適用于老高考舊教材廣西專版2023屆高考物理二輪總復(fù)習(xí)第二部分專題三第9講磁場性質(zhì)及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)課件

第9講磁場性質(zhì)及帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)專題三內(nèi)容索引0102核心梳理?規(guī)律導(dǎo)引高頻考點(diǎn)?探究突破03新題演練?能力遷移04怎樣得高分核心梳理?規(guī)律導(dǎo)引【知識(shí)脈絡(luò)梳理】

【規(guī)律方法導(dǎo)引】

1.知識(shí)規(guī)律(1)掌握“兩個(gè)磁場力”。①安培力:F=BILsinθ,其中θ為B與I的夾角。②洛倫茲力:F=qvBsinθ,其中θ為B與v的夾角。(2)明確“兩個(gè)公式”。(3)用準(zhǔn)“兩個(gè)定則”。①對(duì)電流的磁場用準(zhǔn)安培定則。②對(duì)通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力和帶電粒子在磁場中所受的洛倫茲力用準(zhǔn)左手定則。(4)畫好“兩個(gè)圖形”。①對(duì)安培力作用下的平衡、運(yùn)動(dòng)問題畫好受力分析圖。②對(duì)帶電粒子的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題畫好與圓有關(guān)的幾何圖形。2.思想方法(1)物理思想:對(duì)稱思想、等效思想。(2)物理方法:理想化模型方法、對(duì)稱法、臨界法。高頻考點(diǎn)?探究突破命題熱點(diǎn)一對(duì)磁場性質(zhì)和磁場力的理解常以選擇題的形式考查通電導(dǎo)線周圍的磁場的性質(zhì)及磁場力的情況。例1如圖所示,用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)導(dǎo)線框,導(dǎo)線框是由兩同心半圓弧導(dǎo)線和直導(dǎo)線ab、cd(ab、cd在同一條水平直線上)連接而成的閉合回路,導(dǎo)線框中通有圖示方向的電流,處于靜止?fàn)顟B(tài)。在半圓弧導(dǎo)線的圓心處沿垂直于導(dǎo)線框平面的方向放置一根長直導(dǎo)線P。當(dāng)P中通以方向垂直于紙面向外的電流時(shí)(

)A.導(dǎo)線框?qū)⑾蜃髷[動(dòng)B.導(dǎo)線框?qū)⑾蛴覕[動(dòng)C.從上往下看,導(dǎo)線框?qū)㈨槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D.從上往下看,導(dǎo)線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)思維導(dǎo)引

答案:D

解析:

當(dāng)直導(dǎo)線P中通以方向垂直于紙面向外的電流時(shí),由安培定則可判斷出長直導(dǎo)線P產(chǎn)生的磁場方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,磁感線是以P為圓心的同心圓,半圓弧導(dǎo)線與磁感線平行,不受安培力,由左手定則可判斷出直導(dǎo)線ab所受的安培力方向垂直紙面向外,cd所受的安培力方向垂直紙面向里,從上往下看,導(dǎo)線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),故D正確。規(guī)律方法

1.磁感應(yīng)強(qiáng)度B的疊加空間的磁場通常是多個(gè)磁場疊加而成的,磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,可以通過平行四邊形定則進(jìn)行計(jì)算或判斷。具體思路如下:(1)首先確定磁場的場源,如通電直導(dǎo)線。(2)定位空間中需要求解磁場的點(diǎn),利用安培定則等判定各個(gè)場源在這一點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的大小和方向,如圖中場源M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成,如圖中的合磁場B。2.解決磁場中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)問題的一般思路(1)正確地對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析,應(yīng)特別注意通電導(dǎo)體棒受到的安培力的方向,安培力與導(dǎo)體棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度組成的平面垂直。(2)畫出輔助圖(如導(dǎo)軌、斜面等),并標(biāo)明輔助方向(磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I的方向)。(3)將立體的受力分析圖轉(zhuǎn)化為平面受力分析圖,即畫出與導(dǎo)體棒垂直的平面內(nèi)的受力分析圖。拓展訓(xùn)練1(2022·廣西河池八校聯(lián)考)如圖所示,水平面內(nèi)有相距為l=1.0m的兩平行固定金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌左端接有電動(dòng)勢E=4V、內(nèi)阻r=1Ω的電源;金屬棒ab跨接在金屬導(dǎo)軌上,與兩金屬導(dǎo)軌垂直并與導(dǎo)軌接觸良好,棒ab接入電路部分的電阻R=1Ω,金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì);整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與棒ab垂直且與水平面成θ=30°角斜向右上方,棒ab始終靜止于導(dǎo)軌上。下列說法正確的是(

