高三物理一轮复习磁场复习典型题分类

磁场分类复习磁场分类复习 一 磁场的描述 一 磁场的描述 1 1 关于磁场和磁感线的下列说法中 正确的是 关于磁场和磁感线的下列说法中 正确的是 A A 磁极对磁极 电流对电流及磁极对电流的作用力都是通过磁场发 磁极对磁极 电流对电流及磁极对电流的作用力都是通过磁场发 生的生的 B B 磁感线总是从磁体北极出发 到磁体南极终止 磁感线总是从磁体北极出发 到磁体南极终止 C C 磁场中某点的磁场方向就是小磁针在该点时北极的指向 磁场中某点的磁场方向就是小磁针在该点时北极的指向 D D 磁场中某点磁场方向就是小磁针北极在该点的受力方向 磁场中某点磁场方向就是小磁针北极在该点的受力方向 2 2 下列说法中正确的是 下列说法中正确的是 A A 通电导线受安培力小的地方磁感应强度一定小 通电导线受安培力小的地方磁感应强度一定小 B B 磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向 磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向 C C 放在匀强磁场中各处的通电导线 受力大小和方向处处相同 放在匀强磁场中各处的通电导线 受力大小和方向处处相同 D D 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和 磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和 方向无关方向无关 3 3 关于磁感强度 关于磁感强度B B 下列说法中正确的是 下列说法中正确的是 A A 磁场中某点 磁场中某点B B的大小 跟放在该点的试探电流元的情况有关的大小 跟放在该点的试探电流元的情况有关 B B 磁场中某点 磁场中某点B B的方向 跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向的方向 跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向 一致一致 C C 在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时 该点 在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时 该点B B值大小为值大小为 零零 D D 在磁场中磁感线越密集的地方 磁感强度越大 在磁场中磁感线越密集的地方 磁感强度越大 4 4 两导线互相垂直且互相绝缘 两导线中电流强度大小相两导线互相垂直且互相绝缘 两导线中电流强度大小相 等 方向如图等 方向如图 11 1 711 1 7 所示 则所示 则a a b b c c d d四个区域中 四个区域中 磁场较强的两个区域是磁场较强的两个区域是 A A 区域 区域 a a 和和 b b B B 区域 区域 b b 和和 d d C C 区域 区域 a a 和和 d d D D 区域 区域 b b 和和 c c 5 5 如图 如图 11 1 511 1 5 所示 两根垂直纸面平行放置的直导线所示 两根垂直纸面平行放置的直导线 A A C C 通有等通有等 大电流 在纸面上距大电流 在纸面上距 A A C C 等远处有一点等远处有一点 P P 若 若 P P 点磁感应强度的方点磁感应强度的方 向水平向左 则导线向水平向左 则导线 A A C C 中的电流方向是如下哪种说法 中的电流方向是如下哪种说法 A A A A 中向纸里 中向纸里 C C 中向纸外中向纸外 B B A A 中向纸外 中向纸外 C C 中向纸里中向纸里 C C A A C C 中均向纸外中均向纸外 D D A A C C 中均向纸里中均向纸里 二 磁场对电流的作用二 磁场对电流的作用 1 1 如图所示 光滑的平行导轨与电源连接后 与水平方向成如图所示 光滑的平行导轨与电源连接后 与水平方向成 角倾角倾 斜放置 导轨上放一个质量为斜放置 导轨上放一个质量为m m的金属导体棒 当的金属导体棒 