专题10 磁场（必考部分）-巧学高考物理热点快速突破

专题10 磁场（必考部分）-巧学高考物理热点快速突破

‎【高考命题热点】主要考查磁场性质、磁感应强度的矢量合成、带电粒子在匀强磁场中运动的选择题和带电粒子在复合场中运动的综合大题。‎ ‎【知识清单】‎ 一、 磁场基本知识 ‎1. 磁场 磁场 存在 是一种特殊的物质，存在于磁极和电流周围；‎ 特点 对放入磁场内的磁极和电流具有力的作用；‎ 方向 规定磁场内任意一点小磁针静止时N极所指方向（N极受力方向）即为该点磁场的方向。‎ ‎ S N S N 磁场方向 ‎2. 磁感应强度：描述磁场强弱的物理量。‎ ‎ 定义式： 单位：特斯拉，简称特（T）：安培力；：导线电流；：放入磁场导线有效长度。 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 说明：（1）与无关，只有磁场本身性质决定； ‎ ‎ （2）；‎ ‎ （3）矢量，方向：为该点磁场方向，不是方向。‎ ‎3. 磁感线 ‎ 说明：（1）并非真实存在，是人们为了方便描述磁场而假想的线； ‎ ‎ （2）闭合曲线，外部：N极→S极； 内部：S极→N极，形成闭合曲线；‎ ‎ （3）密疏表示磁场强弱，磁感线上某点切线方向为该点磁场方向，即方向。‎ 常见磁感线分布：‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ N ×‎ ‎ × S N N S ‎ S ‎ 条形磁铁 通电直导线 环形电流 匀强磁场 ‎ （右手直导线定则） （右手螺旋定则） （等密平行直线）‎ 说明：“”表示磁场方向垂直纸面向外；“×”表示磁场方向垂直纸面向里。‎ 右手直导线定则：右手握住直导线，大拇指方向与电流方向相同，则四指环绕方向即为 通电直导线周围磁场环绕方向。即通电直导线周围磁场是以直导线上某点为圆心的一些 同心圆。‎ 右手螺旋定则：让四指弯曲方向与电流环绕方向相同，则大拇指所指方向即为环形电流 周围磁场的N极。‎ 二、磁场对电流的作用：（安培力） 左手定则（方向）‎ ‎ ‎ 安培力： ‎ 为与之间的夹角 当时，（）‎ 当时，（）‎ 左手定则：让磁感线垂直穿过左手手掌心，四指方向与电流方向相同，则大拇指所指方向即为导线所受安培力方向（如右图所示）。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎‎× × × ×‎ ‎× × × ×‎ ‎× × × ×‎ ‎× × × ×‎ 三、 带电粒子在匀强磁场中的运动 ‎1. 洛伦兹力 左手定则（方向） ‎ ‎ ‎ ‎ （为与之间夹角）‎ 说明：（1）时，；‎ ‎ （2）时，（高中阶段必须掌握）；‎ ‎ （3） 即磁场对运动电荷才有力的作用。‎ 规定：电流方向跟正电荷运动方向相同，跟负电荷运动方向相反。即由左手定则可判断如右图运动电荷所受 方向如图所示。 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎‎× × × ×‎ ‎× × × ×‎ ‎× × × ×‎ ‎× × × ×‎ 安培力与洛伦兹力关系：安培力 洛伦兹力 ‎ ‎2. 带电粒子射入匀强磁场（不计重力） 匀速圆周运动 ‎ ‎‎× × × ×‎ ‎× × × ×‎ ‎× × × ×‎ ‎× × × ×‎ 即 ‎ 求运动时间：或 ‎ ‎ ‎ ‎ 作图两种情形：‎ 说明：（1）已知两个速度方向，分别作两个速度的垂线，垂线交点即为轨迹的圆心O，以O为圆心，以速度至圆心为半径画弧即可；‎ ‎ （2）已知一个速度方向和另外一个点射出，先作速度垂线，将速度与该点连线再作其中垂线，中垂线和垂线交点即为轨迹圆心O，以O为圆心，以速度至圆心为半径画弧即可。‎ 答案 P36‎ 热点突破提升练十 ‎1．(多选)指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说法正确的是(　　)‎ A．指南针可以仅具有一个磁极 B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场 C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰 D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转 ‎2．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是(　　)‎ A．安培力的方向可以不垂直于直导线 B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半 3． 一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平行，筒的横截面如图所示。图中直径MN的两端分别开有小孔，筒绕其中心轴以角速度ω顺时针转动。在该截面内，一带电粒子从小孔M射入筒内，射入时的运动方向与MN成30°角。当筒转过90°时，该粒子恰好从小孔N飞出圆筒。不计重力。若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为(　　)‎ A. B. C. D. ‎4．两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的(　　)‎ A．