2018年高考物理大一輪復(fù)習(xí)第9章磁場配套教案

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第9章 磁場第1節(jié)磁場的描述、磁場對電流的作用一、磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度1磁場(1)基本性質(zhì)：磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動電荷有磁力的作用(2）方向：小磁針的n極所受磁場力的方向2磁感應(yīng)強(qiáng)度（1)物理意義：描述磁場強(qiáng)弱和方向(2）定義式：b(通電導(dǎo)線垂直于磁場)(3)方向：小磁針靜止時n極的指向(4）單位：特斯拉,符號t.二、磁感線及幾種常見的磁場分布1磁感線在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致2幾種常見的磁場(1） 條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場（如圖所示）(2）幾種電流周圍的磁場分布直線電流的磁場通電螺線管的磁場環(huán)形電流的磁場特點(diǎn)無

2、磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場越弱與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場且磁場最強(qiáng),管外為非勻強(qiáng)磁場環(huán)形電流的兩側(cè)是n極和s極且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場越弱安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖（3)磁感線的特點(diǎn)磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向磁感線的疏密程度表示磁場強(qiáng)弱磁感線是閉合曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)在磁體外部，從n極指向s極，在磁體內(nèi)部，從s極指向n極磁感線是假想的曲線,不相交、不中斷、不相切三、安培力的大小和方向1大小(1）fbilsin （其中為b與i之間的夾角)(2)磁場和電流垂直時fbil。(3）磁場和電流平行時f0。2方向（1）用左手定則判定:伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都

3、與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向,這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向(2)安培力的方向特點(diǎn):fb，fi,即f垂直于b和i決定的平面（注意：b和i可以有任意夾角）自我診斷1判斷正誤（1）小磁針n極受磁場力的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向（)（2)磁場中的一小段通電導(dǎo)體在該處受力為零，此處b一定為零（）（3）由定義式b可知，電流強(qiáng)度i越大，導(dǎo)線l越長，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越小(）(4）磁感線是真實(shí)存在的（)（5）通電線圈可等效成條形磁鐵,它周圍的磁感線起始于線圈一端，終止于線圈的另一端（）(6）安培力的方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，又跟電流方向垂直（）

4、2（多選）指南針是我國古代四大發(fā)明之一關(guān)于指南針，下列說法正確的是（)a指南針可以僅具有一個磁極b指南針能夠指向南北，說明地球具有磁場c指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾d在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導(dǎo)線，導(dǎo)線通電時指南針不偏轉(zhuǎn)解析：選bc.指南針有n、s兩個磁極，受到地磁場的作用靜止時s極指向南方,a錯誤，b正確指南針有磁性，可以與鐵塊相互吸引，c正確由奧斯特實(shí)驗(yàn)可知，小磁針在通電導(dǎo)線放置位置合適的情況下,會發(fā)生偏轉(zhuǎn),d錯誤3磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則()aa、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,babbba、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，babbc同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b

5、處受力大d同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小解析：選b.在磁場中，磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，故babb,a錯誤，b正確同一通電導(dǎo)線如果都垂直放入磁場中，則在a處受力一定比b處受力小，但如果導(dǎo)線與磁場平行放置，受力均為0，故c、d均錯誤4關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中所受的安培力，下列說法正確的是（)a安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線b安培力的方向總是垂直于磁場的方向c安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)d將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话虢馕觯哼xb。根據(jù)左手定則，安培力垂直于電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度所組成的平面，a錯誤，b正確由安培力公式fbilsin (為b與i的夾

6、角）可知，c錯誤若在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度的平面內(nèi)將直導(dǎo)線折成直角,其有效長度變?yōu)樵瓉淼?，安培力大小也變?yōu)樵瓉淼模琩錯誤考點(diǎn)一磁場的理解及安培定則1磁感應(yīng)強(qiáng)度的三點(diǎn)理解(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場本身決定，因此不能根據(jù)定義式b認(rèn)為b與f成正比，與il成反比（2)測量磁感應(yīng)強(qiáng)度時小段通電導(dǎo)線必須垂直磁場放入，如果平行磁場放入，則所受安培力為零，但不能說該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其方向?yàn)榉湃肫渲械男〈裴榥極的受力方向，也是小磁針靜止時n極的指向2安培定則的應(yīng)用在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時應(yīng)分清“因和“果”.原因（電流方向)結(jié)果(磁場繞向)直線電流的磁場大拇指四指環(huán)形電流的磁場

7、四指大拇指3磁場的疊加磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計算時與力的計算方法相同,利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解特別提醒：兩個電流附近的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是由兩個電流分別獨(dú)立存在時產(chǎn)生的磁場在該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加而成的1指南針是我國古代四大發(fā)明之一當(dāng)指南針上方有一條水平放置的通電導(dǎo)線時，其n極指向變?yōu)槿鐖D實(shí)線小磁針?biāo)緞t對該導(dǎo)線電流的以下判斷正確的是(）a可能東西放置，通有由東向西的電流b可能東西放置，通有由西向東的電流c可能南北放置，通有由北向南的電流d可能南北放置,通有由南向北的電流解析:選c.若導(dǎo)線東西放置，通有由東向西的電流，根據(jù)安培定則可知,小磁針?biāo)谔幒洗艌龇较驅(qū)⒃谀媳狈较蛏?，其不會?/p>

8、現(xiàn)題圖所示情況,故選項a錯誤若導(dǎo)線東西放置，通有由西向東的電流，根據(jù)安培定則可知,小磁針n極不偏轉(zhuǎn)，故選項b錯誤若導(dǎo)線南北放置，通有由北向南的電流時，根據(jù)安培定則可知，小磁針n極將順時針偏轉(zhuǎn)，可轉(zhuǎn)向圖中實(shí)線所示位置,故選項c正確若導(dǎo)線南北放置，通有由南向北的電流,根據(jù)安培定則可知，小磁針n極將逆時針偏轉(zhuǎn)，指向西北方，故選項d錯誤2（2017河北廊坊模擬)（多選)無限長通電直導(dǎo)線在周圍某一點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小與電流大小成正比,與導(dǎo)線到這一點(diǎn)的距離成反比，即b（式中k為常數(shù))如圖所示,兩根相距l(xiāng)的無限長直導(dǎo)線分別通有電流i和3i.在兩根導(dǎo)線的連線上有a、b兩點(diǎn),a點(diǎn)為兩根直導(dǎo)線連線的中