当 S S 闭合后 在棒闭合后 在棒 所在区域内加一个合适的匀强磁场 可以使导体棒静止平衡 下面所在区域内加一个合适的匀强磁场 可以使导体棒静止平衡 下面 四个图中分别加了不同方向的磁场 其中一定不能平衡的是四个图中分别加了不同方向的磁场 其中一定不能平衡的是 2 2 条形磁铁放在水平桌面上 它的上方靠近 条形磁铁放在水平桌面上 它的上方靠近S S极一侧悬挂一根与它极一侧悬挂一根与它 垂直的导电棒 如图所示垂直的导电棒 如图所示 图中只画出棒的截面图图中只画出棒的截面图 在棒中通以垂 在棒中通以垂 直纸面向里的电流的瞬间 产生的情况是直纸面向里的电流的瞬间 产生的情况是 A A 磁铁对桌面的压力减小 磁铁对桌面的压力减小 B B 磁铁对桌面的压力增大 磁铁对桌面的压力增大 C C 磁铁受到向左的摩擦力 磁铁受到向左的摩擦力 D D 磁铁受到向右的摩擦力 磁铁受到向右的摩擦力 图 11 1 5 3 3 如图所示 光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分 如图所示 光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分 O O点为圆点为圆 弧的圆心 两金属轨道之间的宽度为弧的圆心 两金属轨道之间的宽度为 0 50 5 m m 匀强磁场方向如图所 匀强磁场方向如图所 示 大小为示 大小为 0 50 5 T T 质量为 质量为 0 050 05 kgkg 长为 长为 0 50 5 m m 的金属细杆置于金的金属细杆置于金 属轨道上的属轨道上的M M点 当在金属细杆内通以电流强度为点 当在金属细杆内通以电流强度为 2 2 A A 的恒定电流的恒定电流 时 金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动 已知时 金属细杆可以沿杆向右由静止开始运动 已知MNMN OPOP 1 1 m m 则则 A A 金属细杆开始运动时的加速度大小为 金属细杆开始运动时的加速度大小为 5 5 m sm s2 2 B B 金属细杆运动到 金属细杆运动到P P点时的速度大小为点时的速度大小为 5 5 m sm s C C 金属细杆运动到 金属细杆运动到P P点时的向心加速度大小为点时的向心加速度大小为 1010 m sm s2 2 D D 金属细杆运动到 金属细杆运动到P P点时对每一条轨道的作用力大小点时对每一条轨道的作用力大小 为为 0 750 75 N N 4 4 如图所示 两平行金属导轨间的距离 如图所示 两平行金属导轨间的距离L L 0 400 40 m m 金属导轨所在 金属导轨所在 的平面与水平面夹角的平面与水平面夹角 37 37 在导轨所在平面内 分布着磁感 在导轨所在平面内 分布着磁感 应强度应强度B B 0 500 50 T T 方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场 金属导 方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场 金属导 轨的一端接有电动势轨的一端接有电动势E E 4 54 5 V V 内阻 内阻r r 0 500 50 的直流电的直流电 源 现把一个质量源 现把一个质量m m 0 0400 040 kgkg 的导体棒的导体棒abab放在金属导轨上 导放在金属导轨上 导 体棒恰好静止 导体棒与金属导轨垂直且接触良好 导体棒与金属体棒恰好静止 导体棒与金属导轨垂直且接触良好 导体棒与金属 导轨接触的两点间的电阻导轨接触的两点间的电阻R R0 0 2 52 5 金属导轨电阻不计 金属导轨电阻不计 g g取取 1010 m sm s2 2 已知 已知 sinsin 37 37 0 600 60 coscos 37 37 0 800 80 求 求 通过导体棒的电流 通过导体棒的电流 导体棒受到的安培力大小 导体棒受到的安培力大小 导体棒受到的摩擦力 导体棒受到的摩擦力 三 磁场对运动电荷的作用力三 磁场对运动电荷的作用力 1 1 