每周一練磁場(chǎng).doc

第九周專(zhuān)題：磁場(chǎng)-1第一天例1：關(guān)于通電直導(dǎo)線(xiàn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的安培力，下列說(shuō)法正確的是（ ）A.安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線(xiàn)B.安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)的方向C.安培力的大小與通電直導(dǎo)線(xiàn)和磁場(chǎng)方向的夾角無(wú)關(guān)D.將直導(dǎo)線(xiàn)從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉?lái)的一半答案與提示：B【解析】由左手定則安培力方向一定垂直于導(dǎo)線(xiàn)和磁場(chǎng)方向，A錯(cuò)的B對(duì)的；F=BIL sin ,安培力大小與磁場(chǎng)和電流夾角有關(guān)，C錯(cuò)誤的；從中點(diǎn)折成直角后，導(dǎo)線(xiàn)的有效長(zhǎng)度不等于導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度一半，D錯(cuò)練習(xí)：如圖，兩根平行長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)相距2L，通有大小相等、方向相同的恒定電流，a、b、c是導(dǎo)線(xiàn)所在平面內(nèi)的三點(diǎn)，左側(cè)導(dǎo)線(xiàn)與它們的距離分別為、和3.關(guān)于這三點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列判斷正確的是（ ）Aa處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比c處的大Bb、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等Ca、c兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同Db處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零答案與提示：AD 【解析】 根據(jù)通電直導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)，利用右手螺旋定則，可知b處場(chǎng)強(qiáng)為零，兩導(dǎo)線(xiàn)分別在a處的產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)都大于在c處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，a、c兩處的場(chǎng)強(qiáng)疊加都是同向疊加，選項(xiàng)AD正確。第二天例2：“人造小太陽(yáng)”托卡馬克裝置使用強(qiáng)磁場(chǎng)約束高溫等離子體，使其中的帶電粒子被盡可能限制在裝置內(nèi)部，而不與裝置器壁碰撞。已知等離子體中帶電粒子的平均動(dòng)能與等離子體的溫度T成正比，為約束更高溫度的等離子體，則需要更強(qiáng)的磁場(chǎng)，以使帶電粒子的運(yùn)動(dòng)半徑不變。由此可判斷所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度B正比于（ ）A B C D答案與提示：A【解析】由于等離子體中帶電粒子的平均動(dòng)能與等離子體的溫度T成正比，即。帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，洛侖磁力提供向心力：得。而故可得：又帶電粒子的運(yùn)動(dòng)半徑不變，所以。A正確。練習(xí)：如圖，MN為鋁質(zhì)薄平板，鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(未畫(huà)出)。一帶電拉子從緊貼鋁板上表面的P點(diǎn)垂直于鋁板向上射出，從Q點(diǎn)穿越鋁板后到達(dá)PQ的中點(diǎn)O。已知拉子穿越鋁板時(shí)，其動(dòng)能損失一半，這度方向和電荷量不變。不計(jì)重力。鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為（ ）A2 B C1 D答案與提示：D 【解析】：動(dòng)能是原來(lái)的一半，則速度是原來(lái)的倍，又由得上方磁場(chǎng)是下方磁場(chǎng)的倍，選D。第三天硅微條徑跡探測(cè)器永磁鐵永磁鐵例3：圖為某磁譜儀部分構(gòu)件的示意圖。圖中，永磁鐵提供勻強(qiáng)磁場(chǎng)，硅微條徑跡探測(cè)器可以探測(cè)粒子在其中運(yùn)動(dòng)的軌跡。宇宙射線(xiàn)中有大量的電子、正電子和質(zhì)子。當(dāng)這些粒子從上部垂直進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是電子與正電子的偏轉(zhuǎn)方向一定不同電子與正電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑一定相同僅依據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡無(wú)法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子粒子的動(dòng)能越大，它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑越小答案與提示：AC【解析】由于電子和正電子帶電性相反，若入射速度方向相同時(shí)，受力方向相反，則偏轉(zhuǎn)方向一定相反， A正確；由于電子和正電子的入射速度大小來(lái)知，由得可知，運(yùn)動(dòng)半徑不一定相同，B錯(cuò)誤；雖然質(zhì)子和正電子帶電量及電性相同，但是兩者的動(dòng)量大小未知，無(wú)法判斷粒子是質(zhì)子還是正電子， C正確；由，則，粒子的動(dòng)能越大，它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑越大D錯(cuò)誤?！窘忸}點(diǎn)撥】熟練掌握帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)半徑公式是解決該題的關(guān)鍵。