專題24-磁場的基本性質(zhì)-2024屆高考物理一輪復(fù)習(xí)熱點(diǎn)題型歸類訓(xùn)練(原卷版)

專題24磁場的基本性質(zhì)目錄TOC\o"1-3"\h\u題型一磁場的疊加和安培定則的應(yīng)用 1類型1磁場的疊加 1類型2安培定則的應(yīng)用 6題型二安培力的分析和計(jì)算 7類型1通電導(dǎo)線有效長度問題 8類型2判斷安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況 10題型三安培力作用下的平衡和加速問題 11類型1安培力作用下的平衡問題 12類型2安培力作用下的加速問題 17類型1電磁炮模型 17題型四對(duì)洛倫茲力的理解和應(yīng)用 24題型五洛倫茲力作用下帶電體的運(yùn)動(dòng) 26題型六帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng) 33題型一磁場的疊加和安培定則的應(yīng)用1．磁場疊加問題的分析思路(1)確定磁場場源，如通電導(dǎo)線。(2)定位空間中需求解磁場的點(diǎn)，利用安培定則判定各個(gè)場源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場的大小和方向。如圖2所示為M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場BM、BN。(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．安培定則的應(yīng)用在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流及通電螺線管的磁場時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”。因果磁場原因(電流方向)結(jié)果(磁場方向)直線電流的磁場大拇指四指環(huán)形電流及通電螺線管的磁場四指大拇指類型1磁場的疊加【例1】（2023·貴州貴陽·校聯(lián)考三模）如圖所示，等邊三角形中心O處有垂直平面的長直通電導(dǎo)線，電流方向如圖中所示，該空間還存在平行平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場，使得a點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。已知長直導(dǎo)線在空間某點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與到該導(dǎo)線的距離成反比。則下列說法正確的是（）

A．b、c兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等B．c點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為C．從a點(diǎn)沿直線到d點(diǎn)，各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度不斷增大D．d點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為【例2】（2023·河北邯鄲·統(tǒng)考三模）在正方形ABCD的中心有一以O(shè)點(diǎn)為圓心的鐵環(huán)，如圖所示纏繞著通電絕緣導(dǎo)線，當(dāng)通電方向如圖所示時(shí)，O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為。現(xiàn)在A、B、C、D四點(diǎn)放置如圖所示的通電直導(dǎo)線，電流強(qiáng)度如圖所示。已知正方形邊長為l，通電直導(dǎo)線周圍磁場，其中k為已知系數(shù)，I為電流強(qiáng)度，d為到通電導(dǎo)線的直線距離。則此時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為（）A． B．C． D．【例3】．（2023春·浙江·高三校聯(lián)考期中）如圖所示，無限長直導(dǎo)線A、B和以點(diǎn)p為圓心的圓形導(dǎo)線C、D固定在xy平面內(nèi)。導(dǎo)線C、D有強(qiáng)度相同的恒定電流，導(dǎo)線B中有強(qiáng)度為I0、方向?yàn)?x的電流。導(dǎo)線C在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0。當(dāng)導(dǎo)線A中的電流改變時(shí)，導(dǎo)線A~D的電流在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如下表，下列敘述正確的是（）導(dǎo)線A的電流導(dǎo)線A~D的電流在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小強(qiáng)度方向0無0I0+y？I0-yB0A．表格中的“?”應(yīng)填入2B0B．導(dǎo)線B中電流在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0C．導(dǎo)線D中電流在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度比導(dǎo)線B產(chǎn)生的要小D．