物理創(chuàng)新設(shè)計(jì)第十一章-磁場11章章末整合.ppt

1、磁 場,磁場的產(chǎn)生,磁場的描述,章 末 整 合,磁 場,磁場的描述,磁場的作用,圖111 1(2008寧夏理綜，14)在等邊三角形的三個頂點(diǎn)a、b、c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111所 示過c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向() A與ab邊平行，豎直向上 B與ab邊平行，豎直向下 C與ab邊垂直，指向左邊 D與ab邊垂直，指向右邊,解析：本題考查的知識點(diǎn)是右手螺旋定則、磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加、左手定則因a、b處的導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向內(nèi)，根據(jù)右手螺旋定則可以判斷a處導(dǎo)線中的電流在c處產(chǎn)生的磁場方向?yàn)榕cac邊垂直且指向左下方；b處導(dǎo)線中的電流在c處產(chǎn)生的磁場

2、方向?yàn)榕cbc邊垂直且指向右下方 由幾何知識可得兩個磁場方向的夾角為60，又由于c點(diǎn)距a、b兩點(diǎn)的距離相等，a、b處導(dǎo)線中的電流相等，所以產(chǎn)生的兩個磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也相等，由平行四邊形定則合成后的磁場方向豎直向下由左手定則可以判斷c處導(dǎo)線受到的安培力與ab邊垂直，指向左邊，故選項(xiàng)C正確 答案：C,圖112 2(2009重慶卷，19)如圖112所示電路中，電池均相同，當(dāng)電鍵S分別置于a、 b兩處時(shí)，導(dǎo)致MM與NN之間的安培力的大小分別為fa、fb，可判斷這兩 段導(dǎo)線(),A相互吸引，fafb B相互排斥，fafb C相互吸引，fafb D相互排斥，fafb 解析：不管電流方向如何，MM和NN兩段導(dǎo)線

3、中的電流方向總是相反的，則兩段導(dǎo)線始終產(chǎn)生排斥力又安培力的大小和電流成正比，單刀雙擲開關(guān)接b時(shí)的電壓高，則電流大，兩段導(dǎo)線間產(chǎn)生的安培力也大 答案：D,圖113 3(2008廣東物理卷，4)1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，其原 理如圖113所示，這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空 隙下列說法正確的是(),A離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器 B離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器 C離子從磁場中獲得能量 D離子從電場中獲得能量 解析：本題源于課本而又高于課本，既考查考生對回旋加速器的結(jié)構(gòu)及工作原理的掌握情況，又能綜合考查磁場和電場對帶電粒子的作用規(guī)律,由R 知，隨著被加速

4、離子的速度增大，離子在磁場中做圓周運(yùn)動的軌道半徑逐漸增大，所以離子必須由加速器中心附近進(jìn)入加速器，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；離子在電場中被加速，使動能增加；在磁場中洛倫茲力不做功，離子做勻速圓周運(yùn)動，動能不改變磁場的作用是改變離子的速度方向，所以C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確 答案：AD,圖114 4(2009遼寧、寧夏卷，25)如圖114所示，在第一象限有一勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E，方向與y軸平行；在x軸下方有一勻強(qiáng)磁場，磁場方向與紙面垂直一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子以平行于x軸的速度從y軸上的P點(diǎn)處射入電場，在x軸上的Q點(diǎn)處進(jìn)入磁場，并從坐標(biāo)原點(diǎn)O離開磁場粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡與y軸交于M點(diǎn)已知OPl

5、，OQ2l.不計(jì)重力求：,(1)M點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O間的距離； (2)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動到M點(diǎn)所用的時(shí)間 解析：(1)帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動，沿y軸負(fù)方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動，設(shè)加速度的大小為a；在x軸正方向上做勻速直線運(yùn)動，設(shè)速度為v0；粒子從P點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)所用的時(shí)間為t1，進(jìn)入磁場時(shí)速度方向與x軸正方向的夾角為，則 a t1 v0 ,其中x02 l，y0l.又有 tan 聯(lián)立式，得 30 因?yàn)镸、O、Q點(diǎn)在圓周上，MOQ90，所以MQ為直徑從圖中的幾何關(guān)系可知， R2 l MO6l. ,(2)設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動的速度為v，從Q到M點(diǎn)運(yùn)動的時(shí)間為t2，則有 v t2 帶電粒子自P點(diǎn)出發(fā)到

6、M點(diǎn)所用的時(shí)間t為 tt1t2 聯(lián)立式，并代入數(shù)據(jù)得 t . 答案：(1)6l (2),圖115 5(2009廣東卷，12)如圖115是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖帶電粒子被加速電 場加速后，進(jìn)入速度選擇器速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的 強(qiáng)度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2. 平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場下列表述正確的是(),A質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具 B速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外 C能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/B D粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質(zhì)比越小,解析：粒子先在電場中加速，進(jìn)入速度選擇器做勻速直線運(yùn)動，

