高考总复习优化设计二轮用书物理浙江专版 第9讲　磁场

第9讲磁场高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025课程标准考点考情梳理浙江真题问题情境磁现象与磁场2021.1,T8通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布2022.6,T5磁感应强度的定义2023.1,T8用霍尔元件测量大电流2024.1,T4磁电式电表原理安培力2021.6,T15两根通电导线之间的作用力方向2022.1,T3探究匀强磁场中影响通电导线受力的因素2022.1,T13通电螺线管2023.6,T10导体棒在匀强磁场中受力运动2024.1,T19扫描隧道显微镜2024.6,T13线框在磁场中转动课程标准考点考情梳理浙江真题问题情境带电粒子在磁场中的运动2021.1,T22离子注入2023.1,T20离子发射2023.6,T20磁场实现离子偏转2024.1,T20质子束的“反射”和“折射”2024.6,T20在喷镀板表面喷镀不同离子的实验装置考点一磁场的基本性质安培力统揽主干知识1.磁场的产生与叠加

2.两个常用的等效模型(1)变曲为直:图甲所示通电导线,在计算安培力的大小和判断方向时均可等效为直线电流ac。(2)化电为磁:环形电流可等效为小磁针,通电螺线管可等效为条形磁体,如图乙所示。3.安培力的分析与计算

方向左手定则;电流间的作用力:同向电流相互吸引,异向电流相互排斥大小直导线F=BILsinθ,θ=0°时F=0,θ=90°时F=BIL弯曲导线弯曲导线的有效长度等于连接两端点直线段的长度,相应的电流沿导线由始端流向末端受力分析

根据力的平衡条件或牛顿运动定律列方程研学选考命题1.(多选)(2021浙江6月选考)如图所示,有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b,分别通以80A和100A流向相同的电流,两导线构成的平面内有一点p,到两导线的距离相等。下列说法正确的是(

)A.两导线受到的安培力Fb=1.25FaB.导线所受的安培力可以用F=ILB计算C.移走导线b前后,p点的磁感应强度方向改变D.在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内,不存在磁感应强度为零的位置BCD【解析】

两导线受到的安培力是相互作用力,大小相等,故A错误;导线所受的安培力可以用F=ILB计算,因为磁场与导线垂直,故B正确;移走导线b前,b的电流较大,则p点磁场方向与b在该点产生的磁场方向相同,垂直于纸面向里,移走导线b后,p点磁场方向与a在该点产生的磁场方向相同,垂直于纸面向外,故C正确;在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内,两导线在任意点产生的磁场方向均不在同一条直线上,故不存在磁感应强度为零的位置,故D正确。2.(2021浙江1月选考)通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图如图所示。若通电螺线管是密绕的,下列说法正确的是(

)A.电流越大,内部的磁场越接近匀强磁场B.螺线管越长,内部的磁场越接近匀强磁场C.螺线管直径越大,内部的磁场越接近匀强磁场D.磁感线画得越密,内部的磁场越接近匀强磁场B【解析】

根据螺线管内部的磁感线分布可知,在螺线管的内部,越接近于中心位置,磁感线分布越均匀,越接近两端,磁感线越不均匀,可知螺线管越长,内部的磁场越接近匀强磁场。故选B。3.(2024浙江1月选考)磁电式电表原理示意图如图所示,两磁极装有极靴,极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向,两者之间有可转动的线圈。a、b、c和d为磁场中的四个点。下列说法正确的是(

)A.图示左侧通电导线受到的安培力向下B.a、b两点的磁感应强度相同C.圆柱内的磁感应强度处处为零D.c、d两点的磁感应强度大小相等A【解析】

由左手定则可知,左侧通电导线受到的安培力向下,故A正确;a、b两点的磁感应强度大小相等,但是方向不同,故B错误;磁感线是闭合的曲线,则圆柱内的磁感应强度不为零,故C错误;因c点处的磁感线较d点密集,可知

c点的磁感应强度大于d点的磁感应强度,故D错误。考点二带电粒子在匀强磁场中的运动统揽主干知识1.带电粒子在磁场中运动的基础知识

基本思路(1)画轨迹:确定圆心,用几何方法求半径并画出轨迹;(2)找联系:轨迹半径与磁感应强度、运动速度相联系,偏转角度与圆心角、运动时间相联系,运动时间与周期相联系;(3)用规律:利用牛顿第二定律和圆周运动的规律,特别是周期公式和半径公式基本公式重要结论圆心的确定(1)轨迹上的入射点和出射点的速度方向的垂线的交点为圆心,如图甲所示;(2)轨迹上入射点速度方向的垂线和入射点、出射点两点连线中垂线的交点为圆心,如图乙所示;(3)当r已知或可算时,沿半径方向距入射点距离等于r的点为圆心,如图丙所示

