廣東省深圳市高二物理《磁場》課件

1、第九章 磁場 (90分鐘，100分)2021/8/8 星期日1一、單項(xiàng)選擇題（本大題共6小題，每小題3分，共18分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意）1.（2020汕頭模擬）如圖1，通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合金屬框共面，第一次將金屬框由平移至，第二次將金屬框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到.設(shè)先后兩次磁通量的變化量分別是1和2，則（ ） A.12 B.1=2 C.12 D.不能判斷2021/8/8 星期日22.某離子速度選擇器的原理示意圖如圖2所示，在一半徑為R=0.1 m的圓柱筒內(nèi)有B=110-2 T的勻強(qiáng)磁場，方向平行于軸線，在圓柱筒截面某一直徑兩端筒壁上開有小孔a、b分別作為入射孔和出射孔.現(xiàn)有一束比荷 的正

2、離子（重力不計(jì)），以入射角=30從a孔垂直磁場射入，不與筒壁碰撞就能從b孔射出，則該離子的速度v大小是（ ）【解析】選C.設(shè)開始位置的磁場為B1，位置的磁場為B2，則1=B2S-B1S=（B2-B1）S；2=-B2S-B1S=-(B2+B1)S, 故有12，C項(xiàng)正確.2021/8/8 星期日3【解析】選A.由粒子進(jìn)入磁場的方向作出洛倫茲力的方向，由進(jìn)入磁場和出磁場的位置及對(duì)稱性可作出射出磁場時(shí)洛倫茲力的方向，a、b兩點(diǎn)洛倫茲力方向的交點(diǎn)就是軌跡的圓心位置.再由幾何關(guān)系可求出軌跡圓的半徑為r=2R，由洛倫茲力提供向心力得： 所以A.1105 m/sB.5104 m/sC.1104 m/sD.51

3、03 m/s2021/8/8 星期日43.(2020長春模擬)如圖3所示為一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的均勻磁場，質(zhì)量為m、電量為+q的粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，A、B為兩塊中心開有小孔的極板，原來電勢(shì)都為零，每當(dāng)粒子順時(shí)針飛經(jīng)A板時(shí)，A板電勢(shì)升高為U，B板電勢(shì)仍保持為零，粒子在兩板間電場中得到加速，每當(dāng)粒子離開B板時(shí)，A板電勢(shì)又降為零，粒子在電場一次次加速下動(dòng)能不斷增大，而繞行半徑不變，則（ ）2021/8/8 星期日5A.粒子從A板小孔處由靜止開始在電場作用下加速，繞行n圈后回到A板時(shí)獲得的總動(dòng)能為2nqUB.在粒子繞行的整個(gè)過程中，A板電勢(shì)可以始終

4、保持為+UC.在粒子繞行的整個(gè)過程中，每一圈的周期不變D.為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，磁場必須周期性遞增，則粒子繞行第n圈時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2021/8/8 星期日6【解析】2021/8/8 星期日72021/8/8 星期日8【解析】2021/8/8 星期日95.如圖5所示，在x軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以速度v進(jìn)入磁場，粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度方向垂直于磁場且與x軸正方向成120角，若粒子穿過y軸正半軸后在磁場中到x軸的最大距離為a，則該粒子的比荷和所帶電荷的正負(fù)是（ ）2021/8/8 星期日10【解析】選C.由題中帶

5、電粒子穿過y軸正半軸，可知粒子所帶電荷的電性為負(fù)，根據(jù)題目含義畫出軌跡如圖所示，又有粒子在磁場中到x軸的最大距離為a，滿足關(guān)系式：R+Rsin30=a，可得： 粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng).洛倫茲力提供粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力.即 解得 故選項(xiàng)C正確.2021/8/8 星期日112021/8/8 星期日122021/8/8 星期日13【解析】選C.帶正電小球受到洛倫茲力方向?yàn)樨Q直向上，由于mgqv0B，則小球受到彈力豎直向上，由于摩擦阻力使小球速度減小，洛倫茲力減小，彈力增大，摩擦力增大，因此，最終小球會(huì)靜止，故整個(gè)過程中，帶電小球克服摩擦力所做的功為 C項(xiàng)正確.2021/8/8 星期日14二、雙

