版物理高考二轮复习备考浙江选考版课件专题三电场和磁场第2讲.docx
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版物理高考二轮复习备考浙江选考版课件专题三电场和磁场第2讲
专题三电场和磁场
第2讲磁场对电流和电荷的作用
考点一有关磁场的基本知识辨侨
考点二带电粒子在有界臓场中的基査國L考点三带电粒子在磁场中运动跟如诫问题
考点四带电粒子在有界厳场中的临界极值问题丿
考点~k
有关磁场的基本知识辨析
1.（2017-浙江4月选考・9）如图1所示，两平行直导线M和0竖直放：
置，通以方向相反、大小相等的电流，b两点位于导线所在
的平面内•则°
AZ点的磁感应强度为零*
B.
0导线在。
点产生的磁场方向垂直纸面向里
C.c〃导线受到的安培力方向向右
伺时改变两导线的电流方向,cd导线受到的安培力方向不变图1
2.
（2016-浙江10月学考・10）如图2所示，把一根通电的硬直导线"用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由。
向闭合开关S瞬间，导线Q端所受安培力的方向是
A.向上B.向下
图2
C.垂直纸面向外D.韦直纸面向里
解析根据右手定则可知，开关闭合后，螺线管产生的磁极N极在右侧.
根据左手定则可知，Q端受力应垂直纸面向里，选项D正确.
解析I答案
3.（2016-浙江4月选考・9）法拉第电动机原理如图3所
示.条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心，N极向上.
—根金属杆斜插在水银中，杆的上端与固定在水银
槽圆心正上方的餃链相连•电源负极与金属杆上端相
连，与电源正极连接的导线插入水银中•从上往下看，图彳
A.向左摆动
B.护摆动
金属杆
解務时耦魅孚锁阳麒薛彌电金属杆所受安培力将会使其逆时针转动,
D对.
模拟训练
4.（人教版选修3-
-1P93“做一做”改编）物理老师在课堂上做了一个“旋转
+O
—o
S
液体逆时针旋转图4液体顺时针旋转液体顺时针旋转液体逆时针旋
图5
5.（2017-浙江“七彩阳光”联考）小张同学将两枚小磁针放进某磁场中,发现小磁针静止时如图5所示（忽略地磁场的影响），则该磁场一定不是
A.蹄形磁铁所形成的磁场
C.通电螺线管所形成的磁场
D.
通电直导线所形成的磁场
E.
nn
（2017-稽阳联谊学校8月联考）如图6所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度，它的右臂挂着矩形线圈，匝数为弘线圈的水平边长为处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直，当线圈中通过电流/时，调节砥码使两臂达到平衡，然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘仝中增加质量为加的召去码，才能使两臂再达到新的平衡，当地重力加速度为g,则磁感应强度B为
解析电流方向反向，安培力的变化为2也〃，大小等于吨，C对.
6.（2016-绍兴市9月选考）如图7所示，电子枪向电子枪
二］㊀—
右发射电子束，其正下方水平直导线内通有向e
右的电流，则电子束将
C.向纸外偏转D.向纸内偏转
解析由安培定则知水平直导线上方磁场方向垂直于纸面向外，由左手
定则知向右运动的电子受到向上的洛伦兹力，故A正确.
解析I答案
7.（2017-绍兴市选考模拟）下列说法正确的是
A.条形磁铁内部的磁感线方向是从磁铁的N极指向S极
B.—小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度为零s通电导线之间的相互作用是通过磁场发生的
D.在磁感应强度为B的磁场中，穿过面积为S的平面的磁通量为①二BS
带电粒子在有界磁场中的基本运动
1.如图8所示，一个质量为血、电荷量为Q的带电粒子从兀轴上的P（Q,0）点以速度0,沿与x正方向
命题预测
f/
成60。
的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并
恰好垂直于V轴射出第一象限•求:
⑴匀速圆
周运动的半径.
答案
V
图
⑵匀强磁场的磁感应强度B
\f3mv
答案祈解析粒子在磁场中在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，洛伦兹力提供圆周运动向心力，有qvB=m—,
/，亠亠亠momvJ3mv
得磁场的磁感应强度B二石二飞了二专盯qX3a
（3）射出点的坐标.
答案（0,伍）解析由几何关系有：
粒子射出磁场时的纵坐标
y=r+rcos60°二+cos60°）二书a,
2.空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为人，磁场方向垂直横截面.一质量为加、电荷量为g（g>0）的粒子以速率％沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60°•不计重力，该磁场
的磁感应强度大小为
B.
mv0
qR
D.
3mv（）
qR
/I\
b、B1；e
\--I■•
3.如图9所示，正六边形cibcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场•一带正电的粒子从/点沿加方向射入磁场区域，当速度大小为珂时，从b点离开磁场，在磁场中运动的时间为S，当速度大小为乂时，从c点离开磁场，在磁场中运动的时间为匕不计粒子重力.则速度之比砒：
4和时间之比S7分别是善集?
