高中物理磁场知识点总结+例题
(高中物理)知识全解24磁场的基本性质
高中物理知识全解 2.4 磁场的根本性质注意：左手生力，右手生电生磁。
根底知识：1、磁场：磁体或电流周围存在一种特殊物质，能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用，这种特殊的物质叫磁场。
2、磁场的根本性质：对放入其中的磁极、电流或运动电荷产生力的作用。
3、磁场的产生I、永磁体周围存在磁场。
II、电流周围存在磁场—电流的磁效应注意：结合安培右手定那么及楞次定律判定磁场的方向。
4、磁场决定磁场强度的客观性，磁场强度是由磁场所决定的客观物理量。
【例题】由公式F sinB qυθ=洛可知，在磁场中的同一点〔〕磁场强度B与F洛成正比，与sinqυθ成反比。
无论带电粒子所带电量如何变化，F sinqυθ洛始终不变。
磁场中某点的磁场强度为零，那么带电粒子在该点所受的磁场力一定为零。
如果磁场中有静止的带电粒子，那么该带电粒子不受磁场力。
假设带电粒子在某点不受磁场力，那么说明该点磁场强度为零。
磁场中的运动电荷不一定受磁场力。
答案：BCDF5、磁现象I、磁性：物质具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。
II、磁体：具有磁性的物体叫磁体。
【磁体可分为：永磁体〔即硬磁体〕和软磁体两大类】III、磁极：磁体的各局部磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极。
任何磁铁都有两个磁极，一个叫南极(S极)，一个叫北极(N极)。
IV、磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
6、电流的磁效应I、电流对小磁针的作用。
奥斯特实验：奥斯特发现，电流能使磁针偏转，如以下列图所示。
II、磁体对通电导线的作用磁体对通电导线产生力的作用，使悬挂在蹄形磁铁两极间的通电导线发生移动。
如以下列图所示。
III、电流和电流间的相互作用相互平行且距离较近的两条导线，当导线中分别通以方向相同的电流时，两导线相互吸引；当导线中通以方向相反的电流时，两导线相互排斥，如以下列图所示。
总结：不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，这个现象称为电流的磁效应。
高中物理竞赛讲义-磁场典型例题解析精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版磁场典型例题解析一、磁场与安培力的计算【例题1】两根无限长的平行直导线a 、b 相距40cm ，通过电流的大小都是3.0A ，方向相反。
试求位于两根导线之间且在两导线所在平面内的、与a 导线相距10cm 的P 点的磁感强度。
【解说】这是一个关于毕萨定律的简单应用。
解题过程从略。
【答案】大小为×10−6T ，方向在图9-9中垂直纸面向外。
【例题2】半径为R ，通有电流I 的圆形线圈，放在磁感强度大小为B 、方向垂直线圈平面的匀强磁场中，求由于安培力而引起的线圈内张力。
【解说】本题有两种解法。
方法一：隔离一小段弧，对应圆心角θ ，则弧长L = θR 。
因为θ → 0（在图9-10中，为了说明问题，θ被夸大了），弧形导体可视为直导体，其受到的安培力F = BIL ，其两端受到的张力设为T ，则T 的合力ΣT = 2Tsin 2θ再根据平衡方程和极限xxsin lim0x →= 0 ，即可求解T 。
方法二：隔离线圈的一半，根据弯曲导体求安培力的定式和平衡方程即可求解…【答案】BIR 。
〖说明〗如果安培力不是背离圆心而是指向圆心，内张力的方向也随之反向，但大小不会变。
〖学员思考〗如果圆环的电流是由于环上的带正电物质顺时针旋转而成（磁场仍然是进去的），且已知单位长度的电量为λ、环的角速度ω、环的总质量为M ，其它条件不变，再求环的内张力。
〖提示〗此时环的张力由两部分引起：①安培力，②离心力。
前者的计算上面已经得出（此处I = ωπλ•π/2R 2 = ωλR ），T 1 = B ωλR 2 ；后者的计算必须．．应用图9-10的思想，只是F 变成了离心力，方程 2T 2 sin 2θ =πθ2M ω2R ，即T 2 =πω2R M 2 。
〖答〗B ωλR 2 + πω2R M 2 。
【例题3】如图9-11所示，半径为R 的圆形线圈共N 匝，处在方向竖直的、磁感强度为B 的匀强磁场中，线圈可绕其水平直径（绝缘）轴OO ′转动。
高中物理《磁场》典型题(经典推荐含答案)