如图所示 一电子以与磁场垂直的速度 如图所示 一电子以与磁场垂直的速度 v v 从从 P P 沿沿 PQPQ 方向进入长方向进入长 为为 d d 宽为 宽为 h h 的匀强磁场区域 从的匀强磁场区域 从 N N 处离开磁场 若电子质量为处离开磁场 若电子质量为 m m 电量为电量为 e e 磁感应强度为 磁感应强度为 B B 则 则 A A 电子在磁场中运动的时间 电子在磁场中运动的时间 t d vt d v B B 电子在磁场中运动的时间 电子在磁场中运动的时间 t PN vt PN v C C 洛仑兹力对电子做的功是 洛仑兹力对电子做的功是 BevhBevh D D 电子在 电子在 N N 处的速度大小也是处的速度大小也是 v v 2 2 如图所示 如图所示 x x轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场 有两个质量相有两个质量相 同 电荷量也相同的带正 负电的离子 不计重力 同 电荷量也相同的带正 负电的离子 不计重力 以相同速度从 以相同速度从 O O点射入磁场中 射入方向与点射入磁场中 射入方向与x x轴夹角均为轴夹角均为 则正 负离子在磁场则正 负离子在磁场 中 中 A A 运动时间相同运动时间相同 B B 运动轨道半径相同运动轨道半径相同 C C 重新回到重新回到x x轴时速度大小和方向均相同轴时速度大小和方向均相同 D D 重新回到重新回到x x轴时距轴时距O O点的距离相同点的距离相同 3 3 如图 空间有垂直于 如图 空间有垂直于xoyxoy平面的匀强磁场平面的匀强磁场 t t 0 0 的时刻 一电子的时刻 一电子 以速度以速度v v0 0经过经过x x轴上的轴上的A A点 方向沿点 方向沿x x轴正方向轴正方向 A A点坐标为点坐标为 R 2R 2 0 0 其中 其中R R为电子在磁场中做圆周运动的轨道半径为电子在磁场中做圆周运动的轨道半径 不计重力不计重力 影响 则以上说法正确的是影响 则以上说法正确的是 A A 电子经过电子经过 y y 轴时 速度大小仍为轴时 速度大小仍为v v0 0 B B 电子在电子在时 第一次经过时 第一次经过 y y 轴轴 0 6 R t v C C 电子第一次经过电子第一次经过 y y 轴的坐标为轴的坐标为 0 0 23 2 R D D 电子第一次经过电子第一次经过 y y 轴的坐标为轴的坐标为 0 0 23 2 R 4 4 如图所示 一束电子 电量为 如图所示 一束电子 电量为e e 以速度 以速度v v垂直射入磁感强度为垂直射入磁感强度为 B B 宽度为 宽度为d d的匀强磁场中 穿透磁场时速度方向与电子原来入射方的匀强磁场中 穿透磁场时速度方向与电子原来入射方 向夹角是向夹角是 30 30 则电子的质量是和穿透磁场的时间分别是多少 则电子的质量是和穿透磁场的时间分别是多少 v0 R 2 0 O x A y 5 5 长为长为 L L 间距也为 间距也为 L L 的两平行金属板间有垂直纸面向里的匀强磁的两平行金属板间有垂直纸面向里的匀强磁 场 如图所示 磁感应强度为场 如图所示 磁感应强度为 B B 今有质量为 今有质量为 m m 带电荷量为 带电荷量为 q q 的正的正 离子从平行板左端中点以平行于金属板的方向射入磁场 欲使离子离子从平行板左端中点以平行于金属板的方向射入磁场 欲使离子 不打在极板上 求入射离子的速度大小应满足的条件 不打在极板上 求入射离子的速度大小应满足的条件 6 6 如图所示 在 如图所示 在y y 0 0 的区域内存在匀强磁场 磁场方向垂直于的区域内存在匀强磁场 磁场方向垂直于xyxy 平面并指向纸里 磁感应强度为平面并指向纸里 磁感应强度为B B 一带负电的粒子 质量为一带负电的粒子 质量为m m 电 电 荷量为荷量为q q 以速度 以速度v v0 0从从O O点射入磁场 入射方向在点射入磁场 入射方向在xyxy平面内 与平面内 与x x 轴正向的夹角为轴正向的夹角为 求 求 1 1 该粒子射出磁场的位置 该粒子射出磁场的位置 2 2 该粒子在磁场中运动的时间 该粒子在磁场中运动的时间 