)A.棒ab所受摩擦力水平向左B.棒ab所受安培力大小為1NC.棒ab受到的支持力比重力小1ND.棒ab所受摩擦力大小為1ND拓展訓(xùn)練2(2021·浙江高三二模)電磁炮是一種利用電磁作用發(fā)射炮彈的先進(jìn)武器,我國正在進(jìn)行艦載電磁軌道炮試驗(yàn),射程可達(dá)200km,預(yù)計(jì)到2025年投入使用。某同學(xué)利用餅型強(qiáng)磁體和導(dǎo)軌模擬電磁炮的發(fā)射原理,如圖所示,相同的餅型強(qiáng)磁體水平等間距放置,使導(dǎo)軌平面近似為勻強(qiáng)磁場。下列說法不正確的是(

)A.放置強(qiáng)磁體時(shí),應(yīng)保證磁體的磁極同向B.強(qiáng)磁體間距越大,導(dǎo)軌平面越接近勻強(qiáng)磁場C.強(qiáng)磁體間距越小,導(dǎo)軌平面越接近勻強(qiáng)磁場D.若全部磁體N極向上,導(dǎo)體棒所受安培力水平向右B解析:

放置強(qiáng)磁體時(shí),應(yīng)保證磁體的磁極同向,并且強(qiáng)磁體間距越小,導(dǎo)軌平面越接近勻強(qiáng)磁場,A、C正確,

B錯(cuò)誤。若全部磁體N極向上,根據(jù)左手定則,導(dǎo)體棒所受安培力水平向右,D正確。命題熱點(diǎn)二帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)常以選擇題、計(jì)算題的形式考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的情況。例2如圖所示,直角△OAC的三個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)分別為O(0,0)、A(l,0)、C(0,

l),在△OAC

區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場。在t=0時(shí)刻,同時(shí)從三角形的OA邊各處以沿y軸正向的相同速度將質(zhì)量均為m、電荷量均為q的帶正電粒子射入磁場,已知在t=t0時(shí)刻從OC邊射出磁場的粒子的速度方向垂直于y軸。不計(jì)粒子重力和空氣阻力及粒子間相互作用。(1)求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。(2)若從OA邊兩個(gè)不同位置射入磁場的粒子,先后從OC邊上的同一點(diǎn)P(P點(diǎn)圖中未標(biāo)出)射出磁場,求這兩個(gè)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1與t2之間應(yīng)滿足的關(guān)系。(3)從OC邊上的同一點(diǎn)P射出磁場的這兩個(gè)粒子經(jīng)過P點(diǎn)的時(shí)間間隔與P點(diǎn)位置有關(guān),若該時(shí)間間隔最大值為,求粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度大小。思維導(dǎo)引

在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長的粒子軌跡如圖所示,由幾何關(guān)系α=180°-θ=30°規(guī)律方法

帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的一般解題方法(1)找圓心:用幾何方法確定圓心的位置,畫出運(yùn)動(dòng)軌跡。(2)求半徑:分析帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng),對(duì)于軌跡圓半徑的求解是解決問題的瓶頸。求解半徑一般來說有以下兩種情況:①若題中已給出帶電粒子的質(zhì)量、電荷量、運(yùn)動(dòng)的速度、磁感應(yīng)強(qiáng)度,由②如圖所示,若題中未給帶電粒子的電荷量、質(zhì)量等,而是給我們磁場的寬度、粒子的速度方向等,我們需要作出運(yùn)動(dòng)的軌跡,構(gòu)造直角三角形,從幾何角度求解半徑,一般稱為幾何半徑。(3)找關(guān)系:規(guī)范作出帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡圖線,并作適當(dāng)輔助線,找出其中隱含的幾何關(guān)系。(4)用規(guī)律:一般應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解,特別是半徑及周期公式。拓展訓(xùn)練3(多選)(2020·天津卷)如圖所示,在xOy平面的第一象限內(nèi)存在方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。一帶電粒子從y軸上的M點(diǎn)射入磁場,速度方向與y軸正方向的夾角θ=45°。粒子經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)后在N點(diǎn)(圖中未畫出)垂直穿過x軸。已知lOM=a,粒子電荷量為q,質(zhì)量為m,重力不計(jì)。則(

)A.粒子帶負(fù)電荷AD解析:

由于粒子在磁場力的作用下垂直穿過x軸,根據(jù)左手定則可知,粒子帶負(fù)電荷,A正確;根據(jù)題意畫圖找圓心O',如圖所示。結(jié)合幾何關(guān)系有拓展訓(xùn)練4如圖所示,圓心在原點(diǎn)O、半徑為R的圓將xOy平面分為兩個(gè)區(qū)域,即圓內(nèi)區(qū)域Ⅰ和圓外區(qū)域Ⅱ。區(qū)域Ⅰ內(nèi)有方向垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場甲(圖中未畫出),平行于x軸的熒光屏垂直于xOy平面放置在y=-R的位置。一束質(zhì)量為m、電荷量為q、動(dòng)能為E0的帶正電粒子從坐標(biāo)為(-R,0)的A點(diǎn)沿x軸正方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ。當(dāng)區(qū)域Ⅱ內(nèi)無磁場時(shí),粒子打在熒光屏上的M點(diǎn);若在區(qū)域Ⅱ內(nèi)加上方向垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場乙(圖中未畫出),上述粒子仍然從A點(diǎn)以相同的速度射入?yún)^(qū)域Ⅰ,則粒子打在熒光屏上的N(1)打在M點(diǎn)的粒子的速度大小v1和打在N點(diǎn)的粒子速度大小v2以及甲、乙兩磁場的方向;(2)熒光屏上M點(diǎn)到y(tǒng)軸的距離xM以及N點(diǎn)到y(tǒng)軸的距離xN;(3)粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)所用的時(shí)間t。由左手定則可知,甲磁場的方向垂直于紙面向外,乙磁場的方向垂直于紙面向里。命題熱點(diǎn)三帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的臨界和極值問題常以計(jì)算題的形式考查帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡及速度的臨界和極值問題。例3(2022·山東聊城模擬)在太空中由于缺少地磁場的屏蔽作用,高能宇宙射線會(huì)給航天員帶來非常大的危害。目前,國際上正在積極探索載人航天主動(dòng)防護(hù)的方法,某種磁防護(hù)方案為在航天器內(nèi)建立同心圓柱體形屏蔽磁場,磁場分布情況如圖所示。同心圓內(nèi)徑R1=R,外徑R2=R,軸向足夠長。設(shè)定區(qū)內(nèi)為勻強(qiáng)磁場,磁場方向與軸平行,設(shè)定區(qū)外和防護(hù)區(qū)內(nèi)無磁場。(1)一質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子在平行于圓柱橫截面的平面內(nèi),以速度v0沿指向圓心方向入射,該質(zhì)子恰好打不到防護(hù)區(qū)內(nèi)部,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B1和質(zhì)子在設(shè)定區(qū)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t。(2)若宇宙中充滿了大量速度大小為v0、沿任意方向運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子,為了使任何質(zhì)子都不能通過設(shè)定區(qū)進(jìn)入防護(hù)區(qū)內(nèi)部,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B2應(yīng)該滿足的條件。(3)若已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,以A點(diǎn)所在截面建立x-y坐標(biāo)系,圓柱軸線為z思維導(dǎo)引

