2022年专题8-磁场性质及带电粒子在磁场中的运动-讲义

1、沈丘一高二轮复习物理导学案整理：郭艳霞审核：卞佩文专题八磁场性质及带电粒子在磁场中的运动讲义真题再现 1.2022 全国卷17如图,边长为 l 的正方形 abcd 内存在匀强磁场,磁感应强度大小为 B、方向垂直于纸面 abcd 所在平面 向外； ab 边中点有一电子发射源 O,可向磁场内沿垂直于 ab 边的方向发射电子；已知电子的比荷为 分别为 k；就从 a、d 两点射出的电子的速度大小1 5 1 5A4kBl ,4 kBl B4kBl ,4kBl C1 2kBl ,4 kBl 5 D1 2kBl ,5 4kBl 2.多项 2022 高考全国卷 如图,纸面内有两条相互垂直的长直绝缘导线 L1、

2、 L2 ,L1 中的电流方向向左,L2 中的电流方向向上；L1 的正上方有 a、b 两点,它们相对于 L2对称整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为 B0,方向垂直于纸面对外 已知 a、b 两点的磁感应强度大小分别为 13B0 和 12B0,方向也垂直于纸面对外就 7A. 流经 L1 的电流在 b 点产生的磁感应强度大小为 12B0 1B.流经 L1 的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为 12B0 1C.流经 L2 的电流在 b 点产生的磁感应强度大小为 12B0 7D.流经 L2 的电流在 a 点产生的磁感应强度大小为 12B0 3. 多项 2022 高考全国卷 如图,三根相互

3、平行的固定长直导线 L1 、L2 和 L3 两两等距,均通有电流 I,L1 中电流方向与 L2 中的相同,与 L3 中的相反以下说法正确选项 AL1 所受磁场作用力的方向与 L2、L3 所在平面垂直BL3 所受磁场作用力的方向与 L1、L2 所在平面垂直CL1 、L2 和 L3 单位长度所受的磁场作用力大小之比为 113 DL1 、L2 和 L3 单位长度所受的磁场作用力大小之比为331 平面 OM 和平面 ON 之间的夹角为30 ,其横截面 纸面 如图4.2022 高考全国卷所示,平面 OM 上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面对外一带电粒子的质量为 m,电荷量为 qq0 粒

4、子沿纸面以大小为 v 的速度从 OM 的某点向左上方射入磁场,速度与 OM 成 30 角已知该粒子在磁场中的运动轨迹与 ON 只有一个交点,并从 OM 上另一点射出磁场 不计重力粒子离开磁场的出射点到两平面交线 O 的距离为 A. 2qB mv B.qB 3mvC.2mvqB D. 4mvqB专题八 磁场性质及带电粒子在磁场中的运动 第 1 页 共 6 页沈丘一高二轮复习物理导学案整理：郭艳霞审核：卞佩文考情分析 1从考查角度看该部分为近几年高考中热点考查对象,特殊以磁场的性质、带电粒子在磁场中的运动两个方面最为突出题型有挑选、有运算通过对磁场性质的考查让同学娴熟把握安培定就、左手定就等内容并

5、且结合矢量运算考查力学受力的分析问题；通过对带电粒子在磁场中运动 的考查,让同学在把握基本规律的同时仍留意数学学问的应用2从备考角度看 1要娴熟把握常见磁场的分布情形,并利用右手定就、左手定就判定受力情形并结合 矢量合成原就进行磁场的分析与运算2带电粒子在匀强磁场中的运动模型是高考的热点模型之一在高考中,主要以挑选 题形式通过此模型考查带电粒子在磁场中运动的轨迹、半径和时间等, 甚至仍可能会考查粒 子运动的临界问题和极值问题在处理相关问题时,除了运用常规的解题思路,仍应侧重运 用数学学问进行分析磁场对带电体的作用1把握 “ 两个磁场力 ”1安培力： FBIL IB2洛伦兹力： F qvBvB2

6、用准 “ 两个定就 ”1对电流的磁场用安培定就2对通电导线在磁场中所受的安培力和带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力用左手定 就3画好 “ 图形 ” ：对安培力作用下的平稳、运动问题画好受力分析图52022 高考全国卷如图,在磁感应强度大小为B0 的匀强磁场中,两长直导线P和 Q 垂直于纸面固定放置, 两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面对里的电流 I 时,纸面内与两导线距离均为 l 的 a 点处的磁感应强度为零假如让 P 中的电流反向、其他条件不变,就 a 点处磁感应强度的大小为 3A0 B. 3 B0 C.2 3 B0 3D2B0 6.突破训练 多项 如下列图是小丽自制的电流表原理