7、最后進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動在速度選擇器中受力平衡：EqqvB得vE/B，方向由左手定則可知磁場方向垂直紙面向外，B、C兩項(xiàng)正確進(jìn)入磁場后，洛倫茲力提供向心力， 得，R ，所以荷質(zhì)比不同的粒子偏轉(zhuǎn)半徑不一樣，所以，A項(xiàng)對，D項(xiàng)錯 答案：ABC,6(2009山東卷，25)如圖116甲所示，建立xOy坐標(biāo)系兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對稱，極板長度和板間距均為l，在第一、四象限有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于xOy平面向里位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸向右連續(xù)發(fā)射質(zhì)量為m、電量為q、速度相同、重力不計(jì)的帶電粒子在03t0時(shí)間內(nèi)兩板間加上如圖116乙所示的電壓(不考慮極板邊緣的影響)已知t0

8、時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子恰好在t0時(shí)刻經(jīng)極板邊緣射入磁場上述m、q、l、t0、B為已知量(不考慮粒子間相互影響及返回極板間的情況),(1)求電壓U0的大小 (2)求 t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑 (3)何時(shí)進(jìn)入兩板間的帶電粒子在磁場中的運(yùn)動時(shí)間最短？求此最短時(shí)間,圖116,解析：(1)t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在電場中做勻變速曲線運(yùn)動，t0時(shí) 刻剛好從極板邊緣射出，在y軸負(fù)方向偏移的距離為 l，則有E qEma 聯(lián)立式，解得兩板間偏轉(zhuǎn)電壓為U0 . ,(2) t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子，前 t0時(shí)間在電場中偏轉(zhuǎn)，后 t0時(shí)間兩板間沒有電場，帶電粒子做勻速直線運(yùn)動 帶

9、電粒子沿x軸方向的分速度大小為v0 帶電粒子離開電場時(shí)沿y軸負(fù)方向的分速度大小為vy 帶電粒子離開電場時(shí)的速度大小為v 設(shè)帶電粒子離開電場進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R，則有qvB 聯(lián)立式解得R . ,(3)2t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在磁場中運(yùn)動時(shí)間最短帶電粒子離開電場時(shí)沿y軸正方向的分速度為vyat0 設(shè)帶電粒子離開電場時(shí)速度方向與y軸正方向的夾角為，則 tan 聯(lián)立式解得 帶電粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡如圖所示，,圓弧所對的圓心角2 ，所求最短時(shí)間為tmin T 帶電粒子在磁場中運(yùn)動的周期為T 聯(lián)立式得tmin . 答案：(1) (2) (3)當(dāng)t2t0時(shí),圖117 7(2009福建卷，

10、22)如圖117為可測定比荷的某裝置的簡化示意圖，在第一象 限區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2.0103 T，在 x軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)L0.50 m的P處為粒子的入射口，在y軸上安放接收器,現(xiàn)將一帶正電荷的粒子以v3.5104 m/s的速率從P處射入磁場，若粒子在y軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)L0.50 m的M處被觀測到，且運(yùn)動軌跡半徑恰好最小，設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m，電量為q，不計(jì)其重力(1)求上述粒子的比荷 ； (2)如果在上述粒子運(yùn)動過程中的某個時(shí)刻，在第一象限內(nèi)再加一個勻強(qiáng)電場就可使其沿y軸正方向做勻速直線運(yùn)動，求該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小和方向，并求出從粒子射入磁場開始計(jì)時(shí)經(jīng)過多長時(shí)間加這

11、個勻強(qiáng)電場； (3)為了在M處觀測到按題設(shè)條件運(yùn)動的上述粒子，第一象限內(nèi)的磁場可以局限在一個矩形區(qū)域內(nèi)，求此矩形磁場區(qū)域的最小面積，并在圖中畫出該矩形,解析：(1)設(shè)粒子在磁場中的運(yùn)動半徑為r.如圖甲，依題意M、P連線即為該粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的直徑，由幾何關(guān)系得r 由洛倫茲力提供粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的向心力，可得 qvB 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得 4.9107 C/kg(或5.0107 C/kg),(2)設(shè)所加電場的場強(qiáng)大小為E.如圖乙，當(dāng)粒子經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)，速度沿y軸正方 向，依題意，在此時(shí)加入沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場，電場力與此時(shí)的洛倫茲 力平衡，則有qEqvB 代入數(shù)據(jù)得E70 N/C 所加電場的場強(qiáng)方向沿x軸正方向由幾何關(guān)系可知，圓弧PQ所對應(yīng)的圓心角為45，設(shè)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動