(2)為使所有速度為v0的粒子都不能進(jìn)入防護(hù)區(qū),半徑最大的粒子軌跡如圖乙。規(guī)律方法

應(yīng)用動(dòng)態(tài)圓畫臨界軌跡的方法主要有以下兩種情況(1)如圖所示,一束帶負(fù)電的粒子以速度v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,若初速度v方向相同,大小不同,所有粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心都在垂直于初速度方向的直線上,速度增大時(shí),軌道半徑隨之增大,所有粒子的軌跡組成一組動(dòng)態(tài)的內(nèi)切圓,與右邊界相切的圓即臨界軌跡。(2)如圖所示,一束帶負(fù)電的粒子以速度v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,若初速度v大小相同,方向不同,則所有粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑相同,

但不同粒子的圓心位置不同,其共同規(guī)律是所有粒子的圓心都在以入射點(diǎn)為圓心、以粒子軌道半徑為半徑的圓上(圖中虛線),從而可以找出動(dòng)態(tài)圓的圓心軌跡。利用動(dòng)態(tài)圓可以畫出粒子打在邊界上的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)。拓展訓(xùn)練5(2020·全國卷Ⅰ)一勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向外,其邊界如圖中虛線所示,為半圓,ac、bd與直徑ab共線,ac間的距離等于半圓的半徑。一束質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子,在紙面內(nèi)從c點(diǎn)垂直于ac射入磁場,這些粒子具有各種速率。不計(jì)粒子之間的相互作用。在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長的粒子,其運(yùn)動(dòng)時(shí)間為(

)C解析:

本題帶電粒子在半圓形磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間為六分之一周期。粒速度無關(guān),軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角越大,運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長。采用放縮圓解決該問題,粒子垂直ac射入磁場,則軌跡圓心必在ac直線上,將粒子的軌跡半徑由零逐分別從ac、bd區(qū)域射出,磁場中的軌跡為半圓,運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于半個(gè)周期。當(dāng)0.5R<r<1.5R時(shí),粒子從半圓邊界射出,將軌跡半徑從0.5R逐漸增大,粒子射出位置從半圓頂端向下移動(dòng),軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角從π逐漸增大,當(dāng)軌跡半徑為R時(shí),軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角最大,然后再增大軌跡半徑,軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角減小,因此當(dāng)軌跡半徑等于R時(shí)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角最大,即軌跡對(duì)應(yīng)的最大拓展訓(xùn)練6(2021·重慶八中高三模擬)如圖所示,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,大量比荷為

、速度大小范圍為0~v0的粒子從PM和QK間平行于PM射入圓形磁場區(qū)域,PM與圓心O在同一直線上,PM和QK間距離為0.5R,已知從M點(diǎn)射入的速度為v0的粒子剛好從N點(diǎn)射出圓形磁場區(qū)域,N點(diǎn)在O點(diǎn)正下方,不計(jì)粒子重力以及粒子間的相互作用。(1)求圓形區(qū)域磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B及帶電粒子電性。(2)求圓形區(qū)域內(nèi)有粒子經(jīng)過的面積。(3)①求粒子到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度方向與ON之間夾角θ的最大值;②擋板CN、ND下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,ND=R,直線CD與圓形區(qū)域相切于N點(diǎn),到達(dá)N點(diǎn)的粒子均能從板上小孔進(jìn)入下方磁場,擋板ND繞N點(diǎn)在紙面內(nèi)順時(shí)針旋轉(zhuǎn),求ND板下表面上有粒子打到的區(qū)域長度l與板旋轉(zhuǎn)角度α(0°≤α<90°)之間的函數(shù)關(guān)系式。(3)①30°

