北京市普通高中高中物理会考专题讲练磁场.pdf

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1、2012会考专题讲练磁场 一、 会考考点 磁极，磁场，地磁场（A） 磁感线，磁通量（A） 磁感应强度（B） 电流的磁场，安培定则（B） 安培分子电流假说（A） 安培力，左手定则（B） 磁电式电表（A）把“磁电式电表”从上面拿下来单列，层级改为A 洛仑兹力（ B） 带电粒子在匀强磁场中的运动（C） 质谱仪，回旋加速器（B） 说明：定量分析带电粒子在匀强磁场中的运动，仅限于带电粒子垂直或平行磁场方向 进入匀强磁场的情况。 二、高频考点讲练 考点一、磁场、物理学史 1把一条导线平行地放在如图1 所示的磁针的上方附近，当导线中有电流时，磁针会 发生偏转首先观察到这个实验现象的物理学家是（ i ） A奥

2、斯特 B爱因斯坦 C牛顿 D伽利略 2在物理学史上，发现电流周围存在磁场的著名科学家是( ii ) A奥斯特 B伽利略 C焦耳 D库仑 考点二、磁通量 例 1、 在磁感应强度为2.0 10 -2T 的匀强磁场中， 放一个面积是 5.0 10 -2m2 的导线环当 环面与磁场方向垂直时，穿过导线环的磁通量等于（ iii ） A.2. 510 -3Wb B. 1.0 10 -3 Wb C.1.5 10 -3 Wb D.4.0 10 -3Wb 例 2、12在匀强磁场中，垂直磁场方向放一个面积为3.0 10 -2 m 2 的线框，若穿过 线框所围面积的磁通量为1.5 10 -3 Wb ，则磁场磁感应强

3、度的大小为（ iv ） A4.5 10 -4 T B4.5 10 -2 T C5.0 10 -4 T D 5.0 10 -2 T 1面积是S的矩形导线框，放在一磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框所 在平面垂直，则穿过导线框所围面积的磁通量为（ v ） A B S BBSC S B DB 2. （供选用类物理课教材的学生做）面积是S的矩形导线框，放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，当线框平面与磁场方向垂直时，穿过导线框所围面积的磁通量为（ vi ） A B S B S B C0 DBS 3. （供选学物理11 的考生做） 面积是 S的矩形导线框， 放在磁感应强度为B的匀强 图 1 I N

4、S 磁场中，当线框平面与磁场方向垂直时，穿过导线框所围面积的磁通量为（ vii ） A. B S B. S B C. BS D. 0 4面积是S的矩形导线框，放在一磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面与磁场方 向垂直，则穿过导线框所围面积的磁通量为（ viii ） A. S B B. B S C. BS D. 0 5面积为S的矩形导线框，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，当线框平面与磁场方 向垂直时，穿过导线框所围面积的磁通量为（ ix ） ABSB S B C B S D0 6面积是S的矩形导线框，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，当线框平面与磁场方 向垂直时，穿过导线框所围面积的磁通量为（ x

5、 ） A0 BBS C B S D S B 7在磁感应强度为B的匀强磁场内，放一面积为S的正方形线框. 当线框平面与磁场 方向垂直时，穿过线框所围面积的磁通量为（ xi ） A S B BBSC B S DB 考点三、安培力和左手定则 例 1在图所示的四个图中，标出了匀强磁场的磁感应强度B的方向、通电直导线中电 流的方向以及通电直导线所受安培力F 的方向，其中正确表示这三个方向关系的图是 ( xii ) 例 2、如图 4 所示，将长0.20 m的直导线全部放入匀强磁场中，保持导线和磁场 方向垂直 . 已知磁场磁感应强度的大小为5.0 10 -3 T，当导线中通过的电流为2.0 A时，该直导线受

6、到安培力的大小是（ xiii ） A2.0 10 -3 N B2.0 10 -2 N C1.0 10 -3 N D1.0 10 -2 N 例 3、图 4 中的D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直 于纸面向里。在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是（ xiv ） A. 向左 B. 向右 C. 向上 D.向下 例 4、 （7 分）如图10 所示，金属棒AB用绝缘悬线吊起，呈水平状态，置 于一个范围足够大的、垂直纸面向里的匀强磁场中。已知棒AB长L0.1m， 质量m 0.05kg ，通有I 10A的向右的电流，取g =10m/s 2。 （ 1）若磁场的磁感应强度B=0.2T，求此时棒

