2019-2020年高三物理一轮复习08—磁场教学案.doc

2019-2020年高三物理一轮复习08磁场教学案要点一 磁场、磁感 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 即学即用2.关于磁感应强度B,下列说法中正确的是（ ）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题型1 用安培定则确定磁场方向或小磁针的转动方向【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（黑色的一端）指示出磁场方向正确的是（ ）A.aB.bC.cD.d答案 BD题型2 磁感应强度的矢量性【例2】如图所示,同一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 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）qm1、qm2成正比,用公式表示为:F=.（1）上式中的比例系数k=10-7 Wb/（Am）,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面上,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）Am（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）1.（xx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.0B.0.5BC.BD.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（ ）A.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,使小磁针静止时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B= .答案 罗盘上指针的偏转角 Bxtan4.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O点的磁感应强度大小为B,求O处磁感应强度.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 即学即用1.如图所示,通电细杆ab质量为m,置于倾角为的导轨上,导轨和杆间不光滑.通有电流时,杆静止在导轨上.下图是四个侧视图,标出了四种匀强磁场的方向,其中摩擦力可能为零的是（ ）答案 AB要点二 磁电式电表 即学即用2.如图所示,abcd是一竖直的矩形导线框,线框面积为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60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轴的力矩等于（ ）A.BISB.C.D.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,同时下降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.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一只环的压力为多大?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 N0.2 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、下两侧装有电极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 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,两者仍在同一竖直平面内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90D.远离直导线,同时旋转90答案 A2.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F1.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F2,则此时b受到的磁场力大小变为 （ ）A.F2B.F1-F2C.F1+F2D.2F1-F2答案 A3.在倾角=30的斜面上,固定一金属框,宽L=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 kg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取10 m/s2.答案 1.6R4.84.（xx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L1=2 cm,L2=2.5 cm,匝数N=2 000,电流表的满偏角为=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110-6 N m,求该电流表的满偏电流.答案 100A1.（xx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一直导线,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）,则当小磁针左偏60时,通过导线的电流为（已知直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比）（ ）A.2IB.3IC.D.无法确定答案 B2.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（ ）答案 ACD3.如图所示,竖直向上的匀强磁场中,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、C、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,在倾角为的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L,质量为m的直导体棒,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上,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,方向垂直斜面向上B.B=mg,方向垂直斜面向下C.B=mg,方向垂直斜面向下D.B=mg,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AB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接电源的正极,d接负极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,O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,CO中通过的电流的大小和方向为 （ ）A.电流方向COB.电流方向OCC.电流大小为1 AD.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OO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30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 AB.0.2 AC.0.05 AD.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.（xx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一条形磁铁连接起来,此时台秤读数为N1,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N2,则以下说法正确的是（ ）A.N1N2,弹簧长度将变长B.N1N2,弹簧长度将变短C.N1N2,弹簧长度将变长D.N1N2,弹簧长度将变短答案 B11.水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为L.M和P之间接入电动势为E的电源（不计内阻）.现垂直于导轨放置一根质量为m,电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为且指向右斜上方,如图所示,问:（1）当ab棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少?（2）若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒所受支持力为零,B的大小至少为多少?