課題十二 磁場一 走進考場1.在磁場中某區(qū)域的磁感線，如圖所示，則()Aa、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等Ba>BbBa、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，Ba<BbC同一通電導線放在a處受力一定比放在b處受力大D同一通電導線放在a處受力一定比放在b處受力小2關(guān)于磁感應(yīng)強度，下列說法正確的是()A一小段通電導線放在B為零的位置，那么它受到的磁場力也一定為零B通電導線所受的磁場力為零，該處的磁感應(yīng)強度也一定為零C放置在磁場中1m長的通電導線，通過1A的電流，受到的磁場力為1N，則該處的磁感應(yīng)強度就是1TD磁場中某處的B的方向跟電流在該處受到的磁場力F的方向相同3如圖所示四種情況中，勻強磁場磁感應(yīng)強度大小相等，載流導體長度相同，通過的電流也相同，導體受到的磁場力最大的是()A甲、丁B甲、丙C乙、丁 D乙、丙 4.如圖所示，電子槍射出的電子束進入示波管，在示波管正下方有豎直放置的通電環(huán)形導線，則示波管中的電子束將()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)5、(2020年徐州模擬)如圖所示，在真空中，水平導線中有恒定電流I通過，導線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同，則質(zhì)子可能的運動情況是()A沿路徑a運動B沿路徑b運動C沿路徑c運動D沿路徑d運動6、如圖所示圓形區(qū)域內(nèi)，有垂直于紙面方向的勻強磁場，一束質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子，以不同的速率，沿著相同的方向，對準圓心O射入勻強磁場，又都從該磁場中射出，這些粒子在磁場中的運動時間有的較長，有的較短，若帶電粒子在磁場中只受磁場力的作用，則在磁場中運動時間越長的帶電粒子()A速率一定越小B速率一定越大C在磁場中通過的路程越長D在磁場中的周期一定越大7、(2020·濟南模擬)帶電質(zhì)點在勻強磁場中運動，某時刻速度方向如圖所示，所受的重力和洛倫茲力的合力恰好與速度方向相反，不計阻力，則在此后的一小段時間內(nèi)，帶電質(zhì)點將()A可能做直線運動B可能做勻減速運動C一定做曲線運動D可能做勻速圓周運動8(2020·蚌埠模擬)如圖所示，一帶電塑料小球質(zhì)量為m，用絲線懸掛于O點，并在豎直平面內(nèi)擺動，最大擺角為60°，水平磁場垂直于小球擺動的平面。當小球自左方擺到最低點時，懸線上的張力恰為零，則小球自右方最大擺角處擺到最低點時懸線上的張力為()A0B2mgC4mg D6mg題型突破題型1、磁感應(yīng)強度的疊加問題例題1、如圖，兩根相互平行的長直導線過紙面上的M、N兩點，且與紙面垂直，導線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點的距離均相等。關(guān)于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是()AO點處的磁感應(yīng)強度為零Ba、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反Cc、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同Da、c兩點處磁感應(yīng)強度的方向不同練習、如圖所示，在a、b、c三處垂直于紙面放置三根長直通電導線，電流大小相等，a、b、c是等邊三角形的三個頂點，a處電流在三角形中心O點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，求O處的磁感應(yīng)強度。題型2、安培力作用下物體運動方向的判斷例題2、如圖(a)所示，不在同一平面內(nèi)的兩互相垂直的導線，其中MN固定，PQ可以自由運動，當兩導線中通入圖示方向電流I1、I2時，導線PQ將()A順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導線MNB順時針方向轉(zhuǎn)動，同時遠離導線MNC逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導線MND逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時遠離導線MN練習、如圖所示，條形磁鐵平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直導線，導線與磁場垂直，現(xiàn)給導線中通以垂直于紙面向外的電流，則下列說法正確的是()A磁鐵對桌面的壓力減小B磁鐵對桌面的壓力增大C磁鐵對桌面的壓力不變D以上說法都不可能題型3、安培力作用下物體的平衡命題規(guī)律根據(jù)物體的受力分析和平衡條件，判斷物體所受安培力的大小。