導(dǎo)線C中電流在p點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向是垂直xy平面向內(nèi)【例4】．（2023·全國·模擬預(yù)測）如圖1所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，O點(diǎn)為半圓弧的圓心，，電荷量相等的兩個(gè)異種點(diǎn)電荷分別置于M、N兩點(diǎn)，這時(shí)O點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小為；若將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn)，則O點(diǎn)的場強(qiáng)大小變?yōu)椋c之比為K1；若在M、N兩處各放置一條通有等大電流的長直導(dǎo)線，方向如圖2導(dǎo)線垂直穿過半圓弧面，這時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，已知通電長直導(dǎo)線在其周圍空間某點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，其中I表示電流，r表示該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離，k為常數(shù)。若將M處的通電長直導(dǎo)線平行移至P處，這時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2，則B2與B1之比為K2，則（）A． B．2：1類型2安培定則的應(yīng)用【例1】(2022·廣東潮州市教學(xué)質(zhì)檢)如圖所示，兩根平行固定放置的長直導(dǎo)線a和b載有大小、方向均相同的電流，a受到的磁場力大小為F，當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)?F，則此時(shí)b受到的磁場力大小為()A．F B．2FC．3F D．4F【例2】（2023春·重慶渝中·高三重慶巴蜀中學(xué)?？茧A段練習(xí)）一正方形的中心O和四個(gè)頂點(diǎn)均固定著平行長直導(dǎo)線，若所有平行直導(dǎo)線均通入大小相等的恒定電流，電流方向如圖中所示，下列截面圖中中心長直導(dǎo)線所受安培力最大的是（）A． B．C． D．【例3】(2022·湖北宜昌市聯(lián)考)A、B、C三根通電長直導(dǎo)線均水平固定，導(dǎo)線通入的恒定電流大小相等，方向如圖所示，其中A、B垂直紙面且關(guān)于C對(duì)稱，則導(dǎo)線C所受磁場力的情況是()A．大小為零 B．方向豎直向上C．方向豎直向下 D．方向水平向左題型二安培力的分析和計(jì)算1．大小計(jì)算(1)有效長度：公式F＝IlB中的l是有效長度，彎曲導(dǎo)線的有效長度等于連接兩端點(diǎn)線段的長度。相應(yīng)的電流沿l由始端流向末端，如圖所示。(2)電流元法：將導(dǎo)線分割成無限個(gè)小電流元，每一小段看成直導(dǎo)線，再按直線電流判斷和計(jì)算。2．安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的分析思路判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置磁感線的分布情況，及導(dǎo)體中電流的方向，然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢。3．安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的判定方法電流元法分割為電流元eq\o(→,\s\up7(左手定則))安培力方向→整段導(dǎo)體所受合力方向→運(yùn)動(dòng)方向特殊位置法在特殊位置→安培力方向→運(yùn)動(dòng)方向等效法環(huán)形電流?小磁針條形磁體?通電螺線管?多個(gè)環(huán)形電流結(jié)論法同向電流互相吸引，異向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的作用力類型1通電導(dǎo)線有效長度問題【例1】（2023·廣東廣州·高三廣州市白云中學(xué)?？计谥校┤鐖D所示，長為2m的直導(dǎo)線折成邊長相等、夾角為60°的“V”形，并置于與其所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1T。當(dāng)在導(dǎo)線中通以2A的電流時(shí)，該導(dǎo)線受到的安培力大小為（）A．1N B．2N C． D．【例2】．（2023春·江蘇連云港·高三統(tǒng)考期中）一不可伸長通電直導(dǎo)線與x軸平行放置，勻強(qiáng)磁場的方向與xOy坐標(biāo)平面平行，導(dǎo)線受到的安培力為F。若將該導(dǎo)線做成圓環(huán)，放置在xOy坐標(biāo)平面內(nèi)，如圖所示，并保持通電的電流不變，兩端點(diǎn)ab連線與x軸重合，則圓環(huán)受到的安培力大小為（）A．F B．F C．F D．F【例3】(2019·全國Ⅰ卷，17)如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框頂點(diǎn)M、N與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為()A．2F B．1.5FC．0.5F D．