此时B的方向如何?答案 （1）mg-（2） 方向水平向右12.如图所示,质量为m的金属棒,搁在光滑导轨的右端,导轨间距为L,距离地面高度为h,处于大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中,并接有电动势为E的电池和电容为C的电容器,当将开关S从位置1拨至位置2时,金属棒被抛出的水平距离为s.求安培力对金属棒所做的功.答案 13.如图所示为利用电磁作用输送非导电流体装置的示意图.一边长为L、截面为正方形的塑料管道水平放置,其右端面上有一截面积为A的小喷口,喷口离地的高度为h.管道中有一绝缘活塞,在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒a、b,其中棒b的两端与一电压表相连,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中,当棒a中通有垂直纸面向里的恒定电流I时,活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出,液体落地点离喷口的水平距离为s.若液体的密度为,不计所有阻力,求:（1）活塞移动的速度.（2）该装置的功率.（3）磁感应强度B的大小.（4）若在实际使用中发现电压表的读数变小,试分析其可能的原因.答案 （1）（2）（3）（4）U=BLv喷口液体的流量减少,活塞移动速度减小,或磁场变小等会引起电压表读数变小.第二单元 洛伦兹力及其应用第3课时 洛伦兹力要点一 洛伦兹力 即学即用1.如图所示,两个相同的半圆形光滑绝缘轨道分别竖直放置在匀强电场E和匀强磁场B中,轨道两端在同一高度上,两个相同的带正电小球a、b同时从轨道左端最高点由静止释放,在运动中都能通过各自轨道的最低点M、N,则（ ）A.两小球每次到达轨道最低点时的速度都有vNvMB.两小球每次经过轨道最低点时对轨道的压力都有FNFMC.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 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Ek1Ek2= ,轨道半径之比r1r2= ,周期之比T1T2= .答案 12112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平方向的匀强磁场,如图所示,飞离桌子边缘落到地板上.设其飞行时间为t1,水平射程为s1,着地速度大小为v1;若撤去磁场,其余条件不变时,小球飞行时间为t2,水平射程为s2,着地速度大小为v2,则（ ）A.s1s2B.t1t2C.v1v2D.v1=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、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示.一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B,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于入射方向改变了60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）题型3 情景建模【例3】图是某装置的垂直截面图,虚线A1A2是垂直截面与磁场区域边界面的交线,匀强磁场分布在A1A2的右侧区域,磁感应强度B=0.4 T,方向垂直纸面向外,A1A2与垂直截面上的水平线夹角为45.在A1A2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S1、S2,相距L=0.2 m.在薄板上P处开一小孔,P与A1A2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=3.010-3 s开启一次并瞬间关闭.从S1S2之间的某一位置水平发射一速度为v0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.（1）经过一次反弹直接从小孔射出的微粒,其初速度v0应为多少?（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,已知微粒的荷质比=1.0103 C/kg,只考虑纸面上带电微粒的运动）.答案 （1）100 m/s（2）2.810-2 s1.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O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O点所受洛伦兹力沿y轴正方向C.出发后在xOz平面内,沿逆时针方向做匀速圆周运动D.出发后在yOz平面内,沿顺时针方向做匀速圆周运动答案 BD2.（xx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=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,最终小球从上端管口飞出.取g=10 m/s2.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,磁感应强度B=0.10 T,磁场区域半径r= m,左侧区圆心为O1,磁场向里,右侧区圆心为O2,磁场向外,两区域切点为C.今有质量m=3.210-26 kg、带电荷量q=1.610-19 C的某种离子,从左侧区边缘的A点以速度v=106 m/s正对O1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）4.1910-6 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一 带电粒子在有界匀强磁场中运动的极值问题 即学即用1.如图所示,匀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边界外侧以速率v0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,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 要点二 洛伦兹力多解问题 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B1与B2的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面向里,且B1B2.一个带负电荷的粒子从坐标原点O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O点,B1与B2的比值应满足什么条件？答案 题型1 磁场最小面积问题【例1】在xOy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v0沿不同的方向射入第一象限,如图所示.现加上一个垂直于xOy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 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）,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R1=0.5 m,外半径R2=1.0 m,磁场的磁感应强度B=1.0 T,若被束缚的带电粒子的荷质比q/m=4107 C/kg,中空区域内带电粒子具有各个方向的速度.试计算:（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.（2）所有粒子不能穿越磁场的最大速度.答案 （1）1.5107 m/s（2）1.0107 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线的直线为x轴和y轴,交点O为原点,如图所示.在y0,0x0,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为B.在O点处有一小孔,一束质量为m、带电荷量为q（q0）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0xa的区域中运动的时间之比为25,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 2ax2（1+）a 0y0区域内,有磁感强度B=1.010-2 T的匀强磁场,方向与xOy平面垂直.在x轴上的P（10,0）点,有一放射源,在xOy平面内向各个方向发射速率v=1.0104 m/s的带正电的粒子,粒子的质量为m=1.610-25 kg,电荷量为q=1.610-18 C,求带电粒子能打到y轴上的范围.答案 -10 cmy10 cm4.