6、項(xiàng)選擇題（本大題共6小題，每小題5分，共30分，每小題有兩個(gè)選項(xiàng)符合題意）7.在雷雨天氣時(shí)，空中有許多陰雨云都帶有大量電荷，在大樓頂有一避雷針，其周圍擺放一圈小磁針，當(dāng)避雷針正上方的一塊陰雨云對(duì)避雷針放電時(shí)，發(fā)現(xiàn)避雷針周圍的小磁針的某一磁極呈順時(shí)針排列（俯視），則該塊陰雨云可能帶（ ）A.正電荷 B.負(fù)電荷C.正負(fù)電荷共存 D.無法判斷2021/8/8 星期日15【解析】選A、B.如果是小磁針的N極順時(shí)針排列，說明磁場方向?yàn)轫槙r(shí)針，由安培定則可知，電流應(yīng)是豎直向下，即該陰雨云帶正電荷；如果是小磁針的S極順時(shí)針排列，說明磁場方向?yàn)槟鏁r(shí)針，由安培定則可知，電流方向?yàn)樨Q直向上，即該陰雨云帶負(fù)電荷，故

7、選項(xiàng)A、B正確.2021/8/8 星期日168.如圖7所示，用兩個(gè)一樣的彈簧測力計(jì)吊著一根長為L的銅棒，銅棒所在的虛線范圍內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，棒中通以自左向右的電流，當(dāng)棒靜止時(shí)，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)之和為F1；若將棒中的電流反向，當(dāng)棒靜止時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)之和為F2，且F2F1，根據(jù)這兩個(gè)數(shù)據(jù)，可以確定（ ）A.磁場的方向B.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小C.電流的大小D.銅棒的重力2021/8/8 星期日17【解析】選A、D.由彈簧測力計(jì)示數(shù)F2F1可知，電流向右時(shí)F安方向向上，再由左手定則可確定磁場方向垂直于紙面向里.再由題意，電流自左向右時(shí)，F(xiàn)1+F安=mg，電流反向后，F(xiàn)2-F安=mg，解得由于F

8、安=BIL，B、I未知，故不能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I的大小，正確的選項(xiàng)為A、D.2021/8/8 星期日189.某制藥廠的污水處理站的管道中安裝了如圖8所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，在前后兩表面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極，當(dāng)含有大量正負(fù)離子（其重力不計(jì)）的污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，利用電壓表所顯示的兩個(gè)電極間的電壓U，就可測出污水流量Q（單位時(shí)間內(nèi)流出的污水體積），則下列說法正確的是（ ）2021/8/8 星期日19A.后表面的電勢(shì)一定高于前表面的電勢(shì)，與正負(fù)哪種離子多少無關(guān)B.若污水中正

9、負(fù)離子數(shù)相同，則前后表面的電勢(shì)差為零C.流量Q越大，兩個(gè)電極間的電壓U越大D.污水中離子數(shù)越多，兩個(gè)電極間的電壓U越大2021/8/8 星期日20【解析】選A、C.由左手定則可判斷出，正離子向后表面偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向前表面偏轉(zhuǎn)，從而使后表面的電勢(shì)高于前表面的電勢(shì)，與正負(fù)離子的數(shù)量無關(guān)，后表面與前表面的電勢(shì)差大于零，A正確，B錯(cuò)誤.當(dāng)前后表面聚集的電荷使再進(jìn)入的離子受到的電場力和洛倫茲力平衡時(shí) 板間電壓便不再變化，與污水中離子數(shù)無關(guān).流量越大，污水的速度越大，由平衡式可得，U越大，C正確，D錯(cuò)誤.2021/8/8 星期日2110.磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，如圖9是它