例題3、如圖，有兩根長為L、質(zhì)量為m的細導體棒a、b，a被水平放置在傾角為45°的光滑斜面上，b被水平固定在與a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它們之間的距離為x，當兩細棒中均通以電流強度為I的同向電流時，a恰能在斜面上保持靜止，則下列關(guān)于b的電流在a處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度的說法正確的是()A方向向上B大小為C要使a仍能保持靜止，而減小b在a處的磁感應(yīng)強度，可使b上移D若使b下移，a將不能保持靜止練習、(2020·鄭州一中模擬)如圖所示，兩根光滑金屬導軌平行放置，導軌所在平面與水平面間的夾角為。整個裝置處于沿豎直方向的勻強磁場中。金屬桿ab垂直導軌放置，當金屬桿ab中通有從a到b的恒定電流I時，金屬桿ab剛好靜止。則()A磁場方向豎直向上B磁場方向豎直向下C金屬桿ab受安培力的方向平行導軌向上D金屬桿ab受安培力的方向平行導軌向下題型4、帶電粒子在磁場中運動的分析方法分析帶電粒子在磁場中做圓周運動的問題，重點是“確定圓心、確定半徑、確定周期或時間”，尤其是圓周運動半徑的確定，從物理規(guī)律上應(yīng)滿足R，從運動軌跡上應(yīng)根據(jù)幾何關(guān)系求解。例題4、如圖所示，在空間有一坐標系xOy，直線OP與x軸正方向的夾角為30°，第一象限內(nèi)有兩個大小不同、方向都垂直紙面向外的勻強磁場區(qū)域和，直線OP是它們的邊界，OP上方區(qū)域中磁場的磁感應(yīng)強度為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子(不計重力)以速度v從O點沿與OP成30°角的方向垂直于磁場進入?yún)^(qū)域，質(zhì)子先后通過磁場區(qū)域和后，恰好垂直打在x軸上的Q點(圖中未畫出)，試求：(1)區(qū)域中磁場的磁感應(yīng)強度大?。?2)Q點的坐標。練習、(2020·廣東湛江一模)如圖所示為一個有界的足夠大的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外，一個不計重力的帶正電的粒子以某一速率v垂直磁場方向從O點進入磁場區(qū)域，電子進入磁場時速度方向與邊界夾角為，下列有關(guān)說法正確的是()A若一定，速度v越大，粒子在磁場中運動時間越長B粒子在磁場中運動時間與速度v有關(guān)，與角大小無關(guān)C若速度v一定，越大，粒子在磁場中運動時間越短D粒子在磁場中運動時間與角度有關(guān)，與速度v無關(guān)例題5、如圖甲所示，M、N為豎直放置彼此平行的兩塊平板，板間距離為d，兩板中央各有一個小孔O、O且正對，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場，磁感應(yīng)強度隨時間的變化如圖乙所示。有一束正離子在t0時垂直于M板從小孔O射入磁場。已知正離子的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，正離子在磁場中做勻速圓周運動的周期與磁感應(yīng)強度變化的周期都為T0，不考慮由于磁場變化而產(chǎn)生的電場的影響，不計離子所受重力。求：(1)磁感應(yīng)強度B0的大小；(2)要使正離子從O孔垂直于N板射出磁場，正離子射入磁場時的速度v0的可能值。練習、某一空間充滿垂直紙面方向的勻強磁場，其方向隨時間做周期性變化，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖所示，規(guī)定B>0時磁場的方向穿出紙面。現(xiàn)有一電荷量為q5×107C、質(zhì)量為m5×1010kg的帶電粒子在t0時刻以初速度v0沿垂直磁場方向開始運動，不計重力，則磁場變化一個周期的時間內(nèi)帶電粒子的平均速度的大小與初速度大小的比值是()A1B.C. D.例題6、(2020·南昌調(diào)研)如圖所示，正方形勻強磁場的邊界長為a，邊界由絕緣彈性壁圍成，磁場的磁感應(yīng)強度為B，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子垂直于磁場方向和邊界，從邊界正中點O孔處射入磁場，其射入時的速度為，帶電粒子與壁碰撞前后沿壁方向的分速度不變，垂直壁方向的分速度反向、大小不變，且不計摩擦，不計粒子所受重力，碰撞時無電荷量損失，求：(1)帶電粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑；(2)帶電粒子從O孔射入到從O孔射出所需要的時間。練習、(2020·鄭州質(zhì)量預(yù)測)如圖所示，在半徑為R的圓柱形區(qū)域內(nèi)有勻強磁場，一個電子以速度v0從M點沿半徑方向射入該磁場，從N點射出，速度方向偏轉(zhuǎn)了60°。則電子從M到N運行的時間是()A. B.C. D.題型5、多解問題例題7、如圖所示，在坐標系xOy中，第一象限內(nèi)充滿著兩個勻強磁場a和b，OP為分界線，磁場a的磁感應(yīng)強度為2B，方向垂直紙面向里；磁場b的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向外，P點坐標為(4l,3l)。一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電的粒子從P點沿y軸負方向射入磁場b，經(jīng)過一段時間后，粒子恰能經(jīng)過原點O，不計粒子重力。