《2020高考物理總復(fù)習(xí) 易錯(cuò)題與高考綜合問題解讀 考點(diǎn) 10 磁場 命題角度6》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020高考物理總復(fù)習(xí) 易錯(cuò)題與高考綜合問題解讀 考點(diǎn) 10 磁場 命題角度6（9頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、磁場命題角度6磁場的相關(guān)知識在生活、科技等實(shí)際問題中的廣泛應(yīng)用1. 有人設(shè)想用圖10-22所示的裝置來選擇密度相同、大小不同的球狀納米粒子粒子在電離室中電離后帶正電，電量與其表面積成正比電離后，粒子緩慢通過小孔0l進(jìn)入極板間電壓為U的水平加速電場區(qū)域I，再通過小孔02射入相互正交的恒定勻強(qiáng)電場、磁場區(qū)域，其中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向如圖收集室的小孔03與Ol、O2在同一水平線上半徑為r0的粒子，其質(zhì)量為m0、電量為q0，剛好能沿0103直線射入收集室不計(jì)納米粒子重力(V球=(1)試求圖中區(qū)域的電場強(qiáng)度；(2)試求半徑為r的粒子通過02時(shí)的速率；(3)討論半徑rr0的粒子剛進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)向哪個(gè)

2、極板偏轉(zhuǎn)考場錯(cuò)解得不出正確答案本題涉及過程較多，讀不懂題目，不會利用所學(xué)知識建立物理過程是導(dǎo)致錯(cuò)解的主要原因(1)設(shè)半徑為r0的粒子加速后的速度為V0，則 設(shè)區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度為E，則功v0p0B=q0E電場強(qiáng)度方向豎直向上(2)設(shè)半徑為r的粒子的質(zhì)量為m、帶電量為q、被加速后的速度為v，則， 由 得(3)半徑為r的粒子，在剛進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)受到合力為 由可知，當(dāng)rr0時(shí)，vO，粒子會向上極板偏轉(zhuǎn)；rv0，F(xiàn)合O，粒子會向下極板偏轉(zhuǎn)2. 磁流體推進(jìn)船的動力來源于電流與磁場間的相互作用圖10-23是在平靜海面上某實(shí)驗(yàn)船的示意圖，磁流體推進(jìn)器由磁體、電極和矩形通道(簡稱通道)組成 如圖10一24所示，通道尺

3、寸a=2.0 m、b=0.15 m、c= 0.10 m工作時(shí)，在通道內(nèi)沿z軸正方向加B=8.0 T的勻強(qiáng)磁場；沿x軸負(fù)方向加勻強(qiáng)電場，使兩金屬板間的電壓U=996 V；海水沿y軸方向流過通道已知海水的電阻率=0.20m(1)船靜止時(shí)，求電源接通瞬間推進(jìn)器對海水推力的大小和方向；(2)船以v=5.0 m/s的速度勻速前進(jìn)若以船為參照物，海水以5.0 m/s的速率涌入進(jìn)水口，由于通道的截面積小于進(jìn)水口的截面積，在通道內(nèi)海水速率增加到V=8.0 m/s，求此時(shí)兩金屬板間的感應(yīng)電動勢U感；(3)船行駛時(shí)，通道中海水兩側(cè)的電壓按U=UU感計(jì)算，海水受到電磁力的80可以轉(zhuǎn)化為對船的推力當(dāng)船以v=5.0 m

4、/s的速度勻速前進(jìn)時(shí)，求海水推力的功率考場錯(cuò)解得不出正確答案讀不懂題目，不會把實(shí)際問題抽象成物理過程，學(xué)生的綜合分析能力、推理能力欠佳，不能把電路知識、磁場、力學(xué)知識有機(jī)結(jié)合，這是導(dǎo)致錯(cuò)解的主要原因(1)根據(jù)安培力公式，推力F1=I1Bb，其中則對海水推力的方向沿y軸正方向(向右)(2)U感=Bvdb=96 V(3)根據(jù)歐姆定律，安培推力Fl=I2Bb=720 N對船的推力 F=80F2=576 N推力的功率3. 如圖10-25所示，正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層(PET)是分子水平上的人體功能顯像的國際領(lǐng)先技術(shù)，它為臨床診斷和治療提供了全新的手段(1)PET在心臟疾病診療中，需要使用放射正電子的同位素