高中物理《磁场》典型题(经典推荐含答案)高中物理《磁场》典型题(经典推荐)一、单项选择题1.下列说法中正确的是：A。
在静电场中电场强度为零的位置，电势也一定为零。
B。
放在静电场中某点的检验电荷所带的电荷量 q 发生变化时，该检验电荷所受电场力 F 与其电荷量 q 的比值保持不变。
C。
在空间某位置放入一小段检验电流元，若这一小段检验电流元不受磁场力作用，则该位置的磁感应强度大小一定为零。
D。
磁场中某点磁感应强度的方向，由放在该点的一小段检验电流元所受磁场力方向决定。
2.物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系。
如关系式 U=IR，既反映了电压、电流和电阻之间的关系，也确定了 V（伏）与 A（安）和Ω（欧）的乘积等效。
现有物理量单位：m（米）、s（秒）、N（牛）、J （焦）、W（瓦）、C（库）、F（法）、A（安）、Ω（欧）和 T（特），由他们组合成的单位都与电压单位 V（伏）等效的是：A。
J/C 和 N/CB。
C/F 和 T·m2/sC。
W/A 和 C·T·m/sD。
W·Ω 和 T·A·m3.如图所示，重力均为 G 的两条形磁铁分别用细线 A 和B 悬挂在水平的天花板上，静止时，A 线的张力为 F1，B 线的张力为 F2，则：A。
F1=2G，F2=GB。
F1=2G，F2>GC。
F1GD。
F1>2G，F2>G4.一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强度在 1s 时间内均匀地增大到原来的两倍，接着保持增大后的磁感应强度不变，在 1s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为：A。
1/2B。
1C。
2D。
45.如图所示，矩形 MNPQ 区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有 5 个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧，这些粒子的质量，电荷量以及速度大小如下表所示，由以上信息可知，从图中 a、b、c 处进入的粒子对应表中的编号分别为：A。
磁场典型例题解析
作业4
• 在图中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场。 取坐标如图，一带电粒子沿x轴正方向进入此区域，
在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转。 不计重力的影响，电场强度E和磁感强度B的方向 可能是：（ A ）
• A．E和B都沿x轴方向
• B．E沿y轴正向，B沿z 轴负向 y
• C．E沿z轴正向，B沿y轴正向
有粒子射出的范围。
解答
• 关键是画出粒子的运动轨迹
由图可知在AB两点之间粒子可以射出磁场
OB=R OA= 3R
A
AB 1 3 R,R mV qB
2R A1
O R 60°
AB 1 3 mV
B
qB
作业7
• 如图所示，在y<0的区域内存在匀强磁场，磁 场方向垂直于xoy平面并指向纸面外，磁感应 强度为B。一带正电的粒子以速度v0从O点射入 磁场，入射方向在xoy平面内，与x轴正向的夹 角为θ。若粒子射出磁场的位置与O点的距离 为l，求该粒子的电量核质量之比q/m。
• 电子的定向移动方向与电流方向相反 • 根据左手定则电子所受洛仑兹力方向右 • 所以右侧聚集较多电子 • a点的电势较高。 • 正确选项是C。
例题二
• 如垂带经直过电图纸偏粒，面转子L1向后从和里正AL2点的好为以相过两初同B平点速匀行，度强的经v磁虚与过场线LB2，，成点AL3时、01上°速B方角度两和斜方点L向向都2下上也在方射斜L2出都向上上。，是 成30°角，不计重力，下列说法中正确的是（ ）
例题七
• 如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图。一水平 放置的塑料管道截面为边长是L的正方形、，其右端面上有一截 面积为A的小喷口，喷口离地的高度为h。管道中有一绝缘活塞。 在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒a、b，其中棒b的两端 与一电压表相连，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中。当棒a 中通有垂直纸面向里的恒定电流I时，活塞向右匀速推动液体从 喷口水平射出，液体落地点离喷口的水平距离为S。若液体的密 度为ρ，不计所有阻力，求：
史上最全高中物理磁场知识点总结
