高二磁场专题复习.doc

高二物理期末专题复习三
一、电流周围的磁场方向，安培力和洛仑兹力的方向判断
知识提醒：电流周围的磁场方向用 手判断，注意手是弯曲的，还有，要弄清楚大姆指什么时候指电流方向，什么时候指磁场方向。 安培力和洛仑兹力的方向用 手判断，注意手是伸开的，大姆指始终指力的方向，四指始终指电流的方向（负电荷运动方向与电流方向相反）
例1、导体A和线圈B在同一平面上，导体A固定不动，线圈B可以自由运
动。分别给A、B通有电流的方向如图所示时，则线圈B将：
A．向上运动 B．向下运动
C．向左运动 D．向右运动
跟踪练习：1、下面的各图显示了示磁场对通电直导线的作用力.其中正确的是：（　 　）
F
B
I
C
B
A
I
F
B
I
B
F
B
F
D
I

2．下列各图中，用带箭头的细实线表示通电直导线周围磁感线的分布情况，其中正确的是（ ）

3．如右图所示，软铁芯上绕着两个匝数相同的线圈P和Q，为了使图中通电导线L（其电流方向已在图中标明）受到向下的磁场力F的作用，线圈P、Q的端点a、b和c、d与电源正、负极e、f连接的顺序应是 ( )
Ａ. e→a，b→c，d→f
Ｂ. e→a，b→d，c→f
Ｃ． e→b，a→c，d→f 
Ｄ． e→b，a→d，c→f

二、安培力的平衡问题：一定要画侧视图进行受力分析
例2.如图所示，两平行光滑导轨相距为20cm，与水平面的夹角θ＝45º，金属棒MN质量为，电阻R＝8Ω，匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向下，大小为0.8T，电源电动势E＝10V，内阻r =1Ω。当开关S闭合时，MN处于平衡状态。求：变阻器R1的阻值是多大？ (g取

跟踪练习．
1、如图所示，质量为m＝50g的铜棒长L＝10cm，用长度均为l，质量可不计的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁场B中，已知B＝0.50T，通电后棒向纸外偏转，当棒处于静止状态时，悬线与竖直方向的夹角为q＝37°．取g＝10m/s2，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．求铜棒中电流的方向及电流的大小．

2、如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源。现把一根质量m＝0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2。已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求：
(1)通过导体棒的电流；
(2)导体棒受到的安培力大小；
(3)导体棒受到的摩擦力。

b
θ
a
θ
I
3．如图所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为θ．整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中．质量为m的金属杆ab垂直导轨放置，当杆中通有从a到b的恒定电流I时，金属杆ab刚好静止．则
A．磁场方向竖直向下
B．磁场方向竖直向上
C．ab所受支持力的大小为mgcosθ
D．ab所受支持力的大小为 mg/cosθ
4．如图所示，通电细杆ab质量为m，置于倾角为θ的导轨上。导轨和杆间不光滑，通有电流时，杆静止在导轨上。下图是四个侧视图，标出了四种匀强磁场的方向，其中摩擦力可能为零的是

三、带电粒子在有界匀强磁场中的运动
基本步骤：第一步，确定圆心（1、作两条垂线的交点；2、入射点的垂线加半径大小）
第二步，求半径（1、根据公式计算半径；2、根据几何关系求半径，主要是直角三角形边与角的关系和勾股定理）
第三步，求时间（先求周期，再根据公式 求时间）
规律总结1.带电粒子在有界磁场中运动的常见情形。
(1)直线边界(进出磁场具有对称性,如图所示)

(2)平行边界(存在临界条件,如图所示)

例3. 一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v，沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。
（2）带电粒子在磁场中的运动时间是多少？

跟踪练习：1.电子从A点以速度v垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示.电子的质量为m，电荷量为e，电子的重力和空气阻力均忽略不计,求:
(1)在图中正确画出电子从进入匀强磁场到离开匀强磁场时的轨迹； (用尺和圆规规范作图)
(2)求匀强磁场的磁感应强度。

2、如图所示，平行极板A、B间有一电场，在电场右侧有一宽度为d的匀强磁场。质量m、电荷量为+q的带电粒子在A极板附近由静止释放，在仅在电场力作用下，加速后以速度v离开电场，并垂直磁场进入磁场；粒子离开磁场时与磁场边界线成300角，不计重力。问：
（1）极板A、B，哪个极板的电势高？A、B间的电压是多大？
（2）磁感应强度B ？

3.如图所示，MN表示真空室中垂直于纸面放置的感光板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B. 一个电荷量为q的带电粒子从感光板上的狭缝O处以垂直于感光板的初速度v射入磁场区域，最后到达感光板上的P点. 经测量P、O间的距离为l，不计带电粒子受到的重力. 求：
（1）带电粒子所受洛伦兹力的大小；
（2）带电粒子的质量大小.