5、氮13示蹤劑氮13是由電型回旋加速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氧16獲得的，反應(yīng)中同時(shí)還產(chǎn)生另一個(gè)粒子，試寫出該核反應(yīng)方程；(2)PET所用回旋加速器示意如圖，其中置于高真空中的金屬0形盒的半徑為R，兩盒間距為d，在左側(cè)D形盒圓心處放有粒子源S，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖所示，質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q設(shè)質(zhì)子從粒子源S進(jìn)入加速電場時(shí)的初速度不計(jì)，質(zhì)子在加速器 中運(yùn)動的總時(shí)間為t(其中已略去了質(zhì)子在加速電場中的運(yùn)動時(shí)間)，質(zhì)子在電場中的加速次數(shù)與回旋半周的次數(shù)相同，加速質(zhì)子時(shí)的電壓大小可視為不變求此加速器所需的高頻電源頻率f和加速電壓U；(3)試推證當(dāng)Rd時(shí)，質(zhì)子在電場中加速的總時(shí)間相對于在D形盒

6、中回旋的時(shí)間可忽略不計(jì)(質(zhì)子在電場中運(yùn)動時(shí)，不考慮磁場的影響)考場錯(cuò)解(1)因找不出最大動能與R間的關(guān)系而無法求得U；(2)粒子在電場中等效為初速為零的勻加速直線運(yùn)動這一模型不能建立，無法表示粒子在電場中的總時(shí)間粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，動能不變；粒子在電場中可看做是初速為零的勻加速直線，在電場中運(yùn)動時(shí)電場力做正功，動能增加(1)核反應(yīng)方程為：(2)設(shè)質(zhì)子加速后的最大速度為口，由牛頓第二定律有： 質(zhì)子的回旋周期 高頻的電源的頻蠱 質(zhì)子加速后的最大動能 設(shè)質(zhì)子在加場中加速度的次數(shù)為”，則EK=nqU 又 可解得 (3)在電場中加速的總時(shí)間為 在D形盒中運(yùn)動的總時(shí)間為 故 即Rd時(shí)，t1可忽略不

7、計(jì)ks5u專家會診此類問題是近幾年高考的熱點(diǎn)，往往難以入手解決此類問題的關(guān)鍵是搞清題目中所給情境到儀器等的工作原理，即構(gòu)建出粒子在磁場中運(yùn)動的模型，結(jié)合力學(xué)規(guī)律進(jìn)行分析求解考場思維訓(xùn)練1 兩根導(dǎo)電的長直導(dǎo)線平行放置，電流分別為I1和I2，電流的方向如圖1026所示，在與導(dǎo)線垂直的平面上有a 、b、 c、d四點(diǎn)，其中a、b在導(dǎo)線橫截面連線的延長線上c、d在導(dǎo)線橫截面圓心連線的垂直平分線上則導(dǎo)體中的電流在這四點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的是 ( )A a B b點(diǎn) Cc D d點(diǎn)1.AB解析：由安培定則及平行四邊形定則可知，I1 、I2在c、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向有一夾角，則合磁感應(yīng)強(qiáng)度一定不

8、為零，I1 、I2在a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反，則合磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零，故選AB.2 運(yùn)動電荷在磁場中受到洛倫茲力的作用，運(yùn)動方向會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這一點(diǎn)對地球上的生命來說有十分重要的意義從太陽和其他星體發(fā)射出的高能粒子流，稱為宇宙射線，在射向地球時(shí)，由于地磁場的存在改變了帶電粒子的運(yùn)動方向，對地球起了保護(hù)作用，如圖10一27所示為地磁場對宇宙射線作用的示意圖，現(xiàn)有來自宇宙的一束質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時(shí)將 ( )A 豎直向下沿直線射向地面B 相對于預(yù)定地點(diǎn)向東偏轉(zhuǎn)C相對于預(yù)定地點(diǎn)，稍向西偏轉(zhuǎn)D 相對于預(yù)定地點(diǎn)，稍向北偏轉(zhuǎn)2.B解析：建立