在边长为2a的ABC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a的D点垂直AB方向进入磁场,如图所示,若粒子能从AC间离开磁场,求粒子速率应满足什么条件及粒子从AC间什么范围内射出.答案 AC间距A点（2-3）aa的范围1.如图所示,MN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B1=2B2.一带电荷量为+q、质量为m的粒子从O点垂直MN进入磁感应强度为B1的磁场,则经过多长时间它将向下再一次通过O点（ ）A.B.C.D.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,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vC.使粒子的速度vD.使粒子的速度v答案 AB3.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,则电子将（ ）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,沿同一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、60、30,则它们在磁场中的运动时间之比 （ ）A.111B.123C.321D.1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为屏上的一小孔,PC与MN垂直.一群质量为m、带电荷量为-q的粒子（不计重力）,以相同的速率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夹角为的范围内.则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为（ ）A.B.C.D.答案 D7.一个带电粒子,沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场,粒子的一段径迹如图所示,径迹上的每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（带电荷量不变）,从图中情况可以确定 （ ）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,带负电答案 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O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120角,若粒子穿过y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.,正电荷B.,正电荷C.,负电荷D. ,负电荷答案 C9.（xx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而向人烟稀少的两极偏移,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能粒子的旋转半径是不断减小的,这主要与下列哪些因素有关（ ）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x0、y0的空间中有恒定的匀强磁场,磁感强度的方向垂直于xOy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x0的P点,以平行于y轴的初速度射入此磁场,在磁场作用下沿垂直于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,一个质量为m、电荷量为q的正离子,从A点正对着圆心O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.要使离子与圆筒内壁碰撞多次后转一圈仍从A点射出,求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 （n2）12.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、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O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O点,然后重复上述运动过程.求:（1）中间磁场区域的宽度d.（2）带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间t.答案 （1）13.（xx商丘质检）如图所示,L1和L2为距离d=5.0 cm的两平行虚线,L1上方和L2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L2上.质量m=1.6710-27 kg、电荷量q=1.6010-19 C的质子,从A点以v0=5.0105 m/s的速度与L2成30角斜向上射出,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 cm （2）17.3 cm（3）3.310-7 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一 复合场（叠加场） 即学即用1.一带电粒子以初速度v0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W1;若把电场和磁场正交叠加后,如图乙所示,粒子仍以v0E/B的速度穿过叠加场区,电场和磁场对粒子做功为W2（不计重力的影响）,则（ ）A.W1=W2B.W1W2D.无法比较答案 C要点二 带电粒子在复合场中的运动分析 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）答案 1.96 C/kg,与重力夹角arctan斜向下的一切可能方向题型2 带电粒子在复合场中的曲线运动问题【例2】ab、cd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=110-8 C,质量m=110-10kg的微粒,以速度v0=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ab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=3 V/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=410-3 kg、电荷量q=10-2 C的带负电的小球在O点获得一沿斜面向上的瞬时速度v=1 m/s,求小球在t=0.32 s时间内运动的路程.（g=10 m/s2, sin 37=0.6,cos37=0.8） 答案 0.32 m1.（xx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.那么氘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（ ）A.Ek=EkB.EkEkC.EkqE,小球的带电荷量不变）答案 g-4.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） （2）第6课时 专题:电场与磁场在实际中的应用要点一 速度选择器 即学即用1.如图所示,一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里,结果发现有些离子保持原来的运动方向,有些未发生任何偏转.如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中,发现这些离子又分裂成几束,对这些进入另一磁场的离子,可得出结论（ ）A.它们的动能一定各不相同B.它们的电荷量一定各不相同C.它们的质量一定各不相同D.它们的电荷量与质量之比一定各不相同答案 D要点二 质谱仪 即学即用2.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要仪器,它的构造如图所示.设从离子源S产生出来的正离子初速度为零,经过加速电场加速后,进入一平行板电容器C中,电场强度为E的电场和磁感应强度为B1的磁场相互垂直,具有某一速度的离子将沿图中所示的直线穿过两板间的空间而不发生偏转,再进入磁感应强度为B2的匀强磁场,最后打在记录它的照相底片上的P点.若测得P点到入口处S1的距离为s,证明离子的质量为m=.答案 离子被加速后进入平行板电容器,受到的水平的电场力和洛伦兹力平衡才能够竖直向上进入上面的匀强磁场,由qvB1=qE得v=E/B1,在匀强磁场中,将v代入,可得m=.要点三 回旋加速器 即学即用3.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,离子源置于盒的圆心附近.若离子源射出的离子电荷量为q,质量为m,粒子最大回转半径Rm,其运动轨迹如图所示.求:（1）两个D形盒内有无电场?