《高三一轮复习物理魔方要点解密—磁场.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三一轮复习物理魔方要点解密—磁场.pdf（39页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、物理魔方11磁 场第 一 单 元 磁 场 安 培 力第 1课时 磁场及其描述要点精析 要 点 一 磁 场、磁感B即学即用1.如图所示,放在通电螺线管内部中间处的小磁针,静止时N极指向右,试判断电源的正负极.答 案C端为正极,d端为负极要 点 二 描述磁场的物理量B即学即用2.关于磁感应强度B,卜,列说法中正确的是()A.磁场中某点B的大小,跟放在该点的试探电流元的情况有关B.磁场中某点B的方向,跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致C.在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时,该点B值大小为零D.在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大答 案D-一题型探究-题型1用安培定则确定磁场方向或小
2、磁针的转动方向【例1】如图所示,直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者相距较远,它们的磁场互不影响,当开关S闭合稳定后，则图中小磁针的北极N(黑色的 端)指示出磁场方向正确的是msen答 案BD题型2磁感应强度的矢量性【例2】如图所示，同平面内有两根互相平行的长直导线1和2,通有大小相等、方向相反的电流,a.b两点与两导线共面,a点在两导线的中间与两导线的距离均为r,b点在导线2右侧,与导线2的距离也为r.现测得a点磁感应强度的大小为B,则去掉导线1后,b点 的 磁 感 应 强 度 大 小 为,方向.答案 4 垂直纸面向外题型3类比迁移思想 例3磁铁有N、S两极,跟正负电荷有很大的相似性,人们假定
3、在一根磁棒的两极上有一种叫做“磁荷”的东西，N极上的叫做正磁荷,S极上的叫做负磁荷，同号磁荷相斥，异号磁荷相吸.当磁极本身的几何线度远比它们之间的距离小得多时，将其上的磁荷叫做点磁荷.磁的库仑定律是:两个点磁荷之间的相互作用力F沿着它们之间的连线,与它们之间的距离r的平方成反比,与它们磁荷的数量（或称磁极强度）qrm、qrm成正比，用公式表示为：F二杨小（1）上式中的比例系数k=10 7 Wb/（A m）,则 磁 极 强 度qm的 国 际 单 位（用基本单位表示）是.（2）同一根磁铁上的两个点磁荷的磁极强度可视为相等,磁荷的位置可等效地放在图（a）中的c、d两点,其原因是.（3）用两根相同的质
4、量为M的圆柱形永久磁铁可以测出磁极强度qm,如 图（b）,将一根磁棒固定在光滑的斜而上，另一根与之平行放置的磁棒可以自由上下移动.调节斜面的角度为，时，活动磁铁刚好静止不动.由此可知磁极强度qm为多大?答案(1)A m（2）通过实验可以描绘出外部磁感线,所有磁感线延长后会交于这两点.磁棒的外部磁感线相当于由c点发出后又聚集到d点、.(3)nig sin 92吟cos a 跟踪训I练 一-1.（2009 承德质检）取两个完全相同的长导线,用其中一根绕成如图（a）所示的螺线管，当在该螺线管中通以电流强度为I的电流时,测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B,若将另一根长导线对折后绕成如图(b)所示的螺
5、线管,并通以电流强度也为I的电流时,则在螺线管内中部的磁感应强度大小为()A.0 B.0.5B C.B D.2B答 案A2.如图所示,磁带录音机可用作录音,也可用作放音,其主要部件为可匀速行进的磁带a和绕 f-=有线圈的磁头b.下面对于它们在录音、放音过程中主要工作原理的描述,正确的是()二 JA.放音的主要原理是电磁感应,录音的主要原理是电流的磁效应B.录音的主要原理是电磁感应,放音的主要原理是电流的磁效应C.放音和录音的主:要原理都是磁场对电流的作用D.放音和录音的主:要原理都是电磁感应答 案A3.实验室里可以用图甲所示的小罗盘估测条形磁铁磁场的磁感应强度.方法如图乙所示,调整罗盘，使小磁
6、针鄢止时N极指向罗盘上的零刻度(即正北方向)，将条形磁铁放在罗盘附近，使罗盘所在处条形磁铁的方向处于东西方向上,此时罗盘上的小磁针将转过一定角度.若已知地磁场的水平分量Bx,为计算罗盘所在处条形 磁 铁 磁 场 的 磁 感 应 强 度B,则只需知道，磁感应强度的表达式为答案罗盘上指针的偏转角Bxtan 9B4.如图所示，在a、b、c三处垂直纸面放置三根长直通电导线,a、b、c是等边三角形的三个(顶点，电流大小相等,a处电流在三角形中心。点的磁感应强度大小为B,求。处磁感应强度./.0 a-.答 案2B 方向平行ab连线向右第2课 时安培力磁电式电表要 点 一 安培力B即学即用要点精 析 L如图
