粤教版高三二轮复习专题三 电场磁场第2讲磁场

1、江口中学高三江口中学高三物理第二物理第二轮专题轮专题复习复习专题三第专题三第2 2讲讲电磁学电磁学磁场磁场 2014.4.6磁场磁场探究一：回旋加速器探究一：回旋加速器【例例1 1】如图甲所示是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是 ( A A )A在Ekt图中应有t4t3t3t2=t2t1 B高频电源的变化周期应该等于tntn-1C粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大D要想粒子获得的最大动能越大，则要求D形

2、盒的面积也越大A对B错 一个周期两次经过电场 T=2（tntn-1）C错、D对【变式变式1-11-1】（2013届广东省六校高三第三次联考20,双选）一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两D形盒分别与电源相连下列说法正确的是 （ AC ）A要使加速器能对质子加速，两盒应该与交变电源相连 B质子从电场中获得能量,质子在电场中被加速，加速电压越高，射出的速率v越大C离子由加速器的中心附近进入加速器,D型盒的直径越大，射出的率度v越大D质子在磁场中运动的周期随质子速度增大而增大磁场磁场探究二探究二 速度选择器速度选择器【例【例2

3、 2 】如图所示，两平行、正对金属板水平放置，使上面金属板带上一定量正电荷，下面金属板带上等量的负电荷，再在它们之间加上垂直纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以初速度v0沿垂直于电场和磁场的方向从两金属板左端中央射入后向上偏转若带电粒子所受重力可忽略不计，仍按上述方式将带电粒子射入两板间，为使其向下偏转，下列措施中一定不可行的是( C C )A仅增大带电粒子射入时的速度B仅增大两金属板所带的电荷量C仅减小粒子所带电荷量D仅改变粒子的电性磁场磁场探究二探究二 速度选择器速度选择器qEqvBqEqvB只增大V洛伦兹力变大正电荷向上负电荷不确定增大极板电量增大电场强度增加电场力正电荷向上减小粒子电量两

4、力同时减小合仍向上向上偏转改变电性两力反向合力向下向下运动答案 C磁场磁场速度选择器进入磁场磁场磁场【变式【变式2-22-2】(双选)如图，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器电阻为R，开关闭合。两平行极板间有匀强磁场，一带电粒子正好以速度v匀速穿过两板。以下说法正确的是（忽略带电粒子的重力）（ AB ）A保持开关闭合，将滑片P向上滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出B保持开关闭合，将滑片P向下滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出C保持开关闭合，将a极板向下移动一点，粒子将继续沿直线穿出D如果将开关断开，粒子将继续沿直线穿出磁场磁场保持接通，向上滑动电阻减小，电流变大R的电压减小极板电压减小向

5、洛伦兹力一侧偏转开关K断开电容器通过R放电电压为零，场强为零粒子只受洛伦兹力向洛伦兹力一侧偏转微粒电性未知，电场力和洛伦兹力方向不确定答案：答案：ABAB磁场磁场【变式【变式2-32-3】(2013高考广东理综第21题)如图9，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上，不计重力，下列说法正确的有 ( AD AD )A.a，b均带正电B.a在磁场中飞行的时间比b的短C. a在磁场中飞行的路程比b的短D.a在P上的落点与O点的距离比b的近 磁场磁场磁场磁场探究三：安培力探究三：安培力【例例3 3】( 双选)质量为m的通电细杆ab置于倾角为的导轨上，导轨宽

6、度为d，杆ab与导轨间的动摩擦因数为有电流时，ab恰好在导轨上静止，如图9-3所示；下图是它的四个侧视图，图中已标出四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是( AB AB )磁场磁场【变式【变式3-13-1】( 双选)如图9-2-4所示，水平桌面上放一根条形磁铁，磁铁正中央上方吊着跟磁铁垂直的导线，当导线中通入指向纸内的电流时磁铁仍然保持静止( AC AC )A.悬线上的拉力将变大 B.悬线上的拉力将变小C.条形磁铁对水平桌面的压力将变小 D.条形磁铁对水平桌面的压力将不变磁场磁场【变式【变式3-23-2】（2013届广东省汕头市第一学期期末教学质量测理综物理15）如

7、图，长方形线框 abcd 通有电流 I，放在直线电流 I 附近，线框与直线电流共面，则下列表述正确的是（ A ）A线圈四个边都受安培力作用，它们的合力方向向左B只有ad和bc边受安培力作用，它们的合力为零Cab和dc边所受安培力大小相等，方向相同D线圈四个边都受安培力作用，它们的合力为零磁场磁场探究四：基本运动组合的多过程问题探究四：基本运动组合的多过程问题(组合场组合场)Lm-qv0BvL【例【例4 4】（2013届惠州市高三第三次调研35）(18分)如图所示，一个板长为L，板间距离也是L的平行板电容器上极板带正电，下极板带负电，在极板右边的空间里存在着垂直于纸面向里的匀强磁场。有一质量为m

8、，重力不计，带电量为-q的粒子从极板正中以初速度为v0水平射入，恰能从上极板边缘飞出又能从下极板边缘飞入，求：(1)两极板间匀强电场的电场强度E的大小和方向；(2) -q粒子飞出极板时的速度v的大小与方向；(3)磁感应强度B的大小磁场磁场解：(1)由于上板带正电，下板带负电，故板间电场强度方向竖直向下。 -q粒子在水平方向上匀速运动，在竖直方向上匀加速运动 其中 解得， (2)设粒子飞出板时水平速度为vx，竖直速度 为vy，水平偏转角为可得=450，(3)由几何关系易知洛伦兹力提供向心力得tL02212atL mEqa qLmE200LmEqatvyxyvtan22yx02LR22RmBq2q

