2014版高中物理 第3章磁场章末归纳提升课件 新人教版选修3-1

【解析】
由图中轨迹可以看出，电子在靠近cd处的偏转程
mv2 mv 度大，说明其半径小，由qvB＝ r 得r＝ qB ，电子速率不变， 半径变小，说明B变强，所以是cd中有电流，根据左手定则及电 子偏转的方向，则cd中电流是由c到d，故C正确．
【答案】
C
“电偏转”与“磁偏转”的区别
所谓“电偏转”与“磁偏转”是分别利用电场和磁场对运动 电荷施加作用，从而控制其运动方向，但电场和磁场对电荷的作 用特点不同，因此这两种偏转有明显的差别．
图 3－ 6
A．a、b均带正电 B．a在磁场中飞行的时间比b的短 C．a在磁场中飞行的路程比b的短 D．a在P上的落点与O点的距离比b的近
【解析】 带电离子垂直进入匀强磁场，在洛伦兹力的作用
下做匀速圆周运动．根据洛伦兹力提供向心力和周期公式T＝ mv t T 2πm qB 、半径公式r＝ qB 及θ＝2π解决问题．
带电离子打到屏P上，说明带电离子向下偏转，根据左手定 则知，a、b两离子均带正电，选项A正确；a、b两离子垂直进入 mv 磁场的初速度大小相同，电荷量、质量相等，由r＝ qB 知半径相 同．b在磁场中运动了半个圆周，a的运动大于半个圆周，故a在 P上的落点与O点的距离比b的近，飞行的路程比b长，选项C错 t T 误，选项D正确；根据 θ ＝ 知，a在磁场中飞行的时间比b的 2π 长，选项B错误．
磁 场
磁 场
磁 场
安培定则和左手定则
1.安培定则用来判断直线电流，环形电流和通电螺线管的磁 场磁感线的方向． 2．左手定则用来判断通电导体和运动电荷在磁场中所受的 安培力和洛伦兹力的方向．
(2013· 滨州检测)如图3－1所示，接通电键S的瞬 间，用丝线悬挂于一点、可自由转动的通电直导线AB将( )
图 3－ 1
A．A端向上，B端向下，悬线张力不变 B．A端向下，B端向上，悬线张力不变 C．A端向纸外，B端向纸内，悬线张力变小 D．A端向纸内，B端向纸外，悬线张力变大
【解析】
先根据安培定则确定U形电磁铁磁场磁感线的方
向，再根据左手定则，A端向纸内B端向纸外转动，转动后AB受 电磁铁向下的引力，故悬线张力变大，因此D正确．
【答案】
C
1．(2013· 安徽高考)图3－5中a、b、c、d为四根与纸面垂直的 长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小 相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点 沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是( A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 )
图3－5
mg Tcos θ＝mg，所以B＝ IL tan θ，C项正确；若B沿悬线向上，受 力如图3，导线无法平衡，D错误．
【答案】
BC
图1
图2
图3
5．(2011· 全国高考)如图3－9所示，与水平面成45° 角的平面 MN将空间分成Ⅰ和Ⅱ两个区域．一质量为m、电荷量为q(q>0) 的粒子以速度v0从平面MN上的P0点水平向右射入Ⅰ区．粒子在 Ⅰ区运动时，只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用，电场 强度大小为E；在Ⅱ区运动时，只受到匀强磁场的作用，磁感应 强度大小为B，方向垂直于纸面向里．求粒子首次从Ⅱ区离开时 到出发点P0的距离．粒子的重力可以忽略．
粒子的运动方向能够偏转 的角度不受限制，θB＝ωt 偏转情况
粒子运动方向所能偏 转的角度θE<π/2，且
v qB ＝ r t＝ m t，且相等时间内 相等时间内偏转的角 度不同 偏转的角度相等 由于FE与粒子速度
动能的变化
由于FB始终不做功，所以 的夹角越来越小，所 其动能保持不变 以其动能不断增大， 并且增大得越来越快
图 3－ 4
A．在b、n之间某点 C．a点
【解析】
B．在n、a之间某点 D．在a、m之间某点
因为氢核是一带正电微粒，不计重力，在匀强磁
场中做匀速圆周运动，由左手定则知其向上偏转．因为正好从n 点射出，则可知其运行轨迹为1/4圆周．当磁感应强度B变为原来 mv 1 的2倍时，由半径公式r＝ qB 可知，其半径变为原来的 ，即射出 2 位置为a点，故C选项正确．
磁偏转
电偏转
若v⊥B，则洛伦兹力FB＝ FE＝qE为恒力，粒 qvB，使粒子做匀速圆周 受力特征及 运动规律 运动，v的方向变化，又 子做匀变速曲线运动 —类平抛运动，其运
导致FB的方向变化，其运 动规律可由vx＝v0， mv 动规律可由r＝ qB 和T＝ 2πm qB 进行描述 qE x＝v0t，vy＝ m t，y 1qE 2 ＝ m t 进行描述 2
设速度方向与竖直方向的夹角为α，则 v0 tan α＝ ④ at0 此时粒子到出发点P0的距离为 s0＝ 2v0t0⑤
