高三物理专题复习磁场考纲要求与例题

磁场考纲要求与例题解析高三物理知识块系列复习第1页知识要求Ⅰ类：电流磁场，磁现象本质；磁性材料，分子电流假说；磁电式电表原理；质谱仪，盘旋加速器。Ⅱ类：磁感应强度，磁感线，地磁场，磁通量；磁场对通电直导线作用，安培力，左手定则；磁场对运动电荷作用，洛仑兹力，带电粒子在匀强磁场中圆周运动。第2页技能要求一、利用磁场研究带电粒子物理属性（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、磁场复合场）中运动。处理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、画轨迹是突破口。第3页例题一如图所表示，金属导电板置于匀强磁场中，通电时板中电流方向向下，因为磁场作用，则（）A．板左侧聚集较多电子，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点第4页例题分析与解答电子定向移动方向与电流方向相反依据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点电势较高。正确选项是C。第5页例题二如图，L1和L2为两平行虚线，L1上方和L2下方都是垂直纸面向里相同匀强磁场，A、B两点都在L2上。带电粒子从A点以初速度v与L2成30°角斜向上射出，经过偏转后恰好过B点，经过B点时速度方向也斜向上成30°角，不计重力，以下说法中正确是（）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第6页例题分析与解答据题意“带电粒子从A点以初速度v与L2成30°角斜向上射出，经过偏转后恰好过B点，经过B点时速度方向也斜向上成30°角，不计重力”能够画出粒子运动轨迹示意图以下。A1A2B1Bd由图可知A1A2=B1B=R，出射点B与A距离D=第7页续假如速度大小改变，则R改变但D不变，所以粒子仍从B点射出；假如速度方向改变，即使D有改变，但在一个完整周期内，出射点向右移

说明粒子运动三个完整周期仍从B点射出。正确选项是ABD。A1A2B1Bd第8页例题三（年全国理综）K－介子衰变方程为K－→π－+π0，其中K－介子和π－介子带负基元电荷，π0介子不带电，一个K介子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP。衰变后产生π－介子轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们半径Rk与Rπ之比为2：1。π0介子轨迹未画出。由此可知π－动量大小与π0动量大小之比为（）A．1：1 B．1：2C．1：3D．1：6第9页例题分析与解答由图可知衰变后π－介子动量方向与K介子动量方向相反，衰变前后总动量守恒：Pk=Pπ+Pπ-Pk=2ReB,Pπ-=-ReB,Pπ=3ReB,Pπ=-3Pπ；正确选项是C。

第10页例题四磁场含有能量，磁场中单位体积所含有能量叫做能量密度，其值为B2/2μ，式中B是磁感强度，μ是磁导率，在空气中μ为一已知常数。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近磁感强度B，一学生用一根端面面积为A条形磁铁吸住一相同面积铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl，并测出拉力F，如图所表示。因为F所作功等于间隙中磁场能量，所以由此可得磁感强度B与F、A之间关系为B＝

。

第11页例题分析与解答外力做功等于增加磁场能第12页例题五在xoy平面内有许多电子（质量为m，电量为e），从坐标原点不停地以大小相同速度V0沿不一样方向射入第Ⅰ象限。现加上一个垂直于xoy平面匀强磁场，要求这些电子穿过磁场后都能平行于x轴向+x方向运动，求符合该条件磁场最小面积。

第13页例题分析与解答沿+x方向射入电子不需要磁场就满足题意；沿+y方向射入且运动满足题意电子，其运动轨迹如右图示设电子入射方向与x轴成θ角，其运动轨迹是右图中圆弧obd。电子只有在b处离开磁场才能满足题意xyoRacθθbd所以确定动点b轨迹方程即可确定磁场下边界。由图可知x=Rsinθy=R(1-cosθ)得x2+(y-R)2=R2可知b点轨迹方程是以点坐标是（0，R）为圆心、R为半径圆弧。磁场最小区域由两个圆(x-R)2+y2=R2、x2+(y-R)2=R2相交区域组成

此圆方程为(x-R)2+y2=R2。所以磁场上边界由圆弧oac确定。第14页例题六图示为一个可用于测量电子电量e与质量m百分比e/m阴极射线管，管内处于真空状态。图中L是灯丝，当接上电源时可发出电子。A是中央有小圆孔金属板，当L和A间加上电压时(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表示路径抵达荧光屏S上O点，发出荧光。P1、P2为两块平行于虚直线金属板，已知两板间距为d。在虚线所表示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都是固定在管壳上金属引线，E1、E2、E3是三个电压可调并可读出其电压值直流电源。