10、的示意圖.平行金屬板a、b之間有一個(gè)很強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）垂直于B的方向噴入磁場，每個(gè)離子的速度為v，電荷量大小為q，a、b兩板間距為d，穩(wěn)定時(shí)下列說法中正確的是（ ）2021/8/8 星期日22A.圖中a板是電源的正極B.圖中b板是電源的正極C.電源的電動(dòng)勢(shì)為BvdD.電源的電動(dòng)勢(shì)為Bvq【解析】選B、C.由左手定則，在磁場的作用下，帶正電荷的離子向b板聚集，帶負(fù)電荷的離子向a板聚集，b板是電源的正極，當(dāng)電場力等于洛倫茲力時(shí)，兩極板間的電壓最大， U=Bvd.2021/8/8 星期日2311.如圖10甲所示，電流恒定的通電

11、直導(dǎo)體棒MN，垂直平放在兩條相互平行的水平光滑長導(dǎo)軌上，電流方向由M指向N，在兩軌間存在著豎直磁場，取垂直紙面向里的方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度的正方向，當(dāng)t=0時(shí)導(dǎo)體棒恰好靜止，若B按如圖乙所示的余弦規(guī)律變化，下列說法正確的是（ ）2021/8/8 星期日24A.在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)B.在最初的一個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)體棒一直向左運(yùn)動(dòng)C.在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)體棒的加速度先增大后減小D.在最初的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)體棒的速度先增大后減小2021/8/8 星期日25【解析】選A、D.由安培力的表達(dá)式F=ILB結(jié)合題圖乙可知，安培力F在一個(gè)周期內(nèi)隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化而變化，在前 周期內(nèi)，安培力F方向

12、不變，大小變小，加速度方向不變，大小變小，由于初速度為零，所以在水平方向上做變加速直線運(yùn)動(dòng)；在 周期到 周期內(nèi)，磁場方向改變，安培力方向改變，加速度方向改變，速度減小，至 周期時(shí)速度減小到零，所以D正確；而后在 周期到 周期內(nèi)，MN反向加速，在一個(gè)周期結(jié)束時(shí)又回到原來的位置，即做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以A正確.2021/8/8 星期日2612.利用如圖11所示的方法可以測得金屬導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n，現(xiàn)測得一塊橫截面為矩形的金屬導(dǎo)體的寬為b，厚為d，并加有與側(cè)面垂直的勻強(qiáng)磁場B，當(dāng)通以圖示方向電流I時(shí)，在導(dǎo)體上、下表面間用電壓表可測得電壓為U.已知自由電子的電量為e，則下列判斷正確的是（ ）20

13、21/8/8 星期日27A.上表面電勢(shì)高B.下表面電勢(shì)高C.該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為D.該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為2021/8/8 星期日28【解析】選B、D.畫出平面圖如圖,由左手定則，自由電子向上表面偏轉(zhuǎn)，故下表面電勢(shì)高.故B正確，A錯(cuò)誤.再根據(jù) I=neSv=nebdv，得 故D正確，C錯(cuò)誤.2021/8/8 星期日29三、計(jì)算題（本大題共3小題，共52分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位）13.（16分）如圖12所示，直線MN上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場.正、負(fù)電子同時(shí)從同一點(diǎn)O以與MN成30角的同樣速度v射入磁場（電子質(zhì)量為m，電荷量為e），它們從磁場

14、中射出時(shí)相距多遠(yuǎn)？射出的時(shí)間差是多少？2021/8/8 星期日30【解析】答案：2021/8/8 星期日3114.（2020茂名模擬）（18分）如圖13所示，M、N是一電子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)，MN的連線與磁場垂直，長度LMN=0.05 m，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=9.110-4 T.電子通過M點(diǎn)時(shí)速度的方向與MN間的夾角=30，（電子的質(zhì)量m=9.110-31 kg，電荷量e=1.610-19 C）求：（1）電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；（2）電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率；（3）電子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)所用的時(shí)間.2021/8/8 星期日32【解析】2021/8/8 星期日33答案：2021/8/8 星期日3415.（18分）如圖14,在xOy平面內(nèi)，MN和x軸之間有平行于y軸的勻強(qiáng)電場和垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場，y軸上離坐標(biāo)原點(diǎn)4L的A點(diǎn)處有一電子槍，可以沿+x方向射出速度為v0的電子（質(zhì)量為m，電量為e）.如果電場和磁場同時(shí)存在，電