7、所示，丸答 案AB杆静止在导轨匕是要点二磁电式电表B即学即用2.如图所示,abed是一竖直的矩形导线框,线柩;面积为S,放在磁感强度为B的均匀水平磁场中,ab边在水平面内且与磁场方向成6 0 角,若导线框中的电流为I,则导线框所受的安培力对某竖直的固定釉的力矩等于（）dA.BISB.-BIS2C.今BISD.由于导线框的边长及固定轴的位置未给出,无法确定答 案B题型探究题型1通电导体在安培力作用下运动方向的判断【例1】如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可BQ以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）（）A.顺时针方向转动，同时卜.降
8、B.顺时针方向转动，同时上升C.逆时针方向转动，同时下降D.逆时针方向转动，同时上升答 案A题型2安培力作用下的导体平衡问题【例2】如图所示,电源电动势3 V,内阻不计，导体棒质量60 g,长1 m,电阻1.5 C.匀强磁场竖直向上,B=0.4 T.当开关闭合后，棒从固定光滑绝缘环的底端上滑至某一位置静止.试求在此位置上棒对每只环的压力为多大?若已知绝缘环半径0.5 m,此位置与环底高度差是多少？答案 0.5 N 0.2 m题型3情景建模 例3如图所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置,一长方体绝缘容器内部高为L,厚为d,左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a、b,上、卜两侧装有电极
9、C（正极）和D（负极），并经开关S与电源连接.容器中注满能导电的液体，液体的密度三为。.将容器置于一匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里.当开关断开时,竖直管子a,b中的液面高度相同;开关S闭合后,a、b管中液面将出现高度差,若闭合开关S后,a、b管中液面将出现高度差为h,电路中电流表的读数为I,求磁感应强度B的大小.答 案 图 但-跟踪训练 一一*-1.如图所示,用细橡皮筋悬吊一轻质线圈,置于一固定直导线上方,线圈可以自由运动.当给两者通以图示电流时,线圈将A.靠近直导线，两者仍在同竖直平面内B.远离直导线,两者仍在同一竖直平面内C.靠近直导线，同时旋转90。D.远离直导线，同时旋转90答 案A
10、2.如图所示,两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流,a受到的磁场力大小为F,.当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a受到的磁场力大小变为人,则此时b受到的磁场力大小变为)A.F2B.F.-F2C.E+FzD.2F-F2答 案A3.在倾角。二30。的斜面上,固定一金属框，宽 0.25 m,接入电动势E=12 V,内阻不计的电池,垂直框面放有一根质量m=0.2 k g的金属棒ab,它与框架的动摩擦因数=,整个装置放在磁感应强度B=0.8 T,垂直框面向上的匀强磁场中，如图所示.当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时,可使金属棒静止在框架上?框架与棒的电阻不计,g 10 m/
11、s2.答案 1.6CW RW 4.8C4.（2009 焦作模拟）如图所示为磁电式电流表的内部示意图.已知辐射状磁场的磁感应强度B=0.9 T,矩形线圈边长L,=2 cm,L=2.5 cm,匝数N=2 000,电流表的满偏角为0=90,与线圈相连的两个螺旋弹簧总的扭转特征是:每扭转1,产生的力矩为1X10,N m,求该电流表的满偏电流.答案 100 A一.活页作业 一-1.（2009 郑州质检）在地磁场作用下处于静止的小磁针上方,平行于小磁针水平放置直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转;当通过该导线电流为I时，小磁针左偏30（如图所示），弋则当小磁针左偏60。时，通过导线的电流为（已知
12、直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正Hl）（）A.21B.3IC.D.无法确定答 案B答 案ACD2.如图所示,将一个光滑斜面置于匀强磁场中,通电直导体棒水平置于斜面上.电流方向垂直纸面向里.以下四个图中，有可能使导体棒在斜面上保持静止的是3.如图所示,竖直向I:的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直纸面向外,a、b、Bc、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中)A.b、d两点的磁感应强度大小相等B.a、b两点的磁感应强度大小相等C.a点的磁感应强度最小D.c点的磁感应强度最大答 案ACD4.如图所示,在倾向为。的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L,质量为m的