0類型2判斷安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況【例1】一個(gè)可以沿過圓心的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈L1和一個(gè)固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個(gè)線圈的圓心重合，如圖所示．當(dāng)兩線圈中通以圖示方向的電流時(shí)，從左向右看，線圈L1將()A．不動(dòng)B．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D．在紙面內(nèi)平動(dòng)【例2】(2022·上海師大附中高三學(xué)業(yè)考試)水平桌面上一條形磁體的上方，有一根通電直導(dǎo)線由S極的上端平行于桌面移到N極上端的過程中，磁體始終保持靜止，導(dǎo)線始終保持與磁體垂直，電流方向如圖所示．則在這個(gè)過程中，磁體受到的摩擦力的方向和桌面對(duì)磁體的彈力()A．摩擦力始終為零，彈力大于磁體重力B．摩擦力始終不為零，彈力大于磁體重力C．摩擦力方向由向左變?yōu)橄蛴遥瑥椓Υ笥诖朋w重力D．摩擦力方向由向右變?yōu)橄蜃?，彈力小于磁體重力題型三安培力作用下的平衡和加速問題解題思路：(1)選定研究對(duì)象．(2)受力分析時(shí)，變立體圖為平面圖，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，安培力的方向F安⊥B、F安⊥I.如圖所示：類型1安培力作用下的平衡問題【例1】(2022·湖南衡陽市聯(lián)考)在勻強(qiáng)磁場區(qū)域內(nèi)有一傾角為θ的光滑斜面，在斜面上水平放置一根長為L、質(zhì)量為m的導(dǎo)線，通以如圖12所示方向的電流I時(shí)，通電導(dǎo)線能靜止在斜面上，重力加速度為g，下列說法正確的是()A．導(dǎo)線所受的安培力方向可能垂直于斜面向下B．磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可能為B＝eq\f(mgtanθ,IL)，方向豎直向上C．磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可能為B＝eq\f(mg,IL)，方向水平向左D．磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于斜面向下時(shí)，其大小最小，且最小值為B＝eq\f(mgsinθ,IL)【例2】（2023·河南·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示，橫截面為半圓、表面光滑的柱體固定在水平面上，長度相同的足夠長直導(dǎo)線a、b水平放在光滑圓弧面上，通入同向電流后均能靜止在圓弧面上，已知a與圓心連線和豎直方向夾角為30°，b與圓心連線和豎直方向的夾角為60°，則下列判斷正確的是（）

A．b中電流大于a中電流B．a(chǎn)的質(zhì)量比b的質(zhì)量大C．a(chǎn)受到的安培力比b受到的安培力大D．a(chǎn)對(duì)圓弧面的壓力小于b對(duì)圓弧面的壓力【例3】．（2023春·甘肅天水·高三?？迹┤鐖D所示，在一傾角為θ的粗糙斜面上放置一根直導(dǎo)線，導(dǎo)線長度為l，初始時(shí)，直導(dǎo)線恰好靜止?，F(xiàn)有一豎直向下的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，現(xiàn)給直導(dǎo)線通電，電流垂直紙面向外，電流從零逐漸增大到I時(shí)，通電直導(dǎo)線恰要滑動(dòng)，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則下列說法正確的是（）A．斜面對(duì)通電直導(dǎo)線的支持力不斷減小B．斜面對(duì)通電直導(dǎo)線的靜摩擦力不斷增大C．粗糙斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)D．【例4】(2022·湖南省適應(yīng)性考試)如圖所示，力傳感器固定在天花板上，邊長為L的正方形勻質(zhì)導(dǎo)線框abcd用不可伸長的輕質(zhì)絕緣細(xì)線懸掛于力傳感器的測力端，導(dǎo)線框與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框的bcd部分處于勻強(qiáng)磁場中，b、d兩點(diǎn)位于勻強(qiáng)磁場的水平邊界線上。若在導(dǎo)線框中通以大小為I、方向如圖所示的恒定電流，導(dǎo)線框處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，力傳感器的示數(shù)為F1。只改變電流方向，其他條件不變，力傳感器的示數(shù)為F2，該勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A.eq\f(F2－F1,4IL) B.eq\f(F1－F2,4IL)C.eq\f(\r(2)（F2－F1）,4IL) D.eq\f(\r(2)（F1－F2）,4IL)【例5】(2023·江蘇南京市十三中教學(xué)質(zhì)量調(diào)研)某同學(xué)自制一電流表，其原理如圖所示．質(zhì)量為m的均勻細(xì)金屬桿MN與一豎直懸掛的絕緣輕彈簧相連，彈簧的勁度系數(shù)為k，在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，ab＝L1，bc＝L2，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外．