粒子所受重力不计 粒子所受重力不计 3 3 若粒子射出磁场的位置与若粒子射出磁场的位置与 O O 点的距离为点的距离为l l 求该粒子的电荷量 求该粒子的电荷量 和质量之比和质量之比 q mq m 四 带电粒子在磁场中运动应用四 带电粒子在磁场中运动应用 一 一 质 质谱仪 谱仪 构造 如图所示 由粒子源 加速电场 构造 如图所示 由粒子源 加速电场 和照相底片等构成 和照相底片等构成 原理 粒子由静止被加速电场加速 根据动原理 粒子由静止被加速电场加速 根据动 能定理可得关系式能定理可得关系式qUqU mvmv2 2 2 2 粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏 粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏 转 做匀速圆周运动 根据牛顿第二定律得关系式转 做匀速圆周运动 根据牛顿第二定律得关系式qvBqvB mvmv2 2 r r 由 由 两式可得出需要研究的物理量 如粒子轨道半径 粒子质量 比荷 两式可得出需要研究的物理量 如粒子轨道半径 粒子质量 比荷 r r m m m q 22 2 rB U 二 二 回旋加速器 回旋加速器 构造 如图所示 构造 如图所示 D D1 1 D D2 2是半圆金属盒 是半圆金属盒 D D形盒的缝隙处接交流形盒的缝隙处接交流 电源 电源 D D形盒处于形盒处于 磁场中 磁场中 原理 交流电的周期和粒子做圆周运动的周期原理 交流电的周期和粒子做圆周运动的周期 粒子在圆 粒子在圆 周运动的过程中一次一次地经过周运动的过程中一次一次地经过D D形盒缝隙 两盒间的电势差一次形盒缝隙 两盒间的电势差一次 一次地反向 粒子就会被一次一次地加速 由一次地反向 粒子就会被一次一次地加速 由qvBqvB mvmv2 2 R R 得 得E Ekm km 可见粒子获得的最 可见粒子获得的最大动能由磁感应强度和大动能由磁感应强度和D D形盒形盒 决定 与加速决定 与加速 无关 无关 1 1 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具 它的 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具 它的 构造原理如图所示 离子源构造原理如图所示 离子源 S S 产生的各种不同正离子束产生的各种不同正离子束 速度可看作速度可看作 为零为零 经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场 到达记录它的照 经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场 到达记录它的照 相底片相底片P P上 设离子在上 设离子在P P上的位置到入口处上的位置到入口处 S S1 1的距离为的距离为x x 可以判 可以判 断 断 A A 若离子束是同位素 则若离子束是同位素 则x x越大 离子质量越大越大 离子质量越大 B B 若离子束是同位素 则若离子束是同位素 则x x越大 离子质量越小越大 离子质量越小 C C 只要只要x x相同 则离子质量一定相同相同 则离子质量一定相同 D D 只要只要x x相同 则离子的荷质比一定相同相同 则离子的荷质比一定相同 2 2 如图所示 一个质量为 如图所示 一个质量为m m 电荷量为 电荷量为e e的粒子从容器的粒子从容器A A下方的小下方的小 孔孔S S 无初速度地飘入电势差为 无初速度地飘入电势差为U U的加速电场 然后垂直进入磁感的加速电场 然后垂直进入磁感 应强度为应强度为B B的匀强磁场中 最后打在照相底片的匀强磁场中 最后打在照相底片M M上 则 上 则 A A 粒子进入磁场时的速率 粒子进入磁场时的速率v v 2 2e eU U m m B B 粒子在磁场中运动的时间 粒子在磁场中运动的时间t t 2 2 m m e eB B C C 粒子在磁场中运动的轨道半径 粒子在磁场中运动的轨道半径r r 1 1 B B 2 2m mU