13、直导体棒,在导体棒中的电流I垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面1 下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是()A.B=mg 噤，方向垂直斜面向上C.B=m g 9 2,方向垂直斜面向下B.B=mg 贤，方向垂直斜而向下D.B=mg咨 区，方向垂直斜面向上答 案A5.如图所示,接通电键的瞬间,用丝线悬挂于一点可自由转动的通电直导线A B的变化情况是()A.A端向上 移动,B端向下移动,悬线张力不变B.A端向下移动,B端向上移动,悬线张力不变C.A端向纸外移动,B端向纸内移动,悬线张力变小D.A端向纸内移动,B端向纸外移动,悬线张力变大答 案D6.磁性减退的磁铁,需要充磁,充磁的方式有
14、多种.如图所示，甲是将条形磁铁穿在通电螺线管中，乙是条形磁铁夹在电磁铁中间,a、b和c、d接直流电源.正确的接线方式是A.a接电源的正极,b接负极;c()B.a接电源的正极,b接负极;c接电源的负极,d接正极C.a接电源的负极,b接正极;c接电源的正极,d接负极D.a接电源的负极,b接正极;c接电源的负极,d接正极答 案C7.如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关,。是转动轴,A是绝缘手柄,C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B=1 T的匀强磁场中，CO间距离为10 cm,当磁场力为0.2 N时，闸刀开关会自动跳开.则要使闸刀开关能跳开,C O中通过的电流的大小和方向为()A.电流方
15、向C-0 B.电流方向0-CC.电流大小为1 A D.电流大小为0.5 A答 案B8.如图所示,用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝,线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5 g的导线绕制而成,三条细线呈对称分布,稳定时线圈平面水平.在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁,磁铁的中轴线0 0 垂直于线圈平面且通过其圆心O,测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5 T,方向与竖直线成3 0 角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为()A.0.1 A B.0.2 A C.0.05 A D.0.01 A答 案A9.如图所示，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
16、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b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法错误的是()A.方向向上B.大 小 为 当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将不能保持静止答 案B10.（2009 项城模拟）如图所示,台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和 条形磁铁连接起来,此时台秤读数为N 现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线,电流方向如图，当加上电流后，台秤读数为N*则以下说法正确的是（A.弹簧长度将变长B.N
17、,N*弹簧长度将变短C.M N：,弹簧长度将变长D.N,FMC.小球b 第一次到达N 点的时刻与小球a 第一次到达M 点的时刻相同D.小球b 能到达轨道的最右端，小球a 不能到达轨道的最右端答 案AD要点二带电粒子在磁场中运动B即学即用2.质 子（；H）和。粒 子（；He）从静止开始经相同的电势差加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，则这两粒子的动能之比E.：Eta=,轨道半径之比r,：r2=,周 期 之 比T,：丁2=答案 1 ：2 1 ：1 ：2题型探究题型1带电体在洛伦兹力作用下的运动问题【例1】一个带正电荷的小球沿光滑水平绝缘的桌面向右运动，速度的方向垂直于一个水X X X X平方向的
18、匀强磁场,如图所示,飞离桌子边缘落到地板上.设其飞行时间为L,水平射程|x XBX X为Si,着地速度大小为M；若撤去磁场,其余条件不变时，小球飞行时间为水平射程 x X为S2,着地速度大小为V2,则（）A.Sis2 B.tit2 C.V v2 D.Vi=v2答 案ABD题型2带电粒子在匀强磁场中的圆周运动 例2在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于 rX X纸面向里的匀强磁场，如图所示.个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度化 华斗V沿-X方向射入磁场，恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出.（1）请判断该粒子带何种电荷,并求出其荷
