【聚集高考】高三物理一轮复习 （对点训练+通关训练）专题9 磁场.doc

【聚集高考】2014高三物理一轮复习对点训练+通关训练：专题9磁场考点1磁场、磁感应强度1.(多选)超导是当今高科技的热点，当一块磁体靠近超导体时，超导体会产生强大的电流，对磁体有排斥作用这种排斥作用可使磁体悬浮空中，磁悬浮列车采用了这种技术关于磁体悬浮的下列说法正确的是( bd )a超导体电流的磁场方向与磁体相同b超导体电流的磁场方向与磁体相反c超导体使磁体处于失重状态d超导体产生的磁力与磁体重力平衡2.(多选)下列说法正确的是( bc )a除永久磁铁以外，一切磁场都是由运动电荷产生的b一切磁现象都起源于运动电荷c一切磁作用都是运动电荷通过磁场发生的d有磁必有电，有电必有磁3.关于磁感应强度b，下列说法中正确的是( d )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，跟该点处试探电流元所受磁场力方向一致c在磁场中某点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4. 磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为，式中的b是磁感应强度，是磁导率，在空气中为一已知常数，为了近似测得条形磁铁两极端面附近的磁感应强度b，一学生用一根端面面积为a的条形磁铁吸住一相同面积的铁片p，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小的距离l，并测出拉力f，如图所示，因为f所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度b与f、a之间的关系为b.解析：设间隙中磁场的能量为e，由功能原理，有：fle.据题意知磁场中单位体积所具有的能量值为b2/2，而间隙中磁场的体积为val，所以evb2/2，由以上各式，有：flalb2/2，解得：b.考点2电流的磁场、安培定则1.发现通电导线周围存在磁场的科学家是( d )a洛伦兹 b库仑c法拉第 d奥斯特2.(2012全国卷)如图，两根互相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( c )ao点处的磁感应强度为零ba、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反cc、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同da、c两点处磁感应强度的方向不同3.图中当电流通过线圈时，磁针将发生偏转，以下的判断正确的是( c )a当线圈通以沿顺时针方向的电流时，磁针n极将指向读者b当线圈通以沿逆时针方向的电流时，磁针s极将指向读者c当磁针n极指向读者，线圈中电流沿逆时针方向d不管磁针如何偏转，线圈中的电流总是沿顺时针方向4.(多选)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，下列说法正确的是( bc )aa端为通电螺线管的n极bb端为通电螺线管的n极cc端为电源的正极dd端为电源的正极5.如图所示，弹簧秤下挂一条形磁铁，其中条形磁铁n极的一部分位于未通电的螺线管内，下列说法正确的是( b )若将a接电源正极，b接负极，弹簧秤示数减小若将a接电源正极，b接负极，弹簧秤示数增大若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤示数增大若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤示数减小a bc d解析：磁铁n极受力方向与b的方向相同，且螺线管内部b比外部大6.如图所示，电流从a点分两路通过对称的环形分路汇合于b点，在环形分路的中心o处的磁感应强度( d )a垂直环形分路所在平面，且指向“纸内”b垂直环形分路所在平面，且指向“纸外”c在环形分路所在平面内指向bd磁感应强度为零解析：利用“微元法”把圆周上电流看成是无数段直导线电流的集合如图，由安培定则可知在一条直径上的两个微元所产生的磁感应强度等大反向，由矢量叠加原理可知中心o处的磁感应强度为零，d正确考点3安培力1.图示为两根互相平行的通电导线a、b的横截面图，a、b的电流方向已在图中标出那么导线a中电流产生的磁场的磁感线环绕方向及导线b所受的磁场力的方向应分别是( b )a磁感线顺时针方向，磁场力向左b磁感线顺时针方向，磁场力向右c磁感线逆时针方向，磁场力向左d磁感线逆时针方向，磁场力向右2.(多选)如图所示，一个半径为r的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交，环上各点的磁感应强度b大小相等，方向均与环面轴线方向成角(环面轴线为竖直方向)若导线环上载有如图所示的恒定电流i，则下列说法正确的是( bd )a导电圆环所受安培力方向竖直向下b导电圆环所受安培力方向竖直向上c导电圆环所受安培力的大小为2bird导电圆环所受安培力的大小为2birsin 解析：将导线分成小的电流元，任取一小段电流元为对象，把磁场分解成水平方向和竖直方向的两个分量，则竖直方向的分磁场产生的安培力为零，水平方向的分磁场产生的安培力为：fbil2birsin ，方向为竖直向上，所以b、d正确3.如图所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，且能自由移动，若线圈内通以大小不等的同向电流，则它们运动的情况是( c )a都绕圆柱转动b以不等的加速度相向运动c以相等的加速度相向运动d以相等的加速度相背运动4.