9、地磁場的空間模型，再由左手定則確定.3 如圖10-28所示的天平可用來測定磁感應(yīng)強(qiáng)度，天平的右臂下面掛一個(gè)矩形線圈，寬為L，共N匝，線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面，當(dāng)線圈中通有電流I(方向如圖)時(shí)，在天平左、右兩邊加上質(zhì)量為m1、m2的砝碼，天平平衡，當(dāng)電流反向(大小不變)時(shí)，右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼，天平重新平衡，由此可知 ( )A磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，大小為(ml一m2)gNILB磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，大小為mg2NILC磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外，大小為(ml-m2)gNILD磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外，大小為mg2NIL3.CD解析：原電流時(shí)安培力方向向

10、下，此時(shí)：m1g=m2g+NBIL；反向后：m1g=(m2+m)gNBIL，由以上可得：Mg=2NBIL，即，再由左手定則可知磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外.4 目前世界上正研究的一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，如圖所示表示它的發(fā)電原理：將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的粒子，而從整體來說呈中性)沿圖中所示方向噴射入磁場，磁場中有兩塊金屬板Al、B，這時(shí)金屬板上就聚集了電荷在磁極配置如圖10一29所示的情況下，下述說法正確的是( )A A板帶正電B有電流從6經(jīng)用電器流向aC金屬板A、B間的電場方向向下D等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受洛倫茲力大于所受電場力4.BD解析：用左

11、手定則進(jìn)行判定，正電荷向B板偏轉(zhuǎn)，負(fù)電荷向A板偏轉(zhuǎn)，AB板間場強(qiáng)方向由下向上，電流方向由b到a，故BD對.5 如圖10-30所示，一束波長為的強(qiáng)光射在金屬板P的A處發(fā)生了光電效應(yīng)，能從A處向各個(gè)方向逸出不同速度的光電子金屬板P的左側(cè)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，面積足夠大，在A點(diǎn)上方L處有一涂熒光材料的金屬條Q，并與P垂直現(xiàn)光束射到A處，金屬條Q受到光電子的沖擊而發(fā)出熒光的部分集中在CD間，且CD=L，光電子的質(zhì)量為m，電量為e，光速為c，(1)金屬板P逸出光電子后帶什么電?(2)計(jì)算P板金屬發(fā)生光電效應(yīng)的逸出功w(3)從D點(diǎn)飛出的光電子中，在磁場中飛行的最短時(shí)間是多少?5.(1)

12、帶正電 (2)(3) 解析：(2)粒子打在Q條的最遠(yuǎn)點(diǎn)為C，C點(diǎn)對應(yīng)著光電子具有最大速度，距AC間的距離為，由得光電子的最大速度為 ，再根據(jù)光電效應(yīng)方程可得逸出功W.(3)若粒子具有豎直向上的最大速度時(shí)，打不到Q條上，若粒子以與AD成一角度向右旋轉(zhuǎn)時(shí)，分析對應(yīng)的圓弧軌跡，當(dāng)恰打到D點(diǎn)時(shí)，AD為一弦，弦長為L，則圓弧對應(yīng)的圓心角為90o，故粒子在磁場中的飛行時(shí)間依此方法還可判斷出打在C點(diǎn)的粒子速度方向與AC垂直與AD成135 o.6在以坐標(biāo)原點(diǎn)0為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，如圖10-31所示一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從磁場邊界與x軸的交點(diǎn)A處以

13、速度v沿-x方向射入磁場，它恰好從磁場邊界與y軸的交點(diǎn)C處沿+y方向飛出(1)請判斷該粒子帶何種電荷，并求出其比荷 (2)若磁場的方向和所在空間范圍不變，而磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小變?yōu)锽，該粒子仍從A處以相同的速度射入磁場，但飛出磁場時(shí)的速度方向相對于入射方向改變了60o，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B多大?此次粒子在磁場中運(yùn)動所用時(shí)間t是多少?6.(1)由粒子的飛行軌跡，利用左手定則可知，該粒子帶負(fù)電荷.粒子由A點(diǎn)射入，由C點(diǎn)飛出，其速度方向改變了90 o，則粒子軌跡半徑R=r又則粒子的比荷(2)粒子從D點(diǎn)飛出磁場速度方向改變了60 o角，故AD弧所對圓心角為60 o，粒子做圓周運(yùn)動的半徑 又 所以 粒子在磁場中飛