19、质比.（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为卬，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对丁入射方向改变了 6 0 角，求磁感应强度B,多大?此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？答案（1）负 电（2）B 近Br 3 3V题型3情景建模 例3图是某装置的垂直截面图，虚线A,4是垂直截面与磁场区域边界面的交线,匀强磁场分布在AA。的右侧区域,磁感应强度B=0.4 T,方向垂直纸面向外,A A；与垂直截面上的水平线夹角为45.在A A左侧,固定的薄板和等大的挡板均水平放置，它们与竖直截面交线分别为S,、S,相距L=0.2 m.在薄板上P处开-小孔,P与A,
20、A线上点D的水平距离为L.在小孔处装一个电子快门.起初快门开启，一旦有带正电微粒刚通过小孔,快门立即关闭,此后每隔T=3.OXIO1 s开启一次并瞬间关闭.从S S之间的某一位置水平发射一速度为V。的带正电微粒，它经过磁场区域后入射到P处小孔.通过小孔的微粒与挡板发生碰撞而反弹，反弹速度大小是碰前的0.5倍.夕 .c J _P 2/.（1）经过次反弹直接从小孔射出的微粒，其初深度褐UJ?：:（2）求上述微粒从最初水平射入磁场到第二次离开磁场的时间.（忽略微粒所受重力影响,碰撞过程无电荷转移，己知微粒的荷质比里=1.0X10,C/kg,只考虑纸面上带电微粒的运动）.m答案（1）100 m/s（2
21、）2.8X10 s-一 跟踪训练 一 一-1.在如图所示的三维空间中，存在方向未知的匀强磁场.一电子从坐标原点出发,沿x轴正方 zV向运动时方向不变;沿y轴正方向运动时,受到沿z轴负方向的洛伦兹力作用.则当电子从 /6O点沿z轴正方向出发时（）A.磁场方向沿x轴正方向B.电子在。点所受洛伦兹力沿y轴正方向C.出发后在xO z平面内，沿逆时针方向做匀速圆周运动D.出发后在yO z平面内，沿顺时针方向做匀速圆周运动答 案BD2.（2009 丰城模拟）如图所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度 为V,若加上一个垂直纸面向外的磁场,则滑到底端时)A.v变大B.v变小C.v不变D.不能
22、确定答 案B3.如图所示，下端封闭、上端开口，高h=5 m、内壁光滑的细玻璃管竖直放置,管底有一质量m=10 g、电荷量q=0.2 C的小球.整个装置以v=5 m/s的速度沿垂直于磁场方向进入B=,I?0.2 T、方向垂直纸面向里的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，1 1血 闯x xX XX XX X最终小球从上端管口飞出.取g=10 m/s1求：(1)小球的带电性.(2)小球在管中运动的时间.(3)小球在管内运动过程中增加的机械能.答案(1)带正电(2)1 s(3)1 J4.如图所示,在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域,分别存在着等大反向的匀强磁场,磁感
23、应强度B=0.10 T,磁场区域半径r=：4 m,左侧区圆心为0 磁场向里,右侧区圆心为0、磁场向外,两区域切点为C.今有质量m=3.2X10*kg、带电荷量q=L6X10 C的某种离子，从左侧区边缘的A点以速度v=10 m/s正对O的方向垂直射入磁场，它将穿越C点后再从右侧区穿出.求:(1)该离子通过两磁场区域所用的时间.(2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离多大？(侧移距离指垂直初速度方向上移动的距 离).答 案(1)4.19X10 s(2)2 m第4课时 专题:带电粒子在磁场中运动问题特例要点精析要点一带电粒子在有界匀强磁场中运动的极值问题9 g即学即用1.如图所示,匀
24、强磁场的磁感应强度为B,宽度为d,边界为CD和EF.一电子从CD边界外侧以 丁4 II：r%*速率w垂直匀强磁场射入，入射方向与CD边界间夹角为，.已知电子的质量为m,电荷量为e,e?X x Xm,!x x X为使电子能从磁场的另一侧EF射出,求电子的速率v0至少多大？/*答案 驷 2。+cos 6)要 点 二 洛伦兹力多解问题B即学即用2.如图所示,在x0的区域中，存在磁感应强度大小分别为B i与B：的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面向里,且BB 一个带负电荷的粒子从坐标原点0以速度v沿x轴负方向射出，要使该粒子经过一段时间后又经过。点,B,与B,的比值应满足什么条件？yX X X XX XX