1:
22:
1
考点三
带电粒子在磁场中运动的多过程问题
1.（2017-浙江11月选考・23）如图10所示，兀轴上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，坐标原点有一正离子源，单位时间在兀Oy平面内发射％个速率均为。
的离子，分布在y轴两侧各为。
的范围内•在x轴上放置长度为厶的离子收集板，其右端点距坐标原点的距离为2厶当磁感应强度为禺时，沿y轴正方向入射的离子，恰好打在收集板的右端点•整个装置处于真空中，不计重力，
L
图10
解析I答案
VP不考虑离子间的碰撞，忽略离子间相互作用.理夕⑴求离子的比荷盒；°
（2）若发射的离子被收集板全部收集，求0的最大值;
答案60°
乙
解析如图乙所示,根据几何关系，有:
故久二60。
磁感应强度
（3）假设离子到达x轴时沿x轴均匀分布，当0二37°
的区间取不同值时，求单位时间内收集板收集到的离子数“与
磁感应强度B之间的关系.（不计离子在磁场中运动的时间）答案见解析
模拟训练
2•为了进一步提高回旋加速器的能量，科学家建造了“扇形聚焦回旋加速器”•
在扇形聚焦过程中，离子能以不变的速率在闭合平衡轨道上周期性旋转•扇形
图11
其中三个为峰区，三个为谷区，峰区和谷区相间分布•峰区内存在峰区方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B,谷区内没有磁场•质量为加，电荷量为g的正离子，以不变的速率。
旋转，其闭合平衡轨道如图中虚线所示.
（1）求闭合平衡轨道在峰区内圆弧的半径厂，并判断离子旋转的方向是顺时针还是逆时针；
mv
答案亦逆时针
（2）求轨道在一个峰区内圆弧的圆心角0，及离子绕闭合平衡轨道旋转的凰期八2兀（2tt+3^3）m
口木3qB
解析如图甲所示，由对称性，
2jir2jimv
每个圆弧的弧长1—3=3qB
每段直线长度L=2rcos岸二书r
3（/+L）周期卩二
（2兀+3\l3）m
代入得T二曲
（3）
・2a
cosa-\-2sin牙
在谷区也施加垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为刃，新的闭合平衡轨道在一个峰区内的圆心角0变为90°,求刃和3的关系.已知：
sin（a±p）=sinacosB±cos«sin伙
答案
3.如图12甲所示，M、N为竖直放置且彼此平行的两块平板，板间距离为d,两板中央各有一个小孔0、0'且正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示•有一束正离子在U0时垂直于M板从小孔0射入磁场.已知正离子质量为加，带电荷量为,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变他的周期都为心，不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响，不计离子所受重力.求：
（1）
磁感应强度B。
的大小；
―宀2jim答案
（2）要使正离子从0’孔垂直于N板射出磁场，求正离子射入磁场时的速度
联立求解，得正离子的速度的可能值为％二穿二
=1,2,3…）.
规律总结
解决带电粒子在磁场中运动的多过程问题
（1）分析题目特点，确定带电粒子运动的大致过程.
（2）
作出粒子运动轨迹示意图.
律求解.
⑷若为周期性重复的多解问题，寻找通项式，若是出现几种解的可能性,注意每种解出现的条件.
考点四
带电粒子在有界磁场中的临界极值问题
1.（2015-浙江9月选考*23）某科研小组设计了一个粒子探测装置•如图13甲所示,
—个截面半径为人的圆筒（筒长大于2R）水平固定放置，筒内分布着垂直于轴线的水平方向匀强磁场，磁感应强度大小为3•图乙为圆筒的入射截面，图丙为竖直方向过筒轴的切面•质量为加，电荷量为g的正离子以不同的初速度垂直于入射截面射入筒内•圆筒内壁布满探测器，可记录粒子到达筒壁的位置•筒壁上的
'、0'
P点和0点与入射面的距离分别为人和2R（聲碰到舞興器即被吸收，忽略离子间的相互作用）
图13
（1）离子从O点垂直射入，偏转后到达尸点卩需求该离子的入射速度％的大小；
2qBR一一5qBR
答案
⑵离子从0C线上垂直射入，求位于Q点处的探测器接收到的离子的入射速度范围；
2m
（3）若离子以第
（2）问求得范围内的速度垂直入射，从入射截面的特定区域入射的离子偏转后仍能到达距入射面为2尺的筒壁位置，画出此入射区域的形状并求其面积.
答案见解析图呼—呼
2.（2016•宁波市模拟）如图14所示，在足够长的水平绝缘板上方距离为〃的P点有一个粒子发射源，能够在纸面内向各个方向发射速率相等、比荷为k的带正电的粒子，不考虑粒子间的相互作用和粒子重力.
（1）若已知粒子的发射速率为％，在绝缘板上方加一电场强度大小为E、
方向竖直向下的匀强电场，求同一时刻发射出的带电粒子打到板上的最大时间差;
（2）若已知粒子的发射速率为％,在绝缘板的上方只加一方向垂直纸面、
磁感应强度B二卷的匀强磁场，求带电粒子能到达板上的最大长度乙
答案（书+l）d
解析
磁场中由qvoB=m器得R二勞=d,
如图可知板上Lcm二羽d,Lnc-d，
故粒子能到达板上的最大长度L二（也+l）d.
规律总结
解决带电粒子的临界问题的技巧方法
以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口，借助
半径厂和速度0（或磁感应强度B）之间的约束关系进行动态运动轨迹分析,
（1）刚好穿出（或不穿出）磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹
与边界相切，据此可以确定速度、磁感应强度、轨迹半径等方面的极值.
磁场中运动的时间越长（前提条件为弧是劣弧）.
（3）
八、、
在圆形匀强磁场中，当运动轨迹圆半径大于区域圆半径时：
则入射点和出射点为磁场直径的两个端点时（所有的弦长中直径最长），轨迹对应的偏转角最大.
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