7、AB受到的安培力F的大小； 图 4 B I D 下 左右 上 软铁心 图 4 图 10 A B （ 2）若悬线拉力恰好为零，求磁场的磁感应强度B的大小。 xv 1在图 3所示的四幅图中，正确标明了通电导线所受安培力F方向的是（ xvi ） 2关于通电导线所受安培力F的方向，在图2 所示的各图中正确的是（ xvii ） 3如图 3 所示的匀强磁场，磁感应强度为0.2T，通电直导线与磁场方向垂直， 导线长度为0.2m，导线中电流为1A。 该导线所受安培力的大小为（ xviii ） A0.01N B0.02N C0.03N D0.04N 4把长 0 10 m 的直导线全部放入匀强磁场中，保持导线和磁

8、场方向垂直。已 知磁场的磁感应强度的大小为5 0l0 -3 T，当导线中通过的电流为3 0A时，该直导 线受到的安培力的大小是( xix ) A3 010 -3 N B2 510 -3 N C2 010 -3N D 1 5 10 -3 N 5. 如图 4 所示，匀强磁场的磁感应强度为B，通电直导线与磁场方向垂直，导线 长度为 L，导线中电流为I ，该导线所受安培力的大小F是（ xx ） A. B IL FB. I BL FC. BILFD. L BI F 6如图 4 所示，匀强磁场的磁感应强度B = 0.2 T，通电直导线与磁场方向垂直， 导线长度L= 0.2 m ，导线中电流I = 1 A.

9、 该导线所受安培力F的大小为（ xxi ） A0.01 N B0.02 N C0.03 N D0.04 N 7将一通电直导线垂直于磁场方向放在匀强磁场中关于该通电直导线所受安培 力的方向，以下说法中正确的是（ xxii ） A跟磁场方向垂直，跟电流方向平行 B跟电流方向垂直，跟磁场方向平行 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，也不跟电流方向垂直 8关于通电直导线在磁场中所受的安培力，下列说法中正确的是（ xxiii ） A通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用 B安培力大小仅与磁感应强度、电流大小成正比，而与其他量无关 图 3 B F I A B F I B B F I

10、 D B F I C 图 3 B I 图 4 B I B F I A B I F B D B I F C B F I 图 2 C安培力的方向不一定垂直于通电直导线 D安培力的方向总是垂直于磁场和通电直导线所构成的平面 考点四、洛伦兹力和左手定则 例 1、在图10 所示的四幅图中，正确标明了带正电的粒子所受洛伦兹力F方向的是 （ xxiv ） 例 2、如图 5 所示，带正电的粒子在匀强磁场中运动关于带电粒子所受洛伦兹力的方向，下 列各图中判断正确的是（ xxv ） 1 在图 5 所示的四幅图中， 正确标明了带正电的粒子所受洛伦兹力F方向的是（ xxvi ） 2在图 5 所示的四幅图中，分别标出了

11、磁场方向、带正电粒子的运动方向和其所受洛 伦兹力的方向，其中正确标明了带电粒子所受洛伦兹力F方向的是（ xxvii ） 3在图10 所示的四幅图中，正确标明了带正电的粒子所受洛伦兹力F方向的是 （ xxviii ） 图 5 D +q F v B A +q F v B B C +q F v B +q F v B 图 5 D +q F v B A +q F v B B C +q F v B +q F v B 图 10 +q F B B C +q F B +q F B D A +q F B 图 5 q A v q B f v q B B f q C v f D v B f B 图 10 +q F v

12、 B B A +q F v B +q F v B D C +q F v B 4 在图 2 所示的四幅图中， 正确标明了带正电的粒子所受洛伦兹力F方向的是（ xxix ） 5在图 7 所示的四幅图中， 正确标明了带正电的粒子所受洛伦兹力f方向的是 （ xxx ） 6. 在图 7 所示的四幅图中， 正确标明了带正电的粒子所受洛伦兹力F 方向的是（ xxxi ） 考点五、带电粒子在磁场中的运动 1、(选修 31 的考生做 ) (8分)如图 16 所示，一个电子的质量为m，电荷 量为e，让它以初速度v0，从屏S上的O点垂直于S射入其右边区域。该区域 有垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，该区域为