25、%X XB2X XX X X J/XX X X 0XX XX X X XX X X XX X答案B24=3 5 =1,2,3）题型探究 -题型1磁场最小面积问题【例1】在xO y平面内有许多电子(质量为m,电荷量为e),从坐标原点O不断以相同大小的速度V。沿不同的方向射入第一象限,如图所示.现加上一个垂直于xO y平面的磁感应强度为B的匀强磁场,要求这些电子穿过该磁场后都能沿平行于x轴正方向运动,试求出符合条件的磁场最小面积.答 案 匕(如1)22 eB题型2带电粒子在有界磁场中的运动【例2】核聚变反应需要几百万度以上的高温,为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内(否则不可能发生核反应)，
26、通常采用磁约束的方法(托卡马克装置).如图所示，环状匀强磁场围成的中空区域中的带电粒子只要速度不是很大,都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内.设环状磁场的内半径Z x XXX半径R2=1.0 m,磁场的磁感应强度B=l.0 T,若被束缚的带电粒子的荷质比q/m=4X10 C/kg,L x 中空区域内带电粒子具有各个方向的速度.试计算：Vx v iy )(1)粒子沿环状的半径方向射入磁场,不能穿越磁场的最大速度.xj,(2)所有粒子不能穿越磁场的最大速度.答案(1)1.5X107 m/s(2)1.0X107 m/s题型3程序法的应用【例3】两平面荧光屏互相垂直放置，在两屏内分别取垂直于两屏交
27、线的直线为x轴 y x XX X和y轴，交点0为原点，如图所示.在y0,0 x0,xa的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，两区域内的磁感应强度大小均*xX为B.在。点处有一小孔，一束质量为m、带电荷量为q(q 0)的粒子沿X轴经小孔射入磁场，最后打在竖直和水平荧光屏上,使荧光屏发亮.入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种数值.已知速度最大的粒子在0 x a的区域中运动的时间之比为2:5,在磁场中运动的总时间为7T/12,其中T为该粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中作圆周运动的周期.试求两个荧光屏上亮线的范围（不计重力的影响）.答案 2 a x 2 (1+y-)a 0y0区域内，有磁感强度B=
28、1.0X10-T的匀强磁场,方向与xO y平面垂直.在x轴上的P（10,0）点,有一放射源,在xO y平面内向各个方向发射速率v=1.0X10 m/s的带正电的粒子,粒子的质量为m=1y/cmX X X XX X X X*P XX X X XX X X X1.6X1025 kg,电荷量为q=L6X10 C,求带电粒子能打到y轴上的范围.答案 TO cmW yW loVJ cm4.在边长为2 a的4 A B C内存在垂直纸面向里的磁感强度为B的匀强磁场,有一带正电荷量q,质量为m的粒子从距A点4a的D点垂直A B方向进入磁场,如图所示,若粒子能从A C间离开磁场,求粒子速率应满足什么条件及粒子从
29、AC间什么范围内射出.答 案3（2-）Jv&岛 亚tn mAC间距A点（2/3-3）a石a的范围活页作业一1.如图所示,M N为两个匀强磁场的分界面，两磁场的磁感应强度大小的关系为巳=2Bz.一带电.叶.*8,荷量为+q、质量为m的粒子从0点垂直MN进入磁感应强度为氏的磁场，则经过多长时间M.O.不B2它将向下再一次通过。点qB、qB2 q(B1+B,)q(B+B2)答 案B2.如图所示,长为L的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,板间距离也为L,.幺.X X X X*X X X X板不带电.现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直”x x*xX
30、-X X磁感线以速度V水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是（）A.使粒子的速度v幽 B.使粒子的速度v 也4m 4mC.使粒子的速度v蟠 D.使粒子的速 度 幽 v（如m 4m 4m答 案AB_ I3.如图所示,水平导线中有电流I通过,导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同，则；b0电子将（）（X、A.沿路径a运动,轨迹是圆 B.沿路径a运动,轨迹半径越来越大C.沿路径a运动,轨迹半径越来越小D.沿路径b运动,轨迹半径越来越小答 案B4.如图是电视机中显像管的偏转线圈示意图，它由绕在磁环上的两个相同的线圈串联而成,线圈中通有如图所示方向的电流.当电子束从纸里经磁环中心向纸
31、外射来时（图中用符号“”表示电子束），它将（）A.向上偏转B.向下偏转C.向右偏转D.向左偏转答 案 A5.三个速度大小不同的同种带电粒子,沿同方向从如图所示的长方形区域的匀强磁场上边缘射入强磁场，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90。、6 0、30 ,则它们在磁场中的运动时间之比（）A.1 ：1 ：1 B.1 ：2：3C.3：2：1 D,1 ：7 2：V 3Tx A xfzVjx xII X X X X答 案 c6 .如图所示,在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.P为屏 x WX X：X X XX、X X；X X/XX X上的一小孔,PC与 MN垂直.一
