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1、要点要点 12 磁 场 磁 场 规律要点 1.基本概念及相关应用 2.圆周运动中有关对称规律 (1)从直线边界射入匀强磁场的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相 等，如图 1 甲、乙、丙所示。 (2)在圆形磁场区域内，沿半径射入的粒子，必沿半径射出，如图丁所示。 图 1 3.磁发散和磁聚焦：当粒子做圆周运动的半径与圆形磁场的半径相等时，会出现 磁发散或磁聚焦现象，即当粒子由圆形磁场的边界上某点以不同速度射入磁场 时，会平行射出磁场，如图 2 甲所示；当粒子平行射入磁场中时，会在圆形磁场 中汇聚于圆上一点，如图乙所示。 图 2 4.环状磁场区域规律要点 (1)径向出入：带电粒子沿(逆)半径
2、方向射入磁场，若能返回同一边界，则一定逆 (沿)半径方向射出磁场，如图 3 甲、乙所示。 (2)最值相切：一群粒子沿环状的半径方向从中空区域射入磁场，不能穿越磁场 的最大速度对应轨迹如图丙所示；沿各方向从中空区域射入磁场区的所有粒子都 不能穿越磁场的最大速度对应轨迹如图丁所示。 图 3 5.用动圆法解临界问题 (1)定圆旋转法 ： 当带电粒子射入磁场时的速率 v 大小一定， 但射入的方向变化时， 粒子做圆周运动的轨道半径 R 是确定的。在确定粒子运动的临界情景时，可以 以入射点为定点， 将轨迹圆旋转， 作出一系列轨迹， 从而探索出临界条件。 如图 4 所示为粒子进入单边界磁场时的情景。 图 4
3、 (2)动态放缩法：当带电粒子射入磁场的方向确定，但射入时的速度 v 大小或磁 场的强弱 B 变化时，粒子做圆周运动的轨道半径 R 随之变化。在确定粒子运动 的临界情景时，可以以入射点为定点，将轨道半径放缩，作出一系列的轨迹，从 而探索出临界条件。如图 5 所示，粒子进入长方形边界 OABC 从 BC 边射出的临 界情景为和。 图 5 保温训练 1.(2016北京高考)中国宋代科学家沈括在 梦溪笔谈 中最早记载了地磁偏角 ： “以 磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围 地磁场的磁感线分布示意如图 6。结合上述材料，下列说法不正确的是( ) 图 6 A.地理南、
4、北极与地磁场的南、北极不重合 B.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近 C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用 解析 地球为一巨大的磁体，地磁场的南、北极在地理上的北极和南极附近，两 极并不重合；且地球内部也存在磁场，只有赤道上空磁场的方向才与地面平行； 对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子的速度方向与地磁场方向不会平行， 一定受 到地磁场力的作用，故选项 C 说法不正确。 答案 C 2.(2018无锡模拟)洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列各图 中均标有带正电荷粒子的运动速度、洛伦兹力及磁场的方向，虚线圆表示粒子的
5、 轨迹，其中可能出现的情况是( ) 解析 由粒子的速度和磁场方向，根据左手定则判断得知，A 图中洛伦兹力指向 圆心，提供向心力，故选项 A 正确；B 图中洛伦兹力向上背离圆心，粒子不可 能沿图示轨迹做匀速圆周运动，故选项 B 错误；C 图中洛伦兹力向左背离圆心， 粒子不可能沿图示轨迹做匀速圆周运动，故选项 C 错误；D 图中洛伦兹力方向 不指向圆心，粒子不可能沿图示轨迹做匀速圆周运动，故选项 D 错误。 答案 A 3.(多选)(2018江苏无锡联考)如图 7 所示，在边界 MN 的两侧分别有垂直于纸面 向里的匀强磁场，磁感应强度大小不同，两个粒子从边界上的 O 点同时向上以 垂直于边界的速度射
6、入磁场，两个粒子在磁场中做圆周运动的半径不同，结果两 个粒子同时分别到达边界上的 A 点和 B 点，则( ) 图 7 A.两粒子的速度大小相等 B.两粒子的质量相同 C.两粒子的比荷相同 D.两粒子在以后的运动中都会同时到达边界 MN 答案 CD 4.(多选)(2018江苏如皋中学调研)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部 分是分别与高频交流电极相连接的两个 D 形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周 期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两 D 形金属盒处于垂直 于盒底的匀强磁场中，如图 8 所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法 中正确的是( ) 图 8 A.减小狭缝间的距离
7、 B.增大磁场的磁感应强度 C.增大 D 形金属盒的半径 D.增大匀强电场间的加速电压 答案 BC 5.(多选)将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，下列图象能正确 反映各量间关系的是( ) 解析 匀强磁场各处的磁感应强度的大小和方向相同， 不随 F 或 IL 而发生变化， 故选项 B 正确，D 错误 ； 由于导线垂直于磁场，有 B，即 FILB。可见在 B F IL 不变的情况下 F 与 IL 成正比，所以选项 A 错误，C 正确。 答案 BC 6.(多选)(2018洛阳联考)如图 9 是“探究影响通电导体在磁场中受力因素”的实验 示意图。三块相同马蹄形磁铁并列放置在水平桌面上，导
8、体棒用图中 1、2、3、4 轻而柔软的细导线悬挂起来，它们之中的任意两根可与导体棒和电源构成回路。 认为导体棒所在位置附近为匀强磁场，最初细导线 1、4 接在直流电源上，电源 没有在图中画出。 关于接通电源时可能出现的实验现象， 下列叙述正确的是( ) 图 9 A.改变电流方向同时改变磁场方向，导体棒摆动方向将会改变 B.仅改变电流方向或者仅改变磁场方向，导体棒摆动方向一定改变 C.增大电流同时并改变接入导体棒上的细导线，接通电源时，导体棒摆动幅度一 定增大 D.仅拿掉中间的磁铁，导体棒摆动幅度减小 解析 根据左手定则判断可知，改变电流方向同时改变磁场方向，导体棒摆动方 向不会改变，选项 A
9、错误；仅改变电流方向或者仅改变磁场方向，导体棒摆动 方向一定改变，选项 B 正确；增大电流同时并改变接入导体棒上的细导线，结 合题意可知，导体棒在磁场中的有效长度减小，则接通电源时，导体棒摆动幅度 不一定增大，选项 C 错误；仅拿掉中间的磁铁，导体棒所受安培力减小，摆动 幅度减小，选项 D 正确。 答案 BD 7.(多选)如图 10 所示是质谱仪的工作原理示意图。加速电场的电压为 U，速度选 择器中的电场强度为 E，磁感应强度为 B1，偏转磁场的磁感应强度为 B2，一电 荷量为 q 的带正电的粒子在加速电场中加速后进入速度选择器， 刚好能从速度选 择器进入偏转磁场做圆周运动， 测得直径为 d， 照相板上有记录粒子位置的胶片。 下列表述正确的是( ) 图 10 A.质谱仪是分析同位素的重要工具 B.粒子在速度选择器中做匀加速直线运动 C.所有粒子进入偏转磁场时的速度相同 D.粒子质量为B 1B2qd 2E 解析 质谱仪是分析同位素的重要工具，选项 A 正确；经过速度选择器时可知 能通过狭缝的带电粒子做匀速直线运动且速率等于，故选项 B 错误，C 正确； E B1 粒子通过速度选择器有 qEqvB1， 进入偏转磁场后， 洛伦兹力提供向心力有 qvB2 m ，而 r ，解得 m，选项 D 正确。 v2 r d 2 B1B2qd 2E 答案 ACD