9、點(diǎn)，b點(diǎn)距電流為i的導(dǎo)線的距離為l.下列說法正確的是(）aa點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同ba點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反ca點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比為81da點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比為161解析：選ad。根據(jù)右手螺旋定則，導(dǎo)線周圍的磁場的磁感線，是圍繞導(dǎo)線形成的同心圓，兩導(dǎo)線在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都向下，則合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向下；根據(jù)b,電流為3i導(dǎo)線在b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向下，而電流為i導(dǎo)線在b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向上，因電流為3i導(dǎo)線在b處產(chǎn)生的磁場較大,則合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向下，因此a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，故a正確，b錯誤兩導(dǎo)線在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小b1k；兩導(dǎo)線在b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度

10、大小b2,則a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為161，故c錯誤，d正確3(2017江西南昌調(diào)研）如圖所示，m、n和p是以mn為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，o為半圓弧的圓心,mop60，在m、n處各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流,方向如圖所示，這時o點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b1.若將m處長直導(dǎo)線移至p處，則o點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b2,那么b2與b1之比為(）a。1b2c11 d12解析:選b.如圖所示，當(dāng)通有電流的長直導(dǎo)線在m、n兩處時，根據(jù)安培定則，可知：二者在圓心o處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度都為b1/2;當(dāng)將m處長直導(dǎo)線移到p處時,兩直導(dǎo)線在圓心o處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度也為b1/2，做平行

11、四邊形，由圖中的幾何關(guān)系,可得cos 30，故選項b正確4（2017湖北三市六校聯(lián)考)如圖甲所示，無限長導(dǎo)線均通以恒定電流i.直線部分和坐標(biāo)軸接近重合,彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)o為圓心的相同半徑的一段圓弧，已知直線部分在原點(diǎn)o處不形成磁場,則圖乙中o處磁感應(yīng)強(qiáng)度和圖甲中o處磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的是()解析：選a.由題意可知，圖甲中o處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是其中一段在o點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的2倍，方向垂直紙面向里；圖a中,根據(jù)安培定則可知，左上段與右下段的通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場疊加為零，則剩余的兩段通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是其中一段在o點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的2倍，且方向垂直紙面向里，故a正確；同理，圖b中，四段通

12、電導(dǎo)線在o點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度是其中一段在o點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的4倍，方向垂直紙面向里，故b錯誤；圖c中，右上段與左下段產(chǎn)生磁場疊加為零，則剩余兩段產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是其中一段在o點(diǎn)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度的2倍，方向垂直紙面向外，故c錯誤；圖d中，四段在o點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度是其中一段在o點(diǎn)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度的2倍，方向垂直紙面向外，故d錯誤磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加三步驟空間中的磁場通常會是多個磁場的疊加，磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，可以通過平行四邊形定則進(jìn)行計算或判斷其步驟如下:（1）確定場源,如通電導(dǎo)線（2）定位空間中需求解磁場的點(diǎn)，利用安培定則判定各個場源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場的大小和方向如圖中m、n在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場（3)應(yīng)

13、用平行四邊形定則進(jìn)行合成,如圖中的合磁場b.考點(diǎn)二安培力作用下的平衡與加速問題1分析導(dǎo)體在磁場中平衡和加速問題的思路(1)確定要研究的導(dǎo)體(2）按照已知力重力安培力彈力摩擦力的順序，對導(dǎo)體受力分析（3）分析導(dǎo)體的運(yùn)動情況(4）根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列式求解2受力分析的注意事項(1)安培力的方向特點(diǎn)：fb，fi，即f垂直于b和i決定的平面（2）安培力的大小：應(yīng)用公式fbilsin 計算彎曲導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中所受安培力的大小時，有效長度l等于曲線兩端點(diǎn)的直線長度(3)視圖轉(zhuǎn)換：對于安培力作用下的力學(xué)問題，導(dǎo)體棒的受力往往分布在三維空間的不同方向上，這時應(yīng)利用俯視圖、剖面圖或側(cè)視圖等，變立體圖為二

14、維平面圖考向1：安培力作用下靜態(tài)平衡問題通電導(dǎo)體在磁場中受安培力和其它力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，可根據(jù)磁場方向、電流方向結(jié)合左手定則判斷安培力方向典例1 (2016廣東廣州三模)(多選）如圖所示，質(zhì)量為m、長度為l的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于o、o，并處于勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流i，且導(dǎo)線保持靜止時懸線與豎直方向夾角為.磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為（)az正向,tan by正向,cz負(fù)向，tan d沿懸線向上，sin 解析本題要注意在受力分析時把立體圖變成側(cè)視平面圖，然后通過平衡狀態(tài)的受力分析來確定b的方向和大小若b沿z正向，則從o向o看,導(dǎo)線受到的安培力filb，方向水平向左,如圖甲

15、所示，導(dǎo)線無法平衡，a錯誤若b沿y正向，導(dǎo)線受到的安培力豎直向上，如圖乙所示當(dāng)ft0,且滿足ilbmg，即b時,導(dǎo)線可以平衡,b正確若b沿z負(fù)向,導(dǎo)線受到的安培力水平向右，如圖丙所示若滿足ftsin ilb,ftcos mg,即b,導(dǎo)線可以平衡，c正確若b沿懸線向上，導(dǎo)線受到的安培力左斜下方向，如圖丁所示,導(dǎo)線無法平衡，d錯誤答案bc考向2：安培力作用下動態(tài)平衡問題此類題目是平衡問題,只是由于磁場大小或方向、電流大小或方向的變化造成安培力變化，與力學(xué)中某個力的變化類似的情景典例2 (2017陜西西安模擬）如圖所示，長為l的通電直導(dǎo)體棒放在光滑水平絕緣軌道上，勁度系數(shù)為k的水平輕彈簧一端固定，另