32、群质量为m、带电荷量为-q 的粒子（不计重力），以相同 xjJWLxxM P N的速率v,从 P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域.粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角为J 的范围内.则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为()A2/nv 2zv cos。八 2n?v(l-si n 9)A.-D.-C.-qB qB qBD 2mv (1-cos).市答 案 D7 .个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场,粒子的段径迹如图所示，径迹上的每。广、一段都可近似看做圆弧.由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电荷量不 x f x x 变），从图中情况可以确定（）x x J
33、A.粒子从a到 b,带正电 B.粒子从b 到 a,带 正 电 C.粒子从a到 b,带 负 电 D.粒子从b 到 a 等 货XXXX电答 案 B8 .如图所示，在 X 轴 上 方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一个不计重力的带电粒子从坐标原点。处以速度v 进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与X 轴正方向成1 20 角，若粒子穿过V轴正半轴后在磁场中到x 轴的最大距离为a,则该粒子的荷质比和所带电荷的正负是()A卷,正 电 荷B.白，正电荷2aBc 瑟负电荷D.,负电荷2aB答 案c9.(2009 鹤岗质检)我国第21次南极科考队在南极观看到了美丽的极光.极光是由来自太
34、阳的高能量带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时,被地球磁场俘获,从而改变原有运动方向，向两极做螺旋运动,如图所示.这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气分子或原子，使其发出有一定特征的各种颜色的光.地磁场的存在,使多数宇宙粒子不能达到地面E为地球生命的诞生和维持提供了天然的屏障.科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高半径是不断减小的,这主要与下列哪些因素有关()少眩两极偏移,向旋转A.洛伦兹力对粒子做负功,使其动能减小B.空气阻力做负功,使其动能减小C.靠近南北两极的磁感应强度增强D.太阳对粒子的引力做负功答 案BC10.如图所示,在x 0、y 0的空间中有恒定的
35、匀强磁场,磁感强度的方向垂直于xO y平面向里,大小为B.现有一质量为m电荷量为q的带电粒子，在x轴上到原点的距离为X。的P点，以平行于y轴的初速度射入此磁场,在磁场作用卜沿垂直于y轴的方向射出此磁场.不计重力的影响.由这些条件可知()A.不能确定粒子通过y轴时的位置B.不能确定粒子速度的大小C.不能确定粒子在磁场中运动所经历的时间D.以上三个判断都不对答 案D11.如图所示，个质量为m、电荷量为q的正离子，从A点正对着圆心。以速度v射入半径为R的绝缘圆筒中.圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小为B.要使离子A*XXXx x X XXXX与圆筒内壁碰撞多次后转一圈仍从A点射出，求
36、正离子在磁场中运动的时间t.(设离子与圆筒内壁碰撞时无能量和电荷量损失,不计离子的重力)答案(,l);l/?tan(n2)v n+112.如图所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场.左侧匀强电场的场强大小为E、B。二XXXXXXXXx xX反XXXXXXXXXXXXXXXXX方向水平向右，电场宽度为L;中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外;右侧区域为垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度也为B.一个质量为m、电荷量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的0点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到。点,然后重复上述运动过程.求：(1)中间磁场区域的宽