14、行時(shí)間 7 如圖10一32所示，在x0y坐標(biāo)平面的第一象限內(nèi)有沿-y方向的勻強(qiáng)電場，在第四象限內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場現(xiàn)有一質(zhì)量為仇，帶電量為+q的粒子(重力不計(jì))以初速度v0沿-x方向從坐標(biāo)為(3l，l)的P點(diǎn)開始運(yùn)動，接著進(jìn)入磁場后由坐標(biāo)原點(diǎn)O射出，射出時(shí)速度方向與y軸正方向夾角為45o，求：(1)粒子從0點(diǎn)射出的速度v和電場強(qiáng)度E的大小；(2)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動到0點(diǎn)所用的時(shí)間7.解析：帶電粒子在電場中做類似平拋運(yùn)動，由Q點(diǎn)進(jìn)入磁場，在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，最終由0點(diǎn)射出.(軌跡如圖所示)(1)根據(jù)對稱性可知，粒子在Q點(diǎn)時(shí)的速度大小為v，方向與-x方向成45 o，則有：解得：在P到Q的過

15、程中：由解得：(2)粒子在Q點(diǎn)時(shí)沿-y方向速度大小vy=vsin 45 oP到Q的運(yùn)動時(shí)間P到Q沿-x方向的位移為：s=v0t1， 則OQ之間的距離：OQ=3l-s 粒子在磁場中的運(yùn)動半徑為r，則有：粒子在磁場中的運(yùn)動時(shí)間粒子在由P到Q過程中的總時(shí)間T=t1+t2 由解得：8 電視機(jī)的顯像管中，電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的電子束經(jīng)過電壓為U的加速電場后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)，如圖10-33所示磁場方向垂直于圓面磁場區(qū)的中心為0，半徑為r當(dāng)不加磁場時(shí)，電子束將通過0點(diǎn)而打到屏幕的中心M點(diǎn)為了讓電子束射到屏幕邊緣P，需要加磁場，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度，此時(shí)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)為多少?8.解析：

16、電子在磁場中沿圓弧曲運(yùn)動，圓心為C，半徑為R以v表示電子進(jìn)入磁場時(shí)的速度，m、e分別表示電子的質(zhì)量和電量，則 又有 由以上各式解得：9 如圖10-34所示，將帶電量Q=0.3 C、質(zhì)量m=0.15kg的滑塊放在小車的絕緣板的右端，小車的質(zhì)量M=0.5奴，滑塊與絕緣板間動摩擦因數(shù)=0.4，小車的絕緣板足夠長，它們所在的空間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=20 T的水平方向的勻強(qiáng)磁場開始時(shí)小車靜止在光滑水平面上，一擺長L=1.25 m、擺球質(zhì)量m=03kg的擺從水平位置由靜止釋放，擺到最低點(diǎn)時(shí)與小車相撞，如圖所示，碰撞后擺球恰好靜止，g=10m/s2，求：(1)擺球與小車的碰撞過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能AE；(2)碰撞后小車的最終速度9.(1)1.5 J(2)2.925 m/s解析：(1)由機(jī)械能守恒定律得：代入L、g解得v=5 m/s.在m碰撞M的過程中，由動量守恒定律得：mv-Mv1=O代入m、M解得v1=3m/s.所以(2)假設(shè)m最終能與M一起運(yùn)動，由動量守恒定律得：代人m、M解得v2=2.3 m/s.m以v2=2.3 m/s速度運(yùn)動時(shí)受到的向上洛倫茲力f=所以m在還未到v2=2.3 m/s時(shí)已與M分開了.由上面分析可知當(dāng)m的速度為v3=1.5/(0.320)=0.25 m/s時(shí)便與M分開了，根據(jù)動量守恒定律可得方程： 解得v2=2.925m/s