第九章 磁場專題復(fù)習(xí)(二)

1、.第九章 磁場專題復(fù)習(xí)（二）（洛侖茲力、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中）（一）高考考點(diǎn)導(dǎo)向1知道磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用，理解洛倫茲力f=qvb，會(huì)使用左手定則解答有關(guān)帶電粒子在磁場中受力問題。2理解洛倫茲力對粒子不做功 ，理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時(shí)，粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。3知道質(zhì)譜儀和回旋加速器的工作原理，基本構(gòu)造和用途。（二）典例精析：例題1如圖所示，mn為正對的兩個(gè)平行板，可以吸附打到板上的電子，兩板間距離為d，板長為7d。在兩個(gè)平行板間只有方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場。若有電量為e的電子流，從左側(cè)不同位置進(jìn)入兩板間的虛線框區(qū)域，已知電子的動(dòng)量大小為p，方向平行于板。為

2、了使進(jìn)入兩板間的電子都能打到兩板上，被兩板吸收，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小取值可能是下述四個(gè)值中的 （ a ） b b b b a b c d例題2圖1是測量帶電粒子質(zhì)量的儀器工作原理示意圖。設(shè)法使某有機(jī)化合物的氣態(tài)分子導(dǎo)入圖中所示的容器a中，使它受到電子束轟擊，失去一個(gè)電子變成正一價(jià)的分子離子。分子離子從狹縫s1以很小的速度進(jìn)入電壓為u的加速電場區(qū)（初速不計(jì)），加速后，再通過狹縫s2、s3射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于磁場區(qū)的界面pq。最后，分子離子打到感光片上，形成垂直于紙面而且平行于狹縫s3的細(xì)線。若測得細(xì)線到狹縫s3的距離為d（1）導(dǎo)出分子離子的質(zhì)量m的表達(dá)式。（2）根據(jù)分子離子的

3、質(zhì)量數(shù)m可用推測有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡式。若某種含c、h和鹵素的化合物的m為48，寫出其結(jié)構(gòu)簡式。（3）現(xiàn)有某種含c、h和鹵素的化合物，測得兩個(gè)m值，分別為64和66。試說明原因，并寫出它們的結(jié)構(gòu)簡式。在推測有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)時(shí)，可能用到的含量較多的同位素的質(zhì)量數(shù)如下表：元 素hcfclbr含量較多的同位素的質(zhì)量數(shù)1121935，3779，81答案：（1）為測定分子離子的質(zhì)量，該裝置用已知的電場和磁場控制其運(yùn)動(dòng)，實(shí)際的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象應(yīng)能反映分子離子的質(zhì)量。這里先是電場的加速作用，后是磁場的偏轉(zhuǎn)作用，分別討論這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)應(yīng)能得到答案。精品.以m、q表示離子的質(zhì)量電量，以v表示離子從狹縫s2射出時(shí)的速度 射入磁

4、場后，在洛侖茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng) 感光片上的細(xì)黑線到s3縫的距離 d2r （2）ch3ch2f（3）從m的數(shù)值判斷該化合物不可能含br而只可能含cl，又因?yàn)閏l存在兩個(gè)含量較多的同位素，即35cl和37cl，所以測得題設(shè)含c、h和鹵素的某有機(jī)化合物有兩個(gè)m值，其對應(yīng)的分子結(jié)構(gòu)簡式為ch3ch235cl m64；ch3ch237cl m66例題3 正負(fù)電子對撞機(jī)的最后部分的簡化示意圖如圖3所示（俯視圖），位于水平面內(nèi)的粗實(shí)線所示的圓環(huán)形真空管道是正、負(fù)電子作圓運(yùn)動(dòng)的“容器”，經(jīng)過加速器加速后的正、負(fù)電子分別引入該管道時(shí)，具有相等的速度v，它們沿管道向相反的方向運(yùn)動(dòng)。在管道內(nèi)控制它們轉(zhuǎn)彎的是一系列