7、图质量为 m 的匀称细金属杆MN 与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连,弹簧劲度系数为 k, 在边长 abL1、bcL2 的矩形区域 abcd 内有匀强磁场,磁感应强度大小为 B,方向垂直于纸面对外MN 的右端连接一绝缘轻指针,可指示出标尺上的刻度,MN 的长度大于 ab.当 MN 中没有电流通过且 MN 处于静止状态时, MN 与 ab 边重合,且指针指在标尺的零刻度处；当MN 中有电流时,指针示数可表示电流大小.MN 始终在纸面内且保持水平,重力加速度g.就 A要使电流表正常工作,金属杆中电流方向应从M 至 N B当该电流表的示数为零时,弹簧的伸长量为零C该电流表的最大量程是Im kL2第 2 页

8、 共 6 页BL1专题八磁场性质及带电粒子在磁场中的运动沈丘一高二轮复习物理导学案 整理：郭艳霞 审核：卞佩文D该电流表的刻度在 0Im 范畴内是不匀称的7.突破训练 如下列图的坐标系中,有两个半径均为 r 的圆形线圈 L1 、L2,分别垂直于 y 轴和 x 轴放置,其圆心 O1 和 O2 的坐标分别为 0,3r、 3r,0,给线圈 L1 通电流3I0从上向下看为逆时针方向 ,给线圈 L2 通电流 4I0从右向左看为逆时针方向 据相关电 Ir2磁学理论可以知道,圆环形电流在其中心轴线上产生的磁感应强度为 B3,其2（r2 Z2）2中 为真空磁导率,I 为环中电流, r 为圆环半径, Z 为中心

9、轴线上任意一点到圆环圆心的距离据此可推算出两通电线圈在坐标原点 O 处产生的磁感应强度的大小和方向分别为 A.5 I016r,方向指向第一象限 B.5 I0 8r,方向指向其次象限C.5 I0 32r,方向指向第三象限 D.5 I0r23,方向指向第四象限16r 2带电粒子在匀强磁场中的运动1“一点、两画、三定、四写” 求解粒子在磁场中的圆周运动1一点： 在特殊位置或要求粒子到达的位置 一位置等 如初始位置、 要求经过的某2两画：画出速度v 和洛伦兹力F 两个矢量的方向3三定：定圆心、定半径、定圆心角4四写：写出基本方程2 qvBmv R,半径 Rmv qB,周期 T 2 R2 m qB,运动

10、时间 ts v 2T. 2.常见模型的解题思路 1解答有关运动电荷在有界匀强磁场中的运动问题时,我们可以先将有界磁场视为无 界磁场,假设粒子能够做完整的圆周运动,确定粒子做圆周运动的圆心,作好帮助线,充分 利用相关几何学问解题2对称规律解题法 从直线边界射入的粒子,又从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等 如图甲所示 粒子沿径向射入圆形磁场区域时,必沿径向射出磁场区域如图乙 所示 8. 多项 2022 高考全国卷 如图,虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁 场,P 为磁场边界上的一点,大量相同的带电粒子以相同的速率经过 P 点,在纸面内沿不同方向射入磁场如粒子射入速率为v1,这些粒子在

11、磁场边界的出射点分布在六分之一圆周专题八磁场性质及带电粒子在磁场中的运动第 3 页 共 6 页沈丘一高二轮复习物理导学案 整理：郭艳霞 审核：卞佩文上；如粒子射入速率为 v2,相应的出射点分布在三分之一圆周上不计重力及带电粒子之间的相互作用就 v2v1 为 A. 32 B. 21 C. 31 D32 题组突破 角度 1 带电粒子在无边界匀强磁场中的运动分析q9.如下列图,匀强磁场垂直于纸面,磁感应强度大小为 B,一群比荷为 m、速度大小为v 的离子以肯定发散角 由原点 O 出射, y 轴正好平分该发散角,离子束偏转后打在 x 轴上长度为 L 的区域 MN 内,就 cos 2为 A14mv B2

