《高考物理考前三个月配套课件专题7 磁场》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理考前三个月配套课件专题7 磁场（109页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 专题7磁场 1 2015 新课标全国 14 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 真题示例 解析由于速度方向与磁场方向垂直 粒子受洛伦兹力作用做匀速圆周运动 即qvB mv2r 轨道半径r mvqB 从较强磁场进入较弱磁场后 速度大小不变 轨道半径r增大 根据角速度 vr qBm可知角速度减小 选项D正确 答案D 2 2015 江苏单科 4 如图1所示 用天平测量匀强磁场的
2、磁感应强度 下列各选项所示的载流线圈匝数相同 边长MN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 图1 解析磁场发生微小变化时 因各选项中载流线圈在磁场中的面积不同 由法拉第电磁感应定律E n t n B S t知载流线圈在磁场中的面积越大 产生的感应电动势越大 感应电流越大 载流线圈中的电流变化越大 所受的安培力变化越大 天平越容易失去平衡 由题图可知 选项A符合题意 答案A 3 2015 海南单科 1 如图2所示 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
3、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 图2 A 向上B 向下C 向左D 向右 解析条形磁铁的磁感线在a点垂直P向外 电子在条形磁铁的磁场中向右运动 由左手定则可得电子所受洛伦兹力的方向向上 A正确 答案A 1 题型特点 1 考查磁场的性质 分布特点和规律以及匀强磁场中的安培力时 一般以选择题的形式出现 2 考查洛伦兹力及带电粒子在匀强磁场中的运动时 题型一般为计算题 考纲解读 2 命题趋势 1 考查导体棒在匀强磁场中的平衡问题 2 考查带电粒子在匀强磁场中的运动问题 内容索引 考题一磁场的性质 考题二带电粒子在匀强磁场中的运动
4、 考题三带电粒子在磁场中的临界问题 考题四带电粒子在相邻多个磁场中的运动 专题综合练 考题一磁场的性质 1 已知长直导线电流产生的磁场中某点的磁感应强度满足B kIr 其中k为比例系数 I为电流强度 r为该点到直导线的距离 如图3所示 同一平面内有两根互相平行的长直导线甲和乙 通有大小均为I且方向相反的电流 a O三点与两导线共面 且a点到甲的距离 甲到O点的距离及O点到乙的距离 乙到b点的距离均相等 现测得O点磁感应强度的大小为B0 3T 则a点的磁感应强度大小为 图3 解析设两导线间的距离是L 则由题意知 aO bO L 由安培定则可知 甲 乙两电流在O点产生的磁场方向都垂直于纸面向里 两
5、导线到O点的距离均为12L 由于B kIr O点磁感应强度的大小为B0 所以 B0 B甲 B乙 答案A 2 如图4所示 弹簧测力计下挂有一单匝正方形线框 线框边长为L 质量为M 线框上边水平且处于垂直纸面向里的匀强磁场中 线框通有如图所示方向电流 且线框处于静止状态 若此时弹簧测力计示数大小为F 已知该线框单位长度自由电子个数为n 重力加速度为g 则电子定向移动对应的洛伦兹力大小为 图4 解析由左手定则判断安培力向上 安培力的大小 F安 BIL 线框中的安培力是由nL个电子受到的洛伦兹力的合力 所以F安 nL F洛然后对线框进行受力分析 得 Mg F F安所以 F洛 Mg FnL 故D正确 答
6、案D 3 由相关电磁学理论可以知道 若圆环形通电导线的中心为O 环的半径为R 环中通以电流为I 如图5甲所示 环心O处的磁感应强度大小B 02 IR 其中 0为真空磁导率 若P点是过圆环形通电导线中心O点的轴线上的一点 且距O点的距离是x 如图乙所示 有可能您不能直接求得P点处的磁感应强度B 但您能根据所学的物理知识判断出以下有关P点磁感应强度B的表达式是 图5 答案A 1 分析通电导体棒受力时的基本思路 知识小结 2 辨析以下说法的正误 1 带电粒子受电场力则空间一定存在电场 2 带电粒子不受电场力则空间一定不存在电场 3 运动电荷受洛伦兹力则空间一定存在磁场 4 运动电荷不受洛伦兹力则空间
