第九章 磁场专题复习(二)

1、.第九章 磁场专题复习（二）（洛仑兹力、带电粒子在匀强磁场中）（一）高考考点导向1知道磁场对运动电荷的作用，理解洛伦兹力f=qvb，会使用左手定则解答有关带电粒子在磁场中受力问题。2理解洛伦兹力对粒子不做功 ，理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。3知道质谱仪和回旋加速器的工作原理，基本构造和用途。（二）典例精析：例题1如图所示，mn为正对的两个平行板，可以吸附打到板上的电子，两板间距离为d，板长为7d。在两个平行板间只有方向垂直于纸面向里的匀强磁场。若有电量为e的电子流，从左侧不同位置进入两板间的虚线框区域，已知电子的动量大小为p，方向平行于板。为

2、了使进入两板间的电子都能打到两板上，被两板吸收，磁场的磁感应强度大小取值可能是下述四个值中的 （ a ） b b b b a b c d例题2图1是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器a中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s1以很小的速度进入电压为u的加速电场区（初速不计），加速后，再通过狭缝s2、s3射入磁感应强度为b的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面pq。最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面而且平行于狭缝s3的细线。若测得细线到狭缝s3的距离为d（1）导出分子离子的质量m的表达式。（2）根据分子离子的

3、质量数m可用推测有机化合物的结构简式。若某种含c、h和卤素的化合物的m为48，写出其结构简式。（3）现有某种含c、h和卤素的化合物，测得两个m值，分别为64和66。试说明原因，并写出它们的结构简式。在推测有机化合物的结构时，可能用到的含量较多的同位素的质量数如下表：元 素hcfclbr含量较多的同位素的质量数1121935，3779，81答案：（1）为测定分子离子的质量，该装置用已知的电场和磁场控制其运动，实际的运动现象应能反映分子离子的质量。这里先是电场的加速作用，后是磁场的偏转作用，分别讨论这两个运动应能得到答案。精品.以m、q表示离子的质量电量，以v表示离子从狭缝s2射出时的速度 射入磁

4、场后，在洛仑兹力作用下做圆周运动 感光片上的细黑线到s3缝的距离 d2r （2）ch3ch2f（3）从m的数值判断该化合物不可能含br而只可能含cl，又因为cl存在两个含量较多的同位素，即35cl和37cl，所以测得题设含c、h和卤素的某有机化合物有两个m值，其对应的分子结构简式为ch3ch235cl m64；ch3ch237cl m66例题3 正负电子对撞机的最后部分的简化示意图如图3所示（俯视图），位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管道是正、负电子作圆运动的“容器”，经过加速器加速后的正、负电子分别引入该管道时，具有相等的速度v，它们沿管道向相反的方向运动。在管道内控制它们转弯的是一系列

5、圆形电磁铁，即图中的a1、a2、a3、an，共n个，均匀分布在整个圆环上（图中只示意性地用细实线画了几个，其他的用虚线表示），每个电磁铁内的磁场都是匀强磁场，并且磁感应强度都相同，方向竖直向下。磁场区域的直径为d，改变电磁铁内电流的大小，就可改变磁感应强度，从而改变电子偏转角度的大小。经过精确的调整，首先实现了电子沿管道的粗虚线运动，这时电子经每个磁场区域时入射点和出射点都是磁场区域的同一直径的两端，如图4所示。这就为正、负电子的对撞做好了准备。（1）试确定正、负电子在管道中是沿什么方向旋转的。（2）已知正、负电子的质量都是m，所带的电荷都是e，重力不计。求电磁铁内匀强磁场的磁感应强度的大小。

6、答案：（1）根据洛伦兹力提供向心力和磁场方向向下，可判断出正电子沿逆时针方向转动，负电子沿顺时针方向转动。（2）如图5所示，电子经过每个电磁铁，偏转角度是，射入电磁铁时与该处直径的夹角为，电子在磁场内作圆周运动的半径为。由几何关系可知，解得：。lmnpqb 精品.例题4如图所示，在真空区域内，有宽度为l的匀强磁场，磁感应强度为b，磁场方向垂直纸面向里，mn、pq为磁场的边界。质量为m、带电为-q的粒子，先后两次，沿着与mn夹角为（090）的方向垂直于磁感线射入匀强磁场中。第一次，粒子是经电压u1加速后射入磁场的，粒子刚好没能从pq边界射出磁场；第二次粒子是经电压u2加速后射入磁场的，粒子刚好能

7、垂直于pq射出磁场（不计重力影响，粒子加速前的速度认为是0，u1、u2未知），求：为使粒子经电压u2加速射入磁场后沿直线射出pq边界，可在磁场区域加一匀强电场，求该电场的场强大小和方向。加速电压u1、u2的比值u1/u2。 与水平成角斜向左下方 （三）综合测试： 一选择题 1. 下列说法中正确的是（ c ） a. 静电场的电场线从正电荷出发到负电荷终止；磁感线是从n极出发到s极终止 b. 电荷在某处不受电场力的作用，则该处的电场强度一定为零；一小段电流在某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度一定为零 c. 一个带电体上可以只有一种净剩电荷；但任何一个磁体都一定同时有n极和s极 d. 沿着电场线