MN的右端連接一絕緣輕指針，可指示出標(biāo)尺上的刻度．MN的長度大于ab，當(dāng)MN中沒有電流通過且處于靜止時(shí)，MN與矩形區(qū)域的ab邊重合，且指針指在標(biāo)尺的零刻度；當(dāng)MN中有電流時(shí)，指針示數(shù)可表示電流強(qiáng)度．MN始終在紙面內(nèi)且保持水平，重力加速度為g.下列說法中正確的是()A．當(dāng)電流表的示數(shù)為零時(shí)，彈簧的長度為eq\f(mg,k)B．標(biāo)尺上的電流刻度是均勻的C．為使電流表正常工作，流過金屬桿的電流方向?yàn)镹→MD．電流表的量程為eq\f(mg＋kL2,BL1)【例6】（2023·北京豐臺(tái)·統(tǒng)考二模）如圖所示，兩根間距為的平行金屬導(dǎo)軌在同一水平面內(nèi)，質(zhì)量為的金屬桿b垂直放在導(dǎo)軌上。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與金屬桿垂直且與導(dǎo)軌平面成角斜向上。閉合開關(guān)S，當(dāng)電路電流為時(shí)，金屬桿ab處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度為。求：（1）金屬桿ab受到的安培力大小；（2）導(dǎo)軌對(duì)金屬桿ab的支持力大小；（3）滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)，金屬桿ab受到的支持力減小，金屬桿ab仍保持靜止。某同學(xué)認(rèn)為：由于金屬桿ab受到的支持力減小，所以它受到的摩擦力減小。你是否同意該同學(xué)的說法，請(qǐng)分析說明。類型2安培力作用下的加速問題類型1電磁炮模型【例1】（2023春·貴州遵義·高三遵義市南白中學(xué)?？茧A段練習(xí)）2022年6月17日，我國新一代戰(zhàn)艦預(yù)計(jì)將會(huì)配備電磁軌道炮，其原理可簡化為如圖所示（俯視圖）裝置。兩條平行的水平軌道被固定在水平面上，炮彈（安裝于導(dǎo)體棒ab上）由靜止向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，到達(dá)軌道最右端剛好達(dá)到預(yù)定發(fā)射速度v，儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存的能量恰好釋放完畢。已知軌道寬度為d，長度為L，磁場方向豎直向下，炮彈和導(dǎo)體桿ab的總質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力為重力的k（）倍，儲(chǔ)能裝置輸出的電流為I，重力加速度為g，不計(jì)一切電阻、忽略電路的自感。下列說法正確的是（）A．電流方向由b到aB．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為C．整個(gè)過程通過ab的電荷量為D．儲(chǔ)能裝置剛開始儲(chǔ)存的能量為【例2】（2023秋·江蘇宿遷·高三統(tǒng)考期末）我國第三艘航空母艦“福建號(hào)”采用的是電磁彈射裝置，其原理可簡化為如圖所示，直流電源電動(dòng)勢為E，儲(chǔ)能電容器的電容為C，固定于水平面內(nèi)的兩根光滑平行金屬電阻不計(jì)。飛行器可視為一根有電阻的金屬棒MN，垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài)，并與導(dǎo)軌良好接觸。首先開關(guān)S接1，使電容器完全充電；然后將S接至2，導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場（圖中未畫出），MN開始向右加速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最大速度之后離開導(dǎo)軌。根據(jù)上述信息可知（）A．勻強(qiáng)磁場的方向應(yīng)該垂直于導(dǎo)軌平面向上B．電容器的電容C越大，MN的最大速度就越大C．電容器的電容C越大，MN剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度就越大D．當(dāng)電容器儲(chǔ)存的電荷全部放出時(shí)，MN的速度達(dá)到最大【例3】（2023·河南·校聯(lián)考三模）中國的電磁炮研究水平處于世界第一梯隊(duì)。如圖所示為某種電磁炮的設(shè)計(jì)原理示意圖，電源電動(dòng)勢為E，間距為l的兩根傾斜導(dǎo)軌平行放置，軌道平面與水平面成角，且處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌下端通過開關(guān)與電源連接。裝有炮彈的導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，其總質(zhì)量為m，整個(gè)回路的總電阻為R，閉合開關(guān)后，彈體會(huì)在安培力的作用下高速發(fā)射出去。某次實(shí)驗(yàn)中，彈體在離開電磁炮發(fā)射軌道之前已達(dá)到勻速，炮彈發(fā)射出去后，剛好水平擊中目標(biāo)，忽略空氣阻力和各處摩擦的影響，重力加速度為g，求：（1）彈體在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的最大加速度；（2）目標(biāo)距離炮口的水平距離為多大?！