16、一端拴在棒的中點(diǎn)，且與棒垂直，整個裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中，彈簧伸長x時,棒處于靜止?fàn)顟B(tài)則()a導(dǎo)體棒中的電流方向從b流向ab導(dǎo)體棒中的電流大小為c若只將磁場方向緩慢順時針轉(zhuǎn)過一小角度,x變大d若只將磁場方向緩慢逆時針轉(zhuǎn)過一小角度，x變大解析由受力平衡可知安培力方向水平向右，由左手定則可知，導(dǎo)體棒中的電流方向從a流向b，故a錯誤；由于彈簧伸長為x,根據(jù)胡克定律有kxbil，可得i，故b正確;若只將磁場方向緩慢順時針或逆時針轉(zhuǎn)過一小角度，則安培力在水平方向上的分力減小，根據(jù)力的平衡可得，彈簧彈力變小，導(dǎo)致x變小，故c、d錯誤答案b考向3：安培力作用下加速問題此類題目是導(dǎo)體

17、棒在安培力和其它力作用下合力不再為零,而使導(dǎo)體棒產(chǎn)生加速度，根據(jù)受力特點(diǎn)結(jié)合牛頓第二定律解題是常用方法典例3 如圖所示，pq和mn為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌，相距1 m，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m0。2 kg，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)滑輪與物體相連，物體的質(zhì)量m0.3 kg，棒與導(dǎo)軌的動摩擦因數(shù)為0.5，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b2 t，方向豎直向下，為了使物體以加速度a3 m/s2加速上升，應(yīng)在棒中通入多大的電流？方向如何？(g10 m/s2)解析導(dǎo)體棒所受的最大靜摩擦力大小為fm0。5mg1 nm的重力為gmg3 n要使物體加速上升，則安培力方向必須水平向左，則根據(jù)左手定則判斷得知棒中電流的方

18、向?yàn)橛蒩到b。根據(jù)受力分析，由牛頓第二定律有f安gfm(mm)af安bil聯(lián)立得i2。75 a答案2。75 a方向由ab安培力作用下導(dǎo)體的分析技巧(1）安培力作用下導(dǎo)體的平衡問題與力學(xué)中的平衡問題分析方法相同，只不過多了安培力，解題的關(guān)鍵是畫出受力分析示意圖（2）安培力作用下導(dǎo)體的加速問題與動力學(xué)問題分析方法相同，關(guān)鍵是做好受力分析,然后根據(jù)牛頓第二定律求出加速度考點(diǎn)三磁場中導(dǎo)體運(yùn)動方向的判斷1判定通電導(dǎo)體運(yùn)動或運(yùn)動趨勢的思路2幾種判定方法電流元法分割為電流元安培力方向整段導(dǎo)體所受合力方向運(yùn)動方向特殊位置法在特殊位置安培力方向運(yùn)動方向等效法環(huán)形電流小磁針條形磁鐵通電螺線管多個環(huán)形電流結(jié)論法同向

19、電流互相吸引，異向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時,有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢轉(zhuǎn)換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動或運(yùn)動趨勢的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律,確定磁體所受電流磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動方向1. 一個可以自由運(yùn)動的線圈l1和一個固定的線圈l2互相絕緣垂直放置，且兩個線圈的圓心重合,如圖所示當(dāng)兩線圈中通以圖示方向的電流時，從左向右看，線圈l1將（)a不動b順時針轉(zhuǎn)動c逆時針轉(zhuǎn)動d在紙面內(nèi)平動解析：選b。方法一(電流元法）把線圈l1沿水平轉(zhuǎn)動軸分成上下兩部分,每一部分又可以看成無數(shù)段直線電流元,電流元處在l2產(chǎn)

20、生的磁場中，根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場方向向上,由左手定則可得，上半部分電流元所受安培力均指向紙外，下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi)，因此從左向右看線圈l1將順時針轉(zhuǎn)動方法二（等效法）把線圈l1等效為小磁針,該小磁針剛好處于環(huán)形電流i2的中心，小磁針的n極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流i2的磁場方向，由安培定則知i2產(chǎn)生的磁場方向在其中心處豎直向上，而l1等效成小磁針后，轉(zhuǎn)動前，n極指向紙內(nèi)，因此小磁針的n極應(yīng)由指向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上，所以從左向右看，線圈l1將順時針轉(zhuǎn)動方法三(結(jié)論法）環(huán)形電流i1、i2之間不平行,則必有相對轉(zhuǎn)動，直到兩環(huán)形電流同向平行為止據(jù)此可得，從左向右看，線圈l1將順時針轉(zhuǎn)動

21、2如圖所示，蹄形磁鐵用柔軟的細(xì)繩懸吊在天花板上,在磁鐵兩極的正下方固定著一根水平直導(dǎo)線，當(dāng)直導(dǎo)線中通以向右的電流時(）a磁鐵的n極向紙外、s極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動，繩子對磁鐵的拉力減小b磁鐵的s極向紙外、n極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動，繩子對磁鐵的拉力減小c磁鐵的n極向紙外、s極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動，繩子對磁鐵的拉力增大d磁鐵的s極向紙外、n極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動,繩子對磁鐵的拉力增大解析：選c.假設(shè)磁鐵不動，導(dǎo)線運(yùn)動，根據(jù)安培定則可知，通電導(dǎo)線左邊的磁場斜向下,而右邊的磁場斜向上，那么在導(dǎo)線兩側(cè)取兩小段，根據(jù)左手定則可知，左邊一小段所受安培力的方向垂直紙面向里,右側(cè)一小段所受安培力的方向垂直紙面向外，從上往下看，導(dǎo)線順時針轉(zhuǎn)動如今導(dǎo)線不