9、LmB02vx=v0，磁场磁场【变式【变式4-14-1】（2013届广东省梅州市质检二理综物35）（18分）如图所示，相距为d的平行金属板M、N间存在匀强电场和垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场；在xoy直角坐标平面内，第一象限有沿y轴负方向场强为E的匀强电场，第四象限有垂直坐标平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一质量为m、电量为q的正离子（不计重力）以初速度v0沿平行于金属板方向射入两板间并做匀速直线运动。从P点垂直y轴进入第一象限，经过x轴上的A点射出电场，进入磁场。已知离子过A点时的速度方向与x轴成45o角。求：（1）金属板M、N间的电压U；（2）离子运动到A点时速度v的大小和由

10、P点运动到A点所需时间t；（3）离子第一次离开第四象限磁场区域的位置C（图中未画出）与坐标原点的距离OC。磁场磁场解：（1）设平行金属板M、N间匀强电场的场强为E0，则有：因为离子在金属板方向射入两板间并做匀速直线运动有：解得：金属板M、N间的电压（2）在第一象限的电场中离子做平抛运动，有：故离子运动到A点时的速度：又解得离子在电场E中运动到A点所需时间： （3）在磁场洛伦兹力提供向心力有： 得 由几何知识可得 又 因此离子第一次离开第四象限磁场区域的位置C与坐标原点的距离：磁场磁场探究五探究五 带电粒子的偏转范围带电粒子的偏转范围【例例5】.如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直

11、纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角 = 30、大小为v0的带正电粒子，已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求：（1）粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围.（2）如果带电粒子不受上述v0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间. abcdOv0磁场磁场磁场磁场磁场磁场磁场磁场vodLabMNQPRRD vvyv0 磁场磁场vodLabMNQPRRD vvyv0 磁场磁场【变式【变式5-2】如图9（a）所示，左为某同学设想的粒子速度选择装置，由水平转轴及两个薄盘N1、N2构成，两盘面平行且与转轴垂

12、直，相距为L，盘上各开一狭缝，两狭缝夹角 可调（如图16（b）；右为水平放置的长为d的感光板，板的正上方有一匀强磁场，方向垂直纸面向外，磁感应强度为B.一小束速度不同、带正电的粒子沿水平方向射入N1，能通过N2的粒子经O点垂直进入磁场。 O到感光板的距离为 ，粒子电荷量为q,质量为m，不计重力。 求：（1）若两狭缝平行且盘静止（如图16（c），某一粒子进入磁场后，竖直向下打在感光板中心点M上，求该粒子在磁场中运动的时间t；（2）若两狭缝夹角为0，盘匀速转动，转动方向如图16（b）.要使穿过N1、N2的粒子均打到感光板P1P2连线上。试分析盘转动角速度的取值范围（设通过N1的所有粒子在盘转一圈的

13、时间内都能到达N2）。磁场磁场磁场磁场磁场磁场探究六探究六 圆形磁场圆形磁场【例【例6】右图中左边有一对平行金属板，两板相距为d，电压为V；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0，方向与金属板面平行并垂直于纸面朝里，图中右边有一半径为R、圆心为O的圆形区域，区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面朝里。一电荷量为q的正离子沿平行于金属板面、垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径EF方向射入磁场区域，最后从圆形区域边界上的G点射出，已知弧 所对应的圆心角为 。不计重力，求：（1）离子速度的大小； （2）离子的质量。磁场磁场磁场磁场磁场磁

14、场【变式【变式6-1】 （2013年广州一模理综物理35）如图所示，内径为r、外径为2r的圆环内有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场圆环左侧的平行板电容器两板间电压为U，靠近M板处静止释放质量为m、电量为q的正离子，经过电场加速后从N板小孔射出，并沿圆环直径方向射入磁场，求：(1) 离子从N板小孔射出时的速率；(2) 离子在磁场中做圆周运动的半径；(3) 要使离子不进入小圆区域，磁感应强度的取值范围MNO,q mUB2rr磁场磁场MNO,q mUB2rr0RQOP磁场磁场MNO,q mUB2rr0RQOP磁场磁场探究七：带电粒子在复合场中的运动探究七：带电粒子在复合场中的运动【例【例7】如

15、图3105所示，匀强电场方向竖直向上，匀强磁场方向水平且垂直纸面向里，有两个带电小球a和b，a恰能在垂直于磁场方向的竖直平面内做半径r0.8 m的匀速圆周运动，b恰能以vb2 m/s的水平速度在垂直于磁场方向的竖直平面内向右做匀速直线运动小球a、b质量ma10 g，mb40 g，电荷量qa1102C，qb2102C，g10 m/s2.求：(1)小球a和b分别带什么电？电场强度E与磁感应强度B分别为多大？(2)小球a做匀速圆周运动绕行方向是顺时针还是逆时针？速度va为多大？(3)设小球b的运动轨迹与小球a的运动轨迹的最低点相切，当小球a运动到最低点即切点时，小球b也同时运动到切点，a、b相碰后合

16、为一体，在相碰结束的瞬间，其加速度为多大？磁场磁场磁场磁场【变式【变式7-1】如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为 .不计空气阻力，重力加速度为g,求(1)电场强度E的大小和方向；(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;(3)A点到x轴的高度h.磁场磁场磁场磁场磁场磁场【变式【变式7-2】（2013届广东省华附省实深中广雅四校高三上学期期末联考理综物理）（18分）如图(a)所示，有两级光滑的绝缘平台，高一级平台距离绝缘板的中心的高度为h，低一级平台高度是高一级平台高度的一半绝缘板放在水平地面上，板与地面间的动摩擦因数为，一轻质弹簧一端连接在绝缘板的中心，另一端固定在墙面上。边界