2022年高三一轮复习教学案磁场 .pdf

1、 磁场及其描述作业1. 如图所示 , 放在通电螺线管内部中间处的小磁针, 静止时N 极指向右 ,试判断电源的正负极.2完成下列两题： （1）已知螺线管内部的小磁针的N 极指向如图，请在图中画出螺线管上线圈的绕向。 （2）已知电磁铁的两个极性如图，请在电磁铁上画出线圈的绕向。3. 关于磁感应强度B,下列说法中正确的是（）A.磁场中某点B的大小 , 跟放在该点的试探电流元的情况有关B.磁场中某点B的方向 , 跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致C.在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用时, 该点 B值大小为零D.在磁场中磁感线越密集的地方, 磁感应强度越大4、取两个完全相同的长导线, 用其中一根绕成如图（a）所示的螺线管, 当在该螺线管中通以电流强度为I 的电流时 , 测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B, 若将另一根长导线对折后绕成如图（ b）所示的螺线管, 并通以电流强度也为I的电流时 , 则在螺线管内中部的磁感应强度大小为（）A.0 B.0.5B C.B D.2B 5实验室有一旧的学生电源，输出端的符号变得模糊不清，无法分别正、负极，小明设计了下面的判断电源两极的方法：在桌面上放一个小磁针，在磁针东面放一个螺线管，如图，闭合开关后，磁针指南的一端向东偏转。下述判断正确的是：（）A电源 A 端是正极，在电源内电流由A 流向 B；B电源 A 端是正极，在电源内电流由B 流向 A；C电源 B 端是正极，在电源内电流由A 流向 B ；D电源 B 端是正极，在电源内电流由B 流向 A。6如图所示，一束电子流沿y 方向流动，在z 和 x 轴上某一点的磁感强度Bz及 Bx方向为： （）ABZ沿 X 方向；BBZ沿方向；CB X沿 +Z 方向；DBX沿 -Z 方向。2、 安培力1. 如图所示 , 通电细杆ab 质量为 m,置于倾角为 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（）2、 磁场对电流的作用力大小为F BIL （注意：L 为有效长度， 电流与磁场方向应 F的方向可用定则来判定试判断下列通电导线的受力方向3、如图所示 , 竖直向上的匀强磁场中, 水平放置一根长通电直导线, 电流的方向垂直纸面向外,a 、b、c、d 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点, 在这四点中（）A.b 、d 两点的磁感应强度大小相等B.a 、b 两点的磁感应强度大小相等C.a 点的磁感应强度最小D.c 点的磁感应强度最大4、如图所示 ,在倾角为的光滑斜面上 , 垂直纸面放置一根长为L, 质量为 m的直导体棒 , 在导体棒中的电流 I 垂直纸面向里时 , 欲使导体棒静止在斜面上, 下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是（）A.B=mgILsin, 方向垂直斜面向上B.B=mgILsin, 方向垂直斜面向下C.B=mgILcos, 方向垂直斜面向下D.B=mgILcos, 方向垂直斜面向上5、关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向，正确的说法是A. 跟电流方向垂直，跟磁场方向平行B.跟磁场方向垂直，跟电流方向平行C.既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直D.既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直I B B 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页6、如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成=30角，导线中通过的电流为 I，为了增大导线所受的磁场力，可采取下列四种办法，其中不正确的是A.增大电流IB.增加直导线的长度C.使导线在纸面内顺时针转30D.使导线在纸面内逆时针转607、.电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982 年澳大利亚国立大学制成了能把 2.2 g 的弹体（包括金属杆EF 的质量）加速到10 km/s 的电磁炮（常规炮弹速度大小约为2 km/s） ，若轨道宽2 m，长为 100 m，通过的电流为10 A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为 _ T，磁场力的最大功率P=_ W（轨道摩擦不计）. 8、如图所示 ,PQ、 MN为水平、平行放置的金属导轨, 相距 1m,导体棒ab 跨放在导轨上, 棒的质量为 m=0.2kg, 棒的中点用细绳经滑轮与物体相连, 物体的质量M=0.3kg, 棒与导轨的动摩擦因数为 =0.5, 匀强磁场的磁感应强度B=2T,方向竖直向下, 为了使物体匀速上升, 应在棒中通入多大的电流?