（1）试在图中画出三个电源与阴极射线管相关引线连线。

（2）导出计算e/m表示式。要求用应测物理量及题给已知量表示

第15页例题分析与解答（1）三个电源与阴极射线管连线以下列图所表示。

（2）E1作用是加热灯丝，使灯丝发射电子，因为E3远大于E2，所以电子初速度可忽略；E2e=mV02/2；再经过一个速度选择器

满足上式电子可沿直线抵达O点。

e/m=E32/2E2B2d2。

第16页例题七如图所表示为利用电磁作用输送非导电液体装置示意图。一水平放置塑料管道截面为边长是L正方形、，其右端面上有一截面积为A小喷口，喷口离地高度为h。管道中有一绝缘活塞。在活塞中部和上部分别嵌有两根金属棒a、b，其中棒b两端与一电压表相连，整个装置放在竖直向上匀强磁场中。当棒a中通有垂直纸面向里恒定电流I时，活塞向右匀速推进液体从喷口水平射出，液体落地点离喷口水平距离为S。若液体密度为ρ，不计全部阻力，求：（1）活塞移动速度；（2）该装置功率；（3）磁感强度B大小；（4）若在实际使用中发觉电压表读数变小，试分析其可能原因。

第17页例题分析与解答（1）设液体从喷口水平射出速度为V0，活塞移动速度为v液体体积不变V0A＝VL2

V=（2）设装置功率为P，△t时间内有△m质量液体从喷口射出

P△t＝△m(v02－v2)/2△m＝L2v△tρP＝L2vρ(v02－v2)＝

（3）P＝F安v（4）U＝BLv∴喷口液体流量降低，活塞移动速度减小，或磁场变小等会引发电压表读数变小第18页作业1、依据安培假设思想，认为磁场是因为运动电荷产生，这种思想假如对地磁场也适用，而当前在地球上并没有发觉相对地球定向移动电荷，那么由此推断，地球应该（）A．带负电

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第19页作业2、如图所表示，两根平行放置长直导线a和b载有大小相同方向相反电流，a受到磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直匀强磁场后，a受到磁场力大小变为F2，则此时b受到磁场力大小变为（）A．F2

B．F1－F2

C．F1＋F2

D．2F1－F2

A第20页作业3、在垂直于纸面匀强磁场中，有一原来静止原子核，该核衰变后，放出带电粒子和反冲核运动轨迹分别如图中a、b所表示。由图能够判定（）A．该核发生是α衰变B．该核发生是β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第21页作业4、在图中虚线所表示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，在穿过此区域过程中运动方向一直不发生偏转。不计重力影响，电场强度E和磁感强度B方向可能是：（）A．E和B都沿x轴方向 B．E沿y轴正向，B沿z轴负向C．E沿z轴正向，B沿y轴正向 D．E、B都沿z轴方向xzyE,BOA第22页作业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（）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第23页作业6、如图所表示，MN是匀强磁场左边界（右边范围很大），磁场方向垂直纸面向里。在磁场中有一粒子源P，它能够不停地沿垂直于磁场方向发射出速度为v，电荷为＋q、质量为m粒子（不计粒子重力）。已知匀强磁场磁感应强度为B，P到MN垂直距离恰好等于粒子在磁场中运动轨道半径。求在边界MN上能够有粒子射出范围。

第24页解答关键是画出粒子运动轨迹OBA12RRA60°由图可知在AB两点之间粒子能够射出磁场OB=ROA=第25页作业7、如图所表示，在y<0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轴正向夹角为θ。若粒子射出磁场位置与O点距离为l，求该粒子电量核质量之比q/m。

第26页解答关键是画出粒子运动轨迹oRlθl/2R=sinθR=mV/qBq/m=2Vsinθ/lB第27页作业8、如图所表示，在x轴上方有垂直于xy平面向里匀强磁场，磁感应强度为B；在x轴下方有沿y轴负方向匀强电场，场强为E。一质量为m，电量为-q粒子从坐标原点O沿着y轴正方向射出。射出之后，第三次抵达x轴时，它与点O距离为L。求此粒子射出时速度v和运动总旅程s（重力不计）。

第28页解答关键是画轨迹图R=mV/qBL=4R,V=qBL/4m电场中2ax=V2,a=Eq/m,x=qB2L2/32Em第29页作业9、S为电子源，它只能在图中所表示纸面上360°范围内发射速率相同，质量为m、电量为e电子，MN是一块足够大竖直档板，与S水平距离为OS＝L，档板左侧有垂直纸面向里匀强磁场，磁感应强度为B。求：（1）要使S发射电子能够抵达档板，发射电子速度最少为多大？（2）若电子发射速度为eBL/m，则档板被击中范围多大？

第30页解答关键是画轨迹图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第31页作业10、如图，两个共轴圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线四条狭缝a、b、c和