練習(xí)：帶電粒子a、b在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，他們的動(dòng)量大小相等，a運(yùn)動(dòng)的半徑大于b運(yùn)動(dòng)的半徑。若a、b的電荷量分別為qa、qb，質(zhì)量分別為ma、mb,周期分別為T(mén)a、Tb。則一定有（ ）A.qaqbB. mambC. TaTbD.答案與提示：A【解析】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律有：，因?yàn)閮蓚€(gè)粒子的動(dòng)量相等,且，所以，A項(xiàng)正確；速度不知道，所以質(zhì)量關(guān)系不確定，B項(xiàng)錯(cuò)誤；又因?yàn)椋|(zhì)量關(guān)系不知道，所以周期關(guān)系不確定，CD項(xiàng)錯(cuò)誤。第四天例4：如圖1所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為L(zhǎng)，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。垂直于導(dǎo)軌水平對(duì)稱(chēng)放置一根均勻金屬棒。從t=0時(shí)刻起，棒上有如圖2所示的持續(xù)交流電流I，周期為T(mén)，最大值為Im，圖1中I所示方向?yàn)殡娏髡较?。則金屬棒A. 一直向右移動(dòng)B. 速度隨時(shí)間周期性變化C. 受到的安培力隨時(shí)間周期性變化D. 受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)做正功答案與提示：ABC【解析】由圖像得棒的運(yùn)動(dòng)是先加速再減速，再加速再減速，一直向右運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A對(duì)；一個(gè)周期內(nèi)棒先勻加速再勻減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B對(duì)；由F=BIL，安培力隨時(shí)間做周期性的變化，選項(xiàng)C對(duì)；受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)先做正功后做負(fù)功，選項(xiàng)D錯(cuò)。第五天例5：如圖，在第一象限存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面(xy平面)向外；在第四象限存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向沿x軸負(fù)向。在y軸正半軸上某點(diǎn)以與x軸正向平行、大小為v0的速度發(fā)射出一帶正電荷的粒子，該粒子在(d，0)點(diǎn)沿垂直于x軸的方向進(jìn)人電場(chǎng)。不計(jì)重力。若該粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度方向與y軸負(fù)方向的夾角為，求：電場(chǎng)強(qiáng)度大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的比值；該粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間?！敬鸢浮浚ǎǎ窘馕觥浚?）如圖粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，粒子質(zhì)量與所帶電荷量分別為m和q，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R0，由洛倫茲力公式及牛頓第二定律得：由題給條件和幾何關(guān)系可知：R0d設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，粒子進(jìn)入電場(chǎng)后沿x軸負(fù)方向的加速度大小為ax，在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)沿x軸負(fù)方向的速度大小為vy。由牛頓定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得： 粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，如圖所示 聯(lián)立得（）同理可得第六天例6：如圖25所示，足夠大的S1S2B0mNMA1A2+q+-6LLLdp圖25平行擋板A1、A2豎直放置，間距6L。兩板間存在兩個(gè)方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域和，以水平面MN為理想分界面。區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，方向垂直紙面向外，A1、A2上各有位置正對(duì)的小孔S1、S2，兩孔與分界面MN的距離均為L(zhǎng)。質(zhì)量為m、+q的粒子經(jīng)寬度為d的勻強(qiáng)電場(chǎng)由靜止加速后，沿水平方向從S1進(jìn)入?yún)^(qū)，并直接偏轉(zhuǎn)到MN上的P點(diǎn)，再進(jìn)入?yún)^(qū)。P點(diǎn)與A1板的距離是L的k倍。不計(jì)重力，碰到擋板的粒子不予考慮。（1）若k=1，求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E；（2）若2k3，且粒子沿水平方向從S2射出，求出粒子在磁場(chǎng)中的速度大小v與k的關(guān)系式和區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與k的關(guān)系式?！敬鸢浮浚海?） （2） 【解析】：（1）若k=1，則有： MP=L，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)幾何關(guān)系，該情況粒子的軌跡半徑為：R=L，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有：粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速，根據(jù)動(dòng)能定理有： 綜合上式解得：（2）因?yàn)?k3，且粒子沿水平方向從S2射出，該粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如上圖所示，則從S1到S2的軌跡如圖所示：有幾何關(guān)系：,又有 則整理解得： 又因?yàn)椋?根據(jù)