22、動,磁鐵運(yùn)動，根據(jù)相對運(yùn)動，則知磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動（從上向下看)，即n極向紙外轉(zhuǎn)動,s極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動當(dāng)轉(zhuǎn)動90時，導(dǎo)線所受的安培力方向豎直向上，根據(jù)牛頓第三定律可得磁鐵受到導(dǎo)線向下的作用力，故繩子對磁鐵的拉力增大，c正確判斷磁場中導(dǎo)體運(yùn)動趨勢的兩點(diǎn)注意(1）應(yīng)用左手定則判定安培力方向時，磁感線穿入手心，大拇指一定要與磁感線方向垂直，四指與電流方向一致但不一定與磁感線方向垂直，這是因?yàn)?f一定與b垂直,i不一定與b垂直 (2)導(dǎo)體與導(dǎo)體之間、磁體與磁體之間、磁體與導(dǎo)體之間的作用力和其他作用力一樣具有相互性，滿足牛頓第三定律課時規(guī)范訓(xùn)練基礎(chǔ)鞏固題組1中國宋代科學(xué)家沈括在夢溪筆談中最早記載了地磁偏角：“以

23、磁石磨針鋒,則能指南，然常微偏東，不全南也”進(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是（）a地理南、北極與地磁場的南、北極不重合b地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近c(diǎn)地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行d地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用解析：選c.由題意可知，地理南、北極與地磁場的南、北極不重合，存在磁偏角，a正確磁感線是閉合的，再由圖可推知地球內(nèi)部存在磁場,地磁南極在地理北極附近，故b正確只有赤道上方附近的磁感線與地面平行，故c錯誤射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的運(yùn)動方向與地磁場方向不平行，故地磁場對其有力的作用，這是磁場的

24、基本性質(zhì),故d正確2三根平行的長直導(dǎo)體棒分別過正三角形abc的三個頂點(diǎn),并與該三角形所在平面垂直，各導(dǎo)體棒中均通有大小相等的電流，方向如圖所示則三角形的中心o處的合磁場方向?yàn)椋ǎ゛平行于ab，由a指向bb平行于bc,由b指向cc平行于ca，由c指向ad由o指向c解析：選a。如圖所示，由右手螺旋定則可知，導(dǎo)體a中電流在o點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行bc,同理，可知導(dǎo)線b、c中電流在o點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向分別平行于ac、ab，又由于三根導(dǎo)線中電流大小相等，到o點(diǎn)的距離相等，則它們在o點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，再由平行四邊形定則，可得o處的合磁場方向?yàn)槠叫杏赼b，由a指向b,

25、故選項a正確3如圖所示，ac是一個用長為l的導(dǎo)線彎成的、以o為圓心的四分之一圓弧,將其放置在與平面aoc垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中當(dāng)在該導(dǎo)線中通以由c到a，大小為i的恒定電流時，該導(dǎo)線受到的安培力的大小和方向是()abil，平行于oc向左b.,垂直于ac的連線指向左下方c。，平行于oc向右d2bil,垂直于ac的連線指向左下方解析：選b.直導(dǎo)線折成半徑為r的圓弧形狀，在磁場中的有效長度為r，又因?yàn)閘2r,則安培力fbir。安培力的方向與有效長度的直線ac垂直，根據(jù)左手定則可知,安培力的方向垂直于ac的連線指向左下方，b正確4如圖所示，用粗細(xì)均勻的電阻絲折成平面梯形框架abcd.其中ab、

26、cd邊與ad邊夾角均為60，abbccdl，長度為l的電阻絲電阻為r0，框架與一電動勢為e、內(nèi)阻rr0的電源相連接，垂直于框架平面有磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場，則梯形框架abcd受到的安培力的大小為（）a0bc. d。解析：選c.并聯(lián)部分的總電阻為r并r0，電路中的總電流i，所以線框受到的合外力fbi2l,c正確5如圖所示,接通開關(guān)s的瞬間，用絲線懸掛于一點(diǎn)、可自由轉(zhuǎn)動的通電直導(dǎo)線ab將(）aa端向上，b端向下，懸線張力不變ba端向下,b端向上，懸線張力不變ca端向紙外，b端向紙內(nèi)，懸線張力變小da端向紙內(nèi)，b端向紙外，懸線張力變大解析：選d.當(dāng)開關(guān)s接通時，由安培定則知導(dǎo)線附近磁感線分布如圖，

27、由左手定則判斷出通電直導(dǎo)線此時左部受力指向紙內(nèi)，右部受力指向紙外,導(dǎo)線將轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)到與磁感線接近垂直時，導(dǎo)線轉(zhuǎn)動的同時，相當(dāng)于具有向里的電流,則導(dǎo)線受安培力將豎直向下，可知懸線張力變大,故選項d正確6電磁炮是一種理想的兵器,它的主要原理如圖所示，利用這種裝置可以把質(zhì)量為m2。0 g的彈體(包括金屬桿ef的質(zhì)量）加速到6 km/s.若這種裝置的軌道寬d2 m、長l100 m、電流i10 a、軌道摩擦不計且金屬桿ef與軌道始終垂直并接觸良好，則下列有關(guān)軌道間所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場力的最大功率結(jié)果正確的是(）ab18 t，pm1。08108 wbb0。6 t，pm7.2104 wcb0.6 t

28、,pm3。6106 wdb18 t,pm2。16106 w解析：選d.通電金屬桿在磁場中受安培力的作用而對彈體加速，由功能關(guān)系得bidlmv，代入數(shù)值解得b18 t;當(dāng)速度最大時磁場力的功率也最大，即pmbidvm，代入數(shù)值得pm2。16106 w，故選項d正確綜合應(yīng)用題組7質(zhì)量為m、長為l的直導(dǎo)體棒放置于四分之一光滑圓弧軌道上，整個裝置處于豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中，直導(dǎo)體棒中通有恒定電流，平衡時導(dǎo)體棒與圓弧圓心的連線與豎直方向成60角,其截面圖如圖所示則下列關(guān)于導(dǎo)體棒中電流的分析正確的是(）a導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向外，大小為ib導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向外，大小為ic導(dǎo)體棒中電流垂直紙