8、的方向电势降低；沿着磁感线的方向磁感应强度也一定变小 2. 关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向，正确的说法是（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，又不跟电流方向垂直 3. 下图为三根通电平行直导线的断面图。若它们的电流大小都相同，且ab=ac=ad，则a点的磁感应强度的方向是（ c ） a. 垂直纸面指向纸里 b. 垂直纸面指向纸外 c. 沿纸面由a指向b d. 沿纸面由a指向d 4. 关于安培力和洛伦兹力，下列说法中正确的是（ c ） a. 带电粒子在磁场中运动

9、时，一定受到洛伦兹力作用 b. 放置在磁场中的通电导线，一定受到安培力作用 c. 洛伦兹力对运动电荷一定不做功 d. 以上说法均不正确 5. 如下图所示，在示波管下方有一根水平放置的通电直电线，则示波管中的电子束将（ a ） a. 向上偏转b. 向下偏转 c. 向纸外偏转d. 向纸里偏转v0ebv0ebebv0v0eb6. 一个带电粒子以初速度v0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域，穿出电场后接着又进入匀强磁场区域。设电场和磁场区域有明确的分界线，且分界线与电场强度方向平行，如图中的虚线所示。在图所示的几种情况中，可能出现的是 ( ad)a. b. c. d.精品.7. 质子和粒子在同一匀强磁

10、场中作半径相同的圆周运动。由此可知质子的动能e1和粒子的动能e2之比e1:e2等于( b )a. 4:1b. 1:1 c. 1:2d. 2:18. bf甲乙如图所示，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起置于粗糙的水平地板上，地板上方有水平方向的匀强磁场。现用水平恒力拉乙物块，使甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运动，在加速运动阶段 ( ad )a.乙物块与地之间的摩擦力不断增大b.甲、乙两物块间的摩擦力不断增大c.甲、乙两物块间的摩擦力大小不变d.甲、乙两物块间的摩擦力不断减小9. 在图中虚线所围的区域内。存在电场强度为e的匀强电场和磁感应强度为b的匀强磁场。已知

11、从左方水平射入的电子，穿过这区域时未发生偏转。设重力可忽略不计，则在这区域中的e和b的方向可能是 (abc )+-+qh+-a. e和b都沿水平方向，并与电子运动的方向相同b. e和b都沿水平方向，并与电子运动的方向相反c. e竖直向上，b垂直纸面向外 d. e竖直向上，b垂直纸面向里10. 有一个带电量为、重为g的小球，从两竖直的带电平行板上方h 处 自由落下，两极板间另有匀强磁场，磁感应强度为b，方向如图所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时，下列说法错误的是 (bcd) a一定作曲线运动 b不可能作曲线运动 c有可能作匀加速运动 d有可能作匀速运动二、计算题 11 如下图所示，在同一水

12、平面的两导线相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为3.6kg，有效长度为2m的金属棒放在导轨上，当金属棒电流为5a时，金属棒做匀速运动；当金属棒电流为8a时，金属棒获得2m/s2的加速度，求磁场的磁感应强度为多少？ 11. 1.2t 精品.12. 有一匀强磁场，磁感应强度为1.2t，方向水平由南指向北。如果有一速度为5.0105m/s的质子沿竖直向下的方向进入磁场，求磁场作用在质子上的力。质子进入磁场时将向哪个方向偏转？ 1226.9.610-14n 向东偏转 +-abb1b213.如图所示，电容器两极板相距d，两板间电压为u，极板间的匀强磁场的磁感应强度为b1，一束电荷量相同的带正

13、电的粒子从图示方向射入电容器，沿直线穿过电容器后进入另一磁感应强度为b2匀强磁场，结果分别打在a、b两点，两点间距为r。粒子所带电量为q，且不计粒子所受重力。求：（1）粒子进入b2磁场时的速度；（2）打在a、b两点的粒子的质量之差m是多大？13：(1）由于粒子沿直线运动，所以：qe=b1qv，v=e/b1=u/db1 （2）以速度v进入b2的粒子有： b14、如图所示，质量是m的小球带有正电荷，电量为q，小球中间有一孔套在足够长的绝缘细杆上。杆与水平方向成角，与球的动摩擦因数为，此装置放在沿水平方向、磁感应强度为b的匀强磁场中。若从高处将小球无初速释放，求：小球下滑过程中加速度的最大值和运动速度的最大值。14、 am=gsin 15、如图所示,一带电质点,质量为m,电量为q,以平行于ox轴的速度v从y轴上的a点射入图中第一象限所示的区域.为了使该质点能从x轴上的b点以垂直于ox轴的速度v射出,可在适当的地方加一个垂直于xy平面、磁感应强度为b的匀强磁场。若此磁场仅分