13、真空。 (1) 求电子回到屏S时距离O点有多远； (2) 若电子在磁场中经过某点P，OP连线与v0成 =60 0 角，求该电子从O 点运动到P点所经历的时间t。 xxxii 2 （8 分）如图13 所示，MN表示真空室中垂直于纸面放置的感光板，它 的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B. 一个 电荷量为q的带电粒子从感光板上的狭缝O处以垂直于感光板的初速度v射 入磁场区域，最后到达感光板上的P点. 经测量P、O间的距离为l，不计带 电粒子受到的重力. 求： （1）带电粒子所受洛伦兹力的大小； （2）此粒子的质量大小。 xxxiii 3、 （供选学物理31 的考生做）（ 8

14、 分） 如图 13 所示，真空中有直角坐标 P v0 S O B 图 16 图 2 B F C v +q B F D v +q B v A F +q B v B F +q 图 13 B O l P M N v 图 7 D +q f v B A +q f v B B C +q f v B +q f v B 图 7 系 xOy，P （a， b）是坐标系中的一个点，a、b均为大于0 的常数。在y0 的区域内存在 着垂直于xOy平面的匀强磁场，一质量为m 、电荷量为q 的带正电的粒子A从坐标原点O以 速度 v0沿 y 轴正方向射出，粒子A恰好通过P点，不计粒子重力。求： （1）磁感应强度B的大小和方向

15、； （2）粒子 A从 O点运动到P点的时间t 。 xxxiv 考点六、带电粒子在复合场中的运动 1、 （供选学物理3-1 的考生做）（8 分）如图12 所示，质量为为m 、 电量为 q 的带电粒子，经电压为U加速，又经磁感应强度为B的匀强磁场 后落到图中D点，求： （1）带电粒子在A点垂直射入磁场区域时的速率v； （2）A、D两点间的距离l。 xxxv 2、 （供选学物理3-1 的考生做）（8 分）在真空中有如图12 所示的坐 标系，坐标系中y0 的区域有垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B； y0） 的粒子从坐标原点O以初速度v0沿着y轴正方向射出。求： （1）粒子被射出后第一次通

16、过x轴时，其与O的距离； （2）从粒子被射出到其第三次通过x轴的时间。（重力可忽略不计） 。 xxxvi 3、 （供选学物理3-1 的考生做）（8 分）如图 16 所示，两块完全相同的长方形金属板正 对着水平放置，在两板间存在着匀强电场和匀强磁场匀强电场的场强为E、 方向竖直向下，匀强磁场的磁感应强度为B、方向垂直纸面向里O点为两板 左端点连线的中点一质量为m、电荷量为 +q的粒子以垂直于电场和磁场方向 的速度从O点射入两板间，粒子恰好做匀速直线运动不计重力影响 （1）求粒子做匀速直线运动速度v的大小； （2）保持板间磁场不变而撤去电场，当粒子射入板间的位置和速度不变时，粒子恰好 从上板的左边

17、缘射出场区求电场未撤去时，两板间的电势差U xxxvii 4、 （供选学物理3-1 的考生做）（8 分）如图 16 所示，M、N为正对着竖直放置的金属板， 其中N板的正中央有一个小孔，M、N板间的电压U1 = 1.0 10 3 VP、Q为正对着水平放置 的金属板，板长L = 10 cm ，两板间的距离d = 12 cm，两板间的电压U2 = 2.4 10 3 VP、 Q板的右侧存在方向垂直纸面向里的匀强磁场区域，其中虚线为磁场的左右边界，边界之间 的距离l = 60 cm ，竖直方向磁场足够宽一个比荷q m= 5.0 10 4 C/kg 的带正电粒子，从静止开始经 M、N板间的电压 U1加速后

18、，沿P、Q板间的中心线进入P、Q间，并最终进入磁 场区域整个装置处于真空中，不计重力影响 图 12 B E v0 O y x O B E 图 16 l B U1 M N P Q L 图 16 d A D 图 12 （1）求粒子进入P、Q板间时速度 的大小； （2）若粒子进入磁场后，恰好没有从磁场的右边界射出，求匀强磁场的磁感应强度B 的大小 xxxviii 5、 （供选学物理3-1 的考生做）（8 分）如图14 所示，两平行金 属板P1和P2之间的距离为d、电压为U，板间存在磁感应强度为B1的 匀强磁场 . 一个带正电的粒子在两板间沿虚线所示路径做匀速直线运 动. 粒子通过两平行板后从O点进入