29、面向里,大小為id導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向里，大小為i解析:選c。根據(jù)左手定則可知，不管電流方向向里還是向外，安培力的方向只能沿水平方向,再結(jié)合導(dǎo)體棒的平衡條件可知，安培力只能水平向右，據(jù)此可判斷出，導(dǎo)體棒中的電流垂直紙面向里，對導(dǎo)體棒受力分析如圖所示，并根據(jù)平衡條件可知，fmgtan 60，又安培力為fbil，聯(lián)立可解得i,故選項c正確8如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為l，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端與水平直導(dǎo)體棒ab相連，彈簧與導(dǎo)軌平面平行并與ab垂直，直導(dǎo)體棒垂直跨接在兩導(dǎo)軌上,空間存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場閉合開關(guān)k后導(dǎo)體棒中的電流為i,導(dǎo)體棒平衡時

30、，彈簧伸長量為x1；調(diào)轉(zhuǎn)圖中電源極性，使導(dǎo)體棒中電流反向，導(dǎo)體棒中電流仍為i，導(dǎo)體棒平衡時彈簧伸長量為x2.忽略回路中電流產(chǎn)生的磁場，則勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小為（）a。(x1x2) b。（x2x1）c.(x2x1) d.（x2x1)解析:選d。由平衡條件可得mgsin kx1bil；調(diào)轉(zhuǎn)圖中電源極性使導(dǎo)體棒中電流反向,由平衡條件可得mgsin bilkx2，聯(lián)立解得b(x2x1)選項d正確9（多選)如右圖所示，在傾角為的光滑斜面上,垂直斜面放置一根長為l、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒,當(dāng)通以圖示方向電流i時，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強(qiáng)磁場，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b的方向由垂

31、直斜面向上沿逆時針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，下列說法中正確的是（)a此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度b逐漸增大b此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度b先減小后增大c此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度b的最小值為d此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度b的最大值為解析：選ac. 導(dǎo)體棒受重力、支持力、安培力作用而處于平衡狀態(tài)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b的方向由垂直斜面向上沿逆時針方向轉(zhuǎn)至水平向左的過程中,安培力由沿斜面向上轉(zhuǎn)至豎直向上，導(dǎo)體棒受力的動態(tài)變化如圖所示,則由圖知安培力逐漸增大，即此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度b逐漸增大，a對、b錯;剛開始安培力f最小，有sin ,所以此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度b的最小值為,c對;最后安培力最大，有fmg，即此過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度b的最大值

32、為,d錯10如圖所示，一長為10 cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場中；磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0。1 t，方向垂直于紙面向里;彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣，金屬棒通過開關(guān)與一電動勢為12 v的電池相連，電路總電阻為2 .已知開關(guān)斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5 cm；閉合開關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關(guān)斷開時相比均改變了0。3 cm。重力加速度的大小取10 m/s2.判斷開關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量解析:金屬棒通電后，閉合回路電流i a6 a導(dǎo)體棒受到的安培力大小為fbil0.06 n。開關(guān)閉合后，電流方向?yàn)閺腷到a，由左手定則可判斷知金

33、屬棒受到的安培力方向豎直向下由平衡條件知：開關(guān)閉合前：2kxmg開關(guān)閉合后：2k(xx)mgf代入數(shù)值解得m0.01 kg。答案：方向豎直向下0.01 kg11某同學(xué)用圖中所給器材進(jìn)行與安培力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)兩根金屬導(dǎo)軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行,足夠大的電磁鐵(未畫出)的n極位于兩導(dǎo)軌的正上方，s極位于兩導(dǎo)軌的正下方，一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直（1)在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)電路要求滑動變阻器以限流方式接入電路，且在開關(guān)閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動（2)為使金屬棒在離開導(dǎo)軌時具有更大的速度，有人提出以下建議：a適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離b換一根更長的金屬棒c適當(dāng)增大金屬棒中的

34、電流其中正確的是_（填入正確選項前的標(biāo)號）解析:（1）由于磁場方向豎直向下，要使金屬棒的運(yùn)動如圖所示，則金屬棒中電流由里向外,滑動變阻器用限流接法，實(shí)物圖連接如圖所示(2)為使金屬棒離開時速度較大，由動能定理知bilxmv2，v ，適當(dāng)增大兩導(dǎo)軌間的距離，可以增大v，適當(dāng)增大金屬棒的電流可以增大v，換一根更長的金屬棒，增大了質(zhì)量，v變小，因此a、c正確答案：(1）圖見解析(2）ac12載流長直導(dǎo)線周圍磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為bki/r，式中常量k0，i為電流強(qiáng)度,r為距導(dǎo)線的距離在水平長直導(dǎo)線mn正下方，矩形線圈abcd通以逆時針方向的恒定電流，被兩根等長的輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛，如圖所示開始時

35、mn內(nèi)不通電流,此時兩細(xì)線內(nèi)的張力均為t0.當(dāng)mn通以強(qiáng)度為i1的電流時，兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為t1;當(dāng)mn內(nèi)的電流強(qiáng)度變?yōu)閕2時，兩細(xì)線的張力均大于t0。（1）分別指出強(qiáng)度為i1、i2的電流的方向；(2）求mn分別通以強(qiáng)度為i1和i2電流時，線框受到的安培力f1與f2大小之比;（3)當(dāng)mn內(nèi)的電流強(qiáng)度為i3時兩細(xì)線恰好斷裂,在此瞬間線圈的加速度大小為a,求i3.解析：(1)由題意知，當(dāng)mn通以電流i1時，線圈受到的安培力向上，根據(jù)左手定則、安培定則可以判斷i1的方向向左,當(dāng)mn通以電流i2時，線圈受到的安培力應(yīng)向下，同理，可以判斷i2的方向向右(2）當(dāng)mn中的電流為i時,線圈受到的安培力大小