史上最全⾼中物理磁场知识点总结⼀、磁场磁体是通过磁场对铁钴镍类物质发⽣作⽤的，磁场和电场⼀样，是物质存在的另⼀种形式，是客观存在的。
⼩磁针的指南指北表明地球是⼀个⼤磁体。
磁体周围空间存在磁场；电流周围空间也存在磁场。
电流周围空间存在磁场，电流是⼤量运动电荷形成的，所以运动电荷周围空间也有磁场。
静⽌电荷周围空间没有磁场。
磁场存在于磁体、电流、运动电荷周围的空间。
磁场是物质存在的⼀种形式。
磁场对磁体、电流都有⼒的作⽤。
与⽤检验电荷检验电场存在⼀样，可以⽤⼩磁针来检验磁场的存在。
如图所⽰为证明通电导线周围有磁场存在——奥斯特实验，以及磁场对电流有⼒的作⽤实验。
1．地磁场地球本⾝是⼀个磁体，附近存在的磁场叫地磁场，地磁的南极在地球北极附近，地磁的北极在地球的南极附近。
2．地磁体周围的磁场分布与条形磁铁周围的磁场分布情况相似。
3．指南针放在地球周围的指南针静⽌时能够指南北，就是受到了地磁场作⽤的结果。
4．磁偏⾓地球的地理两极与地磁两极并不重合，磁针并⾮准确地指南或指北，其间有⼀个交⾓，叫地磁偏⾓，简称磁偏⾓。
说明：①地球上不同点的磁偏⾓的数值是不同的。
②磁偏⾓随地球磁极缓慢移动⽽缓慢变化。
③地磁轴和地球⾃转轴的夹⾓约为11°。
⼆、磁场的⽅向在电场中，电场⽅向是⼈们规定的，同理，⼈们也规定了磁场的⽅向。
规定：在磁场中的任意⼀点⼩磁针北极受⼒的⽅向就是那⼀点的磁场⽅向。
确定磁场⽅向的⽅法是：将⼀不受外⼒的⼩磁针放⼊磁场中需测定的位置，当⼩磁针在该位置静⽌时，⼩磁针N极的指向即为该点的磁场⽅向。
磁体磁场：可以利⽤同名磁极相斥，异名磁极相吸的⽅法来判定磁场⽅向。
电流磁场：利⽤安培定则（也叫右⼿螺旋定则）判定磁场⽅向。
三、磁感线在磁场中画出有⽅向的曲线表⽰磁感线。
磁感线特点：（1）磁感线上每⼀点切线⽅向跟该点磁场⽅向相同。
（2）磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线越密的地⽅表⽰磁场越强，磁感线越疏的地⽅表⽰磁场越弱。
高中物理重点——电磁感应知识点及练习
高中物理重点——电磁感应知识点及练习一、电磁感应基本概念1. 电磁感应的基本原理2. 法拉第电磁感应定律3. 洛伦兹力的概念练习题：1. 一根长度为20 cm 的导线以10 m/s 的速度进入一个磁感应强度为0.5 T 的匀强磁场中，导线的两端产生的感应电动势为多少？答案：1 V2. 一个载流导体绕着垂直于磁场方向的轴旋转，导体两端产生的感应电动势的大小为导体长度乘以什么？答案：磁感应强度3. 当磁通量密度变化率为200 T/s 时，一个线圈内部产生的感应电动势为20 V，此时线圈中的匝数为多少？答案：100二、法拉第电磁感应定律应用1. 电动势的方向和大小2. 电磁感应的应用：感应电流和感应电磁铁3. 磁场中的动生电现象：电磁感应现象和劳埃德力练习题：1. 一个长度为25 cm 的导体被放置在一个磁感应强度为0.2 T 的匀强磁场中，且在导体的两端施加一共 2 A 的电流，求该导体受到的安培力大小为多少？答案：0.25 N2. 在一个长度为10 cm 的导体内部施加一个0.5 T 的磁场，导体稳定地保持在匀强磁场中，当导体的长度与磁场的夹角为30 度时，导体内部的自感系数为多少？答案：0.00125 H3. 一个宽度为10 cm，长度为20 cm，大约0.5 毫米厚的铜片在磁感应强度为0.1 T 的恒定磁场中以 5 m/s 的速度向下运动，求铜片两端感应的电动势大小为多少？答案：1 V三、电磁感应现象与电磁波1. 电磁波的基本特征和传播方式2. 波长和频率的关系及其应用3. 电磁波的反射、折射和衍射现象练习题：1. 某广播电台的发射频率为100 MHz，求其波长的大小为多少？答案：3 m2. 一台微波炉的工作频率为2.45 GHz，求其波长的大小为多少？答案：0.12 m3. 一个频率为500 MHz 的电磁波垂直入射到一种材质中，该材质的折射率为 1.5，求折射后的电磁波的频率为多少？答案：333.3 MHz总结：电磁感应是高中物理中的重要知识点，包括电磁感应的基本概念、法拉第电磁感应定律应用以及电磁感应现象与电磁波等内容。
高中物理选修3-1磁场 复习 提纲+例题
V2
V0
V4
2、将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接 起来是一个初速度为零的匀加速直线运动
3、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径 就增大一次，每次增加的动能为⊿E ＝qU
K
所有各次半径之比为：
1 2∶ 3∶ ∶ ...
