物理创新设计第十一章-磁场11章章末整合.ppt

1、磁 场,磁场的产生,磁场的描述,章 末 整 合,磁 场,磁场的描述,磁场的作用,图111 1(2008宁夏理综，14)在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导 线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图111所 示过c点的导线所受安培力的方向() A与ab边平行，竖直向上 B与ab边平行，竖直向下 C与ab边垂直，指向左边 D与ab边垂直，指向右边,解析：本题考查的知识点是右手螺旋定则、磁感应强度的叠加、左手定则因a、b处的导线中的电流方向垂直纸面向内，根据右手螺旋定则可以判断a处导线中的电流在c处产生的磁场方向为与ac边垂直且指向左下方；b处导线中的电流在c处产生的磁场

2、方向为与bc边垂直且指向右下方 由几何知识可得两个磁场方向的夹角为60，又由于c点距a、b两点的距离相等，a、b处导线中的电流相等，所以产生的两个磁感应强度大小也相等，由平行四边形定则合成后的磁场方向竖直向下由左手定则可以判断c处导线受到的安培力与ab边垂直，指向左边，故选项C正确 答案：C,图112 2(2009重庆卷，19)如图112所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、 b两处时，导致MM与NN之间的安培力的大小分别为fa、fb，可判断这两 段导线(),A相互吸引，fafb B相互排斥，fafb C相互吸引，fafb D相互排斥，fafb 解析：不管电流方向如何，MM和NN两段导线

3、中的电流方向总是相反的，则两段导线始终产生排斥力又安培力的大小和电流成正比，单刀双掷开关接b时的电压高，则电流大，两段导线间产生的安培力也大 答案：D,图113 3(2008广东物理卷，4)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原 理如图113所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空 隙下列说法正确的是(),A离子由加速器的中心附近进入加速器 B离子由加速器的边缘进入加速器 C离子从磁场中获得能量 D离子从电场中获得能量 解析：本题源于课本而又高于课本，既考查考生对回旋加速器的结构及工作原理的掌握情况，又能综合考查磁场和电场对带电粒子的作用规律,由R 知，随着被加速

4、离子的速度增大，离子在磁场中做圆周运动的轨道半径逐渐增大，所以离子必须由加速器中心附近进入加速器，A项正确，B项错误；离子在电场中被加速，使动能增加；在磁场中洛伦兹力不做功，离子做匀速圆周运动，动能不改变磁场的作用是改变离子的速度方向，所以C项错误，D项正确 答案：AD,图114 4(2009辽宁、宁夏卷，25)如图114所示，在第一象限有一匀强电场，场强大小为E，方向与y轴平行；在x轴下方有一匀强磁场，磁场方向与纸面垂直一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场，在x轴上的Q点处进入磁场，并从坐标原点O离开磁场粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点已知OPl

5、，OQ2l.不计重力求：,(1)M点与坐标原点O间的距离； (2)粒子从P点运动到M点所用的时间 解析：(1)带电粒子在电场中做类平抛运动，沿y轴负方向上做初速度为零的匀加速运动，设加速度的大小为a；在x轴正方向上做匀速直线运动，设速度为v0；粒子从P点运动到Q点所用的时间为t1，进入磁场时速度方向与x轴正方向的夹角为，则 a t1 v0 ,其中x02 l，y0l.又有 tan 联立式，得 30 因为M、O、Q点在圆周上，MOQ90，所以MQ为直径从图中的几何关系可知， R2 l MO6l. ,(2)设粒子在磁场中运动的速度为v，从Q到M点运动的时间为t2，则有 v t2 带电粒子自P点出发到

6、M点所用的时间t为 tt1t2 联立式，并代入数据得 t . 答案：(1)6l (2),图115 5(2009广东卷，12)如图115是质谱仪的工作原理示意图带电粒子被加速电 场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的 强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2. 平板S下方有强度为B0的匀强磁场下列表述正确的是(),A质谱仪是分析同位素的重要工具 B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小,解析：粒子先在电场中加速，进入速度选择器做匀速直线运动，

7、最后进入磁场做匀速圆周运动在速度选择器中受力平衡：EqqvB得vE/B，方向由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外，B、C两项正确进入磁场后，洛伦兹力提供向心力， 得，R ，所以荷质比不同的粒子偏转半径不一样，所以，A项对，D项错 答案：ABC,6(2009山东卷，25)如图116甲所示，建立xOy坐标系两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l，在第一、四象限有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里位于极板左侧的粒子源沿x轴向右连续发射质量为m、电量为q、速度相同、重力不计的带电粒子在03t0时间内两板间加上如图116乙所示的电压(不考虑极板边缘的影响)已知t0

8、时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场上述m、q、l、t0、B为已知量(不考虑粒子间相互影响及返回极板间的情况),(1)求电压U0的大小 (2)求 t0时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径 (3)何时进入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,图116,解析：(1)t0时刻进入两板间的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动，t0时 刻刚好从极板边缘射出，在y轴负方向偏移的距离为 l，则有E qEma 联立式，解得两板间偏转电压为U0 . ,(2) t0时刻进入两板间的带电粒子，前 t0时间在电场中偏转，后 t0时间两板间没有电场，带电粒子做匀速直线运动 带

9、电粒子沿x轴方向的分速度大小为v0 带电粒子离开电场时沿y轴负方向的分速度大小为vy 带电粒子离开电场时的速度大小为v 设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R，则有qvB 联立式解得R . ,(3)2t0时刻进入两板间的带电粒子在磁场中运动时间最短带电粒子离开电场时沿y轴正方向的分速度为vyat0 设带电粒子离开电场时速度方向与y轴正方向的夹角为，则 tan 联立式解得 带电粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，,圆弧所对的圆心角2 ，所求最短时间为tmin T 带电粒子在磁场中运动的周期为T 联立式得tmin . 答案：(1) (2) (3)当t2t0时,图117 7(2009福建卷，

10、22)如图117为可测定比荷的某装置的简化示意图，在第一象 限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B2.0103 T，在 x轴上距坐标原点L0.50 m的P处为粒子的入射口，在y轴上安放接收器,现将一带正电荷的粒子以v3.5104 m/s的速率从P处射入磁场，若粒子在y轴上距坐标原点L0.50 m的M处被观测到，且运动轨迹半径恰好最小，设带电粒子的质量为m，电量为q，不计其重力(1)求上述粒子的比荷 ； (2)如果在上述粒子运动过程中的某个时刻，在第一象限内再加一个匀强电场就可使其沿y轴正方向做匀速直线运动，求该匀强电场的场强大小和方向，并求出从粒子射入磁场开始计时经过多长时间加这

11、个匀强电场； (3)为了在M处观测到按题设条件运动的上述粒子，第一象限内的磁场可以局限在一个矩形区域内，求此矩形磁场区域的最小面积，并在图中画出该矩形,解析：(1)设粒子在磁场中的运动半径为r.如图甲，依题意M、P连线即为该粒子在磁场中做匀速圆周运动的直径，由几何关系得r 由洛伦兹力提供粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力，可得 qvB 联立并代入数据得 4.9107 C/kg(或5.0107 C/kg),(2)设所加电场的场强大小为E.如图乙，当粒子经过Q点时，速度沿y轴正方 向，依题意，在此时加入沿x轴正方向的匀强电场，电场力与此时的洛伦兹 力平衡，则有qEqvB 代入数据得E70 N/C 所加电场的场强方向沿x轴正方向由几何关系可知，圆弧PQ所对应的圆心角为45，设带电粒子做匀速圆周运动