5、圓形電磁鐵，即圖中的a1、a2、a3、an，共n個(gè)，均勻分布在整個(gè)圓環(huán)上（圖中只示意性地用細(xì)實(shí)線畫了幾個(gè)，其他的用虛線表示），每個(gè)電磁鐵內(nèi)的磁場都是勻強(qiáng)磁場，并且磁感應(yīng)強(qiáng)度都相同，方向豎直向下。磁場區(qū)域的直徑為d，改變電磁鐵內(nèi)電流的大小，就可改變磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而改變電子偏轉(zhuǎn)角度的大小。經(jīng)過精確的調(diào)整，首先實(shí)現(xiàn)了電子沿管道的粗虛線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)電子經(jīng)每個(gè)磁場區(qū)域時(shí)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)都是磁場區(qū)域的同一直徑的兩端，如圖4所示。這就為正、負(fù)電子的對撞做好了準(zhǔn)備。（1）試確定正、負(fù)電子在管道中是沿什么方向旋轉(zhuǎn)的。（2）已知正、負(fù)電子的質(zhì)量都是m，所帶的電荷都是e，重力不計(jì)。求電磁鐵內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。

6、答案：（1）根據(jù)洛倫茲力提供向心力和磁場方向向下，可判斷出正電子沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，負(fù)電子沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。（2）如圖5所示，電子經(jīng)過每個(gè)電磁鐵，偏轉(zhuǎn)角度是，射入電磁鐵時(shí)與該處直徑的夾角為，電子在磁場內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為。由幾何關(guān)系可知，解得：。lmnpqb 精品.例題4如圖所示，在真空區(qū)域內(nèi)，有寬度為l的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，磁場方向垂直紙面向里，mn、pq為磁場的邊界。質(zhì)量為m、帶電為-q的粒子，先后兩次，沿著與mn夾角為（090）的方向垂直于磁感線射入勻強(qiáng)磁場中。第一次，粒子是經(jīng)電壓u1加速后射入磁場的，粒子剛好沒能從pq邊界射出磁場；第二次粒子是經(jīng)電壓u2加速后射入磁場的，粒子剛好能

7、垂直于pq射出磁場（不計(jì)重力影響，粒子加速前的速度認(rèn)為是0，u1、u2未知），求：為使粒子經(jīng)電壓u2加速射入磁場后沿直線射出pq邊界，可在磁場區(qū)域加一勻強(qiáng)電場，求該電場的場強(qiáng)大小和方向。加速電壓u1、u2的比值u1/u2。 與水平成角斜向左下方 （三）綜合測試： 一選擇題 1. 下列說法中正確的是（ c ） a. 靜電場的電場線從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止；磁感線是從n極出發(fā)到s極終止 b. 電荷在某處不受電場力的作用，則該處的電場強(qiáng)度一定為零；一小段電流在某處不受磁場力作用，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 c. 一個(gè)帶電體上可以只有一種凈剩電荷；但任何一個(gè)磁體都一定同時(shí)有n極和s極 d. 沿著電場線

8、的方向電勢降低；沿著磁感線的方向磁感應(yīng)強(qiáng)度也一定變小 2. 關(guān)于垂直于磁場方向的通電直導(dǎo)線所受磁場作用力的方向，正確的說法是（c ） a. 跟磁場方向垂直，跟電流方向平行 b. 跟電流方向垂直，跟磁場方向平行 c. 既跟磁場方向垂直，又跟電流方向垂直 d. 既不跟磁場方向垂直，又不跟電流方向垂直 3. 下圖為三根通電平行直導(dǎo)線的斷面圖。若它們的電流大小都相同，且ab=ac=ad，則a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是（ c ） a. 垂直紙面指向紙里 b. 垂直紙面指向紙外 c. 沿紙面由a指向b d. 沿紙面由a指向d 4. 關(guān)于安培力和洛倫茲力，下列說法中正確的是（ c ） a. 帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)

9、時(shí)，一定受到洛倫茲力作用 b. 放置在磁場中的通電導(dǎo)線，一定受到安培力作用 c. 洛倫茲力對運(yùn)動(dòng)電荷一定不做功 d. 以上說法均不正確 5. 如下圖所示，在示波管下方有一根水平放置的通電直電線，則示波管中的電子束將（ a ） 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)v0ebv0ebebv0v0eb6. 一個(gè)帶電粒子以初速度v0垂直于電場方向向右射入勻強(qiáng)電場區(qū)域，穿出電場后接著又進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)域。設(shè)電場和磁場區(qū)域有明確的分界線，且分界線與電場強(qiáng)度方向平行，如圖中的虛線所示。在圖所示的幾種情況中，可能出現(xiàn)的是 ( ad)a. b. c. d.精品.7. 質(zhì)子和粒子在同一勻強(qiáng)磁