(2012课标卷)图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场，现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向所用部分器材已在图中给出，其中d为位于纸面内的u形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；e为直流电源；r为电阻箱；a为电流表；s为开关此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线(1)在图中画线连接成实验电路图(2)完成下列主要实验步骤中的填空；按图接线保持开关s断开，在托盘内加入适量细沙，使d处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1.闭合开关s，调节r的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使d重新处于平衡状态；然后读出电流表的示数i，并用天平称出此时细沙的质量m2.用米尺测量d的底边长度l.(3)用测得的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出b.(4)判断磁感应强度方向的方法是：若m2m1，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里5.如图所示，水平放置的光滑的金属导轨m、n，平行地置于匀强磁场中，间距为d，磁场的磁感应强度大小为b，方向与导轨平面夹角为，金属棒ab的质量为m，放在导轨上且与导轨垂直电源电动势为e，定值电阻为r，其余部分电阻不计则当电键s闭合的瞬间，棒ab的加速度为多大？解析：金属棒ab受力情况如图所示(截面图)安培力fbil流过金属棒ab的电流强度ie/r由牛顿第二定律得：fsinma由式解得：a6.新型的超导电磁推进船取消了传统的螺旋桨，是船舶推进的重大革新，其原理如图(俯视图)，强磁场方向竖直向下，在垂直于船身方向，两边安装正负电极，电极置于海水里，当电源接通时，海水中产生垂直于船体方向的强电流，推动船体运动在如图所示的情形中，船从静止状态启动后，将向什么方向运动？如磁感应强度为5t(可看作匀强磁场)，水通道平均宽度为0.5m，产生的推力为50n，则船上的电池提供的电流强度有多大？解析：由左手定则可得，磁场对通有电流的海水的作用力方向向左，所以，海水对船体的反作用力方向向右，船将向右运动由公式fbil可得，船上的电池提供的电流强度if/bl20a.考点4洛伦兹力、带电粒子在磁场中的运动1.(多选)(2012海南卷)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从o点入射这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子不计重力，下列说法正确的是( bd )a入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同b入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同c在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同d在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大解析：在磁场中半径r，运动时间：t(为转过圆心角)，故bd正确，当粒子从o点所在的边射出时，轨迹可以不同，但圆心角均为180，因而ac错2.(多选)(2012全国卷)质量分别为m1和m2、电荷量分别为q1和q2的两粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，已知两粒子的动量(动量等于质量与速度的乘积)大小相等下列说法正确的是( ac )a若q1q2，则它们做圆周运动的半径一定相等b若m1m2，则它们做圆周运动的周期一定相等c若q1q2，则它们做圆周运动的半径一定不相等d若m1m2，则它们做圆周运动的周期一定不相等解析：根据半径公式r及周期公式t知ac正确3.如图所示，在示波管下方有一根水平放置的通电直电线，则示波管中的电子束将( a )a向上偏转 b向下偏转c向纸外偏转 d向纸里偏转4.一个带电粒子，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小段都可近似看成圆弧由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减少(带电量不变)，从图中情况可以确定( b )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5.(2013新课标卷)如图，半径为r的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为b，方向垂直于纸面向外一电荷量为q(q0)，质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为，已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60，则粒子的速率为(不计重力)( b )a. b.c. d.解析：带电粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域做匀速圆周运动，运动轨迹如图设运动半径为r，圆心为o，连接oc、oo，oo垂直平分弦cd.