(g 取 10m/s2) 思考： （1）若以加速度2m/s2向左匀加速运动，电流又多大？（2）电流就是上述求出的电流，暂时末加磁场，现要ab棒向左匀速运动，要加的最小磁场的大小和方向如何？（3）质量为m 的铜棒搭在U 形导线框右端，棒长和框宽均为L，磁感应强度为B 的匀强磁场方向竖直向下。电键闭合后，铜棒被平抛出去，下落h 后的水平位移为s。求闭合电键后通过铜棒的总电荷量Q。9、如图所示。水平桌面上放置的U 形金属导轨，串接有电源。现将两根质量相等的裸导线L1和 L2放在导轨边缘上。方向与导轨垂直，导轨所在的平面有一个方向向上的匀强磁场。当合上开关后，两根导线便向右运动，并先后脱离导轨右端掉到水平地面上，测得它们落地位置与导轨右端的水平距离分别为s1和 s2， 求合上开关后：安培力对导线L1 和 L2所做功之比W1 : W2；10、质量为 m ，长为 L 的的金属棒ab 用两根细金属丝悬挂在绝缘架MN 下面，整个装置处在竖直方向的匀强磁场中，当金属棒通以由a向 b 的电流 I 后，将离开原位置向前偏转角而重新平衡，如图。求磁感应强度B 的方向和大小。思考：若磁感应强度为B， 方向竖直向下， 要使金属棒ab 最大偏转角为 ， 则所加电流多大？方向如何？11、如图所示，两平行光滑导轨相距为20cm，金属棒 MN 的质量为10g，电阻不计，匀强磁场磁感应强度B 方向竖直向下，大小为0.8T，电源电动势为10V，内阻 r=1，当开关S闭合时，MN 处于平衡。求变阻器 R1的取值为多少 ? （ 设= 45g 取 10m /s2）M P Q N M a b 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页洛伦兹力及其应用1. 如图所示，带电粒子所受洛伦兹力方向垂直纸面向外的是（）2. 如图所示，空间有磁感应强度为B，方向竖直向上的匀强磁场，一束电子流以初速v 从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏转（不计重力），则在磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，这个电场的场强大小与方向应是（）AB/v ，方向竖直向上 B B/v ，方向水平向左CBv，垂直纸面向里 D Bv，垂直纸面向外3. 如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为v, 若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率（）A变大 B 变小 C不变 D条件不足，无法判断4. 有一匀强磁场，磁感应强度大小为 1.2T，方向由南指向北，如有一质子沿竖直向下的方向进入磁场，磁场作用在质子上的力为 9.610-14N，则质子射入时速为 , 质子在磁场中向方向偏转。5、如图所示，一个带正电 q的小带电体处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为 B，若小带电体的质量为 m，为了使它对水平绝缘面正好无压力，应该（）A使 B 的数值增大B使磁场以速率vmgqB，向上移动C使磁场以速率vmgqB，向右移动D使磁场以速率vmgqB，向左移动6、单摆摆长L，摆球质量为m，带有电荷 q，在垂直于纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场中摆动，当其向左、向右通过最低点时，线上拉力大小是否相等？7. 初速度为 v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则( ). A电子将向右偏转，速率不变B电子将向左偏转，速率改变C电子将向左偏转，速率不变D电子将向右偏转，速率改变8如图所示，一带有电荷的单摆，在匀强磁场中做简谐振动，运动平面垂直磁场方向， 若撤去磁场， 让单摆做相同振幅的简谐振动，则两种情况相比有（）A摆球的振动周期相同B摆球到达平衡位置时的动能相同C摆球到达平衡位置时的向心加速度相同D摆球到达平衡位置时绳子受到的拉力相同9、如图所示，柔软的导线长0. 628m，弯曲地放在光滑水平面上，两端点固定在相距很近的a、b 两点，匀强磁场的方向竖直向下，磁感应强度B=2T， 当导线中通以图示方向的电流I=5A时，导线中的张力为_N. 10、如图所示，水平放置的两根平行金属导轨相距O.2m ，上面有一质量为O.04kg 的均匀金属棒 ab，电源电动势为6V、内阻为 0.5 ，滑动变阻器调到2.5 时，要在金属棒所在位置施加一个磁感应强度大小为_T，方向 _的匀强磁场，才能使金属棒ab 对轨道的压力恰好为零.(g=1Om s2) 11如图所示，质量为m ，带电量为q 的小球套在很长的一根绝缘杆上，将杆竖直放入互相平行的水平匀强电场和匀强磁场中，球与杆间的已知，则当小球下滑的速度为v 时，其加速度为多大？小球最终速度为多大？（设电场强度为E，磁感应强度为B）E B m a O A C D B 第 2 题第 3 题精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页带点粒子在磁场中运动1.当带电粒子的运动方向与磁场方向互相平行时，f。