轨道半径减小，角速度增大 B．轨道半径减小，角速度减小 C．轨道半径增大，角速度增大 D．轨道半径增大，角速度减小 ‎5．(多选)有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ中的磁感应强度是Ⅱ中的k倍。两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。与Ⅰ中运动的电子相比，Ⅱ中的电子(　　)‎ A．运动轨迹的半径是Ⅰ中的k倍 B．加速度的大小是Ⅰ中的k倍 C．做圆周运动的周期是Ⅰ中的k倍 D．做圆周运动的角速度与Ⅰ中的相等 ‎6．如图所示，在圆形区域内，存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，ab是圆的一条直径。带正电的粒子从a点射入磁场，速度大小为2v、方向与ab成30°角时恰好从b点飞出磁场，粒子在磁场中运动的时间为t；若仅将速度大小改为v，则粒子在磁场中运动的时间为(不计粒子所受的重力)(　　)‎ A．3t B.t C.t D．2t 7． 如图所示，在x轴上方存在磁感应强度为B的匀强磁场，一个电子(质量为m，电荷量为q)从x轴上的O点以速度v斜向上射入磁场中，速度方向与x轴的夹角为45°并与磁场方向 垂直。电子在磁场中运动一段时间后，从x轴上的P点射出磁场。则(　　)‎ A．电子在磁场中运动的时间为 B．电子在磁场中运动的时间为 C．O、P两点间的距离为 D．O、P两点间的距离为 7． 如图所示，在真空中，匀强电场E的方向竖直向下，水平匀强磁场B垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷。已知滑滴a静止，油滴b水平向右匀速运动，油滴c水平向左匀速运动。三者质量ma、mb和mc相比较(　　)‎ A．ma>mb>mc B．mb>ma>mc C．mc>ma>mb D．ma＝mb＝mc ‎9.速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中S0A＝S0C，则下列说法正确的是(　　)‎ A．甲束粒子带正电，乙束粒子带负电 B．甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷 C．能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于 D．若甲、乙两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为3∶2‎ ‎10．如图所示，半径为R的一圆柱形匀强磁场区域的横截面，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，有一电荷量为q(q<0)，质量为m的带电粒子，重力不计，沿正对CO中点且垂直 于CO方向射入磁场区域，已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则带电粒子的速率为(　　)‎ A. B. C. D. ‎11．(多选)如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中充满了垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一点电荷从图中A点以速度v0垂直磁场射入，速度方向与半径方向的夹角为30°。当该电荷离开磁场时，速度方向刚好改变了180°。不计电荷的重力，下列说法正确的是(　　)‎ A．该点电荷离开磁场时速度方向的反向延长线通过O点 B．该点电荷的比荷为 C．该点电荷在磁场中的运动时间为 D．该点电荷在磁场中的运动时间为 ‎12.如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒电荷量相等，质量分别为。已知在该区域内，在纸面内做匀速圆周运动，在纸面内向右做匀速直线运动，在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是(　　)‎ A． B．‎ C． D．‎ ‎13．如图，在磁感应强度大小为的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，‎ 两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线 距离均为l的a点处的磁感应强度为零。如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处 磁感应强度的大小为(　　)‎ A．0 B． ‎ C． D．‎ 14． 如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，‎ 大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同的方向射入磁场，若粒子射 入速度为，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速度为，‎ 相应的出射点分布在三分之一圆周上，不计重力及带电粒子之间的相互作用，则为(　　)‎ A． B． C． D．‎