高考物理 考點(diǎn)匯總 考點(diǎn)11 磁場 新人教版

1、考點(diǎn)11 磁場 圖151.（2010全國理綜t26）(21分)如下圖15，在區(qū)域內(nèi)存在與xy平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為b.在t=0時刻，一位于坐標(biāo)原點(diǎn)的粒子源在xy平面內(nèi)發(fā)射出大量同種帶電粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向與y軸正方向的夾角分布在0180范圍內(nèi)。已知沿y軸正方向發(fā)射的粒子在時刻剛好從磁場邊界上點(diǎn)離開磁場。求：(1)粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑r及粒子的比荷qm;(2)此時刻仍在磁場中的粒子的初速度方向與y軸正方向夾角的取值范圍；(3)從粒子發(fā)射到全部粒子離開磁場所用的時間?！久}立意】本題考查了帶電粒子在有邊界磁場中的運(yùn)動,正確分析帶電粒 子在磁場中運(yùn)動的物理過程

2、,并作出粒子軌跡的示意圖是解題的關(guān)鍵.【思路點(diǎn)撥】解答本題時可按以下思路分析： 帶電粒子在第一象限有邊界磁場中做一段圓弧運(yùn)動,確定其圓心由幾何知識、洛倫茲力公式及牛頓第二定律,求出荷質(zhì)比.由同一時刻仍在磁場中的粒子到o點(diǎn)的距離相等及幾何知識分析,可解答所求.【規(guī)范解答】初速度與y軸正方向平行的粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡如圖16中的弧op所示,其圓心為c.由題給條件可以得出 ocp= (2分)此粒子飛出磁場所用的時間為 t0= (2分)式中t為粒子做圓周運(yùn)動的周期.設(shè)粒子運(yùn)動速度的大小為v,半徑為r,由幾何關(guān)系可得 r= a (2分)由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有qvb =m (1分)t= (1分)

3、解以上聯(lián)立方程,可得= (3分)(2)依題意,同一時刻仍在磁場內(nèi)的粒子到o的距離相等(2分)，在t0時刻仍在磁場中的粒子應(yīng)位于以o點(diǎn)為圓心、op為半徑的弧mn上,如圖16所示.設(shè)此時位于p、m、n三點(diǎn)的粒子的初速度分別為vp、vm、vn.由對稱性可知vp與op、vm與om、vn.與on的夾角均為.設(shè)vm、vn.與y軸正向的夾角分別為m、n,由幾何關(guān)系有m= (1分)n= (1分)圖16對于所有此時仍在磁場中的粒子,其初速度與y軸正方向所成的夾角應(yīng)滿足 (2分)(3)在磁場中飛行時間最長的粒子的運(yùn)動軌跡應(yīng)與磁場右邊界相切,其軌跡如圖17所示.由幾何關(guān)系可知, 弧長om等于弧長op (1分)由對稱

4、性可知，弧長等于弧長op (1分)所以從粒子發(fā)射到全部粒子飛出磁場所用的時間=2 t0 (2分)圖17【答案】r = a ，= 速度與y軸的正方向的夾角范圍是 從粒子發(fā)射到全部離開所用時間為2 t02.（2010全國理綜t26）（21分）圖中左邊有一對平行金屬板，兩板相距為d，電壓為v;兩板之間有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向平行于板面并垂直于紙面朝里。圖中右邊有一邊長為a的正三角形區(qū)域efg(ef邊與金屬板垂直)，在此區(qū)域內(nèi)及其邊界上也有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，方向垂直于紙面朝里。假設(shè)一系列電荷量為q的正離子沿平行于金屬板面、垂直于磁場的方向射入金屬板之間，沿同一方向射出金屬板之間的

5、區(qū)域，并經(jīng)ef邊中點(diǎn)h射入磁場區(qū)域。不計重力（1）已知這些離子中的離子甲到達(dá)磁場邊界eg后，從邊界ef穿出磁場，求離子甲的質(zhì)量。（2）已知這些離子中的離子乙從eg邊上的i點(diǎn)（圖中未畫出）穿出磁場，且gi長為，求離子乙的質(zhì)量。(3)若這些離子中的最輕離子的質(zhì)量等于離子甲質(zhì)量的一半，而離子乙的質(zhì)量是最大的，問磁場邊界上什么區(qū)域內(nèi)可能有離子到達(dá)?！久}立意】本題通過設(shè)計速度選擇器、特殊磁場區(qū)域，對離子受力分析和運(yùn)動分析，考查了考生的理解能力、推理能力、綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力。【思路點(diǎn)撥】解答本題時,可參照以下解題步驟:關(guān)鍵點(diǎn)(1)離子通過復(fù)合場做直線運(yùn)動，則磁場力和向下的電場力平衡。(2

6、)離子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由洛倫茲力為向心力列式求解。(3)注意臨界值與圓的知識的運(yùn)用?！疽?guī)范解答】（1）由題意知，所有離子在平行金屬板之間做勻速直線運(yùn)動，它所受到的向上的磁場力和向下的電場力平衡，有w 式中，是離子運(yùn)動的速度，是平行金屬板之間的勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度，有 www由式得 在正三角形磁場區(qū)域，離子甲做勻速圓周運(yùn)動。設(shè)離子甲質(zhì)量為，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有 式中，是離子甲做圓周運(yùn)動的半徑。離子甲在磁場中的運(yùn)動軌跡為半圓，圓心為；這半圓剛好與邊相切于點(diǎn)，與邊交于點(diǎn)。在中，垂直于。由幾何關(guān)系得 由式得r=（）a 聯(lián)立式得，離子甲的質(zhì)量為m()(2) 同理，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律

