1、2012会考专题讲练磁场北京新东方学校 高中物理组 彭宝聪一、 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、物理学史图1INS1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 （ 1
2、、A ）A奥斯特 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( 2、A ) 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2.010-2T的匀强磁场中，放一个面积是5.010-2m2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（ 例1、B ）A.2.510-3Wb B.1.010-3Wb C.1.510-3Wb D.4.010-3Wb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 m2的线框，若穿过线框所围面积的磁通量为1.5 10-3 Wb，则磁场磁感应强度的大小为（ 例2、D ）A4.5 10-4 T B
3、4.5 10-2 T C5.0 10-4 T D5.0 10-2 T1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（ 1、B ）A B C DB2.（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（ 2、D ）A 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（ 3、C ）A. B. C. BSD. 04面积是S的矩形导线
4、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（ 4、C ）A. B. C. BS D. 05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（ 5、A ）ABS B C D06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（ 6、B ）A0 BBS C D7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（ 7、B ）A B C DB考点三、安培力和左手定则例
5、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( 例1、A )图4BI 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，该直导线受到安培力的大小是（ 例2、A ）SD下左右上软铁心图4A2.0 10 -3 N B2.0 10 -2 NC1.0 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，
6、导线D所受磁场力的方向是（ 例3、C ） A. 向左 B. 向右 C. 向上 D.向下图10AB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m0.05kg，通有I10A的向右的电流，取g =10m/s2。（1）若磁场的磁感应强度B=0.2T，求此时棒AB受到的安培力F的大小；（2）若悬线拉力恰好为零，求磁场的磁感应强度B的大小。 例4、图3BFIABFIBBFIDBFIC1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（ 1、A ）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
7、正确的是（ 2、A ）BFIABIFBIBFDBIFCIBFBFI图2图3BI3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（ 3、D ）A0.01N B0.02N C0.03N D0.04N4把长010 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。已知磁场的磁感应强度的大小为50l0-3T，当导线中通过的电流为30A时，该直导线受到的安培力的大小是( 4、D ) A3010-3N B2510-3N C2010-3N D1510-3N5. 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
8、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（ 5、C ）A. B. C. D. 图4BI6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. 该导线所受安培力F的大小为（ 6、D ）A0.01 N B0.02 N C0.03 N D0.04 N7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（ 7、C ） 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
9、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（ 8、D ）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（ 例1、BC ）图10+qFvBBA+qFvB+qFvBDC+qFvB图5qAvqBfvqBBfqC vfD vBfB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（ 例2、B ）1在
10、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（ 1、AD ）图5BD+qFvBAB+qFvBBCB+qFvBB+qFvB2在图5所示的四幅图中，分别标出了磁场方向、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（ 2、AC ）图5BD+qFvBAB+qFvBBCB+qFvBB+qFvB3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（ 3、AB ）图10B+qFBBCB+qFBB+qFBDAB+qFB4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（ 4、A ）图2BFCv+qBFDv+qB
11、vAF+qBvBF+q5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（ 5、AD ）图7BD+qfvBAB+qfvBBCB+qfvBB+qfvB6. 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（ 6、AD ）图7Pv0SOB图16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=600
12、角，求该电子从O点运动到P点所经历的时间t。 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，当它回到S屏时，刚好运动半周，其距离O点的距离为 （4分）（2）由几何知识电子到达P点时所对应的圆心角=1200 所用时间由 故 （4分）图13BOlPMNv2（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）
13、此粒子的质量大小。 2、略3、（供选学物理31的考生做）（8分）如图13所示，真空中有直角坐标系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；（2）粒子A从O点运动到P点的时间t。 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由洛伦兹力提供向心力得 （2）A在磁场中运动的时间A从离开磁场到经过P点经历的时间A从O运动到P的时间 t=t1+t2得 AD图12考点
14、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。 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，带电粒子垂直射入磁场区域时的速率为 （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，解得A、D两点间的距离 图12BEv0Oyx2、（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，
15、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）。 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=mv02/R （2分）解得R= （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= （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=qE/m （1分）设粒子从第一
16、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-at12，解得t1=（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= （1分）从粒子被射出到其第三次通过x轴的时间t= t1+ t2=+（1分）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OBE图16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
17、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缘射出场区求电场未撤去时，两板间的电势差U 3、解：（1）因为粒子做匀速直线运动，所以粒子运动的速度 （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得粒子轨迹的半径 两板间距离 两板间电势差的大小 解得 lBU1MNPQL图16d4、（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
18、有一个小孔，M、N板间的电压 U1 = 1.0103 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 = 2.4 103 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= 5.0104 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，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（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
19、强度B的大小 4、解：（1）粒子在M、N间运动时，根据动能定理得粒子进入P、Q板间时速度= m/s（2）设粒子在P、Q板间运动的时间为t粒子的加速度 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，则所以 = 45粒子穿出P、Q板间时的速度1=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，所以因为洛伦兹力提供向心力，则解得 B = 0.8 TB2abB1OA图14P1P2MN5、（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。 5、（1）由于粒子不计重力，有电场力等于洛伦兹力U/dq=qvB1 v=U/(dB1)（2）在B2中做圆周运动，qvB2=mv2/r x=2r=mv/qB2=mU/(dqB1B2)参考答案：