已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60，所以cod60，又cer/2，所以coe30，则coocoo30，coco，即rr.再根据洛伦兹力提供向心力有，qvbm，解得v，所以b选项正确6.如图所示，匀强磁场中放置一块与磁感线平行的均匀薄铅板，一个带电粒子进入匀强磁场，以半径r120cm做匀速圆周运动，第一次垂直穿过铅板后，以半径r219cm做匀速圆周运动，带电粒子还能穿过铅板几次？(设每次穿越铅板的过程中阻力大小相同，电荷量不变)解析：带电粒子做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得qvbmv2/r所以：带电粒子每打穿一次铅板损失的动能相同，其大小为ekmvmv(mv)所以，还能打穿的次数为n9次考点5洛伦兹力与现代科技1.如图所示，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，板间距离为d，板平面的面积为s，匀强磁场的磁感应强度为b，方向垂直于速度方向，负载电阻为r，电离气体充满两板间的空间当发电机稳定发电时，电流表示数为i，那么两板间电离气体的电阻率为( a )a. (r) b. (r)c. (r) d. (r)解析：在洛伦兹力的作用下，正离子向极板b偏转，负离子向极板a偏转，在极板间建立电场，形成电势差电路闭合时，ebdvi(rr)i(r)，可得：(r)2.如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图速度选择器(也称滤速器)中场强e的方向竖直向下，磁感应强度b1的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度b2的方向垂直纸面向外在s处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于e和b1入射到速度选择器中，若m甲m乙m丙m丁，v甲v乙v丙1)的颗粒打在收集板上的位置到o点的距离解析：(1)设带电颗粒的电荷量为q，质量为m.有eqmg将代入，得ekg(2)如图a，有qv0bmr2(3d)2(rd)2得b(3)如图(b)所示，有qv0bmtany1r1y2ltanyy1y2得yd(5)锦囊1处理带电粒子在有界磁场中运动问题的基本思路1.(2012江苏卷)如图所示，mn是磁感应强度为b的匀强磁场的边界一质量为m、电荷量为q的粒子在纸面内从o点射入磁场若粒子速度为v0，最远能落在边界上的a点下列说法正确的有( bc )a若粒子落在a点的左侧，其速度一定小于v0b若粒子落在a点的右侧，其速度一定大于v0c若粒子落在a点左右两侧d的范围内，其速度不可能小于v0d若粒子落在a点左右两侧d的范围内，其速度不可能大于v0解析：当粒子以速度v0垂直于mn进入磁场时，落点距o最远，落在a点，若粒子落在a点的左侧，速度不一定小于v0，可能方向不垂直mn，落在a点的右侧，速度一定大于v0，所以a错误，b正确；若粒子落在a点的左侧d处，则垂直mn进入时，轨迹直径为2road，即oad，已知oa，解得vv0，不垂直mn进时，vv0，所以c正确若粒子落在a点右侧d处，则不垂直mn进入时，vv0，d错误2.如图所示，边界oa与oc之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界oa上有一粒子源s.某一时刻，从s平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用)，所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界oc射出磁场已知aoc60，从边界oc射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于(t为粒子在磁场中运动的周期)，则从边界oc射出的粒子在磁场中运动的时间不可能为( a )a. b.c. d.解析：因为所有粒子的初速度大小相同，它们在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r也相同；如图所示，当粒子沿sa方向水平向右进入磁场，然后沿图中实线运动，最后交oc于m时，在磁场中的运动时间最长为，设osl，由几何关系可得，轨道半径rl；当粒子在磁场中运动后交oc于n点，而snoc时，粒子的运动时间最小，根据几何关系可知，其运动时间为，所以这些粒子在磁场中的运动时间在之间，本题答案为a.3.如图所示，在直角区域aob内，有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子(质量和电荷量分别相等，电性相反)从o点沿纸面以相同速度射入磁场中，速度方向与边界ob成30角，则正、负电子在磁场中运动的时间之比tatb21.解析：由左手定则知，正电子向a轴方向偏转，圆心角为120，负电子向b轴方向偏转，圆心角为60，tat/3，tbt/6，所以tatb21.4.一束带电量为q、质量为m的粒子在磁感应强度为b的匀强磁场中，以初速度v0垂直于磁场自a点开始运动，如图所示，经时间t，粒子通过c点，连线ac与v0间夹角等于qbt/2m.若同种正离子以不同的速度仍沿相同方向从a点射入，这些离子不能(填“能”或“不能”)到达c点解析：由tt，t可解出.若同种正离子以不同的速度仍沿相同方向从a点射入，这些离子半径不同，不能到达c点5.如图所示，abcd为绝缘挡板围成的正方形区域，其边长为l，在这个区域内存在着磁感应强度大小为b，方向垂直纸面向里的匀强磁场正、负电子分别从ab挡板中点k，沿垂直挡板ab方向射入场中，其质量为m，电量为e.若从d、p两点都有粒子射出，则正、负电子的入射速度分别为多少？