4、如图所示，有一磁感强度的匀强磁场，C、D为垂直于磁场方向的同一平面内的两点，它们之间的距离=0.05m，今有一电子在此磁场中运动，它经过C点的速度v的方向和磁场垂直，且与CD之间的夹角θ=30°。
（电子的质量，电量）
（1）电子在C点时所受的磁场力的方向如何？
（2）若此电子在运动后来又经过D点，则它的速度应是多大？
（3）电子从C点到D点所用的时间是多少？

5．在直角坐标系xoy中，有一半径为R的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为B，磁场方向垂直xoy平面指向纸面内，该区域的圆心坐标为（R，0），如图所示．有一个质量为m带电量为－q的离子，由静止经匀强电场加速后从点（0，）沿x轴正方向射入磁场，离子从射入到射出磁场通过了该磁场的最大距离，不计重力影响．求离子在磁场区域运动所经历的时间t．

[来

[来源:Z,xx,k.]

6、带电粒子在匀强磁场中运动，由于受到阻力作用，粒子的动能逐渐减小（带电荷量不变，重力忽略不计），轨道如图中曲线abc所示.则该粒子 （ ）
A. 带正电，运动方向a→b→c    
B. 带负电，运动方向c→b→a
C. 带负电，运动方向a→b→c        
D. 带正电，运动方向c→b→a

7．粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电．让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动．已知磁场方向垂直纸面向里．以下四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是：
甲
乙
甲
乙
甲
乙
甲
乙
．

A B C D
8．如图所示，在∠MON=600的扇形区域内中有匀强磁场，磁感强度的方向垂直纸面向里，大小为B。现有一质量为m电量为q的带电粒子，在OM上P点，以垂直边界OM的初速度垂直磁感线射入此磁场。O、P两点的距离为a。在磁场作用下沿垂直于ON的方向射出此磁场。不计重力的影响。由这些条件可知， ( )
A．不能确定粒子在磁场中运动所经历的时间
B．能确定粒子速度的大小
C．能确定粒子通过ON时的位置
D．不能确定粒子在磁场中运动所通过的弧长

9、每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来，地磁场可以改变射线中大多数带电粒子的运动方向，使它们不能到达地面，这对地球上的生命有十分重要的意义。假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来，在地磁场的作用下，它将（ ）
A．向东偏转
B．向南偏转
C．向西偏转
D．向北偏转

四、带电粒子在复合场中运动
知识提醒：带电粒子在复合场中运动的处理方法
(1)搞清楚复合场的组成，一般是磁场、电场的复合；磁场、重力场的复合；磁场、重力场、电场的复合；电场和磁场分区域存在．
(2)正确进行受力分析，除重力、弹力、摩擦力外还要特别关注电场力和磁场力的分析．
(3)确定带电粒子的运动状态．注意将运动情况和受力情况结合进行分析．
(4)对于粒子连续经过几个不同场的情况，要分段进行分析、处理．
(5)画出粒子的运动轨迹，灵活选择不同的运动规律．

例4．如图所示的坐标系，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向．在x轴上方空间的第一、第二象限内，既无电场也无磁场，在第三象限，存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xOy平面(纸面)向里的匀强磁场，在第四象限，存在沿y轴负方向、场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场．一质量为m、电荷量为q的带电质点，从y轴上y＝h处的P1点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限，然后经过x轴上x＝－2h处的P2点进入第三象限，带电质点恰好能做匀速圆周运动，之后经过y轴上y＝－2h处的P3点进入第四象限．已知重力加速度为g.试求：
(1)粒子到达P2点时速度的大小和方向；
(2)第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小；
(3)带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向．

跟踪练习：1 如图所示，在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内，有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直于xOy平面向里．一带正电的粒子(不计重力)从O点沿y轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好做匀速直线运动，经t0时间从P点射出．
(1)求电场强度的大小和方向．
(2)若仅撤去磁场，带电粒子仍从O点以相同的速度射入，经时间恰好从半圆形区域的边界射出．求粒子运动加速度的大小．
(3)若仅撤去电场，带电粒子仍从O点射入，但速度为原来的4倍，求粒子在磁场中运动的时间．

2．如图所示为质谱仪的原理图，A为粒子加速器，电压为U1；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电量为q的正离子经加速后，恰好通过速度选择器，进入分离器后做匀速圆周运动，求：
（1）粒子的速度v；
（2）速度选择器的电压U2；
（3）粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R。

3.质谱仪是用来测定带电粒子质量的一种装置，如图所示，电容器两极板相距为d，两板间电压为U，极板间匀强磁场的磁感应强度为B1，方向垂直纸面向外，一束电荷电量相同质量不同的带正电的粒子从电容器的中线平行于极板射入电容器，沿直线穿过电容器后进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外.结果分别打在感光片上的a、b两点，设a、b两点之间距离为△x，粒子所带电荷量为q，且不计重力，求：学科网
（1）粒子进入磁场B2时的速度v；学科网
（2）打在a、b两点的粒子的质量之差△m.学科网