36、為fkiil式中r1、r2分別為ab、cd與mn的間距，i為線圈中的電流，l為ab、cd的長度所以(3）設(shè)mn中電流為i3時，線圈所受安培力為f3，由題設(shè)條件有2t0mg,2t1f1mg，f3mgma，由以上各式得i3i1答案：（1）i1方向向左，i2方向向右(2)(3)i1第2節(jié)磁場對運(yùn)動電荷的作用一、洛倫茲力1定義：運(yùn)動電荷在磁場中所受的力2大小(1)vb時，f0.（2）vb時，fqvb.（3）v與b夾角為時，fqvbsin_.3方向（1）判定方法:應(yīng)用左手定則，注意四指應(yīng)指向正電荷運(yùn)動方向或負(fù)電荷運(yùn)動的反方向（2）方向特點(diǎn)：fb，fv。即f垂直于b、v決定的平面（注意b和v可以有任意夾角

37、）由于f始終垂直于v的方向，故洛倫茲力永不做功二、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動1若vb,帶電粒子以入射速度v做勻速直線運(yùn)動2若vb，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速度v做勻速圓周運(yùn)動3基本公式(1)向心力公式:qvbm.（2)軌道半徑公式：r.（3）周期公式：t。f。2f。三、洛倫茲力的應(yīng)用實(shí)例1回旋加速器（1）構(gòu)造：如圖所示,d1、d2是半圓形金屬盒,d形盒的縫隙處接交流電源d形盒處于勻強(qiáng)磁場中(2）原理：交變電流的周期和粒子做圓周運(yùn)動的周期相等，粒子在圓周運(yùn)動的過程中一次一次地經(jīng)過d形盒縫隙，兩盒間的電勢差一次一次地反向，粒子就會被一次一次地加速由qvb，得ekm，可見粒子獲得的最大動能

38、由磁感應(yīng)強(qiáng)度b和d形盒半徑r決定，與加速電壓無關(guān)2質(zhì)譜儀(1)構(gòu)造：如圖所示,由粒子源、加速電場、偏轉(zhuǎn)磁場和照相底片等組成（2)原理:粒子由靜止在加速電場中被加速，根據(jù)動能定理qumv2可知進(jìn)入磁場的速度v.粒子在磁場中受洛倫茲力偏轉(zhuǎn)，做勻速圓周運(yùn)動,根據(jù)牛頓第二定律，qvb.由以上幾式可得出需要研究的物理量如粒子軌道半徑、粒子質(zhì)量、比荷等自我診斷1判斷正誤(1)洛倫茲力和安培力的方向都與磁場方向垂直(）（2)粒子在只受到洛倫茲力作用時運(yùn)動的動能不變（)(3）運(yùn)動電荷進(jìn)入磁場后(無其他力作用）可能做勻速直線運(yùn)動（）（4）洛倫茲力可以做正功、做負(fù)功或不做功（)(5）帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周

39、運(yùn)動的周期與速度的大小無關(guān)（）（6）帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑與粒子的比荷成正比(）（7)經(jīng)回旋加速器加速的帶電粒子的最大初動能由d形盒的最大半徑?jīng)Q定，與加速電壓無關(guān)（)（8)質(zhì)譜儀只能區(qū)分電荷量不同的粒子（）2如圖所示,電子槍射出的電子束進(jìn)入示波管，在示波管正下方有豎直放置的通電環(huán)形導(dǎo)線，則示波管中的電子束將（)a向上偏轉(zhuǎn)b向下偏轉(zhuǎn)c向紙外偏轉(zhuǎn)d向紙里偏轉(zhuǎn)解析：選a。由安培定則知，環(huán)形導(dǎo)線在示波管處產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向外,由左手定則可判斷，電子受到的洛倫茲力方向向上，a正確3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（未畫出)一帶電粒子從緊貼鋁板上

40、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。已知粒子穿越鋁板時，其動能損失一半，速度方向和電荷量不變不計重力鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為（)a2bc1 d。解析：選d。根據(jù)洛倫茲力提供向心力得qvb，粒子的動能ekmv2，由此得磁感應(yīng)強(qiáng)度b1,結(jié)合題意知動能和半徑都減小為原來的一半，則磁感應(yīng)強(qiáng)度b2,故，故d正確4（多選)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,硅微條徑跡探測器可以探測粒子在其中運(yùn)動的軌跡宇宙射線中有大量的電子、正電子和質(zhì)子當(dāng)這些粒子從上部垂直進(jìn)入磁場時,下列說法正確的是（)a電子與正電子的偏轉(zhuǎn)方向一定不同b電子與正電子在磁場中運(yùn)動軌跡

41、的半徑一定相同c僅依據(jù)粒子運(yùn)動軌跡無法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子d粒子的動能越大，它在磁場中運(yùn)動軌跡的半徑越小解析：選ac.電子、正電子和質(zhì)子垂直進(jìn)入磁場時，所受的重力均可忽略，受到的洛倫茲力方向與其電性有關(guān)，由左手定則可知a正確；由軌跡半徑r知，若電子與正電子進(jìn)入磁場時的速度不同,則其運(yùn)動的軌跡半徑也不相同，故b錯誤；由r知d錯誤；因?yàn)橘|(zhì)子和正電子的速度未知,半徑關(guān)系不確定，故依據(jù)粒子運(yùn)動軌跡無法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子，c正確考點(diǎn)一對洛倫茲力的理解1洛倫茲力的特點(diǎn)（1)洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動電荷速度方向和磁場方向確定的平面（2）當(dāng)電荷運(yùn)動方向發(fā)生變化時,洛倫茲力的方向也隨之變化（3