7、一定不存在磁场 4 多选 如图6所示 MN PQ是圆O的两条相互垂直的直径 圆内有垂直纸面向里的匀强磁场 荷质比相等的正 负离子分别从M N以等大速率射向O 若正离子从P出射 则 考题二带电粒子在匀强磁场中的运动 图6 A 负离子会从Q出射B 负离子也从P出射C 两离子在磁场中运动时间相等D 两离子在磁场中运动路程不相等 解析根据左手定则判断知 负离子进入磁场后所受的洛伦兹力向上 会顺时针旋转 由半径公式r mvqB知 正 负离子的比荷qm相等 速率v相等 则轨迹半径相等 所以负离子也从P出射 故A错误 B正确 答案BC 5 多选 如图7所示 在xOy平面的第 象限内存在垂直xOy平面向里 磁
8、感应强度大小为B的匀强磁场 两个相同的带电粒子以相同的速度v0先后从y轴上坐标 0 3L 的A点和B点 坐标未知 垂直于y轴射入磁场 在x轴上坐标 3L 0 的C点相遇 不计粒子重力及其相互作用 根据题设条件可以确定 图7 A 带电粒子在磁场中运动的半径B 带电粒子的电荷量C 带电粒子在磁场中运动的时间D 带电粒子的质量 解析已知粒子的入射点及入射方向 同时已知圆上的两点 根据入射点速度相互垂直的方向及AC连线的中垂线的交点即可明确粒子运动圆的圆心位置 由几何关系可知AC长为23L BAC 30 则R 2L 因两粒子的速度相同 且是同种粒子 则可知 它们的半径相同 即两粒子的半径均可求出 同时
9、根据几何关系可知A对应的圆心角为120 B对应的圆心角为30 则由t lv0可以求得运动的时间 故A C正确 由于不知磁感应强度 故无法求得荷质比 更不能求出电荷量或质量 故B D错误 答案AC 6 如图8所示 空间存在一范围足够大 方向垂直于竖直xOy平面向里的匀强磁场 磁感应强度大小为B 让质量为m 电荷量为q q 0 的粒子从坐标原点O沿xOy平面入射 不计粒子重力 重力加速度为g 图8 1 若该粒子沿y轴负方向入射后 恰好能经过x轴上的A a 0 点 求粒子速度的大小 解析由题意知 粒子做匀速圆周运动的半径为r1 有 r1 a2 2 若该粒子以速度v沿y轴负方向入射的同时 一不带电的小
10、球从x轴上方某一点平行于x轴向右抛出 二者经过时间t 5 m6qB恰好相遇 求小球抛出点的纵坐标 在这段时间内粒子转动的圆心角为 带电粒子在匀强磁场中的 四点 六线 三角 1 如图9所示 规律小结 图9 2 四点 入射点B 出射点C 轨迹圆心A 入射速度直线与出射速度直线的交点O 3 六线 圆弧两端点所在的轨迹半径r 入射速度直线和出射速度直线OB OC 入射点与出射点的连线BC 圆心与两条速度直线交点的连线AO 4 三角 速度偏转角 COD 圆心角 BAC 弦切角 OBC 其中偏转角等于圆心角 也等于弦切角的两倍 7 多选 如图10所示 在xOy平面内的y轴和虚线之间除了圆形区域外的空间存在
11、匀强磁场 磁场方向垂直纸面向外 磁感应强度大小为B 虚线经过Q点 3L 0 且与y轴平行 圆形区域的圆心P的坐标为 2L 0 半径为L 一个质量为m 电荷量为q的带正电的粒子从y轴上某点垂直y轴进入磁场 不计粒子的重力 则 考题三带电粒子在磁场中的临界问题 图10 A 如果粒子没有经过圆形区域到达了Q点 则粒子的入射速度为v 3qBLmB 如果粒子没有经过圆形区域到达了Q点 则粒子的入射速度为v 3qBL2mC 粒子第一次从P点经过了x轴 则粒子的最小入射速度为vmin 3qBLmD 粒子第一次从P点经过了x轴 则粒子的最小入射速度为vmin 2qBLm 解析要使粒子不经过圆形区域到达Q点 则