37、度d.(2)带电粒子从0点开始运动到第一次回到0点所用时间t.答案1 16mEL1 3.(2 0 0 9 商丘质检)如图所示,L和L为距离d=5.0 cm的两平行虚线,L,上方和L下方都是垂直纸面向里的磁感应强度均为B=0.20 T的匀强磁场,A、B两点都在L匕质量m=1.6 7X10*k g、电荷量q=l.6 0X 1 0 3 C的质子，从A点以v =5.0 X 10,m/s的速X X X XX X X XX X X Xlt X _ -X-XX X X XX X X XX X X X度 与L成30角斜向I:射出，经过上方和下方的磁场偏转后正好经过B点，且经过B点时的速度方向也斜向上.求：(结
38、果保留两位有效数字)(1)质子在磁场中运动的半径.(2)A,B两点间的最短距离.(3)质子由A运动到B的最短时间.答案(1)2.6 c m(2)17.3 c m(3)3.3X10 7 s第三单元复合场问题第 5 课时 专题:带电粒子在复合场中的运动要点精析 要点一复合场(叠加场)B即学即用1.一带电粒子以初速度V“先后通过匀强电场E和匀强磁场B,如图甲所示，电场和磁场对粒子做功为W,;若把电场和磁场正交叠加后，如图乙所示，粒子仍以v X E/B的速度穿过叠加场区，电场和磁场对粒子做功为W：(不计重力的影响)，则(EI-LTi x i x l甲乙A.W：二W：B.W,W;D.无法比较答 案C要点
39、二带电粒子在复合场中的运动分析B即学即用2.如图所示,与电源断开的带电平行金属板相互正对水平放置,两板间存在着水平方向的匀强磁场.某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止开始滑下,经过轨道端点P（轨 板、B?x X X X1+道上P点的切线沿水平方向）进入板间后恰好沿水平方向做直线运动.若保持磁感应强度不变，使两板间距离稍减小一些,让小球从比a点稍低一些的b点由静止开始滑下,在经P点进入板间的运动过程中（）A.洛伦兹力对小球做负功B.小球所受电场力变大C.小球一定做曲线运动D.小球仍可能做直线运动答 案 C-题型探究 一 -题型1 带电粒子在复合场中的平衡问题【例1】设在地面上方的真空室内存在匀
40、强电场和匀强磁场.已知电场强度和磁感应强度的方向是相同的，电场强度的大小E=4.0 V/m,磁感应强度的大小B=0.15 T.今有一个带负电的质点以v=20 m/s的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动,求此带电质点的电荷量与质量之比q/m以及磁场的所有可能方向.（角度可用反三角函数表示）a答 案1.96 C/kg,与重力夹角arctan 3斜向下的-切可能方向4题型2带电粒子在复合场中的曲线运动问题【例2】ab、c d为平行金属板，板间匀强电场场强E=100 V/m,板间同时存在如图所示的匀强磁场,磁感应强度B=4 T,一带电荷量q=l X 108 C,质量m=l X 10 k g的微
41、粒，以速度v=30 m/s垂直极板进入板间场区,粒子做曲线运动至M 点时速度方向与极板平行,这一带电粒子恰与另一质量和它相等的不带电的微粒吸附在一起做匀速直线运动,不计重力.求:(1)微粒带何种电荷.(2)微粒在M 点与另一微粒吸附前的速度大小.(3)M 点距a b 极板的距离.答案(1)负电(2)50 m/s(3)0.08 m题型3情景建模【例 3】如图甲所示，场强水平向左、大小E=3V/m的匀强电场中，有一倾角=37。的光滑绝缘斜面(足够大)垂直斜面方向有一磁场，磁感强度随时间的变化规律如图乙所示.在t=0时刻，质量m=4X 10 kg、电荷量q=l(r C 的带负电的小球在。点获得一沿斜
42、面向上的瞬时速度v=l m/s,求小球在t=0.32“s 时间内运动的路程.(g=10 m/s；sin 37 =0.6,cos37=0.8)答案 0.32 JtmB/T5 -；-；r；II I I II I I I II I I I I0 24 6 8 10 0.04ITS乙 跟踪训练一 1.(2009 承德模拟)如图所示,空间的某个复合场区域内存在着方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场.质子由静止开始经一加速电场加速后,垂直于复合场的界面进入并沿直线穿过场区，质子从复合场区穿出时的动能为Ek.那么笊核同样由静止开始经同一加速电场加速后穿过同一复合场后的动能Ek 的大小是BXXX()A.Ek;Ek
43、难以确定B.Ek EkC.Ek qE,小球的带电荷量不变）答 案g-巫 喏-阳七m pqB4.如图所示,一质量为m,带电荷量为+q的小物体,在水平方向的匀强磁场B中，从倾角为。的绝缘光滑足够长的斜面上由静止开始下滑，求:（1）此物体在斜面Q上运动的最大速度.（2）此物体在斜面上运动的距离.（3）此物体在斜面上运动的时间.答 案（1）七”qBmg cos 022B2sin0的空间中存在匀强电场,场强沿y 轴负方向；在 y i i i i to 210 3fo 4,o 5/()6/()(2)DBQ-（i）求粒子在oto时间内的位移大小与极板I嘲!（2）求粒子在极板间做圆周运动的最大半径（用h表示）