19、另一磁感应强度为B2的匀强磁场 中，在洛伦兹力的作用下，粒子做匀速圆周运动，经过半个圆周后打 在挡板MN上的A点. 已知粒子的质量为m，电荷量为q. 不计粒子重 力. 求： （1）粒子做匀速直线运动的速度v； （2）O 、A两点间的距离x。 xxxix 参考答案： i 1、A ii 2、 A iii 例1、B iv 例2、D v 1、 B vi 2、D vii 3、C viii 4、C ix 5、A x 6、 B xi 7、B xii 例1、A xiii 例2、A xiv 例3、C xv 例4、 xvi 1、A xvii 2、A xviii 3、D xix 4、D xx 5、C xxi 6、D

20、 xxii 7、C xxiii 8、D xxiv 例1、BC xxv 例2、B xxvi 1、AD xxvii 2、AC xxviii 3、AB xxix 4、A xxx 5、AD xxxi 6、AD xxxii 1、解： （1）电子进入磁场后在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动， r mv Bev 2 0 0 ， Be mv r 0 B2 a b B1 O A 图 14 P1 P2 MN 当它回到S屏时，刚好运动半周，其距离O 点的距离为 Be mv rx 0 2 2（4 分） （2）由几何知识电子到达P点时所对应的圆心角=120 0 所用时间Tt 3 1 由 Be m T, T mr Bev0

21、24 2 2 故 Be m t 3 2 （4 分） xxxiii 2、略 xxxiv 3、解： （1）磁场方向垂直纸面向外 A 在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径 2 a r 由洛伦兹力提供向心力 r v mBqv 2 0 0 得 qa mv2 B 0 （2）A 在磁场中运动的时间 0 1 v r t A 从离开磁场到经过P点经历的时间 0 2 v b t A 从 O 运动到 P的时间t=t1+t2 得 0 v2 b2a t xxxv 1、解： （1）带电粒子在电场中直线加速，电场力做功，动能增加，由动能定理可知， 2 2 1 mvUq ， 带电粒子垂直射入磁场区域时的速率为 m Uq v 2

22、（2）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 R v mqvB 2 ，Rl2 解得 A、D两点间的距离 q mU B l 22 xxxvi 2、解： （1）带电粒子在磁场中受洛仑兹力做匀速圆周运动，设其运动的半径为R， 根据牛顿第二定律和洛仑兹力公式有qv0B=mv0 2/R （2 分） 解得 R= Bq mv0 （1 分） 粒子被射出后第一次通过x 轴时恰好运动了半个圆周，所以其通过x 轴时与 O 的距离为 x=2R= Bq mv02 （1 分） （2）带电粒子被射出后第一次通过x 轴后进入电场中做匀变速直线运动，设其加速度 为 a，根据牛顿第二定律有qE=ma，解得 a=q

23、E/m （1 分） 设粒子从第一次通过x 轴至第二次通过x 轴的时间（在电场中运动的时间）为t1，根据 运动学公式有0=v0t1- 2 1 at1 2，解得 t 1= qE mv a v 00 22 （1 分） 粒子从电场中进入磁场中再次做匀速圆周运动，当完成半个圆周时第三次通过x 轴。即 粒子从射出后到第三次通过x 轴的过程中， 在磁场中做两次半个圆周运动。所以粒子在磁场 中运动的时间t2=T= Bq m v R22 0 （1 分） 从粒子被射出到其第三次通过x轴的时间t= t1+ t2= qE mv02 + Bq m2 （1 分） xxxvii 3、解： （1）因为粒子做匀速直线运动，所以

24、qEqvB 粒子运动的速度 E v B （2）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力 r v mqvB 2 得粒子轨迹的半径 mv r qB 两板间距离4dr 两板间电势差的大小UE d 解得 2 2 4mE U qB xxxviii 4、解： （1）粒子在M、N 间运动时，根据动能定理得 2 1 2 1 mqU 粒子进入P、 Q 板间时速度 = 4 1 10 2 m qU m/s （2）设粒子在P、Q 板间运动的时间为t 粒子的加速度 md qU a 2 粒子在竖直方向的速度 y = a t 粒子的水平位移L= t 若粒子穿出P、Q 板间时速度偏向角为 ，则 1 2 tan 1 2 y dU LU 所以 = 45 粒子穿出P、 Q 板间时的速度 1=2 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，轨迹如答图所示，粒子进入磁场时速度的大 小为 1，速度的方向与水平方向的夹角也为 ，所以lrr sin 因为洛伦兹力提供向心力，则 r mBq 2 1 1 解得B = 0.8 T xxxix 5、 （1）由于粒子不计重力，有电场力等于洛伦兹力 U/dq=qvB1v=U/(dB1) （2）在 B2中做圆周运动，qvB 2=mv 2/r x=2r=mv/qB2=mU/(dqB1B2)