U e e D D 若容器 若容器A A中的粒子有初速度 则粒子仍将打在照相底片上的同一中的粒子有初速度 则粒子仍将打在照相底片上的同一 位置位置 3 3 如图所示回旋加速器两个 如图所示回旋加速器两个 D D 形盒的半径均为形盒的半径均为 R R 用来加速质量为用来加速质量为 m m 电荷量为 电荷量为 q q 的质子 使质子由静止加速度当速度达到的质子 使质子由静止加速度当速度达到 v v 后 由后 由 A A 孔射出孔射出 求 求 1 1 加速器中匀强磁场的大小和方向 加速器中匀强磁场的大小和方向 2 2 设两个 设两个 D D 形盒间距为形盒间距为 d d 其间所加电压为 其间所加电压为 U U 质子每次经过电场质子每次经过电场 后能量增加 加速到上述速度所需回旋的周数后能量增加 加速到上述速度所需回旋的周数 3 3 假设离子经加速电场的时间忽略不计 离子在回旋加速器中运 假设离子经加速电场的时间忽略不计 离子在回旋加速器中运 动的时间动的时间 五 带电粒子在复合场中的运动五 带电粒子在复合场中的运动 复合场是指电场 磁场和重力场并存 或其中某两场并存 或分区复合场是指电场 磁场和重力场并存 或其中某两场并存 或分区 域存在域存在 带电粒子在复合场中的运动形式一般有两种带电粒子在复合场中的运动形式一般有两种 1 1 静止或匀速直线运动 静止或匀速直线运动 特点 重力 电场力 洛伦兹力 合力为零特点 重力 电场力 洛伦兹力 合力为零 2 2 匀速圆周运动 匀速圆周运动 特点 重力与电场力等大反向 带电粒子在洛伦兹力作用下 在特点 重力与电场力等大反向 带电粒子在洛伦兹力作用下 在 垂直与磁场的平面内做匀速圆周运动 垂直与磁场的平面内做匀速圆周运动 1 1 如图所示 质量为 如图所示 质量为m m 带电荷量为 带电荷量为 q q的微粒以速度的微粒以速度v v与水平方与水平方 向成向成 45 45 角进入匀强电场和匀强磁场 磁场方向垂直纸面向里 如角进入匀强电场和匀强磁场 磁场方向垂直纸面向里 如 果微粒做匀速直线运动 则下列说法正确的是 果微粒做匀速直线运动 则下列说法正确的是 A A 微粒受电场力 洛伦兹力 重力三个力作用 微粒受电场力 洛伦兹力 重力三个力作用 B B 微粒受电场力 洛伦兹力两个力作用 微粒受电场力 洛伦兹力两个力作用 C C 匀强电场的电场强度 匀强电场的电场强度E E 2 2mgmg q q D D 匀强磁场的磁感应强度 匀强磁场的磁感应强度B B mgmg qvqv 2 2 如图所示 在 如图所示 在x x轴上方有垂直于轴上方有垂直于xyxy平面向里的匀强磁场 磁感平面向里的匀强磁场 磁感 应强度为应强度为B B 在 在x x轴下方有沿轴下方有沿y y轴负方向的匀强电场 场强为轴负方向的匀强电场 场强为 E E 一质量为一质量为m m 电量为 电量为 q q的粒子从坐标原点 沿着的粒子从坐标原点 沿着y y轴正方向射出 轴正方向射出 射出之后 经过一段时间 粒子向上运动到达射出之后 经过一段时间 粒子向上运动到达 x x轴时 它与点 的距离为轴时 它与点 的距离为L L 粒子重力不计 粒子重力不计 求求 1 1 粒子的初速度 粒子的初速度v v 2 2 此段运动时间 此段运动时间t t v o x y B E 3 3 如图所示 在 如图所示 在x x 0 0 且且y y 0 0 的区域内存在垂直纸面向里的匀强磁的区域内存在垂直纸面向里的匀强磁 场 磁感应强度大小为场 磁感应强度大小为B B 在 在x x 且 且y y 0 0 的区域内存在沿的区域内存在沿y y轴正方轴正方 向的匀强电场 一质量为向的匀强电场 一质量为m m 电荷量为 电荷量为q q的带电粒子从的带电粒子从x x轴上的轴上的M M 点沿点沿y y轴负方向垂直射入磁场 结果带电粒子从轴负方向垂直射入磁场 结果带电粒子从y y轴的轴的N N点射出磁点射出磁 场而进入匀强电场 经电场偏转后打到场而进入匀强电场 经电场偏转后打到x x轴上的轴上的P P点 已知点 已知 OPONOM l l 不计带电粒子所受重力 求 不计带电粒子所受重力 求 1 1 