)6 s内金属小球运动至离x轴最远点的位置坐标.
【高考预测】
磁场部分是高考的重点内容，主要呈现以下三点命题趋势：
(1)带电粒子在磁场中运动以及在复合场中运动的综合问题.
(2)与洛伦兹力、电场力、重力有关的力电大型综合题.
(3)采用本章的基础知识与科学技术成果相结合，物理模型与生产生活实际相结合的题目．
对该部分内容的命题预测点如下：
考查知识及角度
高考预测
安培力及其应用
2、3
回旋加速器的应用、对撞机的应用
1、4
带电粒子在复合场中的运动
5、6、7
1.环形对撞机是研究高能离子的重要装置，如图所示，正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B.两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞.为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A.对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越大
B.对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小
C.对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期越小
D.对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变
2.两导线内电流方向如图所示，导线ab固定，导线cd与ab垂直且与ab相隔一段距离，cd可以自由移动，试分析cd的运动情况．
3.如图所示，在磁感应强度B＝1.0 T，方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成θ＝37°的导电滑轨，滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab,ab杆水平放置.
已知接在滑轨中的电源电动势E＝12 V，内阻不计．导轨间距L＝0.5 m，质量m＝0.2 kg，杆与滑轨间的动摩擦因数μ＝0.1，滑轨与ab杆的电阻忽略不计．求：要使ab杆在滑轨上保持静止，滑动变阻器R的阻值在什么范围内变化？(g取10 m/s2，sin37°＝0.6)
4.回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间的窄缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝都得到加速，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近．若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回转半径为Rm，其运动轨迹如图所示．求：
(1)两个D形盒内有无电场？
(2)粒子在D形盒内做何种运动？
(3)所加交流电频率是多大？
(4)粒子离开加速器的速度为多大？最大动能为多少？
5.如图所示装置由加速电场、偏转电场和偏转磁场组成.偏转电场处在加有电压的相距为d的两块水平平行放置的导体板之间，匀强磁场水平宽度为l，竖直宽度足够大，处在偏转电场的右边，如图甲所示.大量电子(其重力不计)由静止开始，经加速电场加速后，连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入偏转电场.当偏转电场两板没有加电压时，这些电子通过两板之间的时间为2t0，当在两板间加上如图乙所示的周期为2t0、幅值恒为U0的电压时，所有电子均能通过电场，穿过磁场，最后打在竖直放置的荧光屏上(已知电子的质量为m、电荷量为e).求：
(1)如果电子在t=0时刻进入偏转电场，求它离开偏转电场时的侧向位移大小；
(2)通过计算说明，所有通过偏转电场的电子的偏向角(电子离开偏转电场的速度方向与进入电场速度方向的夹角)都相同.
(3)要使电子能垂直打在荧光屏上，匀强磁场的磁感应强度为多少？
6.如图所示，在一底边长为2L,θ=45°的等腰三角形区域内(O为底边中点)有垂直纸面向外的匀强磁场，现在一质量为m，电量为q的带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从O点垂直于AB进入磁场，不计重力与空气阻力的影响.
(1)求粒子经电场加速射入磁场时的速度.
(2)磁感应强度B为多少时，粒子能以最大的圆周半径偏转后打到OA板？
(3)增加磁感应强度的大小，可以再延长粒子在磁场中的运动时间，求粒子在磁场中运动的极限时间.(不计粒子与AB板碰撞的作用时间，设粒子与AB板碰撞前后，电量保持不变并以相同的速率反弹)
7.如图甲所示，竖直挡板MN左侧空间有方向竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场，电场和磁场的范围足够大，电场强度E=40 N/C，磁感应强度B随时间t变化的关系图象如图乙所示，选定磁场垂直纸面向里为正方向.t=0时刻，一质量m=8×10-4 kg、电荷量q=+2×10-4 C的微粒在O点具有竖直向下的速度v=0.12 m/s,O′是挡板MN上一点，直线OO′与挡板MN垂直，取g=10 m/s2.求：
(1)微粒再次经过直线OO′时与O点的距离；
(2)微粒在运动过程中离开直线OO′的最大高度；
(3)水平移动挡板，使微粒能垂直射到挡板上，挡板与O点间的距离应满足的条件.
8.如图所示，在坐标系xOy内有一半径为a的圆形区域，圆心坐标为O1(a，0)，圆内分布有垂直于纸面向里的匀强磁场.在直线y＝a的上方和直线x＝2a的左侧区域内，有一沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E．一质量为m、电荷量为+q(q>0)的粒子以速度v从O点垂直于磁场方向射入，当速度方向沿x轴正方向时，粒子恰好从O1点正上方的A点射出磁场，不计粒子重力.
(1)求磁感应强度B的大小；
(2)粒子在第一象限内运动到最高点时的位置坐标；
(3)若粒子以速度v从O点垂直于磁场方向射入第一象限，当速度方向与x轴正方向的夹角θ=30°时，求粒子从射入磁场到最终离开磁场的时间t．
答案解析
【模拟演练】
1.【解题指南】解答本题注意以下两点：
(1)明确电子的运动方向，从而确定正电荷的运动方向.