（2）离子在D形盒内做何种运动?（3）所加交流电频率是多大?（4）离子离开加速器的速度为多大?最大动能为多少?答案 （1）无电场（2）做匀速圆周运动,每次加速之后半径变大（3）（4） 要点四 霍尔效应 即学即用4.如图所示,厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和B的关系为U=k.式中的比例系数k称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场.横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力.当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.设电流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电荷量为e,回答下列问题:（1）达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势 下侧面A的电势（填“高于”“低于”或“等于”）;（2）电子所受的洛伦兹力的大小为 ;（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为 ;（4）由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为k=,其中n代表导体板单位体积中电子的个数.答案 （1）低于 （2）evB（3）e（4）由F=F电得evB=e U=hvB导体中通过的电流I=nevdh由U=k得hvB=k=k得k=题型1 带电粒子在组合场中运动【例1】如图所示,在y0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;在y0的空间中,存在匀强磁场,磁场方向垂直xy平面（纸面）向外.一电荷量为q、质量为m的带正电的运动粒子,经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0,方向沿x轴正方向,经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场,并经过y轴上y=-2h处的P3点.不计重力.求:（1）电场强度的大小.（2）粒子到达P2时速度的大小和方向.（3）磁感应强度的大小.答案 （1）（2）,与x轴成45角（3）题型2 带电粒子在重叠场中运动【例2】如图所示,在足够大的空间范围内,同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=1.57 T.小球1带正电,其电荷量与质量之比=4 C/kg,所受重力与电场力的大小相等;小球2不带电,静止放置于固定的水平悬空支架上.小球1向右以v0=23.59 m/s的水平速度与小球2正碰,碰后经过0.75 s再次相碰.设碰撞前后两小球带电情况不发生改变,且始终保持在同一竖直平面内.（取g=10 m/s2）（1）电场强度E的大小是多少?（2）两小球的质量之比是多少?答案 （1）2.5 N/C（2）11题型3 科技物理【例3】飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析.如图所示,在真空状态下,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生不同价位的正离子,自a板小孔进入a、b间的加速电场,从b板小孔射出,沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区,到达探测器.已知元电荷电荷量为e,a、b板间距为d,极板M、N的长度和间距均为L.不计离子重力及进入a板时的初速度.（1）当a、b间的电压为U1时,在M、N间加上适当的电压U2,使离子到达探测器.请导出离子的全部飞行时间与荷质比k（k=）的关系式.（2）去掉偏转电压U2,在M、N间区域加上垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B,若进入a、b间的所有离子质量均为m,要使所有的离子均能通过控制区从右侧飞出,a、b间的加速电压U1至少为多少？答案 （1）1.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）.为了简化,假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道,其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）.图中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料.现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面.当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接,I表示测得电流值.已知流体的电阻率为,不计电流表的内阻,则可求得流量为（ ）A.B. C. D.答案 A2.目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机,它可以把气体的内能直接转化为电能.如图所示为它的发电原理图.将一束等离子体（即高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的微粒,从整体上来说呈电中性）喷射入磁感应强度为B的匀强磁场,磁场中有两块面积为S,相距为d的平行金属板与外电阻R相连构成一电路.设气流的速度为v,气体的电导率（电阻率的倒数）为g,则流过外电阻R的电流强度I及电流方向为（ ）A.I=,ARBB.I=,BRAC.I=,BRAD.I=,ARB答案 D3.如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R,用来加速质量为m、电荷量为q的质子,使质子由静止加速到能量为E后,由A孔射出,求:（1）加速器中匀强磁场B的方向和大小.（2）设两D形盒间距为d,其间电压为U,电场视为匀强电场,质子每次经电场加速后能量增加,加速到上述能量所需回旋周数.（3）加速到上述能量所需时间.答案 （1） 方向垂直纸面向里（2）4.（xx平朔质检）如图所示是用来测量带电粒子质量的仪器的工作原理示意图,设法使某有机化合物的气态分子导入图示容器A中,使它受到电子束轰击,失去一个电子变成正一价的离子.离子从狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场中（初速度不计）,加速后再经过狭缝S2、S3射入磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于磁场区的界面PQ.最后,离子打到感光片上,形成垂直于纸面且平行于狭缝S3的细线,若测得细线到狭缝S3的距离为d.导出离子质量m的表达式.答案 m=1.在真空中,匀强电场方向竖直向下,匀强磁场方向垂直纸面向里.三个油滴带有等量同种电荷,其中a静止,b向右匀速运动,c向左匀速运动,则它们的重力Ga、Gb、Gc的关系为（ ）A.Ga最大B.Gb最大C.Gc最大D.不能确定答案 C2.如图所示,真空中一光滑水平面上,有两个直径相同的金属小球A、C,质量mA=0.01 kg,mC=0.005 kg.静止在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中的C球带正电,电荷量qC=1.010-2 C,在磁场外的不带电的A球以v0=20 m/s的速度进入磁场中与C球发生正碰后,C球对水平面的压力恰好为零,则碰后A球的速度为（ ）A.20 m/sB.10 m/sC.5 m/sD.15 m/s答案 B3.（xx涿州模拟）如图所示,一粒子先后通过竖直方向的匀强电场区和竖直方向的匀强磁场区,最后粒子打在右侧屏上第二象限上的某点.则下列说法中正确的是 （ ）A.若粒子带正电,则E向上,B向上B.若粒子带正电,则E向上,B向下C.若粒子带负电,则E向下,B向下D.若粒子带负电,则E向下,B向上答案 AC4.如图所示,质量为m、电荷量为q的微粒,在竖直向下的匀强电场、水平指向纸内的匀强磁场以及重力的共同作用下做匀速圆周运动,下列说法中正确的是（ ）A.该微粒带负电,电荷量q=B.若该微粒在运动中突然分成荷质比相同的两个粒子,分裂后只要速度不为零且速度方向仍与磁场方向垂直,它们均做匀速圆周运动C.如果分裂后,它们的荷质比相同,而速率不同,那么它们运动的轨道半径一定不同D.只要一分裂,不论它们的荷质比如何,它们都不可能再做匀速圆周运动答案 ABC5.目前,世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机.如图表示了它的原理:将一束等离子体喷射入磁场,在场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压.如果射入的等离子体速度均为v,两金属板的板长为L,板