高中物理 第5章磁场与回旋加速器课时讲练通课件 沪科选修31

1、2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三2 考点一:安培力大小的计算1.(2010上海高考)如图，长为2l的直导线拆成边长相等，夹角为60的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为( )A.0 B.0.5BIl C.BIl D.2BIl【解析】选C.导线有效长度为2lsin30=l，所以该V形通电导线受到的安培力大小为BIl，C对.2021/8/11 星期三32.(2009全国高考)如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和

2、cd的长度均为L，且abc=bcd=135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( )2021/8/11 星期三4A.方向沿纸面向上，大小为( +1)IBLB.方向沿纸面向上，大小为( -1)IBLC.方向沿纸面向下，大小为( +1)IBLD.方向沿纸面向下，大小为( -1)IBL【解析】选A.该导线可以用a和d之间的直导线长为( +1)L来等效代替,根据F=BIL,可知大小为( +1)BIL,方向根据左手定则判定沿纸面向上.A正确.2021/8/11 星期三53.(2009海南高考)一根容易形变的弹性导线，两端固定.导线中通有电流,方向如图中箭头所

3、示.当没有磁场时,导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是( )2021/8/11 星期三6【解析】选D.A图中导线不受力，故它不会弯曲，A错；B图中导线受到垂直纸面向里的安培力，它不会向右弯曲，B错；C中导线受到水平向右的安培力，导线不会向左弯曲，C错；D中导线受到水平向右的安培力，故它向右弯曲，D对.2021/8/11 星期三74.(2009重庆高考)在如图所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时，导线MM与NN之间的安培力的大小分别为Fa、Fb，可判断这两段导线( )A.相互吸引，FaFb B.相互排斥，F

4、aFbC.相互吸引，FaFb D.相互排斥，FaFb2021/8/11 星期三8【解析】选D.电键S闭合后，MM、NN中产生平行反向电流，据安培定则和左手定则可知，两导线相互排斥，A、C错.电键S置于b处时，两段导线中的电流较大，导线产生较强的磁场，对另一导线产生较大的安培斥力，即Fa.三个质子经过附加磁场区域后能达到同一点S，则下列说法中正确的有( )2021/8/11 星期三152021/8/11 星期三16A.三个质子从S运动到S的时间相等B.三个质子在附加磁场以外区域运动时，运动轨迹的圆心均在OO轴上C.若撤去附加磁场，a到达SS连线上的位置距S点最近D.附加磁场方向与原磁场方向相同2

5、021/8/11 星期三17【解析】选C、D.三个质子从S运动到S过程，运动轨迹的长度从a、b、c依次增大，由于洛伦兹力对质子不做功，三个质子速度大小始终相等，运动时间不相等，A错误；三个质子在附加磁场以外区域及附加磁场区域运动时，以质子b为例画出其运动轨迹图两种情况(Rr和Rr)如图所示.2021/8/11 星期三18由图可以看出质子b的运动轨迹的圆心不在OO轴上，所以B错误；用作图法可知，若撤去附加磁场，a到达SS连线上的位置距S点距离为xa=2Rsin( -)=2Rcos，b到达SS连线上的位置距S点距离为xb=2R，c到达SS连线上的位置距S点距离为xc=2Rsin( -)=2Rcos

6、，可知a到达SS连线上的位置距S点最近，C正确；因b要增大曲率，才能使到达SS连线上的位置向S点靠近，所以附加磁场方向与原磁场方向相同，D正确.2021/8/11 星期三198.(2009安徽高考)下图是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹.云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里.云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用.分析此径迹可知粒子( )A.带正电，由下往上运动B.带正电，由上往下运动C.带负电，由上往下运动D.带负电，由下往上运动2021/8/11 星期三20【解析】选A.粒子穿过金属板后，速度变小，由半径公式r= 可知，半径变小，粒子运动

7、方向为由下向上；又由于洛伦兹力的方向指向圆心，由左手定则，粒子带正电，A正确.2021/8/11 星期三219.(2010新课标全国卷)如图所示，在0 x a、0 y 范围内有垂直于xy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B.坐标原点O处有一个粒子源，在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，它们的速度大小相同，速度方向均在xy平面内，与y轴正方向的夹角分布在090范围内.已知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于a/2到a之间，从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一.求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的2021/8/11 星期三22(1)速度的大小

8、；(2)速度方向与y轴正方向夹角的正弦.2021/8/11 星期三23【解析】(1)设粒子的发射速度为v，粒子做圆周运动的轨道半径为R，由牛顿第二定律和洛伦兹力公式，得： (2分)由解得：R= (1分)2021/8/11 星期三24画出沿+y方向以a/2为半径做匀速圆周运动轨迹如图所示，再画出从坐标原点O沿与y轴正方向成一定夹角以半径R0(a/2R0a)做匀速圆周运动且圆弧轨迹与磁场上边界相切时的临界轨迹，然后将临界轨迹以O为圆心顺时针或逆时针旋转，根据在磁场中的轨迹线的长度即可判断运动时间的长短，如下图所示.从图中不难看出临界轨迹对应的运动时间最长.2021/8/11 星期三252021/8

9、/11 星期三26当 R0表示电场方向竖直向上.t=0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N2点.Q为线段N1N2的中点，重力加速度为g.上述d、E0、m、v、g为已知量.2021/8/11 星期三40(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小；(2)求电场变化的周期T；(3)改变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求T的最小值.2021/8/11 星期三41【解析】(1)微粒做直线运动，则mg+qE0=qvB 微粒做圆周运动，则mg=qE0 联立式解得 2021/8/11 星

10、期三42(2)设微粒从N1运动到Q的时间为t1，做圆周运动的周期为t2，则 qvB= 2R=vt2 联立式解得 电场变化的周期T=t1+t2= 2021/8/11 星期三43答案:2021/8/11 星期三4415.(2010山东高考)如图所示，以两虚线为边界，中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场，宽度为d，两侧为相同的匀强磁场，方向垂直纸面向里.一质量为m、带电量+q、重力不计的带电粒子，以初速度v1垂直边界射入磁场做匀速圆周运动，后进入电场做匀加速运动，然后第二次进入磁场中运动，此后粒子在电场和磁场中交替运动.已知粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的二倍，第三次是第一次的三倍，以此类推.求2021/8/11 星期三45(1)粒子第一次经过电场的过程中电场力所做的功W1.(2)粒子第n次经过电场时电场强度的大小En.(3)粒子第n次经过电场所用的时间tn.2021/8/11 星期三46【解析】(1)设磁场的磁感应强度的大小为B，粒子第n次进入磁场时的半径为Rn，速度为vn，由牛顿第二定律得：qvnB= 由得：vn= 因为R2=2R1，所以v2=2v1 对于粒子第一次在电场中的运动，由动能定理得W1= mv22- mv12 联立式解得 2021/8/11 星期三47(2)粒子第n次进入电场时速度为vn，出电场时速度为vn+1，有vn=nv1,vn+1=