12、粒子应恰好经过四分之一圆周到达Q点 故半径为3L 则由洛伦兹力充当向心力可知 qvB mv2R解得 v 3qBLm 故A正确 要使粒子到达圆形磁场的圆心 轨迹圆的切线应过圆心 如图所示 设粒子从C点进入圆形区域 O C与OQ夹角为 轨迹圆对应的半径为r 如图 由几何关系得 2a rsin acos 故当 60 时 半径最小为rm 3a 答案AC 8 多选 如图11所示 半径为R的一圆柱形匀强磁场区域的横截面 磁感应强度大小为B 方向垂直于纸面向外 磁场外有一粒子源 能沿一直线发射速度大小不等的在一范围内的同种带电粒子 带电粒子的质量为m 电荷量为q q 0 不计重力 现粒子以沿正对cO中点且垂
13、直于cO方向射入磁场区域 发现带电粒子恰能从bd之间飞出磁场 则 图11 A 从b点飞出的带电粒子的速度最大B 从d点飞出的带电粒子的速度最小C 从d点飞出的带电粒子的运动时间最长D 从b点飞出的带电粒子的运动时间最短 解析粒子在磁场中 受到洛伦兹力作用做匀速圆周运动 根据题意作出粒子运动轨迹如图所示 图中Ob为到达b点的轨迹的圆心 Od为到达d点的轨迹的圆心 根据几何关系可知 rb rd 到达d点转过的圆心角比到达b点的圆心角大 根据r mvBq可知 b的半径最大 d的半径最小 所以从b点飞出的带电粒子的速度最大 从d点飞出的带电粒子的速度最小 故A正确 B错误 周期T 2 mBq 所以粒子
14、运动的周期相等 而到达d点转过的圆心角最大 到达b点转过的圆心角最小 所以从d点飞出的带电粒子的运动时间最长 从b点飞出的带电粒子的运动时间最短 故C D正确 答案ACD 9 真空中存在一中空的柱形圆筒 如图12是它的一个截面 a b c为此截面上的三个小孔 三个小孔在圆形截面上均匀分布 圆筒半径为R 在圆筒的外部空间存在着匀强磁场 磁感应强度大小为B 其方向与圆筒的轴线平行 在图中垂直于纸面向内 现在a处向圆筒内发射一个带正电的粒子 其质量为m 带电荷量为q 使粒子在图所在平面内运动 设粒子只受磁场力的作用 若粒子碰到圆筒即会被吸收 则 图12 1 若要粒子发射后在以后的运动中始终不会碰到圆
15、筒 则粒子的初速度的大小和方向有何要求 解析依题意 粒子进入圆筒后从a指向b 从b进入磁场偏转后只能由c进入圆筒 且方向指向a 画出粒子运动的轨迹如图甲 粒子在外部磁场中的偏转角是240 由图中的几何关系得 粒子运动的圆心一定在圆筒上 而且粒子的半径r R 粒子在磁场中运动 洛伦兹力提供向心力 所以 qv1B 联立得 v1 甲 2 如果在圆筒内的区域中还存在垂直纸面向外的匀强磁场 磁感应强度大小也为B 则为使粒子以后都不会碰到圆筒 粒子的初速度大小和方向有何要求 解析如果在圆筒内的区域中还存在垂直纸面向外的匀强磁场 磁感应强度大小也为B 由粒子运动的对称性可知 粒子运动的轨迹只能是从a到b 然
16、后在外侧的磁场中到c 在圆筒内再到a 然后在外侧的磁场中到b 在圆筒内再到c 然后在外侧的磁场中到a 如图乙 乙 粒子运动的方向是从a指向圆心 作出粒子运动的轨迹如图乙所示 由图可知 cd Oc bd Ob 所以粒子的偏转角 300 所以 bOd 60 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 设圆弧的圆半径为r 粒子的偏转半径 r Rtan60 3R 1 解决本类问题的一般思路 1 首先要明确带电粒子的电性和磁场的方向 2 正确地找出带电粒子运动的临界状态 以题目中的关键词 恰好 最高 最长 至少 等为突破口 3 画出粒子的运动轨迹 确定圆心 半径 由几何关系确定边角关系 规律小结 2 巧解带电粒子在磁场运动的临界轨迹的方法 1 动态放缩法 定点粒子源发射速度大小不同 方向相同的同种粒子 速度越大半径越大 圆心在垂直初速度方向的直线上 2 旋转平移法 定点粒子源发射速度大小相等 方向不同的同种粒子的运动轨迹的圆心在以入射点为圆心 半径为R mvqB的圆上 10 多选 如图13所示 在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场 x轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度为B2的匀强磁场 一带负