纠?】（2023·全國·高三專題練習(xí)）電磁軌道炮是利用磁場對(duì)通電導(dǎo)體的作用使炮彈加速的，其簡化原理示意圖如圖丙所示。假設(shè)圖中直流電源電動(dòng)勢為E=45V（內(nèi)阻不計(jì)），電容器的電容為C=22F。兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l=1m，電阻不計(jì)。炮彈可視為一質(zhì)量為m=2kg，電阻為R=5Ω的金屬棒MN，垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài)，并與導(dǎo)軌良好接觸。導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2T的勻強(qiáng)磁場。接通電路后MN開始向右加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后回路中電流為零，MN達(dá)到最大速度，之后離開導(dǎo)軌。求：（1）直流電源的a端是正極還是負(fù)極？（2）若用導(dǎo)線將1、2連接讓直流電源供電，MN離開導(dǎo)軌時(shí)的最大速度的大?。唬?）若開關(guān)先接1，使電容器完全充電；然后將開關(guān)接至2，MN離開導(dǎo)軌時(shí)的最大速度的大小。類型二安培力作用下的曲線運(yùn)動(dòng)【例1】（2023·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示，長為d、質(zhì)量為m的細(xì)金屬桿ab用長為L的兩根細(xì)線懸掛后，恰好與水平光滑的平行金屬導(dǎo)軌接觸，平行金屬導(dǎo)軌間距也為d，導(dǎo)軌平面處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中。閉合開關(guān)S后，細(xì)金屬桿ab向右擺起，懸線的最大偏角為θ。重力加速度為g，則閉合開關(guān)的短時(shí)間內(nèi)通過細(xì)金屬桿ab的電荷量為（）A．B．C．D．【例2】(2022·湘豫名校聯(lián)考)如圖甲所示，在豎直平面內(nèi)固定兩光滑平行導(dǎo)體圓環(huán)，兩圓環(huán)正對(duì)放置，圓環(huán)半徑均為R＝0.125m，相距1m。圓環(huán)通過導(dǎo)線與電源相連，電源的電動(dòng)勢E＝3V，內(nèi)阻不計(jì)。在兩圓環(huán)上水平放置一導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒質(zhì)量為0.06kg，接入電路的電阻r＝1.5Ω，圓環(huán)電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場方向豎直向上。開關(guān)S閉合后，棒可以靜止在圓環(huán)上某位置，如圖乙所示，該位置對(duì)應(yīng)的半徑與水平方向的夾角為θ＝37°，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：(1)導(dǎo)體棒靜止在某位置時(shí)所受安培力的大?。?2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；(3)斷開開關(guān)S后，導(dǎo)體棒下滑到軌道最低點(diǎn)時(shí)對(duì)單個(gè)圓環(huán)的壓力。題型四對(duì)洛倫茲力的理解和應(yīng)用1．洛倫茲力的特點(diǎn)(1)利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，注意區(qū)分正、負(fù)電荷。(2)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場中不一定受洛倫茲力作用。(3)洛倫茲力方向始終與速度方向垂直，洛倫茲力一定不做功。2．與安培力的聯(lián)系及區(qū)別(1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者是相同性質(zhì)的力，都是磁場力。(2)安培力可以做功，而洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功?！纠?】(多選)核聚變具有極高效率、原料豐富以及安全清潔等優(yōu)勢，中科院等離子體物理研究所設(shè)計(jì)制造了全超導(dǎo)非圓界面托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置(EAST)，這是我國科學(xué)家率先建成世界上第一個(gè)全超導(dǎo)核聚變“人造太陽”實(shí)驗(yàn)裝置．將原子核在約束磁場中的運(yùn)動(dòng)簡化為帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)，如圖所示，磁場水平向右分布在空間中，所有粒子的質(zhì)量均為m，電荷量均為q，且粒子的速度在紙面內(nèi)，忽略粒子重力的影響，以下判斷正確的是()A．甲粒子受到的洛倫茲力大小為qvB，且方向水平向右B．乙粒子受到的洛倫茲力大小為0，做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．