42、)洛倫茲力一定不做功2洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別（1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質(zhì)的力,都是磁場力(2）安培力可以做功，而洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功3洛倫茲力與電場力的比較1下列關(guān)于洛倫茲力的說法中,正確的是()a只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同b如果把q改為q,且速度反向，大小不變，則洛倫茲力的大小、方向均不變c洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直,磁場方向一定與電荷運(yùn)動方向垂直d粒子在只受到洛倫茲力作用下運(yùn)動的動能、速度均不變解析：選b.因?yàn)槁鍌惼澚Φ拇笮〔坏c粒子速度大小有關(guān)，而且與粒子速度的方向有關(guān)，如當(dāng)粒子速度與磁場垂直時fqvb，當(dāng)粒子速度與磁場平行時f0。又由于洛

43、倫茲力的方向永遠(yuǎn)與粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同時，洛倫茲力的方向也不同，所以a選項錯因?yàn)閝改為q且速度反向，由左手定則可知洛倫茲力方向不變，再由fqvb知大小也不變，所以b選項正確因?yàn)殡姾蛇M(jìn)入磁場時的速度方向可以與磁場方向成任意夾角，所以c選項錯因?yàn)槁鍌惼澚偱c速度方向垂直,因此,洛倫茲力不做功，粒子動能不變，但洛倫茲力可改變粒子的運(yùn)動方向，使粒子速度的方向不斷改變，所以d選項錯2（多選）如圖所示，兩根長直導(dǎo)線豎直插入光滑絕緣水平桌面上的m、n兩小孔中，o為m、n連線的中點(diǎn)，連線上a、b兩點(diǎn)關(guān)于o點(diǎn)對稱導(dǎo)線均通有大小相等、方向向上的電流已知長直導(dǎo)線周圍產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度bk，式中k

44、是常數(shù)，i是導(dǎo)線中的電流,r為對應(yīng)點(diǎn)到導(dǎo)線的距離一帶正電的小球以初速度v0從a點(diǎn)出發(fā)沿mn連線運(yùn)動到b點(diǎn)關(guān)于上述過程，下列說法正確的是()a小球先做加速運(yùn)動后做減速運(yùn)動b小球一直做勻速直線運(yùn)動c小球?qū)ψ烂娴膲毫ο葴p小后增大d小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢痹谠龃蠼馕觯哼xbd。由右手螺旋定則可知，m處的通電導(dǎo)線在mo區(qū)域產(chǎn)生的磁場垂直于mo向里， 離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場越弱，所以磁場由m到o逐漸減弱;n處的通電導(dǎo)線在on區(qū)域產(chǎn)生的磁場垂直于on向外，由o到n逐漸增強(qiáng)，帶正電的小球由a點(diǎn)沿連線mn運(yùn)動到b點(diǎn)，受到的洛倫茲力fbqv為變力,則從m到o洛倫茲力的方向向上，隨磁場的減弱而減小，從o到n洛倫茲力的方向向下,隨

45、磁場的增強(qiáng)而增大，所以對桌面的壓力一直在增大,d正確，c錯誤；由于桌面光滑，洛倫茲力始終沿豎直方向，所以小球在水平方向上不受力,做勻速直線運(yùn)動,b正確、a錯誤3（2017河南開封四校二聯(lián))如圖所示,某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，電場方向水平向右，磁場方向垂直紙面向里，一帶電微粒由a點(diǎn)進(jìn)入電磁場并剛好能沿ab直線向上運(yùn)動下列說法中正確的是()a微粒一定帶負(fù)電b微粒的動能一定減小c微粒的電勢能一定增加d微粒的機(jī)械能不變解析：選a。對該微粒進(jìn)行受力分析得:它受到豎直向下的重力、水平方向的電場力和垂直速度方向的洛倫茲力，其中重力和電場力是恒力，由于粒子沿直線運(yùn)動，則可以判斷出其受到的洛倫茲力也是

46、恒定的，即該粒子是做勻速直線運(yùn)動，動能不變，所以b項錯誤；如果該微粒帶正電，則受到向右的電場力和向左下方的洛倫茲力，所以微粒受到的力不會平衡,故該微粒一定帶負(fù)電，a項正確；該微粒帶負(fù)電，向左上方運(yùn)動，所以電場力做正功，電勢能一定是減小的，c項錯誤；因?yàn)橹亓菽茉黾?，動能不?所以該微粒的機(jī)械能增加,d項錯誤理解洛倫茲力的四點(diǎn)注意（1)正確分析帶電粒子所在區(qū)域的合磁場方向(2)判斷洛倫茲力方向時，特別區(qū)分電荷的正、負(fù)，并充分利用fb、fv的特點(diǎn)（3）計算洛倫茲力大小時，公式fqvb中，v是電荷與磁場的相對速度(4）洛倫茲力對運(yùn)動電荷（或帶電體）不做功、不改變速度的大小，但它可改變運(yùn)動電荷(或帶電

47、體)速度的方向，影響帶電體所受其他力的大小，影響帶電體的運(yùn)動時間等考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動1帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動圓心、半徑及時間的確定方法(1）圓心的確定已知入射點(diǎn)、出射點(diǎn)、入射方向和出射方向時，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖甲所示，p為入射點(diǎn)，m為出射點(diǎn)）已知入射方向、入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線,這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌跡的圓心(如圖乙所示，p為入射點(diǎn),m為出射點(diǎn))（2）半徑的確定可利用物理學(xué)公式或幾何知識（勾股定理、三角函數(shù)等)求出半徑大小(3）運(yùn)動時

48、間的確定粒子在磁場中運(yùn)動一周的時間為t,當(dāng)粒子運(yùn)動的圓弧所對應(yīng)的圓心角為時，其運(yùn)動時間表示為: tt（或t）2重要推論（1)當(dāng)速度v一定時，弧長（或弦長)越長，圓心角越大，則帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動的時間越長（2)當(dāng)速率v變化時，圓心角大的運(yùn)動時間長考向1:圓形磁場區(qū)域（1）圓形邊界中，若帶電粒子沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示,軌跡圓與區(qū)域圓形成相交圓，巧用幾何關(guān)系解決(2）帶電粒子在圓形磁場中不沿徑向，軌跡圓與區(qū)域圓相交，抓住兩圓心,巧用對稱性解決典例1 （2017湖南師大附中月考)（多選）如圖所示，以o為圓心、mn為直徑的圓的左半部分內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,三個不計重力、質(zhì)量相同、帶

