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8.(2014.蚌埠模拟)如图所示,一带电塑料小球质量为m,用丝线悬挂于O点,并在竖直平面内摆动,最大摆角为60°,水平磁场垂直于小球摆动的平面。当小球自左方摆到最低点时,悬线上的张力恰为零,则小球自右方最大摆角处摆到最低点时悬线上的张力为( )
A.0 B.2mg
C.4mg D.6mg
题型突破
题型1、磁感应强度的叠加问题
例题1、如图,两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上,O为MN的中点,c、d位于MN的中垂线上,且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是( )
A.O点处的磁感应强度为零
B.a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反
C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同
D.a、c两点处磁感应强度的方向不同
练习、如图所示,在a、b、c三处垂直于纸面放置三根长直通电导线,电流大小相等,a、b、c是等边三角形的三个顶点,a处电流在三角形中心O点产生的磁场的磁感应强度大小为B,求O处的磁感应强度。
题型2、安培力作用下物体运动方向的判断
例题2、如图(a)所示,不在同一平面内的两互相垂直的导线,其中MN固定,PQ可以自由运动,当两导线中通入图示方向电流I1、I2时,导线PQ将( )
A.顺时针方向转动,同时靠近导线MN
B.顺时针方向转动,同时远离导线MN
C.逆时针方向转动,同时靠近导线MN
D.逆时针方向转动,同时远离导线MN
练习、如图所示,条形磁铁平放于水平桌面上,在它的正中央上方固定一根直导线,导线与磁场垂直,现给导线中通以垂直于纸面向外的电流,则下列说法正确的是( )
A.磁铁对桌面的压力减小
B.磁铁对桌面的压力增大
C.磁铁对桌面的压力不变
D.以上说法都不可能
题型3、安培力作用下物体的平衡
命题规律 根据物体的受力分析和平衡条件,判断物体所受安培力的大小。
例题3、如图,有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b,a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上,b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置,且a、b平行,它们之间的距离为x,当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时,a恰能在斜面上保持静止,则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法正确的是( )
A.方向向上
B.大小为
C.要使a仍能保持静止,而减小b在a处的磁感应强度,可使b上移
D.若使b下移,a将不能保持静止
练习、(2014.郑州一中模拟)如图所示,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为θ。整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中。金属杆ab垂直导轨放置,当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时,金属杆ab刚好静止。则( )
A.磁场方向竖直向上
B.磁场方向竖直向下
C.金属杆ab受安培力的方向平行导轨向上
D.金属杆ab受安培力的方向平行导轨向下
题型4、带电粒子在磁场中运动的分析方法
分析带电粒子在磁场中做圆周运动的问题,重点是“确定圆心、确定半径、确定周期或时间”,尤其是圆周运动半径的确定,从物理规律上应满足R=,从运动轨迹上应根据几何关系求解。
例题4、如图所示,在空间有一坐标系xOy,直线OP与x轴正方向的夹角为30°,第一象限内有两个大小不同、方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,直线OP是它们的边界,OP上方区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的质子(不计重力)以速度v从O点沿与OP成30°角的方向垂直于磁场进入区域Ⅰ,质子先后通过磁场区域Ⅰ和Ⅱ后,恰好垂直打在x轴上的Q点(图中未画出),试求:
(1)区域Ⅱ中磁场的磁感应强度大小;
(2)Q点的坐标。
练习、(2014.广东湛江一模)如图所示为一个有界的足够大的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,一个不计重力的带正电的粒子以某一速率v垂直磁场方向从O点进入磁场区域,电子进入磁场时速度方向与边界夹角为θ,下列有关说法正确的是( )
A.若θ一定,速度v越大,粒子在磁场中运动时间越长
B.粒子在磁场中运动时间与速度v有关,与角θ大小无关
C.若速度v一定,θ越大,粒子在磁场中运动时间越短
D.粒子在磁场中运动时间与角度θ有关,与速度v无关
例题5、如图甲所示,M、N为竖直放置彼此平行的两块平板,板间距离为d,两板中央各有一个小孔O、O′且正对,在两板间有垂直于纸面方向的磁场,磁感应强度随时间的变化如图乙所示。有一束正离子在t=0时垂直于M板从小孔O射入磁场。已知正离子的质量为m,带电荷量为q,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0,不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响,不计离子所受重力。求:
(1)磁感应强度B0的大小;
(2)要使正离子从O′孔垂直于N板射出磁场,正离子射入磁场时的速度v0的可能值。
练习、某一空间充满垂直纸面方向的匀强磁场,其方向随时间做周期性变化,磁感应强度B随时间t的变化规律如图所示,规定B>0时磁场的方向穿出纸面。现有一电荷量为q=5π×10-7C、质量为m=5×10-10kg的带电粒子在t=0时刻以初速度v0沿垂直磁场方向开始运动,不计重力,则磁场变化一个周期的时间内带电粒子的平均速度的大小与初速度大小的比值是( )
A.1 B.
C. D.
例题6、(2014.南昌调研)如图所示,正方形匀强磁场的边界长为a,边界由绝缘弹性壁围成,磁场的磁感应强度为B,质量为m、电荷量为q的带正电粒子垂直于磁场方向和边界,从边界正中点O孔处射入磁场,其射入时的速度为,带电粒子与壁碰撞前后沿壁方向的分速度不变,垂直壁方向的分速度反向、大小不变,且不计摩擦,不计粒子所受重力,碰撞时无电荷量损失,求:
(1)带电粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径;
(2)带电粒子从O孔射入到从O孔射出所需要的时间。
练习、(2014.郑州质量预测)如图所示,在半径为R的圆柱形区域内有匀强磁场,一个电子以速度v0从M点沿半径方向射入该磁场,从N点射出,速度方向偏转了60°。则电子从M到N运行的时间是( )
A. B.
C. D.
题型5、多解问题
例题7、如图所示,在坐标系xOy中,第一象限内充满着两个匀强磁场a和b,OP为分界线,磁场a的磁感应强度为2B,方向垂直纸面向里;磁场b的磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,P点坐标为(4l,3l)。一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从P点沿y轴负方向射入磁场b,经过一段时间后,粒子恰能经过原点O,不计粒子重力。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
求:(1)粒子从P点运动到O点的时间最少是多少?
(2)粒子运动的速度可能是多少?
题型6、电磁场在实际中的应用