磁场考纲要求与例题

1、磁场考纲要求(yoqi)与例题解析高三物理知识(zh shi)块系列复习共三十四页知识(zh shi)要求类：电流的磁场，磁现象的本质；磁 性材料，分子电流假说；磁电式电表原理；质谱仪，回旋加速器。类：磁感应强度，磁感线，地磁场，磁通量；磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则(dn z)；磁场对运动电荷的作用，洛仑兹力，带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。 共三十四页技能(jnng)要求一、利用磁场研究带电粒子的物理属性（电性、质荷比、动量、能量）二、研究带电粒子在复合场（重力场、电场、磁场的复合场）中的运动。解决这类问题动能定理是首选，（因为洛仑兹力不做功，而重力、电场力做功与路径无关）找圆心

2、(yunxn)、画轨迹是突破口。 共三十四页例题(lt)一如图所示，金属导电板置于匀强磁场中，通电时板中电流方向向下，由于磁场的作用，则（ ）A板左侧聚集(jj)较多电子，使b点电势高于a点B板左侧聚集较多电子，使a点电势高于b点C板右侧聚集较多电子，使a点电势高于b点D板右侧聚集较多电子，使b点电势高于a点 共三十四页例题分析(fnx)与解答电子的定向移动方向与电流方向相反根据(gnj)左手定则电子所受洛仑兹力方向右所以右侧聚集较多电子a点的电势较高。正确选项是C。 共三十四页例题(lt)二如图，L1和L2为两平行的虚线，L1上方和L2下方都是垂直纸面向里的相同匀强磁场，A、B两点都在L2上

3、。带电粒子从A点以初速度v与L2成30角斜向上射出，经过偏转(pinzhun)后正好过B点，经过B点时速度方向也斜向上成30角，不计重力，下列说法中正确的是（ ）A带电粒子经过B点时速度一定跟在A点时速度相同B若将带电粒子在A点时的初速度变大（方向不变），它仍能经过B点C若将带电粒子在A点时的初速度方向改为与L2成60角斜向上，它就不一定经过B点D此粒子一定带正电荷共三十四页例题(lt)分析与解答据题意“带电粒子从A点以初速度v与L2成30角斜向上射出，经过偏转后正好过B点，经过B点时速度方向也斜向上成30角，不计重力”可以画出粒子运动(yndng)的轨迹示意图如下。A1A2B1Bd由图可知A

4、1A2=B1B=R，出射点B与A的距离D=共三十四页续如果(rgu)速度的大小变化，则R变化但D不变，所以粒子仍从B点射出；如果速度的方向变化，虽然D有变化，但在一个完整的周期内，出射点向右移 说明粒子(lz)运动三个完整的周期仍从B点射出。正确选项是ABD。A1A2B1Bd共三十四页例题(lt)三（2003年全国理综）K介子衰变的方程为K+0，其中(qzhng)K介子和介子带负的基元电荷，0介子不带电，一个K介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP。衰变后产生的介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径Rk与R之比为2：1。0介子的轨迹未画出。由此可知的动量大小与0的动

5、量大小之比为 （ ）A1：1 B1：2 C1：3 D1：6 共三十四页例题(lt)分析与解答由图可知衰变后介子的动量方向与K介子的动量方向相反，衰变前后总动量守恒(shu hn)：Pk=P+P-Pk=2ReB, P-=-ReB, P=3ReB, P=-3P；正确选项是C。 共三十四页例题(lt)四磁场具有能量，磁场中单位体积(tj)所具有的能量叫做能量密度，其值为B2/2，式中B是磁感强度，是磁导率，在空气中为一已知常数。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感强度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距离l，并测出拉力F，如图所示。因为F所

6、作的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感强度B与F、A之间的关系为B 。 共三十四页例题分析(fnx)与解答外力做的功等于(dngy)增加的磁场能共三十四页例题(lt)五在xoy平面内有许多电子（质量为m，电量为e），从坐标原点不断地以大小相同的速度V0沿不同方向(fngxing)射入第象限。现加上一个垂直于xoy平面的匀强磁场，要求这些电子穿过磁场后都能平行于x轴向+x方向运动，求符合该条件的磁场的最小面积。 共三十四页例题(lt)分析与解答沿+x方向射入的电子不需要磁场就满足(mnz)题意；沿+y方向射入且运动满足题意的电子，其运动轨迹如右图示设电子入射方向与x轴成角，其运动轨迹是右图

7、中的圆弧obd。电子只有在b处离开磁场才能满足题意xyoRacbd所以确定动点b的轨迹方程即可确定磁场的下边界。由图可知x=Rsin y=R(1-cos) 得x2+(y-R)2=R2可知b点的轨迹方程是以点的坐标是（0，R）为圆心、R为半径的圆弧。磁场的最小区域由两个圆(x-R)2+y2=R2、x2+(y-R)2=R2相交的区域组成 此圆的方程为(x-R)2+y2=R2。所以磁场的上边界由圆弧oac确定。共三十四页例题(lt)六图示为一种可用于测量电子电量e与质量m比例e/m的阴极射线管，管内处于(chy)真空状态。图中L是灯丝，当接上电源时可发出电子。A是中央有小圆孔的金属板，当L和A间加上