丙粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)D．所有粒子運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能不變【例2】如圖所示，兩根長直導(dǎo)線豎直插入光滑絕緣水平桌面上的M、N兩小孔中，O為M、N連線的中點(diǎn)，連線上a、b兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱．導(dǎo)線中均通有大小相等、方向向上的電流．已知長直導(dǎo)線在周圍產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝keq\f(I,r)，式中k是常數(shù)、I是導(dǎo)線中的電流、r為點(diǎn)到導(dǎo)線的距離．一帶正電的小球以初速度v0從a點(diǎn)出發(fā)在桌面上沿連線MN運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)．關(guān)于上述過程，下列說法正確的是()A．小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．小球先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)C．小球?qū)ψ烂娴膲毫ο葴p小后增大D．小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢痹跍p小【例3】．(2022·浙江高三模擬)一根通電直導(dǎo)線水平放置，通過直導(dǎo)線的恒定電流方向如圖所示，現(xiàn)有一電子從直導(dǎo)線下方以水平向右的初速度v開始運(yùn)動(dòng)，不考慮電子重力，關(guān)于接下來電子的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．電子將向下偏轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)的半徑逐漸變大B．電子將向上偏轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)的半徑逐漸變小C．電子將向上偏轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)的半徑逐漸變大D．電子將向下偏轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)的半徑逐漸變小題型五洛倫茲力作用下帶電體的運(yùn)動(dòng)帶電體做變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著速度大小的變化，洛倫茲力的大小也會(huì)發(fā)生變化，與接觸面間彈力隨著變化(若接觸面粗糙，摩擦力也跟著變化，從而加速度發(fā)生變化)，最后若彈力減小到0，帶電體離開接觸面．【例1】（2023·全國·高三專題練習(xí)）質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小物塊，與傾角為的絕緣斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為?，F(xiàn)使物塊從斜面上由靜止下滑，整個(gè)斜面置于方向水平向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖所示。若帶電小物塊下滑時(shí)間t后對(duì)斜面的作用力恰好為零，下列說法中正確的是（

）A．小物塊一定帶正電荷B．小物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)做加速度增大，而速度也增大的變加速直線運(yùn)動(dòng)C．小物塊對(duì)斜面壓力為零時(shí)的速率為D．小物塊沿斜面下滑的最大距離為【例2】．（2023·山西長治·高三統(tǒng)考階段練習(xí)）如圖所示，空間有一垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，一質(zhì)量且足夠長的不帶電絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板的左端無初速放置一質(zhì)量為m，電荷量的滑塊，滑塊與絕緣木板之間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，滑塊受到的最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力?，F(xiàn)對(duì)木板施加方向水平向左，大小為的恒力，g為重力加速度。則（）A．最終滑塊以的速度勻速運(yùn)動(dòng)B．最終木板以的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)C．整個(gè)過程中，木板加速度由逐漸增大到D．整個(gè)過程中，滑塊先與木板一起勻加速運(yùn)動(dòng)，然后再做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)【例3】．（2023·湖北·高三統(tǒng)考階段練習(xí)）質(zhì)量為m、電荷量為+q的物塊以初速度v0進(jìn)入兩水平平行絕緣木板a、b之間，木板足夠長，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中，兩板間距略大于物塊高度，物塊與兩板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ。在運(yùn)動(dòng)過程中物塊的電荷量不變，且經(jīng)歷變速運(yùn)動(dòng)后物塊最終處于平衡狀態(tài)。已知重力加速度為g，則從開始運(yùn)動(dòng)到最終處于平衡狀態(tài)，物塊克服摩擦力做的功可能為A．0 B．mv02 C．mv02 D．【例4】（2023·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示，套在很長的絕緣直棒上的小球，質(zhì)量為1.0