2.当带电粒子沿垂直磁场方向在磁场中运动时，f。二、洛仑兹力方向的判断1.运动电荷在磁场中所受洛仑兹力的方向可用来判断。若粒子带正电时，四个手指指向与正电荷的运动方向。若粒子带负电，四个手指指向与负电荷的运动方向。2.洛仑兹力的方向总是垂直于所在的平面。三、带电粒子在匀强磁场中的运动1.若带电粒子运动方向与磁场方向平行，则粒子不受洛仑兹力作用，作。2.若带电粒子的运动方向与磁场方向垂直，则粒子将作，其运动周期T= （与速度的大小无关）3.由于洛仑兹力始终和速度方向垂直，所以洛仑兹力对运动的带电粒子总不做功，即使带电粒子不作匀速圆周运动。4.根据轨迹用几何方法确定圆心位置（半径和速度垂直） ，从而求出半径， 常常是解题的关键。练习1、如图所示 , 两个相同的半圆形光滑绝缘轨道分别竖直放置在匀强电场E和匀强磁场 B中, 轨道两端在同一高度上 , 两个相同的带正电小球a、b 同时从轨道左端最高点由静止释放, 在运动中都能通过各自轨道的最低点M 、N,则（）A.两小球每次到达轨道最低点时的速度都有vNvMB.两小球每次经过轨道最低点时对轨道的压力都有FNFMC.小球 b 第一次到达N点的时刻与小球a 第一次到达M点的时刻相同 D.小球 b 能到达轨道的最右端 , 小球 a 不能到达轨道的最右端2、质子（11H ）和粒子（42He）从静止开始经相同的电势差加速后垂直进入同一匀强磁场做圆周运动 ,则这两粒子的动能之比Ek1 Ek2= ,轨道半径之比r1r2= ,周期之比T1T2= . 3、如图直线MN 上方有磁感应强度为B 的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O 以与 MN成 30角的同样速度v 射入磁场（电子质量为m， 电荷为 e） ， 它们从磁场中射出时相距多远？射出的时间差是多少？4、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。求匀强磁场的磁感应强度B 和射出点的坐标。5、一个负离子，质量为m，电量大小为q，以速率 v 垂直于屏S经过小孔O 射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。磁感应强度B 的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于图1 中纸面向里 . （ 1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O 点的距离 . （ 2）如果离子进入磁场后经过时间t 到达位置P，证明 :直线 OP 与离子入射方向之间的夹角 跟 t 的关系是tmqB2。6、如图所示，一束电子（电量为e）以速度v 垂直射入磁感强度为B，宽度为 d 的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30，则电子的质量是，穿透磁场的时间是。M N O B S v P y x o B v v a O/ 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页7、 质量为 0.1g 的小物块带有5 10-4C的电荷 , 放在倾角为300且足够长的光滑绝缘的斜面上,整个装置放在 磁感应强度 为 0.5T 的匀强磁场中,如图所示 .物块由静止下滑, 滑到某个位置时离开斜面 ,求 : 物块带何种电荷? 物块刚离开斜面时的速度多大? 物块从静止到刚离开斜面的过程中做什么运动, 斜面至少多长 ?8、如图所示，一个质量为m、电量为q 的正离子，从A 点正对着圆心 O 以速度 v 射入半径为R 的绝缘圆筒中。 圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。要使带电粒子与圆筒内壁碰撞多次后仍从A 点射出，求正离子在磁场中运动的时间t.设粒子与圆筒内壁碰撞时无能量和电量损失，不计粒子的重力。9、如图所示，真空中有一半径为R的圆形磁场区域，圆心为O，磁场的方向垂直纸面向内，磁感强度为B，距离O为 2R处有一光屏MN，MN垂直于纸面放置，AO过半径垂直于屏，延长线交于C一个带负电粒子以初速度v0沿 AC方向进入圆形磁场区域，最后打在屏上D点，DC相距 23R，不计粒子的重力若该粒子仍以初速v0从A点进入圆形磁场区域，但方向与AC成 600角向右上方，粒子最后打在屏上E点，求粒子从A到E所用时间10、如图所示，在y 0 的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于 xy 平面并指向纸面外，磁感强度为B。一带正电的粒子以速度v0从 O 点射入磁场，入射方向在 xy 平面内，与x 轴正向夹角为。若粒子射出磁场的位置与 O 点的距离为l，求该粒子的电荷量与质量之比mq。