2012高考物理总复习 易错题与高考综合问题解读 考点 10 磁场 命题角度6

1、磁场命题角度6磁场的相关知识在生活、科技等实际问题中的广泛应用1. 有人设想用图10-22所示的装置来选择密度相同、大小不同的球状纳米粒子粒子在电离室中电离后带正电，电量与其表面积成正比电离后，粒子缓慢通过小孔0l进入极板间电压为U的水平加速电场区域I，再通过小孔02射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域，其中磁场的磁感应强度大小为B，方向如图收集室的小孔03与Ol、O2在同一水平线上半径为r0的粒子，其质量为m0、电量为q0，刚好能沿0103直线射入收集室不计纳米粒子重力(V球=(1)试求图中区域的电场强度；(2)试求半径为r的粒子通过02时的速率；(3)讨论半径rr0的粒子刚进入区域时向哪个

2、极板偏转考场错解得不出正确答案本题涉及过程较多，读不懂题目，不会利用所学知识建立物理过程是导致错解的主要原因 (1)设半径为r0的粒子加速后的速度为V0，则 设区域内电场强度为E，则功v0p0B=q0E 电场强度方向竖直向上 (2)设半径为r的粒子的质量为m、带电量为q、被加速后的速度为v，则， 由 得(3)半径为r的粒子，在刚进入区域时受到合力为 由可知，当r>r0时，v<v0，F合>O，粒子会向上极板偏转；r<r0时，v>v0，F合<O，粒子会向下极板偏转2. 磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用图10-23是在平静海面上某实验船的示意图，磁流

3、体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成 如图10一24所示，通道尺寸a=2.0 m、b=0.15 m、c= 0.10 m工作时，在通道内沿z轴正方向加B=8.0 T的匀强磁场；沿x轴负方向加匀强电场，使两金属板间的电压U=996 V；海水沿y轴方向流过通道已知海水的电阻率=0.20·m(1)船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向；(2)船以v=5.0 m/s的速度匀速前进若以船为参照物，海水以5.0 m/s的速率涌入进水口，由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水速率增加到V=8.0 m/s，求此时两金属板间的感应电动势U感；(3)船行驶时，通道中海水两

4、侧的电压按U=UU感计算，海水受到电磁力的80可以转化为对船的推力当船以v=5.0 m/s的速度匀速前进时，求海水推力的功率考场错解得不出正确答案读不懂题目，不会把实际问题抽象成物理过程，学生的综合分析能力、推理能力欠佳，不能把电路知识、磁场、力学知识有机结合，这是导致错解的主要原因 (1)根据安培力公式，推力F1=I1Bb，其中则对海水推力的方向沿y轴正方向(向右)(2)U感=Bvdb=96 V(3)根据欧姆定律，安培推力Fl=I2Bb=720 N对船的推力 F=80F2=576 N推力的功率3. 如图10-25所示，正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它

5、为临床诊断和治疗提供了全新的手段 (1)PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13示踪剂氮13是由电型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的，反应中同时还产生另一个粒子，试写出该核反应方程； (2)PET所用回旋加速器示意如图，其中置于高真空中的金属0形盒的半径为R，两盒间距为d，在左侧D形盒圆心处放有粒子源S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图所示，质子质量为m，电荷量为q设质子从粒子源S进入加速电场时的初速度不计，质子在加速器 中运动的总时间为t(其中已略去了质子在加速电场中的运动时间)，质子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同，加速质子时的电压大小可视为不变求此加速器所

6、需的高频电源频率f和加速电压U； (3)试推证当Rd时，质子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的时间可忽略不计(质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响) 考场错解(1)因找不出最大动能与R间的关系而无法求得U；(2)粒子在电场中等效为初速为零的匀加速直线运动这一模型不能建立，无法表示粒子在电场中的总时间 粒子在磁场中做匀速圆周运动，动能不变；粒子在电场中可看做是初速为零的匀加速直线，在电场中运动时电场力做正功，动能增加 (1)核反应方程为：(2)设质子加速后的最大速度为口，由牛顿第二定律有： 质子的回旋周期 高频的电源的频蛊 质子加速后的最大动能 设质子在加场中加速度的次数为”，则EK=n

7、qU 又 可解得 (3)在电场中加速的总时间为 在D形盒中运动的总时间为 故 即Rd时，t1可忽略不计ks5u专家会诊此类问题是近几年高考的热点，往往难以入手解决此类问题的关键是搞清题目中所给情境到仪器等的工作原理，即构建出粒子在磁场中运动的模型，结合力学规律进行分析求解考场思维训练1 两根导电的长直导线平行放置，电流分别为I1和I2，电流的方向如图1026所示，在与导线垂直的平面上有a 、b、 c、d四点，其中a、b在导线横截面连线的延长线上c、d在导线横截面圆心连线的垂直平分线上则导体中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是 ( ) A a B b点 Cc D d点1.AB解析：

8、由安培定则及平行四边形定则可知，I1 、I2在c、d两点的磁感应强度方向有一夹角，则合磁感应强度一定不为零，I1 、I2在a、b两点的磁感应强度方向相反，则合磁感应强度可能为零，故选AB.2 运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用，运动方向会发生偏转，这一点对地球上的生命来说有十分重要的意义从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，称为宇宙射线，在射向地球时，由于地磁场的存在改变了带电粒子的运动方向，对地球起了保护作用，如图10一27所示为地磁场对宇宙射线作用的示意图，现有来自宇宙的一束质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时将 ( ) A 竖直向下沿直线射向