(2)利用左手定则判断电子的受力方向.
【解析】选B、C.由于AB中通有电流，在阴极射线管中产生磁场，电子受到洛伦兹力的作用而发生偏转，由左手定则可知，阴极射线管中的磁场方向垂直纸面向内，所以根据安培定则，AB中的电流方向应为从B流向A.当AB中的电流方向变为从A流向B时，则AB上方的磁场方向变为垂直纸面向外，电子所受的洛伦兹力变为向上，电子束的径迹变为向上偏转.所以本题的正确选项应为B、C.
2.【解析】选D.由B＝可知水平向左的磁感应强度的分量为1 T，无法确定沿电流方向的磁感应强度的分量，由矢量合成可知无法确定磁感应强度的方向；仅知道F的方向，无法用左手定则判断磁感应强度的方向．故选D.
3.【解题指南】解答本题注意以下两点：
(1)根据左手定则判断出导体棒所受安培力的方向并画出受力图.
(2)根据平衡条件判断是否平衡.
【解析】选B. 四种情况的受力分别如图所示：
A、C都有可能平衡，D中如果重力与安培力刚好大小相等，则导体棒与导轨间没有压力，可以平衡，B合外力不可能为零．
4.【解析】选C. 粒子运动周期T＝当θ一定时，粒子在磁场中运动时间t＝ω＝由于t、ω均与v无关，故A、B项错误，C项正确．当v一定时，由r＝知，r一定；当θ从0变至的过程中，θ越大，粒子离开磁场的位置距O点越远；当θ大于时，θ越大，粒子离开磁场的位置距O点越近，故D项错误.
5.【解析】选C. 磁场垂直xOy平面向外并位于y轴上方，离子带负电，利用左手定则判断出离子运动方向，并画出草图找出圆心，可判断出C图是正确的．
6.【解题指南】解答本题注意以下两点：
(1)画出粒子运动的轨迹.
(2)根据轨迹所对应的圆心角判断运动时间的大小.
【解析】选A、C.作出粒子刚好从ab边射出的轨迹①、刚好从bc边射出的轨迹②、从cd边射出的轨迹③和从ad边射出的轨迹④.由题意可推知，该带电粒子在磁场中做圆周运动的周期是2t0.结合图可知，从ab边射出经历的时间一定不大于从bc边射出经历的时间一定不大于从cd边射出经历的时间一定是从ad边射出经历的时间一定不大于则A、C正确，B、D错误.
【误区警示】处理带电粒子在磁场中运动问题的五个误区
处理带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动问题的关键是画出符合题意的运动轨迹图.先确定圆心，然后根据几何关系确定半径、圆心角.其中半径和带电粒子的速率密切相关；圆心角和粒子在磁场中运动的时间相联系.同时还应避免出现以下五个误区:
(1)不明确粒子的电性及运动方向.
(2)没注意磁场的方向和边界.
(3)忽视了圆周运动的多解性、对称性和周期性.
(4)不会分析粒子运动的临界值.
(5)几何知识的应用出现错误.
7.【解析】选B、C、D. 由于小球的速度变化时，洛伦兹力会变化，小球所受合力变化，小球不可能做匀速或匀加速运动，B、C、D错．
8.【解析】选D.若微粒按如图方向运动，
当洛伦兹力水平方向分量与电场力抵消,洛伦兹力竖直方向分量与重力抵消时，微粒可做匀速直线运动，D正确;但微粒不可能做匀速圆周运动,因为运动方向改变，洛伦兹力大小、方向必然改变,微粒所受合力大小也改变,C错误;除重力外，粒子还受洛伦兹力和电场力作用，洛伦兹力不做功,电场力做功，粒子机械能改变，B错误;当粒子做匀速直线运动时，动能不变，A错误.
【误区警示】解答本题易产生的两个误区
(1)电场力对粒子做正功，则所有微粒的动能都将增加，没有搞清楚动能变化的原因是合外力做功引起.
(2)洛伦兹力的方向与运动方向垂直，则所有的微粒可以做匀速圆周运动，不清楚做匀速圆周运动的条件是合外力的大小不变，方向与速度方向垂直.
9.【解析】选B.若带电球体所受的洛伦兹力qv0B=mg,带电球体与管道间没有弹力，也不存在摩擦力,故带电球体克服摩擦力做的功为0，A可能;若qv0B＜mg，则带电球体在摩擦力的作用下最终停止，故克服摩擦力做的功为C可能;若qv0B＞mg，则带电球体开始时受摩擦力的作用而减速，当速度达到v=时，带电球体不再受摩擦力的作用，所以克服摩擦力做的功为D可能，B不可能.综上所述选B.
10.【解析】选A.当滑片向上滑动时，两个极板间的电压减小，粒子所受电场力减小，当滑到A处时，偏转电场的电压为零，粒子进入此区域后做圆周运动．而加在PQ间的电压始终没有变化，所以进入偏转磁场后动能也就不发生变化了．综上所述，A项正确．
11.【解析】选C.小球下滑过程中，qE与qvB反向，开始下落时qE>qvB，所以a＝随下落速度v的增大a逐渐增大；当qE
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