49、電荷量相同的帶正電粒子a、b和c以相同的速率分別沿ao、bo和co方向垂直于磁場射入磁場區(qū)域，已知bo垂直mn,ao、co與bo的夾角都為30，a、b、c三個粒子從射入磁場到射出磁場所用時間分別為ta、tb、tc,則下列給出的時間關(guān)系可能正確的是（)atatbtcbtatbtcctatbtc dtatbtc解析粒子帶正電，偏轉(zhuǎn)方向如圖所示，粒子在磁場中的運(yùn)動周期相同,在磁場中運(yùn)動的時間tt,故粒子在磁場中運(yùn)動對應(yīng)的圓心角越大，運(yùn)動時間越長設(shè)粒子的運(yùn)動半徑為r，圓形區(qū)域半徑為r,當(dāng)粒子a恰好從m點(diǎn)射出磁場時，rr,當(dāng)粒子b恰好從m點(diǎn)射出磁場時，rr,如圖甲所示，tatbtc.當(dāng)rr時，粒子a對應(yīng)

50、的圓心角最小，c對應(yīng)的圓心角最大,tctbta;當(dāng)rr,軌跡如圖乙所示，tatbtc。同理,rrr時，tatbtc.a、d正確答案ad典例2 (2016高考全國甲卷）一圓筒處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與筒的軸平行，筒的橫截面如圖所示圖中直徑mn的兩端分別開有小孔，筒繞其中心軸以角速度順時針轉(zhuǎn)動在該截面內(nèi)，一帶電粒子從小孔m射入筒內(nèi),射入時的運(yùn)動方向與mn成30角當(dāng)筒轉(zhuǎn)過90時，該粒子恰好從小孔n飛出圓筒不計重力若粒子在筒內(nèi)未與筒壁發(fā)生碰撞，則帶電粒子的比荷為()a.bc. d.解析如圖所示，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，圓弧所對應(yīng)的圓心角由幾何知識知為30，則,即,選項a正確答案

51、a考向2：直線邊界(進(jìn)、出磁場具有對稱性，如圖所示)典例3 （多選）如圖，兩個初速度大小相同的同種離子a和b，從o點(diǎn)沿垂直磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，最后打到屏p上，不計重力，下列說法正確的有（)aa、b均帶正電ba在磁場中飛行的時間比b的短ca在磁場中飛行的路程比b的短da在p上的落點(diǎn)與o點(diǎn)的距離比b的近解析a、b粒子做圓周運(yùn)動的半徑都為r，畫出軌跡如圖所示，圓o1、o2分別為b、a的軌跡,a在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角大,由tt和軌跡圖可知a、d選項正確答案ad考向3:平行邊界(存在臨界條件，如圖所示）典例4 (2017湖南長沙模擬)如圖所示，一個理想邊界為pq、mn的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場寬度為d，方向垂

52、直紙面向里一電子從o點(diǎn)沿紙面垂直pq以速度v0進(jìn)入磁場若電子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑為2d.o在mn上，且oo與mn垂直下列判斷正確的是（)a電子將向右偏轉(zhuǎn)b電子打在mn上的點(diǎn)與o點(diǎn)的距離為dc電子打在mn上的點(diǎn)與o點(diǎn)的距離為dd電子在磁場中運(yùn)動的時間為解析電子帶負(fù)電，進(jìn)入磁場后，根據(jù)左手定則判斷可知，所受的洛倫茲力方向向左，電子將向左偏轉(zhuǎn)，如圖所示,a錯誤；設(shè)電子打在mn上的點(diǎn)與o點(diǎn)的距離為x，則由幾何知識得：xr2d（2)d，故b、c錯誤；設(shè)軌跡對應(yīng)的圓心角為，由幾何知識得:sin 0。5，得,則電子在磁場中運(yùn)動的時間為t,故d正確答案d帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的分析方法考點(diǎn)三回旋加速

53、器和質(zhì)譜儀1質(zhì)譜儀的主要特征將質(zhì)量數(shù)不等，電荷數(shù)相等的帶電粒子經(jīng)同一電場加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場各粒子由于軌道半徑不同而分離,其軌道半徑r .在上式中，b、u、q對同一元素均為常量,故r，根據(jù)不同的半徑,就可計算出粒子的質(zhì)量或比荷2回旋加速器的主要特征(1）帶電粒子在兩d形盒中回旋周期等于兩盒狹縫之間高頻電場的變化周期，與帶電粒子的速度無關(guān)（2)將帶電粒子在兩盒狹縫之間的運(yùn)動首尾連起來是一個初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(3）帶電粒子每加速一次，回旋半徑就增大一次，所以各半徑之比為1（4）粒子的最后速度v，可見帶電粒子加速后的能量取決于d形盒的最大半徑和磁場的強(qiáng)弱1. (2017河南省實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考）（多選)如圖所示是醫(yī)用回旋加速器的示意圖,其核心部分是兩個d形金屬盒，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場中,并分別與高頻電源相連現(xiàn)分別加速氘核（h)和氦核（he)下列說法中正確的是（）a氘核(h)的最大速度較大b它們在d形盒內(nèi)運(yùn)動的周期相等c氦核(he)的最大動能較大d僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動能解析：選bc。粒子在回旋加速器中能達(dá)到的最大速度，取決于在最外圈做圓周運(yùn)動的速度根據(jù)qvbm，得v，兩粒子的比荷相等,所以最大速度相等，a錯誤帶電粒子在磁場中運(yùn)動的周期t,兩粒子的比荷相等,所以周期相等，b正確最大動能ekmv2,兩粒子的比荷相等,但質(zhì)量不等，所以氦核最大動能大