12、BqL BqLBqL BqLC12mv D1mv角度 2 带电粒子在圆形边界磁场中的运动分析10.2022 高考全国卷 一圆筒处于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中,磁场方向与筒的轴平行,筒的横截面如下列图图中直径 MN 的两端分别开有小孔,筒绕其中心轴以角速度 顺时针转动在该截面内, 一带电粒子从小孔 M 射入筒内, 射入时的运动方向与 MN成 30 角当筒转过 90 时,该粒子恰好从小孔 N 飞出圆筒不计重力如粒子在筒内未与筒壁发生碰撞,就带电粒子的比荷为 A. 3B B. 2BC. B D.2 B角度 3 带电粒子在直线有界磁场中的运动分析11如图,空间存在方向垂直于纸面 xOy 平面 向

13、里的磁场在 x 0 区域,磁感应强度的大小为 B0 ；x0 区域,磁感应强度的大小为 B0 常数 1一质量为 m、电荷量为qq0的带电粒子以速度 v0 从坐标原点 O 沿 x 轴正向射入磁场, 此时开头计时, 当粒子的速度方向再次沿 x 轴正向时,求 不计重力 1粒子运动的时间；2粒子与 O 点间的距离角度 4 带电粒子在三角形边界磁场中的运动分析12.如下列图,在 OA 和 OC 两射线间存在着匀强磁场,AOC 30 ,正负电子 质量、电荷量大小相同,电性相反 以相同的速度从 M 点垂直 OA 方向射入匀强磁场,以下说法正确选项 A如正电子不从 OC 边射出, 正负电子在磁场中运动时间之比可

14、能为 31 专题八 磁场性质及带电粒子在磁场中的运动 第 4 页 共 6 页沈丘一高二轮复习物理导学案 整理：郭艳霞 审核：卞佩文B如正电子不从 OC 边射出,正负电子在磁场中运动时间之比可能为 6 1 C如负电子不从 OC 边射出,正负电子在磁场中运动时间之比不行能为 11 D如负电子不从 OC 边射出,正负电子在磁场中运动时间之比可能为 16 带电粒子在磁场中运动的周期性多解问题和临界问题1带电粒子在磁场中做圆周运动引起多解的缘由 1带电粒子的电性不确定形成多解,可能显现两个方向的运动轨迹2磁场方向不确定形成多解,可能显现两个方向的运动轨迹3临界状态不唯独形成多解,需要依据临界状态的不同分

15、别求解4圆周运动的周期性形成多解2带电粒子在磁场中运动的多解问题的处理方法 1方法技巧 仔细读题,逐一确认形成多解的各种因素画出粒子运动的可能轨迹,并确定其圆心、半径的可能情形对于圆周运动的周期性形成的多解问题,要留意系列解显现的可能,要留意每种解出现的条件,并查找相关的通项公式2带电粒子在交变磁场中运动的多解问题分析带电粒子在交变磁场中的运动,第一必需明确粒子运动的周期与磁场变化的周期之间的关系, 正确作出粒子在磁场中随磁场变化的运动轨迹图,然后敏捷运用粒子做圆周运动的规律进行解答,要特殊留意对题目中隐含条件的挖掘,分析不确定因素可能形成的多解,力求使解答精确、完整13. 如下列图,在 xO

16、y 平面内以 O 为圆心、 R0 为半径的圆形区域内有垂直纸面对外的匀强磁场一质量为 m、电荷量为 q 的粒子以速度 v0 从 AR0 ,0点沿 x 轴负方向射入区域,经过 P0,R0点,沿 y 轴正方向进入同心环形区域,为使粒子经过区域后能从 Q 点回到区域,需在区域内加一垂直于纸面对里的匀强磁场已知 OQ 与 x 轴负方向成 30 ,不计粒子重力求：1区域中磁感应强度 B0 的大小；2环形区域的外圆半径 R 至少为多大？3粒子从 A 点动身到再次经过 A 点所用的最短时间题组突破 角度 1 带电粒子在磁场中运动的临界问题14如下列图, 真空室内存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面对里,磁感应强度的大小B0.60 T,磁场内有一块平面感光板 ab,板面与磁场方向平行,在距 ab 的距离 l 16 cm处,有一个点状的 粒子放射源 S,它向各个方向发射 粒子,速率都是 v3.0 106 m/s,已知 粒子的电荷量与质量之比q/m5.0 107 C/kg.现只考虑在纸面中运动的 粒子,求ab 上被 粒子打