(sin37°0.6，cos37°0.8)求：(1)粒子從P點運動到O點的時間最少是多少？(2)粒子運動的速度可能是多少？題型6、電磁場在實際中的應(yīng)用1、 速度選擇器例題8(2020年天津塘沽模擬)如圖所示，有一混合正離子束先后通過正交電磁場區(qū)域I和勻強磁場區(qū)域，如果這束正離子束在區(qū)域I中不偏轉(zhuǎn)，進入?yún)^(qū)域后偏轉(zhuǎn)半徑R相同，則它們具有相同的()A電荷量B質(zhì)量C速度D比荷2、質(zhì)譜儀例題9、(2020·廣州模擬)1922年英國物理學家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學獎。若一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運動軌跡如圖所示，則下列說法中正確的是()A該束帶電粒子帶負電B速度選擇器的P1極板帶正電C在B2磁場中運動半徑越大的粒子，質(zhì)量越大D在B2磁場中運動半徑越大的粒子，比荷越小練習、如圖所示，質(zhì)譜儀主要是用來研究同位素(即原子序數(shù)相同，原子質(zhì)量不同的元素)的儀器。正離子源產(chǎn)生帶電量為q的正離子，經(jīng)S1、S2兩金屬板間的電壓U加速后，進入粒子速度選擇器P1、P2之間。P1、P2之間有場強為E的勻強電場和與之正交的磁感應(yīng)強度為B1的勻強磁場，通過速度選擇器的粒子經(jīng)S3細孔射入磁感應(yīng)強度為B2的勻強磁場沿一半圓軌跡運動，射到照相底片M上，使底片感光，若該離子質(zhì)量為m，底片感光處距細孔S3的距離為x，試證明：mqB1B2x/2E。練習、速度相同的一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后分成甲、乙兩束，其運動軌跡如圖所示，其中S0AS0C，則下列相關(guān)說法中正確的是()A甲束粒子帶正電，乙束粒子帶負電B甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷C能通過狹縫S0的帶電粒子的速率等于D若甲、乙兩束粒子的電荷量相等，則甲、乙兩束粒子的質(zhì)量比為323、回旋加速器例題10、(2020·江蘇常州高級中學高三資格賽)回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中，如圖所示。設(shè)D形盒半徑為R。若用回旋加速器加速質(zhì)子時，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，高頻交流電頻率為f，則下列說法正確的是()A質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2fRB質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場的電壓大小無關(guān)C高頻電源只能使用矩形交變電流，不能使用正弦式交變電流D不改變B和f，該回旋加速器也能用于加速粒子練習、如圖所示，回旋加速器D形盒的半徑為R，用來加速質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子，使質(zhì)子由靜止加速到能量為E后，由A孔射出，求：(1)加速器中勻強磁場B的方向和大??；(2)設(shè)兩D形盒間距為d，其間電壓為U，電場視為勻強電場，質(zhì)子每次經(jīng)電場加速后能量增加，加速到上述能量所需回旋周數(shù)；(3)加速到上述能量所需時間。4、 霍爾效應(yīng)例題11、(2020·柳州質(zhì)檢)利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域。如圖是霍爾元件的工作原理示意圖，磁感應(yīng)強度B垂直于霍爾元件的工作面向下，通入圖示方向的電流I，C、D兩側(cè)面會形成電勢差，下列說法中正確的是()A若元件的載流子是自由電子，則D側(cè)面電勢高于C側(cè)面電勢B若元件的載流子是自由電子，則C側(cè)面電勢高于D側(cè)面電勢C在測地球赤道上方的地磁場強弱時，元件的工作面應(yīng)保持豎直D在測地球赤道上方的地磁場強弱時，元件的工作面應(yīng)保持水平5、 磁流體發(fā)電機例題12、(2020·福建理綜)如圖，某一新型發(fā)電裝置的發(fā)電管是橫截面為矩形的水平管道，管道的長為L、寬為d、高為h，上下兩面是絕緣板，前后兩側(cè)面M、N是電阻可以忽略的導體板，兩導體板與開關(guān)S和定值電阻R相連。整個管道置于磁感應(yīng)強度大小為B，方向沿z軸正方向的勻強磁場中。管道內(nèi)始終充滿電阻率為的導電液體(有大量的正、負離子)，且開關(guān)閉合前后，液體在管道進、出口兩端壓強差的作用下，均以恒定速率v0沿x軸正向流動，液體所受的摩擦阻力不變。(1)求開關(guān)閉合前，M、N兩板間的電勢差大小U0；(2)求開關(guān)閉合前后，管道兩端壓強差的變化p；(3)調(diào)整矩形管道的寬和高，但保持其它量和矩形管道的橫截面積Sdh不變，求電阻R可獲得的最大功率Pmax及相應(yīng)的寬高比d/h的值。