2022年辽宁省高考物理总复习：磁场

2022年辽宁省高考物理总复习：磁场

1.质子和a粒子由静止出发经过同一加速电场加速后，沿垂直磁感线方向进入同一匀强磁

场，则它们在磁场中的速度之比为VLI,半径之比为1：四。

【分析】根据动能定理求出粒子进入磁场的速度，结合粒子在磁场中运动的半径，然后

分析答题。

【解答】解：粒子在电场中加速，由动能定理得：qU=1mv2-0,解得：v=J^,因

为质子和a粒子的电量之比为1：2,质量之比为1：4,则速率之比为VL1;

粒子在磁场中做匀速圆周运动，粒子做圆周运动的轨道半径：r=等，因为质子和a粒

子的电量之比为1：2,质量之比为1：4,则半径之比为1：V2：

故答案为：V2：1,1：y/2»

【点评】本题考查了带电粒子在匀强磁场中的运动，解决本题的关键掌握粒子在磁场中

的半径公式和周期公式，并能灵活运用，注意在计算题中，半径公式和周期公式不能直

接运用。

2.如图，两平行放置的长直导线a和b中载有电流强度相等、方向相反的电流，则b右侧

O点处的磁感应强度方向为垂直纸面向外；在O点右侧再放置一根与a、b平行共面

且通有与导线a同向电流的直导线c后，导线a受到的磁场力大小将无法确定（选

填“变大”、“变小”或“无法确定”）。

【分析】依据安培定则，结合矢量的叠加法则，及离导线越远的磁场越弱，即可判定；

再由安培定则，判定b、c导线在a导线处的磁场方向，再结合矢量的合成法则，判定合

磁场大小，从而即可求解。

【解答】解：依据安培定则，a导线在O点的磁场方向垂直纸面向里，而b导线在。点

的磁场方向垂直纸面向外，

虽然两平行放置的长直导线a和b中载有电流强度相等，但由于b导线离O点越近，那

么其在O点的磁场越强，依据矢量的叠加法则，则O点处的磁感应强度方向为垂直纸面

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向外；

同理，b导线在a导线处产生磁场方向垂直纸面向里，而c导线在a导线处产生磁场方向

垂直纸面向外，

由于b、c两导线通入的电流大小不确定，因此其两导线在a导线处的合磁场大小，与b

导线在a导线处的磁场大小关系不确定；

因此导线a受到的磁场力大小将无法确定.

故答案为：垂直纸面向外；无法确定。

【点评】本题考查平行直导线间的相互作用，要注意综合应用安培定则及力的分析求解

磁场力，要重点掌握磁场的矢量性，矢量的合成法则。

3.如图，正方形abed区域内有沿ab方向的匀强电场，一不计重力的粒子以速度vo从ab

边的中点沿ad方向射入电场，恰好从c点离开电场。若把电场换为垂直纸面向里的匀强

磁场，粒子也恰好从c点离开磁场。则匀强电场的电场强度和匀强磁场的磁感应强度大

小之比为5V（）：4；粒子离开电场时和离开磁场时的速度大小之比为_伍］

b'1--------------:c

【分析】粒子在电场中做类平抛运动，将粒子的运动分解为水平方向的匀速直线运动和

竖直方向的匀加速直线运动，运用运动学公式求出E表达式。

粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力列式，结合几何关系求出

半径，联立求出磁感应强度B表达式，从而求得E与B的比值：

根据类平抛运动的规律求出粒子离开电场时速度大小，从而求得粒子离开电场时和离开

磁场时的速度大小之比；

【解答】解：粒子在电场中做类平抛运动时，轨迹如图1所示，

图1

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设正方形变成为1,

l=vot,

12

=一at，

22

由牛顿第二定律可知qE=ma,

tana=

%为

v

cosa=—0

解得:vc=V2vo

粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，运动轨迹如图2所示

由几何关系可知：R2=P+(R-1)2,

由洛伦兹力提供向心力：qvoB=^^,联立解得《=

粒子在电场中运动离开c点时由类平抛运动规律可知vc=Vivo,粒子在磁场中运动时速

度大小不变，所以粒子离开电场时和离开磁场时的速度大小之比为夜：1。

故答案为：5vo：4；V2:l»

【点评】本题综合考查带电粒子在电场和磁场中的运动，关键是掌握电场中偏转与磁场

中偏转的处理方法，在电场中做类平抛运动时，运用运动的分解法处理。粒子在磁场中

做匀速圆周运动，耍画出粒子的运动轨迹，运用几何知识求解轨迹半径。

4.如图所示，把长L=0.25m的导体棒置于磁感应强度B=1.OX1(T2T的匀强磁场中，使

导体棒和磁场方向垂直，若通过导体棒的电流I=2.0A,则导体棒所受安培力的大小是二

XI。.N,Imin内通过导体棒某一横截面的电量是120C。

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XXxx

【分析】(1)通电导线在磁场中的受到安培力作用，由公式F=BIL求出安培力大小；

(2)通过导线的电荷量为q=It

【解答】解：长L=0.25m的导体棒垂直置于磁感应强度B=1.0X10々T的匀强磁场中，

则导体棒受到的安培力大小为：F=BIL=1.0X10-2X2X0.25N=5X10-3N«

Imin内通过导体棒某一横截面的电量为：q=It=2X60C=120C。

故答案为：5X10-3;120.

【点评】学会区分左手定则与右手定则，前者是判定安培力的方向，而后者是判定感应

电流的方向。

5.一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a逆时针转动。在

该截面内，一带电粒子从小孔M射人筒内，射入时的运动方向与MN成30°角。当筒转

过60°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华。

—B—

【分析】由题，粒子不经碰撞而直接从N孔射出，即可根据几何知识画出轨迹，由几何

关系求出轨迹的圆心角，根据圆筒转动时间和粒子匀速圆周运动时间相等即可。

【解答】解：粒子在磁场中做匀速圆周运动，

根据几何关系，有NMOA=120°,/OMA=30°,所以/O'MA=30°,NO'AM

=30°,NMO'A=120°

即轨迹圆弧所对的圆心角为120°

粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为：T=鬻

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粒子在磁场中匀速圆周运动的时间为：1=争7=磊

圆筒转动6。。所用时间为：-=#=春浮强

粒子匀速圆周运动的时间和圆筒转动时间相等t=t',

m

m=T

【点评】本题考查了带点粒子在匀强磁场中的运动，分析清楚粒子运动过程、应用牛顿

第二定律、数学知识即可正确解题；根据题意作出粒子的运动轨迹是正确解题的关键。

6.李雷同学在研究环形电流的磁场方向时，在导线环中心放置了一个小磁针，如图所示。

通电后，发现小磁针静止后N极指向为垂直纸面向外。请判断李雷同学通入的电流是沿

逆时针（填“顺时针”或“逆时针”）方向（沿垂直纸面向里看）。

【分析】根据安培定则，结合N极指向，即为磁场方向，从而即可求解。

【解答】解：安培定则：用右手握着通电线圈，四指指向电流的方向，大拇指所指的方

向是通电线圈的N极。

若线圈通以沿逆时针方向的电流时，根据安培定则知，纸里是通电线圈的S极，纸外是

通电线圈的N极。