此后，粒子进入磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动， 圆周半径为 mv1 r1＝ qB ⑥ 设粒子首次离开磁场的点为P2，弧 2β，则P1到点P2的距离为 s1＝2r1sin β⑦ P1P2 所张的圆心角为
由几何关系得 α＋β＝45° ⑧ 联立①②③④⑤⑥⑦⑧式得 2mv0 s1＝ qB ⑨ 点P2与点P0相距 l ＝ s0 ＋s1 ⑩
联立①②⑤⑨⑩解得 2mv0 2v0 1 l＝ q ( E ＋B)．⑪
2mv0 2v0 1 q ( E ＋B)
【答案】
【答案】 D
1．真空中两根长直金属导线平行放置，其中一根导线中通 有恒定电流．在两导线所确定的平面内，一电子从P点运动的轨 迹的一部分如图3－2中的曲线PQ所示，则一定是( )
图 3－ 2
A．ab导线中通有从a到b方向的电流 B．ab导线中通有从b到a方向的电流 C．cd导线中通有从c到d方向的电流 D．cd导线中通有从d到c方向的电流
【解析】
带电粒子在电场和磁场中做匀速直线运动，由平
衡条件知qE＝qvB，可以看出，带电粒子在电场和磁场中运动 时，电场强度、磁感应强度以及带电粒子速度的大小均能影响粒 子的运动轨迹，而粒子所带的电荷量不影响运动轨迹，选项A、 C、D错误，选项B正确．
【答案】 B
4．(多选)(2011· 上海高考)如图3－8所示，质量为m、长为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中．当 导线中通以沿x轴正方向的电流I，当导线保持静止时，悬线与竖 直方向的夹角为θ.则磁感应强度的方向和大小可能是( )
【答案】
AD
3．(2012· 海南高考)如图3－7所示，在两水平极板间存在匀 强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向 里．一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板．若不计重 力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变 ( )
图 3－ 7
A．粒子速度的大小 B．粒子所带的电荷量 C．电场强度 D．磁感应强度
图 3－ 9
【解析】
带电粒子进入电场后，
在电场力的作用下沿抛物线运动，其 加速度方向竖直向下，设其大小为a， 由牛顿定律得 qE＝ma① 设经过时间t0，粒子从平面MN上 的点P1进入磁场，由运动学公式和几 何关系得 1 2 v0t0＝ at0② 2
粒子速度大小v1为
2 v1＝ v2 0＋at0 ③
如图3－3所示，在虚线所示的宽度范围内，用场强 为E的匀强电场可使以初速度v0垂直于电场入射的某种正离子偏 转θ角．在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强 磁场，使该离子穿过磁场区域的偏转角度也为θ，则匀强磁场的 磁感应强度大小为多少？
图3－3
【解析】 平抛运动．
设电场区域的宽度为d，带电粒子在电场中做类
图3－8
mg A．沿z轴正向， IL tan θ mg B．沿y轴正向， IL mg C．沿z轴负向， IL tan θ mg D．沿悬线向上， IL sin θ
【解析】
若B沿z轴正方向，导线无法平衡，A错误；若B
沿y轴正方向，由左手定则，受力如图1：mg＝ILB，所以B＝ mg IL ，B项正确；若B沿z轴负方向，受力如图2，Tsin θ＝ILB；
qE 粒子在电场中的加速度为a＝ m qEd 沿电场方向的分速度为vy＝at＝ mv0 vy qEd 因为偏角为θ，故有tan θ＝ ＝ 2 v0 mv0 mv2 0tan θ 解得：d＝ qE
mv0 粒子在磁场中做匀速圆周运动，圆半径R＝ qB d d· qB 由右图可得：sin θ＝R＝ mv0 Ecos θ 由以上各式简化得：B＝ . v0
【解析】
综合应用磁场的叠加原理、左手定则和安培定则
解题．由安培定则分别判断出四根通电导线在O点产生的磁感应 强度的方向，再由磁场的叠加原理得出O点的合磁场方向向左， 最后由左手定则可判断带电粒子所受的洛伦兹力方向向下，故选 项B正确．
【答案】 B
2．(多选)(2013· 广东高考)如图3－6所示，两个初速度大小 相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最 后打到屏P上．不计重力．下列说法正确的有( )
【答案】 Ecos θ B＝ v0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2．如图3－4所示，正方形区域abcd中充 满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．一个 氢核从ad边中点m沿着既垂直于ad边，又垂 直于磁场方向以一定速度射入磁场，正好从 ab边中点n射出磁场．若将磁场的磁感应强度 变为原来的2倍，其他条件不变，则这个氢核 射出磁场的位置是( )