②l=Rcosα-Rcos(α+30°),其中0°≤α≤60°或l=Rcosα,其中60°≤α≤90°解析:

(1)速度為v0的粒子從M點(diǎn)射入,從N點(diǎn)射出,軌道半徑為R1,由幾何關(guān)系可知R1=R由左手定則判斷可得粒子帶正電。

(3)①如圖,由幾何關(guān)系可知,能到達(dá)N點(diǎn)的帶電粒子速度均為v0,半徑均為β=60°從K點(diǎn)入射帶電粒子速度偏轉(zhuǎn)角為60°,從M點(diǎn)入射帶電粒子速度偏轉(zhuǎn)角為90°,從N點(diǎn)出射的粒子速度與ON的夾角最大值為90°-β=30°。②擋板下方磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B,粒子均以速度v0進(jìn)入(如圖,其中H為圓2的圓△NFD中有l(wèi)NF=lNDcos

α=2R3cos

α連接HG構(gòu)成三角形,△NHG中有∠DNH=30°lNG=2R3cos(α+30°)ND板下表面被粒子打到的長度為l=lNF-lNG=Rcos

α-Rcos(α+30°),其中0°≤α≤60°或l=Rcos

α,其中60°≤α≤90°。新題演練?能力遷移1.(2021·浙江高三模擬)右圖為直流電機(jī)的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu),給裝置導(dǎo)入穩(wěn)定的正向電壓就能夠使導(dǎo)線運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)此下列說法正確的是(

)A.圖示時(shí)刻左邊的導(dǎo)線受到的安培力豎直向下B.在導(dǎo)線運(yùn)轉(zhuǎn)的整個(gè)周期內(nèi),有兩段時(shí)間導(dǎo)線不受安培力的作用C.在導(dǎo)線運(yùn)轉(zhuǎn)的整個(gè)周期內(nèi),導(dǎo)線一直受安培力的作用D.對(duì)調(diào)磁體的位置與電池的正負(fù)極,導(dǎo)線將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)B解析:

由左手定則可知,圖示時(shí)刻左邊的導(dǎo)線受到的安培力豎直向上,A錯(cuò)誤。由于換向片存在間隙,在導(dǎo)線運(yùn)轉(zhuǎn)的整個(gè)周期內(nèi),當(dāng)兩次轉(zhuǎn)至豎直方向(與磁場垂直)時(shí),導(dǎo)線無電流通過,不受安培力作用,故一個(gè)周期內(nèi)有兩段時(shí)間導(dǎo)線不受安培力的作用,B正確,C錯(cuò)誤。同時(shí)對(duì)調(diào)磁體的位置與電池的正負(fù)極,導(dǎo)線受力與原來相同,仍順時(shí)針旋轉(zhuǎn),D錯(cuò)誤。2.(2022·湖北黃岡模擬)Ioffe-Prichard磁阱常用來約束帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。如圖所示,四根通有大小相等且為恒定電流的長直導(dǎo)線垂直穿過xOy平面,1、2、3、4直導(dǎo)線與xOy平面的交點(diǎn)成邊長為2a的正方形且關(guān)于x軸和y軸對(duì)稱,各導(dǎo)線中電流方向已標(biāo)出,已知通電無限長直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與到直導(dǎo)線的距離成反比。下列說法正確的是(

)A.直導(dǎo)線1、3之間的相互作用力為排斥力B.一垂直于紙面并從O點(diǎn)射入的粒子,將做勻速直線運(yùn)動(dòng)C.直導(dǎo)線1、2在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿y軸正方向D.直導(dǎo)線2受到直導(dǎo)線1、3、4的作用力方向指向O點(diǎn)B解析:

