南方新高考2019物理（广东）一轮课件：专题09磁场专题热点考向

专题热点考向 力 N BS BIL qvB 热点1 安培力的运用 考题再现例1 2012年天津卷 如图9 1所示 金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂 处于竖直向上的匀强磁场中 棒中通以由M向N的电流 平衡时两悬线与竖直方向的夹角均为 如果仅改变下列某一个条件 角的相应变化情况是 A 棒中的电流变大 角变大B 两悬线等长变短 角变小C 金属棒质量变大 角变大 D 磁感应强度变大 角变小 图9 1 试题点评 本题考查安培力 受力分析 平衡状态以及动 态变化 综合程度比较高 图9 2 解析 作出侧视图 沿MN方向 并对导体棒进行受力分析 BILmg 变大 A正确 若两悬线等长变短 则 不变 B错误 若金属棒的质量m变大 则 变小 C错误 若磁感应强度B变大 则 变大 D错误 答案 A 如图9 2所示 由图可得tan 若棒中的电流I变大 则 考向分析 安培力 安培力的应用是高中物理重要的知识点 是高考常考查的重点 高考命题常以新情境来考查 而且经常与其他知识综合出题 特别是安培力与牛顿第二定律 平衡状态综合的题目出现的频率较高 单独考查的题型一般为选择题 综合其他知识考查的一般为计算题 难度中等 热点2 磁场对运动电荷的作用 考题再现例2 2012年全国卷 质量分别为m1和m2 电荷量分别为q1和q2的两个粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动 已知 两个粒子的动量大小相等 下列说法正确的是 A 若q1 q2 则它们做圆周运动的半径一定相等B 若m1 m2 则它们做圆周运动的半径一定相等C 若q2 q2 则它们做圆周运动的周期一定不相等D 若m1 m2 则它们做圆周运动的周期一定不相等 若 相等 则 试题点评 本题以选择题的形式考查洛伦兹力最常见的模型 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 涉及由洛伦兹力提供向心力推导出的半径公式及周期公式 属于简单题 解析 根据半径公式r mvqB 两粒子的动量mv大小相等 磁感应强度B相同 若q1 q2 则它们做圆周运动的半径一定 相等 A正确 B错误 根据周期公式T 2 mqB mq 周期相等 C D错误 答案 A 考向分析 纵观近几年高考 洛伦兹力的考查年年都有 主要涉及带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用下做圆周运动的问题 所以考生应该熟悉洛伦兹力的特点 以及熟练掌握圆周运动问题中画轨迹 找圆心 求半径的方法 热点3 带电粒子在复合场中运动 考题再现例3 2012年重庆卷 有人设计了一种带电颗粒的速率分选装置 其原理如图9 3所示 两带电金属板间有匀强电场 方向竖直向上 其中PQNM矩形区域内还有方向垂直纸面向外1k以不同的速率沿着磁场区域的水平中心线为O O进入两金属板之间 其中速率为v0的颗粒刚好从Q点处离开磁场 然后做匀速直线运动到达收集板 重力加速度为g PQ 3d NQ 2d 收集板与NQ的距离为l 不计颗粒间相互作用 求 的匀强磁场 一束比荷 电荷量与质量之比 均为 的带正电颗粒 1 电场强度E的大小 2 磁感应强度B的大小 3 速率为 v0 1 的颗粒打在 收集板上的位置到O点的距离 图9 3 试题点评 该题情景是分析一个新装置的原理 以速度选择器为背景紧跟科技前沿 考查重力场 电场 磁场的综合应用 其中电场力等于重力 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动这类题型 是复习备考中的重要内容 答题规范 1 设带电颗粒的电荷量为q 质量为m 有Eq mg 甲 乙 图9 4 3 如图乙所示 有 考向分析 电荷在复合场中的运动 一直是高考的热点之一 几乎是年年必考 并且综合性强 难度较大 一般考查带电粒子在复合中做匀速直线运动 匀速圆周运动 抛物线运动等 求解这类问题要注意分析粒子的受力情况 运动情况和能量情况 依据受力和初始条件来确定粒子的运动情况 结合运动情况充分利用数学几何知识求解相关问题 这一专题的知识在科研生产实际中有许多重要应用 联系实际是最大的亮点 如速度选择器 质谱仪 回旋加速器 磁流体发电机 电磁流量计 霍耳效应等 几乎是年年考 重复考 一定要舍得下功夫熟练掌握这些问题 1 2013年新课标卷 如图9 5所示 半径为R的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 q 0 质量为m的粒子沿平行于边界ab的方向射入磁场区域 射入点与R2磁场时运动方向间的夹角为60 则粒 子的速率为 不计重力 图9 5 A qBR2m B qBRm C 3qBR2m D 2qBRm ab的距离为 已知粒子射出磁场与射入 得v 解析 粒子带正电 根据左手定则 判断出粒子受到的洛伦兹力向右 轨迹如图51所示 入射点与圆心连线与初速度方向夹角为30 初速度方向与轨迹所对弦夹角也为30 所以轨 迹半径r R 由R mvqB qBR m 答案 B 图51 2 2013年新课标卷 