10、場中作半徑相同的圓周運(yùn)動(dòng)。由此可知質(zhì)子的動(dòng)能e1和粒子的動(dòng)能e2之比e1:e2等于( b )a. 4:1b. 1:1 c. 1:2d. 2:18. bf甲乙如圖所示，甲是一個(gè)帶正電的小物塊，乙是一個(gè)不帶電的絕緣物塊，甲、乙疊放在一起置于粗糙的水平地板上，地板上方有水平方向的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)用水平恒力拉乙物塊，使甲、乙無相對滑動(dòng)地一起水平向左加速運(yùn)動(dòng)，在加速運(yùn)動(dòng)階段 ( ad )a.乙物塊與地之間的摩擦力不斷增大b.甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷增大c.甲、乙兩物塊間的摩擦力大小不變d.甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷減小9. 在圖中虛線所圍的區(qū)域內(nèi)。存在電場強(qiáng)度為e的勻強(qiáng)電場和磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場。已知

11、從左方水平射入的電子，穿過這區(qū)域時(shí)未發(fā)生偏轉(zhuǎn)。設(shè)重力可忽略不計(jì)，則在這區(qū)域中的e和b的方向可能是 (abc )+-+qh+-a. e和b都沿水平方向，并與電子運(yùn)動(dòng)的方向相同b. e和b都沿水平方向，并與電子運(yùn)動(dòng)的方向相反c. e豎直向上，b垂直紙面向外 d. e豎直向上，b垂直紙面向里10. 有一個(gè)帶電量為、重為g的小球，從兩豎直的帶電平行板上方h 處 自由落下，兩極板間另有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，方向如圖所示，則帶電小球通過有電場和磁場的空間時(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是 (bcd) a一定作曲線運(yùn)動(dòng) b不可能作曲線運(yùn)動(dòng) c有可能作勻加速運(yùn)動(dòng) d有可能作勻速運(yùn)動(dòng)二、計(jì)算題 11 如下圖所示，在同一水

12、平面的兩導(dǎo)線相互平行，并處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，一根質(zhì)量為3.6kg，有效長度為2m的金屬棒放在導(dǎo)軌上，當(dāng)金屬棒電流為5a時(shí)，金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)金屬棒電流為8a時(shí)，金屬棒獲得2m/s2的加速度，求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少？ 11. 1.2t 精品.12. 有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.2t，方向水平由南指向北。如果有一速度為5.0105m/s的質(zhì)子沿豎直向下的方向進(jìn)入磁場，求磁場作用在質(zhì)子上的力。質(zhì)子進(jìn)入磁場時(shí)將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？ 1226.9.610-14n 向東偏轉(zhuǎn) +-abb1b213.如圖所示，電容器兩極板相距d，兩板間電壓為u，極板間的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b1，一束電荷量相同的帶正

13、電的粒子從圖示方向射入電容器，沿直線穿過電容器后進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度為b2勻強(qiáng)磁場，結(jié)果分別打在a、b兩點(diǎn)，兩點(diǎn)間距為r。粒子所帶電量為q，且不計(jì)粒子所受重力。求：（1）粒子進(jìn)入b2磁場時(shí)的速度；（2）打在a、b兩點(diǎn)的粒子的質(zhì)量之差m是多大？13：(1）由于粒子沿直線運(yùn)動(dòng)，所以：qe=b1qv，v=e/b1=u/db1 （2）以速度v進(jìn)入b2的粒子有： b14、如圖所示，質(zhì)量是m的小球帶有正電荷，電量為q，小球中間有一孔套在足夠長的絕緣細(xì)桿上。桿與水平方向成角，與球的動(dòng)摩擦因數(shù)為，此裝置放在沿水平方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中。若從高處將小球無初速釋放，求：小球下滑過程中加速度的最大值和運(yùn)動(dòng)速度的最大值。14、 am=gsin 15、如圖所示,一帶電質(zhì)點(diǎn),質(zhì)量為m,電量為q,以平行于ox軸的速度v從y軸上的a點(diǎn)射入圖中第一象限所示的區(qū)域.為了使該質(zhì)點(diǎn)能從x軸上的b點(diǎn)以垂直于ox軸的速度v射出,可在適當(dāng)?shù)牡胤郊右粋€(gè)垂直于xy平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場。若此磁場僅分