44、.（3）若板间电场强度E随时间的变化仍如图（1）所示,磁场的变化改为如图（3）所示，试画出粒子在板间运动的轨迹 图（不必写计算过程）.答案（1）5工（3）见右图6.（2008 全 国I 25）如图所示，在坐标系xO y中,过原点的直线O C与x轴正向的夹角夕=120，在O C右侧有一匀强电场，在第二、三象限内有一匀强磁场,其上边界与电场边界重叠、右边界为y轴、左边界为图中平行于y轴的虚线,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里.一带正电荷q、质量为m的粒子以某一速度自磁场左边界上的A点射入磁场区域,并从0点射出,粒子射出磁场的速度方向与X轴的夹角=30,大小为V,粒子在磁场中的运动轨迹为纸
45、面内的一段圆弧,且弧的半径为磁场左右边界间距的两倍.粒子进入电场后,在电场力的作用下又由。点返回磁场区域,经过一段时间后再次离开磁场.已知粒子从A点射入到第二次离开磁场所用的时间恰好等于粒子在磁场中做圆周运动的周期,忽略重力的影响.求:(1)粒子经过A点时速度的方向和A点到x轴的距离.(2)匀强电场的大小和方向.粒子从第二次离开磁场到再次进入电场时所用的时间.答案（1）垂直于磁场左边界 （1-qB17（2）Bv 方向与X轴正向夹角为15077r(3)qB7.（2008 四川 24）如图所示,一半径为R的光滑绝缘半球面开口向下，固定在水平面上,整个空间存在匀强磁场，磁感应强度方向竖直向下.一电荷
46、量为q（q0），质量为m的小球P在球面上做水平的匀速圆周运动，圆心为0 .球心。到该圆周上任一点的连线与竖直方向的夹角为/2）.为了使小球能够在该圆周上运动,求磁感应强度大小的最小值及小球P 相应的速率.（重力加速度为g）答 案 Bmin:8.（2008 海 南16）如图所示，空间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向为y 轴正方向，磁场 冲方向垂直于xy平 面（纸面）向外，电场和磁场都可以随意加上或撤除,重新加上的电场或磁 三 ：场与撤除前的一样.一带正电荷的粒子从P（x=0,y=h）点以一定的速度平行于x 轴 正 向 入 射.乩这时若只有磁场,粒子将做半径为R0的圆周运动;若同时存在电场和磁场,
47、粒子恰好做直线运动.现在,只加电场，当粒子 从 P 点运动到x=R平 面（图中虚线所示）时,立即撤除电场同时加上磁场,粒子继续运动，其轨迹与x 轴交于M 点.不计重力.求：（1）粒子到达x=R“平面时速度方向与x 轴的夹角以及粒子到x 轴的距离.（2）M 点的横坐标XM.答案 +（2）2/?0+Ruh-h4 2 V 4章末检测一、选 择 题（共 8 小题,每小题6 分,共48分）1.如图所示,条形磁铁放在光滑斜面上,用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡,A 为水平放置的直导线的截面.导线中无电流时磁铁对斜面的压力为N,;当导线中有电流通过时,磁铁对斜面的压力为M,此时弹簧的伸长量减小了，则（），XA
48、.NKN“A 中电流方向向外B.N,=N“A 中电流方向向外C.N,N、A 中电流方向向内D.N,N“A 中电流方向向外答 案 D2.一个足够长的绝缘斜面,倾角为，置于匀强磁场中，磁感应强度为B,方向垂直于纸面向*x x x X x x x xXXX X*X XXXX里，与水平面平行.如图所示,现有一带电荷量为q、质量为m 的小球在斜面顶端由静止开始释放，小球与斜面间的动摩擦因数为，则()A.如果小球带正电,小球在斜面上的最大速度为螫包qBB.如果小球带正电,小球在斜面上的最大速度为 g(si n e-c o s6 )阳8C.如果小球带负电，小球在斜面上的最大速度为整整日qBD.如果小球带负电
49、,小球在斜面上的最大速度为 如 必 m B答 案 BC3.如图所示,在光滑的绝缘水平面上,一轻绳连着一个带电小球绕竖直方向的轴0 在匀强磁场中做逆时针方向的匀速圆周运动，磁场方向竖直向下(本图为俯视图).若小球运动到圆周上的A 点时,从绳子的连接处脱离,脱离后仍在磁场中运动,则关于以后小球运动情况以下说法中正确的是()A.小球可能做逆时针的匀速圆周运动,半径不变B.小球可能做逆时针的匀速圆周运动,半径减小C.小球可能做顺时针的匀速圆周运动,半径不变D.小球可能做顺时针的匀速圆周运动,半径增大答 案 ACD4.金属棒MN两端用细软导线连接后,悬挂于a、b 两点，且使其水平，棒的中部处于水平方/%
50、.、向的匀强磁场中，磁场方向垂直于金属棒，如图所示.当棒中通有M 流 向 N 的恒定电流时，M :N、悬线对棒有拉力.为了减小悬线中的拉力，可采用的办法有()A.适当增大磁场的磁感应强度 B.使磁场反向C.适当减小金属棒中的电流强度D.使电流反向答 案 A5.(2009 邢台质检)如图所示的天平可用于测定磁感应强度,天平的右臂下面挂有个不,A计重力的矩形线圈,宽度为L,共 N 匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面.当线圈：一 百:中通有方向如图所示的电流I时，在天平左右两边加上质量各为m,、m-的祛码，天平平衡，当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的祛码后,天平重新平衡，由此可