8、电压时(其电压值比灯丝电压大很多)，电子将被加速并沿图中虚直线所示的路径到达荧光屏S上的O点，发出荧光。P1、P2为两块平行于虚直线的金属板，已知两板间距为d。在虚线所示的圆形区域内可施加一匀强磁场，已知其磁感强度为B，方向垂直纸面向外。a、b1、b2、c1、c2都是固定在管壳上的金属引线，E1、E2、E3是三个电压可调并可读出其电压值的直流电源。（1）试在图中画出三个电源与阴极射线管的有关引线的连线。（2）导出计算e/m的表达式。要求用应测物理量及题给已知量表示 共三十四页例题分析(fnx)与解答（1）三个电源(dinyun)与阴极射线管的连线如下图所示。 （2）E1的作用是加热灯丝，使灯丝

9、发射电子，因为E3远大于E2，所以电子的初速度可忽略；E2e=mV02/2；再经过一个速度选择器 满足上式的电子可沿直线到达O点。 e/m=E32/2E2B2d2。 共三十四页例题(lt)七如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图。一水平放置的塑料管道截面为边长是L的正方形、，其右端面上有一截面积为A的小喷口，喷口离地的高度为h。管道中有一绝缘活塞。在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒a、b，其中棒b的两端与一电压表相连，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中。当棒a中通有垂直纸面向里的恒定电流I时，活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出，液体落地点离喷口的水平距离为S。若液体的密度为，不计所有

10、阻力(zl)，求：（1）活塞移动的速度；（2）该装置的功率；（3）磁感强度B的大小；（4）若在实际使用中发现电压表的读数变小，试分析其可能的原因。 共三十四页例题(lt)分析与解答（1）设液体从喷口水平射出的速度(sd)为V0，活塞移动的速度为v 液体的体积不变 V0AVL2 V=（2）设装置功率为P，t时间内有m质量的液体从喷口射出 Ptm(v02v2)/2 mL2vt PL2v(v02v2) （3） PF安v （4）UBLv喷口液体的流量减少，活塞移动速度减小，或磁场变小等会引起电压表读数变小共三十四页作业(zuy)1、根据安培假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场

11、也适用，而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此推断，地球应该（ ）A带负电(fdin) B带正电 C不带电 D无法确定 若地球带正电则由左手定则知，地理北极应是N极。A共三十四页作业(zuy)2、如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面(pngmin)垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为（ ）AF2 BF1F2 CF1F2 D2F1F2 A共三十四页作业(zuy)3、在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别(f

12、nbi)如图中a、b所示。由图可以判定（ ）A该核发生的是衰变B该核发生的是衰变C磁场方向一定是垂直纸面向里D磁场方向向里还是向外不能判定 BC共三十四页作业(zuy)4、在图中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场。取坐标如图，一带电粒子沿x轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生(fshng)偏转。不计重力的影响，电场强度E和磁感强度B的方向可能是：（ ）AE和B都沿x轴方向 BE沿y轴正向，B沿z 轴负向CE沿z轴正向，B沿y轴正向DE、B都沿z轴方向xzyE , BOA共三十四页作业(zuy)5、两个粒子，带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动(yndn

13、g)（ ）A若速率相等，则半径必相等 B若质量相等，则周期必相等C若动量大小相等，则半径必相等 D若动能相等，则周期必相等 CB共三十四页作业(zuy)6、如图所示，MN是匀强磁场的左边界（右边范围(fnwi)很大），磁场方向垂直纸面向里。在磁场中有一粒子源P，它可以不断地沿垂直于磁场方向发射出速度为v，电荷为q、质量为m的粒子（不计粒子重力）。已知匀强磁场的磁感应强度为B，P到MN的垂直距离恰好等于粒子在磁场中运动的轨道半径。求在边界MN上可以有粒子射出的范围。 共三十四页解答(jid)关键是画出粒子(lz)的运动轨迹OBA12RRA60由图可知在AB两点之间粒子可以射出磁场OB=ROA=共

14、三十四页作业(zuy)7、如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xoy平面并指向纸面外，磁感应强度为B。一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xoy平面内，与x轴正向的夹角为。若粒子射出磁场的位置与O点的距离为l，求该粒子的电量(dinling)核质量之比q/m。 共三十四页解答(jid)关键是画出粒子(lz)的运动轨迹oRll/2R=sin R=mV/qBq/m=2Vsin /lB共三十四页作业(zuy)8、如图所示，在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B；在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场(din chng)，场强为E。一质量为m，电量为-q的粒

15、子从坐标原点O沿着y轴正方向射出。射出之后，第三次到达x轴时，它与点O的距离为L。求此粒子射出时的速度v和运动的总路程s（重力不计）。 共三十四页解答(jid) 关键(gunjin)是画轨迹图R=mV/qBL=4R,V=qBL/4m电场中2ax=V2,a=Eq/m,x=qB2L2/32Em共三十四页作业(zuy)9、S为电子源，它只能在图中所示的纸面上360范围内发射速率相同，质量为m、电量为e的电子，MN是一块足够大的竖直档板，与S的水平距离为OSL，档板左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。求：（1）要使S发射的电子能够(nnggu)到达档板，发射电子的速度至少为多大？（2）若电子

16、的发射速度为eBL/m，则档板被击中的范围多大？ 共三十四页解答(jid)关键(gunjin)是画轨迹图R=mV/qB半径最小则速度最小最小半径Ri=L/2最小速度Vi=LBe/2m(2)V=2Vi时，R=2Ri=LVB2RAOB=R,OA=AB=(1+ )L共三十四页作业(zuy)10、如图，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区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感强度的大小为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(jnggu)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，整个装置在直空中） 共三十四页解答(jid)电场中作加速直线运动，磁场中作匀速圆周运动，轨迹(guj)图如下 R=r0=mV0/qB共三十四页内容摘要磁场考纲要求与例题解析。A板左侧聚集较多电子，使