甲

乙

丙2.轨迹圆的几个基本特点(1)带电粒子从同一直线边界射入磁场和射出磁场时,入射角等于出射角。(2)带电粒子经过匀强磁场时速度方向的偏转角等于其轨迹的圆心角。(3)沿半径方向射入圆形匀强磁场的粒子,出射时亦沿半径方向。研学选考命题1.(多选)(2022浙江6月选考)某一径向电场的示意图如图所示,电场强度大小可表示为,a为常量。比荷相同的两粒子在半径r不同的圆轨道运动。不考虑粒子间的相互作用及重力,则(

)A.轨道半径r小的粒子角速度一定小B.电荷量大的粒子的动能一定大C.粒子的速度大小与轨道半径r一定无关D.当加垂直纸面磁场时,粒子一定做离心运动BC能一定大,粒子的速度大小与轨道半径r一定无关,故B、C正确;磁场的方向可能垂直于纸面向里也可能垂直于纸面向外,所以粒子所受洛伦兹力方向不能确定,粒子可能做离心运动,也可能做近心运动,故D错误。故选B、C。2.(2022浙江6月选考)离子速度分析器截面图如图所示。半径为R的空心转筒P,可绕过O点、垂直xOy平面(纸面)的中心轴逆时针匀速转动(角速度大小可调),其上有一小孔S。整个转筒内部存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。转筒下方有一与其共轴的半圆柱面探测板Q,板Q与y轴交于A点。离子源M能沿着x轴射出质量为m、电荷量为-q(q>0)、速度大小不同的离子,其中速度大小为v0的离子进入转筒,经磁场偏转后恰好沿y轴负方向离开磁场。落在接地的筒壁或探测板上的离子被吸收且失去所带电荷,不计离子的重力和离子间的相互作用。(1)①求磁感应强度B的大小;②若速度大小为v0的离子能打在板Q的A处,求转筒P角速度ω的大小。(2)较长时间后,转筒P每转一周有N个离子打在板Q的C处,OC与x轴负方向的夹角为θ,求转筒转动一周的时间内,C处受到平均冲力F的大小。(3)若转筒P的角速度小于,且A处能探测到离子,求板Q上能探测到离子的其他θ'的值(θ'为探测点位置和O点连线与x轴负方向的夹角)。角度衍生练(2025浙江一模)磁控管是微波炉的核心器件,磁控管中心为热电子发射源,电子在电场和磁场的共同作用下,形成了如图甲所示的漂亮形状。现将该磁控管简化成如图乙所示的装置,两足够长的平行金属板相距4d,板间中心有一电子发射源S向各个方向发射初速度大小为v0的电子。已知电子比荷为,仅考虑纸平面内运动的电子,回答以下问题:甲

乙(1)若两板间不加磁场,仅接一电压恒为U的电源,其中

求:①电子在板间运动的加速度的大小;②电子打到金属板所需的最长时间和最短时间之差。(2)若两板间不接电源,仅加垂直纸面向里的匀强磁场B,其中,求:①有电子打到的金属板总长度;②打在金属板上的电子占发射电子总数的百分比。(3)在两金属板之间接一电压恒为U的电源的同时,加一垂直纸面向里的匀强磁场B,其中

。仅考虑初速度v0水平向右的电子,求其打在金属板上时的速度方向与水平方向夹角的正切值。【解析】

(1)①根据牛顿第二定律有eE=ma则该电子打到金属板的时间最长水平向右发出的电子打到金属板上的时间最短,由运动的对称性可知,电子打到金属板所需的最长时间和最短时间之差为解得R=2d作出部分电子运动轨迹图如图甲所示甲

SA为其中一个轨迹的直径,C点为水平向右发出的电子运动轨迹与右侧金属板的相切点,则由几何关系有所以有电子打到的金属板总长度为②由图甲可知,打在金属板上的电子占发射电子