×10-4kg，帶電量為4.0×10-4C的正電荷，小球在棒上可以滑動(dòng)，將此棒豎直放置在沿水平方向的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E=10N/C，方向水平向右，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶铮∏蚺c棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)過程中所帶電荷量保持不變，g取10m/s2.（

）A．小球由靜止沿棒豎直下落的最大加速度為2m/s2B．小球由靜止沿棒豎直下落最大速度2m/sC．若磁場的方向反向，其余條件不變，小球由靜止沿棒豎直下落的最大加速度為5m/s2D．若磁場的方向反向，其余條件不變，小球由靜止沿棒豎直下落的最大速度為45m/s【例5】（2023春·江蘇無錫·高三無錫市第一中學(xué)校考期中）如圖所示，下端封閉、上端開口、高h(yuǎn)=4m內(nèi)壁光滑的細(xì)玻璃管豎直放置，管底有一質(zhì)量m=0.2kg、電荷量q=2C的小球，整個(gè)裝置以的速度沿垂直于磁場方向進(jìn)入方向水平的勻強(qiáng)磁場，由于外力的作用，玻璃管在磁場中的速度保持不變，最終小球從上端管口飛出。取g=10m/s2。則下列說法正確的是（）A．小球在管中運(yùn)動(dòng)的過程中機(jī)械能守恒B．小球的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線C．小球在管中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2sD．小球的機(jī)械能增加了8J【例6】．（2023春·重慶·高三統(tǒng)考階段練習(xí)）如圖所示，光滑水平桌面上有一輕質(zhì)光滑絕緣管道，空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，絕緣管道在水平外力F（圖中未畫出）的作用下以速度u向右勻速運(yùn)動(dòng)。管道內(nèi)有一帶正電小球，初始位于管道M端且相對(duì)管道速度為0，一段時(shí)間后，小球運(yùn)動(dòng)到管道N端，小球質(zhì)量為m，電量為q，管道長度為l，小球直徑略小于管道內(nèi)徑，則小球從M端運(yùn)動(dòng)到N端過程有（）A．時(shí)間為 B．小球所受洛倫茲力做功為quBlC．外力F的平均功率為 D．外力F的沖量為qBl題型六帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)1．在勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)帶電粒子平行于磁場方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)．2．帶電粒子以速度v垂直磁場方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，若只受洛倫茲力，則帶電粒子在與磁場垂直的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．(1)洛倫茲力提供向心力：qvB＝eq\f(mv2,r).(2)軌跡半徑：r＝eq\f(mv,qB).(3)周期：T＝eq\f(2πr,v)＝eq\f(2πm,qB)，可知T與運(yùn)動(dòng)速度和軌跡半徑無關(guān)，只和粒子的比荷和磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)．(4)運(yùn)動(dòng)時(shí)間：當(dāng)帶電粒子轉(zhuǎn)過的圓心角為θ(弧度)時(shí)，所用時(shí)間t＝eq\f(θ,2π)T.(5)動(dòng)能：Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(p2,2m)＝eq\f(Bqr2,2m).【例1】(多選)兩個(gè)帶正電的粒子，以相同大小的速率在同一勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知它們的質(zhì)量之比為m甲∶m乙＝2∶1、帶電荷量之比為q甲∶q乙＝1∶3.不計(jì)粒子重力和粒子之間的相互作用，下列說法正確的是()A．粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比為R甲∶R乙＝1∶6B．粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比為T甲∶T乙＝6∶1C．粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度大小之比為ω甲∶ω乙＝3∶2D．粒子做