當(dāng)導(dǎo)線中電流方向相同時(shí),電流之間表現(xiàn)為吸引力,直導(dǎo)線1、3之間的相互作用力為吸引力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由安培定則并結(jié)合矢量疊加可知O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,所以過O點(diǎn)垂直紙面的直線上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為零,從O射入的粒子,將做勻速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B正確。根據(jù)安培定則可知,直導(dǎo)線1、2在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿y軸負(fù)方向,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。若直導(dǎo)線1在直導(dǎo)線2處產(chǎn)生的安培力為F,根據(jù)力的合成可知,1、3對(duì)2處導(dǎo)線的安培力的合力為

F,方向背離O點(diǎn),而4對(duì)2處導(dǎo)線產(chǎn)生的安培力方向指向O點(diǎn),大小小于F,所以直導(dǎo)線2受到直導(dǎo)線1、3、4的作用力方向背離O點(diǎn),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.(2022·山東濟(jì)寧三模)電磁炮的原理如圖所示,兩根平行長直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定,導(dǎo)軌平面內(nèi)具有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場,帶有炮彈的金屬框架垂直放在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。已知磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,電源的內(nèi)阻為r,兩導(dǎo)軌間距為l,金屬框架和炮彈的總質(zhì)量為m,金屬框架的電阻為R。通電后,炮彈隨金屬框架滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為v。不計(jì)空氣阻力、金屬框架與導(dǎo)軌間的摩擦和導(dǎo)軌電阻,不考慮金屬框架切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢,下列說法正確的是(

)A.勻強(qiáng)磁場的方向豎直向下D解析:

炮彈受到的安培力向右,通過金屬框架的電流方向由外向里,根據(jù)左手定則可知?jiǎng)驈?qiáng)磁場方向?yàn)樨Q直向上,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。炮彈滑行s后獲得的發(fā)4.(多選)(2022·湖南永州特優(yōu)生高考模擬一)如圖所示,在邊長為l的正方形abcd的部分區(qū)域內(nèi)存在著方向垂直紙面的勻強(qiáng)磁場,a點(diǎn)處有離子源,可以向正方形abcd所在區(qū)域的任意方向發(fā)射速率均為v的相同的正離子,且所有離子均垂直bc邊射出,下列說法正確的是(

)BC5.(2021·北京高三二模)如圖甲所示,水平放置的電阻可忽略的兩根平行金屬導(dǎo)軌相距為l,導(dǎo)軌左端接一電阻,金屬棒ab垂直放在導(dǎo)軌上并接觸良好,整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面,如圖甲所示,金屬棒的電阻不計(jì)。當(dāng)ab以速度v水平向右勻速滑動(dòng)時(shí),ab兩端將產(chǎn)生動(dòng)生感應(yīng)電動(dòng)勢。(1)求ab兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的大小,并判斷a、b兩端電勢的高低。(2)電子隨金屬棒ab一起向右以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還沿棒的方向以速度u做定向移動(dòng),圖乙是電子的運(yùn)動(dòng)速度分解示意圖,在圖乙中畫出電子的合速度方向和電子所受洛倫茲力的方向。(3)為了更加深入研究金屬棒中感應(yīng)電動(dòng)勢是如何產(chǎn)生的,能量是如何轉(zhuǎn)化的,我們選取金屬棒中的一個(gè)定向移動(dòng)的電子(設(shè)其電荷量為e)為研究對(duì)象,把電子所受到的洛倫茲力分解為沿金屬棒方向的分力F1和垂直金屬棒方向的分力F2,分力F1就是將電子從高電勢搬運(yùn)到低電勢的非靜電力,分力F2在宏觀上表現(xiàn)為安培力。①根據(jù)電動(dòng)勢的定義式推導(dǎo)出金屬棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電動(dòng)勢的表達(dá)式;②分別計(jì)算F1、F2兩個(gè)分力的瞬時(shí)功率。答案:

(1)Blv

a端電勢高

(2)見解析(3)①見解析②evBu

-evBu解析:

(1)ab兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的大小E=Blv,根據(jù)右手定則可知a端電勢高。(2)如