(其中bpl/4)解析：如图所示，设圆运动半径为r1，则o1ko1dr1由几何知识可知：rl2(r1)2可得r1l而r1所以v1若为负电子，初态洛伦兹力方向竖直向下，该电子将向下偏转由p点射出，kp为圆轨迹上的一条弦，其中垂线与洛伦兹力方向的交点必为圆心，设该点为o2，其轨迹为大于1/4圆弧(如图所示)由几何知识可知：r()2(r2)2可得r2l而r2，所以v26.如图所示，一质量为m、带电量为q的粒子以速度v0从o点沿y轴正方向射入磁感应强度为b的一圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面，粒子飞出磁场区后，从b处穿过x轴，速度方向与x轴正向夹角为30，(粒子重力忽略不计)试求：(1)圆形磁场区的最小面积；(2)粒子从o点进入磁场区至到达b点所经历的时间及b点的坐标解析：(1)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r，由图可知，aob60，磁场区域最小半径rrcos30，磁场区域最小面积sr2(2)粒子从o至a做匀速圆周运动的时间t1，从a飞出磁场后做匀速直线运动因为tan30所以rt2所以tt1t2()因为sin30所以2r所以3r故b点的坐标为(，0)锦囊2带电粒子在复合场和组合场中的运动的分析思路1.(多选)在方向如图所示的匀强电场(场强为e)和匀强磁场(磁感应强度为b)共存的场区，一电子沿垂直电场线和磁感线方向以速度v0射入场区，则( bc )a若v0e/b，电子沿轨迹运动，射出场区时，速度vv0b若v0e/b，电子沿轨迹运动，射出场区时，速度vv0c若v0e/b，电子沿轨迹运动，射出场区时，速度vv0d若v0e/b，电子沿轨迹运动，射出场区时，速度vv02.如图所示，倾角为的光滑绝缘斜面，处在方向垂直斜面向上的匀强磁场和方向未知的匀强电场中，有一质量为m、带电量为q的小球，恰可在斜面上做匀速圆周运动，其角速度为，那么，匀强磁场的磁感应强度的大小为，未知电场的最小场强的大小为，方向沿沿斜面向下.3.如图，质量为m、初速度为v0的电子从电容器左边正中间a处水平射入，在电场力的作用下以速度v从c点射出若电场不变，再加一个垂直于纸面向里的磁场，则电子从d点射出，c、d关于水平线ab对称，则从d点射出时电子动能为多少？解析：电子由a至c，由动能定理w电mv2mv由a至d，由动能定理w电ekdmvekdmvmv2.4.(2013四川卷)如图所示，竖直平面(纸面)内有平面直角坐标系xoy，x轴沿水平方向在x0的区域内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为b1的匀强磁场在第二象限紧贴y轴固定放置长为l、表面粗糙的不带电绝缘平板，平板平行x轴且与x轴相距h.在第一象限内的某区域存在方向互相垂直的匀强磁场(磁感应强度大小为b2，方向垂直于纸面向外)和匀强电场(图中未画出)一质量为m、不带电的小球q从平板下侧a点沿x正向抛出；另一质量也为m、带电量为q的小球p从a点紧贴平板沿x轴正向运动，变为匀速运动后从y轴上的d点进入电磁场区域做匀速圆周运动，经圆周离开电磁场区域，沿y轴负方向运动，然后从x轴上的k点进入第四象限小球p、q相遇在第四象限内的某一点，且竖直方向速度相同设运动过程中小球p的电量不变，小球p和q始终在纸面内运动且均看做质点，重力加速度为g.求：(1)匀强电场的场强大小，并判断p球所带电荷的正负；(2)小球q的抛出速度v0取值范围；(3)b1是b2的多少倍？解析：(1)由题给条件，小球p在电磁场区域内做圆周运动，必有重力与电场力平衡，设所求的场强大小为e，有mgqe，得e.小球p在平板下侧紧贴平板运动，其所受的洛伦兹力必竖直向上，故小球p带正电(2)设小球p贴平板匀速运动时速度为v，此时洛伦兹力与重力平衡，有b1qvmg.小球p以速度v在电磁场区域内做圆周运动的半径为r，有b2qvm.设小球q与小球p在第四象限相遇点的坐标为x、y，有x0，y0，小球q运动到相遇点所需时间t0，水平方向位移为s，竖直方向位移为d，有sv0t0，dgt由题意得xsl，yhd联立解方程组，由题意知v00，得0v0(1)(3)小球q在空间做平抛运动，要满足题设条件，则运动到小球p传出电磁场区域的同一水平高度时的w点，其竖直方向的速度vy与竖直位移yq必须满足vxv，yqr.设小球q运动到w点的时间为t，由平抛运动，有vygt，yqgt2解得b1b2，b1是b2的0.5倍5.如图所示，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和d，外筒的外半径为r0.在圆筒之外的足够大的区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感应强度的大小为b，在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场一质量为m、带电量为q的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝a的s点出发，初速为零如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点s，则两电极之间的电压u应是多少？(不计重力，整个装置在真空中)解析：依题意，带正电的粒子在两圆筒之间电场中受沿半径向外的电场力作用，从s出发加速飞向狭缝a并沿径向进入到磁场区域在磁场区域受到洛伦兹力的作用，沿逆时针方向偏转显然，只有当粒子恰沿径向穿越狭缝d进入电场，在电场中减速、再反向加速，然后再从d射出，按图所示的路径，以同样的方式，经过狭缝c、b、a，才能回到出发点s.设粒子射入磁场区的速度为v，根