7、有ww式中，和分別為離子乙的質(zhì)量和做圓周運(yùn)動的軌道半徑。離子乙運(yùn)動的圓周的圓心必在兩點(diǎn)之間，由幾何關(guān)系有 ww由式得 w聯(lián)立式得，離子乙的質(zhì)量為w (3)對于最輕的離子，其質(zhì)量為，由式知，它在磁場中做半徑為的勻速圓周運(yùn)動。因而與的交點(diǎn)為，有 （1） www當(dāng)這些離子中的離子質(zhì)量逐漸增大到m時，離子到達(dá)磁場邊界上的點(diǎn)的位置從點(diǎn)沿邊變到點(diǎn)；當(dāng)離子質(zhì)量繼續(xù)增大時，離子到達(dá)磁場邊界上的點(diǎn)的位置從點(diǎn)沿邊趨向于點(diǎn)。點(diǎn)到點(diǎn)的距離為 ww所以，磁場邊界上可能有離子到達(dá)的區(qū)域是：邊上從到點(diǎn)。邊上從到?！敬鸢浮?(3) 邊上從到點(diǎn)。邊上從到。3.（2010四川理綜t24）如圖所示，電源電動勢，內(nèi)阻，電阻。間距的兩

8、平行金屬板水平放置，板間分布有垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場。閉合開關(guān)，板間電場視為勻強(qiáng)電場，將一帶正電的小球以初速度v沿兩板間中線水平射入板間。設(shè)滑動變阻器接入電路的阻值為rx，忽略空氣對小球的作用，取。當(dāng)rx=29時，電阻消耗的電功率是多大？若小球進(jìn)入板間做勻速圓周運(yùn)動并與板相碰，碰時速度與初速度的夾角為，則rx是多少？【命題立意】考查直流電路、電容器、帶電粒子與磁場中的運(yùn)動問題?！舅悸伏c(diǎn)撥】解答本題時,可參照以下解題步驟:關(guān)鍵點(diǎn)(1)對于直流電路,電容器相當(dāng)于斷路；(2)電容器內(nèi)部場強(qiáng)e。（）注意臨界值與圓的知識的運(yùn)用【規(guī)范解答】閉合電路的外電阻為 根據(jù)閉合電路的歐姆定律 r2兩端

9、的電壓為 r2消耗的功率為 ww 小球進(jìn)入電磁場做勻速圓周運(yùn)動，說明重力和電場力等大反向，洛倫茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定qvb 聯(lián)立化簡得 小球做勻速圓周運(yùn)動的初末速度的夾角等于圓心角為60，根據(jù)幾何關(guān)系得 聯(lián)立代入數(shù)據(jù) a a 【答案】0.6w 544.（2010重慶理綜t21）如圖所示，矩形mnpq區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，有5個帶電粒子從圖中箭頭所示位置垂直于磁場邊界進(jìn)入磁場，在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動軌跡為相應(yīng)的圓弧，這些粒子的質(zhì)量、電荷量以及速度大小如下表所示。由以上信息可知，從圖中a、b、c處進(jìn)入的粒子對應(yīng)表中的編號分別為( )a.3,5,4 b.4,2,5c.5,3

10、,2 d.2,4,5【命題立意】考查帶電粒子在磁場中的運(yùn)動?！舅悸伏c(diǎn)撥】根據(jù)比荷與速度的大小結(jié)合半徑公式，找到相應(yīng)粒子?！疽?guī)范解答】選d。根據(jù)半徑公式結(jié)合表格中數(shù)據(jù)可求得15各組粒子的半徑之比依次為0.52332，說明第一組正粒子的半徑最小，該粒子從mq邊界進(jìn)入磁場逆時針運(yùn)動。由圖a、b粒子進(jìn)入磁場也是逆時針運(yùn)動，則都為正電荷，而且a、b粒子的半徑比為23，則a一定是第2組粒子，b是第4組粒子。c順時針運(yùn)動，都為負(fù)電荷，半徑與a相等是第5組粒子。正確答案為d。5.（2010重慶理綜t23）（16分）法拉第曾提出一種利用河流發(fā)電的設(shè)想，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖可用如圖表示，兩塊面積均為s的矩形金屬板，平行、正對、豎直地全部浸在河水中，間距為d。水流速度處處相同，大小為v，方向水平。金屬板與水流方向平行。地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量為b，水的電阻率為，水面上方有一阻值為r的電阻通過絕緣導(dǎo)線和電建k連接到兩金屬板上。忽略邊緣效應(yīng)，求：（1）該發(fā)電裝置的電動勢；（2）通過電阻r的電流強(qiáng)度；（3）電阻r消耗的電功率。【命題立意】考查磁流體發(fā)電機(jī)知識?！舅悸伏c(diǎn)撥】本題可按照以下思路分析：等效切割長度法拉第電磁感應(yīng)定律電路知識應(yīng)用【規(guī)范解答】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，兩板間水的電阻，根據(jù)閉合電路的歐姆定律根據(jù)電功率公式，得【類題拓