9、地面 B 相对于预定地点向东偏转 C相对于预定地点，稍向西偏转 D 相对于预定地点，稍向北偏转2.B解析：建立地磁场的空间模型，再由左手定则确定.3 如图10-28所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面，当线圈中通有电流I(方向如图)时，在天平左、右两边加上质量为m1、m2的砝码，天平平衡，当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码，天平重新平衡，由此可知 ( ) A磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(ml一m2)gNIL B磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg2NIL C磁感应强度的方向垂直纸面向

10、外，大小为(ml-m2)gNIL D磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg2NIL3.CD解析：原电流时安培力方向向下，此时：m1g=m2g+NBIL；反向后：m1g=(m2+m)gNBIL，由以上可得：Mg=2NBIL，即，再由左手定则可知磁感应强度的方向垂直纸面向外. 4 目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图所示表示它的发电原理：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粒子，而从整体来说呈中性)沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板Al、B，这时金属板上就聚集了电荷在磁极配置如图10一29所示的情况下，下述说法正确的是( )A A板带正电 B有电流

11、从6经用电器流向a C金属板A、B间的电场方向向下 D等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力4.BD解析：用左手定则进行判定，正电荷向B板偏转，负电荷向A板偏转，AB板间场强方向由下向上，电流方向由b到a，故BD对.5 如图10-30所示，一束波长为的强光射在金属板P的A处发生了光电效应，能从A处向各个方向逸出不同速度的光电子金属板P的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，面积足够大，在A点上方L处有一涂荧光材料的金属条Q，并与P垂直现光束射到A处，金属条Q受到光电子的冲击而发出荧光的部分集中在CD间，且CD=L，光电子的质量为m，电量为e，光速为c，(1)金属板P逸出

12、光电子后带什么电?(2)计算P板金属发生光电效应的逸出功w(3)从D点飞出的光电子中，在磁场中飞行的最短时间是多少?5.(1)带正电 (2)(3) 解析：(2)粒子打在Q条的最远点为C，C点对应着光电子具有最大速度，距AC间的距离为，由得光电子的最大速度为 ，再根据光电效应方程可得逸出功W.(3)若粒子具有竖直向上的最大速度时，打不到Q条上，若粒子以与AD成一角度向右旋转时，分析对应的圆弧轨迹，当恰打到D点时，AD为一弦，弦长为L，则圆弧对应的圆心角为90o，故粒子在磁场中的飞行时间依此方法还可判断出打在C点的粒子速度方向与AC垂直与AD成135 o.6在以坐标原点0为圆心、半径为r的圆形区域

13、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10-31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，它恰好从磁场边界与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，并求出其比荷 (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60o，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?6.(1)由粒子的飞行轨迹，利用左手定则可知，该粒子带负电荷.粒子由A点射入，由C点飞出，其速度方向改变了90 o，则粒子轨迹半径R=r又则粒子的比荷

14、(2)粒子从D点飞出磁场速度方向改变了60 o角，故AD弧所对圆心角为60 o，粒子做圆周运动的半径 又 所以 粒子在磁场中飞行时间 7 如图10一32所示，在x0y坐标平面的第一象限内有沿-y方向的匀强电场，在第四象限内有垂直于纸面向外的匀强磁场现有一质量为仇，带电量为+q的粒子(重力不计)以初速度v0沿-x方向从坐标为(3l，l)的P点开始运动，接着进入磁场后由坐标原点O射出，射出时速度方向与y轴正方向夹角为45o，求： (1)粒子从0点射出的速度v和电场强度E的大小； (2)粒子从P点运动到0点所用的时间7.解析：带电粒子在电场中做类似平抛运动，由Q点进入磁场，在磁场中做匀速圆周运动，最

15、终由0点射出.(轨迹如图所示)(1)根据对称性可知，粒子在Q点时的速度大小为v，方向与-x方向成45 o，则有：解得：在P到Q的过程中：由解得：(2)粒子在Q点时沿-y方向速度大小vy=vsin 45 oP到Q的运动时间P到Q沿-x方向的位移为：s=v0t1， 则OQ之间的距离：OQ=3l-s 粒子在磁场中的运动半径为r，则有：粒子在磁场中的运动时间粒子在由P到Q过程中的总时间T=t1+t2 由解得：8 电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图10-33所示磁场方向垂直于圆面磁场区的中心为0，半径为r当不加磁场时，电子束将通过

16、0点而打到屏幕的中心M点为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度，此时磁场的磁感应强度B应为多少?8.解析：电子在磁场中沿圆弧曲运动，圆心为C，半径为R以v表示电子进入磁场时的速度，m、e分别表示电子的质量和电量，则 又有 由以上各式解得：9 如图10-34所示，将带电量Q=0.3 C、质量m=0.15kg的滑块放在小车的绝缘板的右端，小车的质量M=0.5奴，滑块与绝缘板间动摩擦因数=0.4，小车的绝缘板足够长，它们所在的空间存在着磁感应强度B=20 T的水平方向的匀强磁场开始时小车静止在光滑水平面上，一摆长L=1.25 m、摆球质量m=03kg的摆从水平位置由静止释放，摆到最低点时与小车相撞，如图所示，碰撞后摆球恰好静止，g=10m/s2，求：(1)摆球与小车的碰撞过程中系统损失的机械能AE；(2)碰撞后小车的最终速度9.(1)1.5 J(2)2.925 m/s解析：(1)