高考物理大一轮总复习精品讲义第9讲 磁场Word文件下载.docx
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2020年高考物理大一轮总复习精品讲义:
第9讲磁场
高考巡航1.2016·
全国卷Ⅱ一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与筒的轴平行,筒的横截面如图所示.图中直径MN的两端分别开有小孔,筒绕其中心轴以角速度ω顺时针转动.在该截面内,一带电粒子从小孔M射入筒内,射入时的运动方向与MN成30°
角.当筒转过90°
时,该粒子恰好从小孔N飞出圆筒.不计重力.若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞,则带电粒子的比荷为()ωωA.3BB.2Bω2ωC.BD.B
解析:
本题考查带电粒子在有界磁场中的运动,意在考查学生应用磁场对运动电荷的作用规律解题的能力.由题可知,粒子在磁场中做圆周运动的轨迹如图所示,由几何关系可知,粒子在磁场中做圆周运动的圆弧所对的圆心角为30°
,因此粒子在磁场中运动的时间为t=112×
2qπBm,粒子在磁场中运动的时间与筒转过90°
所用的时间相等,即6πqmB=14×
2ωπ,求得mq=3ωB,A项正确.答案:
A
2.2016·
全国卷Ⅲ平面OM和平面ON之间的夹角为30°
,其横截面(纸面)如图所示,平面OM上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外.一带电粒子的质量为m,电荷量为q(q&
gt;
0).粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场,速度与OM成30°
角.已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,并从OM上另一点射出磁场.不计重力.粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为()mv3mvA.2qBB.qB2mv4mvC.qBD.qB
本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动,意在考查学生对带电粒子在磁场中运动规律的理解能力、应用数学处理物理问题的能力.准确作出带电粒子在磁场中的运动轨迹是解题关键,在应考时可以应用直尺及圆规或小硬币辅助作图.如图所示为粒子在匀强磁场中的运动轨迹示意图,设出射点为P,粒子运动轨迹与ON的交点为Q,粒子入射方向与OM成30°
角,则射出磁场时速度方向与MO成30°
角,由几何关系可知,PQ⊥ON,故出射点到O点的距离为轨迹圆直径的2倍,即4R,又粒子在匀强磁场中运动的轨迹半径R=mqBv,所以D正确.答案:
D
3.2016·
四川卷如图所示,正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场.一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域,当速度大小为vb时,从b点离开磁场,在磁场中运动的时间为tb;
当速度大小为vc时,从c点离开磁场,在磁场中运动的时间为tc.不计粒子重力,则()A.vb∶vc=1∶2,tb∶tc=2∶1B.vb∶vc=2∶1,tb∶tc=1∶2C.vb∶vc=2∶1,tb∶tc=2∶1D.vb∶vc=1∶2,tb∶tc=1∶2
本题考查带电粒子在磁场中的运动问题,意在考查学生应用磁场对运动电荷的作用规律解决问题的能力.本题解题的关键是要确定粒子做圆周运动的圆心,再根据几何关系求出粒子做圆周运动的半径及运动轨迹所对应的圆心角.
设正六边形的边长为L,一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域,当速度大小为vb时,从b点离开磁场,由几何关系可知,粒子在磁场中做圆周运动的半径rb=L,粒子在磁场中做圆周运动的轨迹所对应的圆心角为120°
,由洛伦兹力提供向心力Bqvb=mLv2b,得L=mqvBb,且T=2vπbL,得tb=13·
2qπBm;
当速度大小为vc时,从c点离开磁场,由几何关系可知,粒子在磁场中做圆周运动的轨迹所对应的圆心角2θ1=60°
,粒子在磁场中做圆周运动的半径rc=L+s2inLθ=2L,同理有2L=mqBvc,tc=16·
2qπBm,解得vb∶vc=1∶2,tb∶tc=2∶1,A项正确.答案:
4.2015·
全国卷Ⅰ两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行.一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力),从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后,粒子的()A.轨道半径减小,角速度增大B.轨道半径减小,角速度减小C.轨道半径增大,角速度增大D.轨道半径增大,角速度减小答案:
核心梳理【主干知识】
【要素回顾】一、磁感线在这些曲线上,每一点小磁针N极受力方向为该点的磁场方向,其疏密反映了磁场的强弱,磁感线是一组闭合曲线,在空间中互不相交.二、磁感应强度是描述磁场的大小和方向的物理量,用B表示,是矢量.三、安培定则用来判断电流周围的磁场方向,如通电直导线,用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向跟电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁场的环绕方向.四、左手定则用来判断电流或运动电荷在磁场中的受力方向,应用时伸开左手,四指指向电流(正电荷运动)方向,大拇指指向为受力方向.
五、安培力和洛伦兹力的比较名称项目安培力洛伦兹力作用对象通电导体运动电荷力的大小力的方向F安=BLI(I⊥B)F安=0(I∥B)左手定则(F安垂直于I与B所决定的平面)F洛=qvB(v⊥B)F洛=0(v∥B)左手定则(F洛垂直于v与B所决定的平面,且需区分正负电荷)改变导体棒的运动状态,对只改变速度的方向,不改变作用效果导体棒做功,实现电能和其速度的大小;
洛伦兹力永远他形式的能的相互转化不对电荷做功本质联系安培力实际上是在导线中定向移动的电荷所受到的洛伦兹力的宏观表现
热点追踪考向一磁场对通电导体的作用力【例1】某同学自制一电流表,其原理如图所示.质量为m的均匀细金属杆MN与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连,弹簧的劲度系数为k,在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.MN的右端连接一绝缘轻指针,可指示出标尺上的刻度.MN的长度大于ab,当MN
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