空间有一圆柱形匀强磁场区域 该区域的横截面的半径为R 磁场方向垂直横截面 一质量为m 电荷量为q q 0 的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场 离开磁场时速度方向偏离入射方向60 不计重力 该磁场的磁 感应强度大小为 答案 A 图52 3 2013年安徽卷 图9 6中a b c d为四根与纸面垂直的长直导线 其横截面积位于正方形的四个顶点上 导线中通有大小相等的电流 方向如图所示 一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动 它所受洛伦兹力的 方向是 图9 6 A 向上B 向下C 向左D 向右 解析 根据安培定则可判定O点磁感应强度的方向水平向左 根据左手定则可判定 一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动 它所受洛伦兹力的方向是向下 正确选项为B 答案 B 4 双选 2013年海南卷 三条在同一平面 纸面 内的长直绝缘导线组成一等边三角形 在导线中通过的电流均为I 方向如图9 7所示 a b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上 且到相应顶点的距离相等 将a b和c处的磁感应强 图9 7 度大小分别记为B1 B2和B3 下列说法正确的是 A B1 B2 B3B B1 B2 B3C a和b处磁场方向垂直于纸面向外 c处磁场方向垂直于纸面向里D a处磁场方向垂直于纸面向外 b和c处磁场方向垂直于纸面向里 解析 由于通过三条导线的电流大小相等 结合右手定则可判断出三条导线在a b处产生的的合磁感应强度垂直纸面向外 在c处垂直纸面向里 且B1 B2 B3 故选项AC正确 答案 AC 5 2013年北京卷 如图9 8所示 两平行金属板间距为d 电势差为U 板间电场可视为匀强电场 金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场 带电量为 q 质量为m的粒子 由静止开始从正极板出发 经电场加速后射出 并进入磁场做匀速圆周运动 忽略重力的影响 求 1 匀强电场场强E的大小 2 粒子从电场射出时速度v的大小 3 粒子在磁场中做匀速圆周 运动的半径R 图9 8 6 2013年山东卷 如图9 9所示 在坐标系xOy的第一 第三象限内存在相同的匀强磁场 磁场方向垂直于xOy面向里 第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场 电场强度大小为E 一质量为m 带电量为 q的粒子自y轴的P点沿x轴正方向射入第四象限 经x轴上的Q点进入第一象限 随即撤去电场 以后仅保留磁场 已知OP d OQ 2d 不计粒子重力 1 求粒子过Q点时速度的大小和方向 2 若磁感应强度的大小为一定值B0 粒子将以垂直y轴的方向进入第二象限 求B0 图9 9 3 若磁感应强度的大小为另一确定值 经过一段时间后粒子将再次经过Q点 且速度与第一次过Q点时相同 求该粒子 相邻两次经过Q点所用的时间 解 1 设粒子在电场中运动的时间为t0 加速度的大小为a 粒子的初速度为v0 过Q点时速度的大小为v 沿y轴方向分速度的大小为vy 速度与x轴正方向间的夹角为 由牛顿第 二定律得qE ma由运动学公式得 2 设粒子做圆周运动的半径为R1 粒子在第一象限的运动轨迹如图53所示 O1为圆心 由几何关系可知 O1OQ为等腰直角三角形 得 图53 3 设粒子做圆周运动的半径为R2 由几何分析 粒子运动的轨迹如图54所示 O2 O2 是粒子做圆周运动的圆心 Q F G H是轨迹与两坐标轴的交点 连接O2 O2 由几何关系知 O2FGO2 和O2QHO2 均为矩形 进而知FQ GH均为直径 QFGH也是矩形 又FH GQ 可知QFGH是正方形 QOF为等腰直角三角形 可知 粒子在第一 第三象限的轨迹均为半圆 得2R2 图54 粒子在第二 第四象限的轨迹为长度相等的线段 得 FG HQ 2R2 设粒子相邻两次经过Q点所用的时间为t 则有 t FG HQ 2 R2v 联立 得 7 2013年天津卷 一圆筒的横截面如图9 10所示 其圆心为O 筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场 磁感应强度为B 圆筒下面有相距为d的平行金属板M N 其中M板带正电荷 N板带等量负电荷 质量为m 电荷量为q的带正电粒子自M板边缘的P处由静止释放 经N板的小孔S以速度v沿半径SO方向射入磁场中 粒子与圆筒发生两次碰撞后仍从S孔射出 设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失 且电荷量保持不变 在不计重力的情况下 求 1 M N间电场强度E的大小 2 圆筒的半径R 图9 10 qU mv2 23粒子仍从M板边缘的P处由静止释放粒子自进入圆筒至从S孔射出期间 与圆筒的碰撞次数n 解 1 设两极板间的电压为U 由动能定理得 12 由匀强电场中电势差与电场强度的关系得 U Ed 联立上式可得E mv22qd 3 保持M N间电场强度E不变 仅将M板向上平移 d 由几何关系得r