带电粒子从射入匀强磁场到射出匀强电场所用的时间 带电粒子从射入匀强磁场到射出匀强电场所用的时间 2 2 匀强电场的场强大小 匀强电场的场强大小 4 4 如图甲所示 建立 如图甲所示 建立 OxyOxy 坐标系 两平行极板坐标系 两平行极板 P P Q Q 垂直于垂直于 y y 轴且轴且 关于关于 x x 轴对称 极板长度和板间距均为轴对称 极板长度和板间距均为l l 第一四象限有磁场 方 第一四象限有磁场 方 向垂直于向垂直于 OxyOxy 平面向里 位于极板左侧的粒子源沿平面向里 位于极板左侧的粒子源沿 x x 轴间右连接发轴间右连接发 射质量为射质量为 m m 电量为 电量为 q q 速度相同 重力不计的带电粒子在 速度相同 重力不计的带电粒子在 0 3t0 3t0 0时时 间内两板间加上如图乙所示的电压 不考虑极边缘的影响 间内两板间加上如图乙所示的电压 不考虑极边缘的影响 已知已知 t 0t 0 时刻进入两板间的带电粒子恰好在时刻进入两板间的带电粒子恰好在 t t0 0时 刻经极板边缘射时 刻经极板边缘射 入磁场 上述入磁场 上述m m q q l l t t0 0 B B为已知量 为已知量 不考虑粒子间相互影响 不考虑粒子间相互影响 及返回板间的情况 及返回板间的情况 1 1 求电压 求电压 U U0 0的大小 的大小 2 2 求 求 t t0 0 2 2 时进入两板间的带电粒子在磁场中时进入两板间的带电粒子在磁场中 做圆周运动的半径 做圆周运动的半径 3 3 何时把两板间的带电粒子在磁场中的运动 何时把两板间的带电粒子在磁场中的运动 时间最短 求此最短时间 时间最短 求此最短时间 六 带电粒子在复合场中的运动的应用六 带电粒子在复合场中的运动的应用 速度选择器 原理图如图所示 平行板中电场强度速度选择器 原理图如图所示 平行板中电场强度E E和磁感应强和磁感应强 度度B B互相垂直 这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来 所以互相垂直 这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来 所以 叫做速度选择器 带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件叫做速度选择器 带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件 是是qEqE qvqv0 0B B 即 即v v0 0 思考 思考 1 1 v v E BE B 的的 2q 2q 能否直线通过 能否直线通过 2 2 v E Bv E B 的的 q q 能否直线通过 能否直线通过 3 3 v E Bv E B 的的 q q 呢 呢 V E BV E B 的的 q q 呢 呢 4 4 v E Bv E B 的的 q q 能否从右侧直线通过 能否从右侧直线通过 磁流体发电机 原理图如图所示 磁流体发电是一项新兴技术 磁流体发电机 原理图如图所示 磁流体发电是一项新兴技术 它可以把内能直接转化为电能 根据左手定则 如图中的它可以把内能直接转化为电能 根据左手定则 如图中的B B是发电是发电 机机 极 磁流体发电机两极板间的距离为极 磁流体发电机两极板间的距离为l l 等离子体速度为 等离子体速度为 v v 磁场磁感应强度为 磁场磁感应强度为B B 则两极板间能达到的最大电势差 则两极板间能达到的最大电势差U U 练练 2 2 如图所示为磁流体发电机的示意图 将气体加热到很高的温如图所示为磁流体发电机的示意图 将气体加热到很高的温 度 使它成为等离子体度 使它成为等离子体 含有大量正 负离子含有大量正 负离子 让它以速度 让它以速度v v通过通过 磁感应强度为磁感应强度为B B的匀强磁场区 已知通道的长为的匀强磁场区 已知通道的长为L L 宽为宽为a a 高为 高为d d 该等离子体充满板间的空间 其电阻率为该等离子体充满板间的空间 其电阻率为 这里有间距为 这里有间距为d d的电的电 极极a a和和b b 1 1 哪个电极为正极 哪个电极为