带电粒子在复合场中的运动1在图中虚线所围的区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感强度为B的匀强磁场 已知从左方P点处以速度v水平射入的电子，穿过此区域未发生偏转，设重力可忽略不计，则在这区域中的E和B的方向可能是: AE和B都沿水平方向，并与v方向垂直BE和B都沿水平方向，并与v方向相同CE竖直向上，B垂直纸面向外DE竖直向上，B垂直纸面向里2一质子恰能作匀速直线运动穿过正交电磁场若要粒子穿过此区域后动能增加，则：A减弱磁场，其余条件不变 B增强磁场，其余条件不变C电场反向，其余条件不变 D换用初动能与质子相同的粒子3一电子在磁感强度为B的匀强磁场中，以一固定的正电荷为圆心在同一轨道上运动，磁场方向垂直于运动平面，电场力恰好是磁场作用在电子上洛伦兹力的3 倍，电子电量为e，质量为m，那么电子运动的可能角速度为：AmBe4 BmBe3 CmBe2 DmBe4一带电微粒M 在相互垂直的匀强电场、匀强磁场中作匀速圆周运动，匀强电场竖直向上，匀强磁场水平且垂直纸面向里，如图所示，下列说法正确的是（）A 沿垂直纸面方向向里看，微粒 M 的绕行方向为逆时针方向B运动过程中外力对微粒作功的代数和为零，故机械能守恒C在微粒旋转一周的时间内重力作功为零D沿垂直纸面方向向里看，微粒M 的绕行方向既可以是顺时针也可以是逆时针方向图5、如图所示，匀强电场竖直向上，匀强磁场水平向外，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域，则（）A若电子从右向左水平飞入，电子也沿直线运动B若电子从右向左水平飞入，电子将向上偏转C若电子从右向左水平飞入，电子将向下偏转D若电子从右向左水平飞入，电子将向外偏转思考： 若已知 B、E，能否确定经过它的电子的速度？电子穿过它的方向确定吗v0 A O C M N + E B v0 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页6如图所示， 绝缘光滑斜槽轨道与一竖直放置半径为R=0.5m 的绝缘光滑圆形轨道相接，圆形轨道处在如图所示的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T 。有一质量m=110 4kg、电荷量 q=1.6 103C 的带正电球，从斜槽上A 点由静止滑下，当A 距地面高 H 多大时，球恰能通过圆轨道的最高点。7、如图所示是电磁流量计，圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动，整个装置放在磁感强度为B 的匀强磁场中，当装置稳定时测出a、b 间电势差恒为 U。1）试分析电磁流量计原理； 2 ）求液体的流量Q（单位时间内流过的液体的体积）。8、霍尔效应：（2000 全国） 如图所示，厚度为h、宽度为 d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为 B 的匀强磁场中。 当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面 A之间会产生电势差， 这种现象称为霍尔效应。实验表明， 当磁场不太强时，电势差 U、电流I 和 B 的关系为U=KIB/d 式中的比例系数K 称为霍尔系数。霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力。当静电子与洛仑兹力达到平衡时，导体上下两侧之间就会形成稳定的电势差。设电流I 是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e。回答下列问题：（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A 的电势 _下侧面的电势（填高于、低于或等于）。（2）电子所受洛仑兹力的大小为_。（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U 时，电子所受静电力的大小为 _。（4） （ 2000 全国）由静电力和洛仑兹力平衡的条件，证明霍尔系数 K= ，其中 n 代表导体板单位体积中电子的个数。9、直线加速器03 年江苏高考17 串列加速器是用来产生高能离子的装置.图中虚线框内为其主体的原理示意图 ,其中加速管的中部b 处有很高的正电势U，a、c 两端均有电极接地（电势为零）.现将速度很低的负一价碳离子从a 端输入，当离子到达b 处时 ,可被设在b 处的特殊装置将其电子剥离 , 成为 n 价正离子 ,而不改变其速度大小,这些正 n 价碳离子从c 端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感强度为B 的匀强磁场中，在磁场中做半径为R 的圆周运动 .已知碳离子的质量： m =2.0 10 26 kg, U=7.5 105 V, B=0.50T, n=2, 基元电荷e= 1.610 - 19 C ，求 R. 10、回旋加速器回旋加速器的D 形盒的半径为R，用来加速质量为m，带电量为q 的质子， 使质子由静止加速到能量为E 后，由 A 孔射出。求：（1）加速器中匀强磁场B 的方向和大小。（ 2）设两 D 形盒间的距离为d，其间电压为U，加速到上述能量所需回旋周数. （ 3）加速到上述能量所需时间(不计通过缝隙的时间） 。c a b 加速加速B A U d d a b v Ah d A I B ne1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页