4、对于同一回旋加速器，其粒子的回旋的 最大半径是相同的。
mv 1 2 B2q 2 R2 由最大半径得： ＝ R E mv qB 2 2m
D、环形线圈有扩张的趋势
1、把一重力不计的通电直导线水平放在蹄 形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动， 当导线通入图示方向电流I时，导线的运动 情况是(从上往下看)（ C ） A.顺时针方向转动，同时下降 B.顺时针方向转动，同时上升 C.逆时针方向转动，同时下降 D.逆时针方向转动，同时上升
I
电流微元法
3、解题一般步骤： ①判断安培力方向 注意选择视图（视角） ②其它力受力分析 将立体受力图应转化成平面图 ③列力学方程：
平衡方程
牛二方程（动能定理） F=ILB ④列电学辅助方程: Q=It
u=IR ……. ⑤解方程及必要的讨论（“答”）
F=BIL中的L为有效长度
试指出下述各图中的安培力的大小。
安培力作用下物体的平衡问题 【例】在倾斜角为θ的光滑斜面上，置 一通有电流I，长为L，质 量为m的导 体棒，如图所示，在竖直向上的磁场中 静止，则磁感应强度B为 _________.
FN
θ
mg
F BIL mg tan mg tan B IL
F
B
FN
×
θ
F
mg
引申1：欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应
R
2
mV qB
高中物理(磁场)理解拓展辅导讲义与典型例题答案解析
1．磁感应强度B 磁感应强度可以采用如下三种定义方式： （1） B 的方向垂直于正电荷所受最大磁力的方向与电荷运动方向组成的平面，并满足右旋关系，即B v q F ⨯=.当v 垂直于B 时，电荷所受磁力最大(m F ),B 的大小等于单位试探电荷以单位速率运动时所受的最大磁力，即qv F B m /=，如图12-1所示.（2）B 的方向垂直于电流元所受最大磁力的方向与电流元方向组成的平面，并满足右旋关系，即B l Id F d ⨯=.当l d 垂直于B 时，电流元的受磁力最大，B 的大小等于单位电流元所受的最大磁力，即Idl F B m /=，如图12-2所示.（3）B 的方向垂直于线圈所受最大力矩的方向与磁矩方向所组成的平面，并满足右旋关系，即B m M ⨯=，当m 垂直于B 时，线圈所受力矩最大（m M ），B 的大小等于单位磁矩所受的最大力矩，即m M B m /=，如图12-3所示.理解与拓展：⑴ 磁感应强度B 是反映磁场（对运动电荷或电流有作用力）性质的基本量，它的重要性相当于电场中的E .它是一个矢量，一般是空间和时间的函数，磁场中某一点的B ，只依赖于磁场本身在该点的特性．⑵ 上述三种B 的定义都是等效的，方向都与小磁针N 极受力方向相同，大小也是一样的，因为有I d l qv =，l d F M m m '=，l Idld IS m '==，所以m M I d l F qv F B m m m ///===.相应的三个定义式B v q F m ⨯=，B l Id F m ⨯=和B m M m ⨯=也是可以互相推导的．2．磁场中的高斯定理 在磁场中通过任意封闭曲面的磁通量恒为零，即 0=∙=Φ⎰S d B SmF m Bv（a ）q 图12-1F mB Id l（b ） 图12-2M Bm（c ） 图12-3理解与拓展：⑴ 同静电场中引入电场线一样，磁场中可以引入磁感应线(B 线)，并规定它在某点的切线方向表示该处B 的方向，垂直穿过某点附近单位面积磁感应线的条数为B 的大小．⑵ 高斯定理反映了磁场的无源性.即磁感应线是连续的，在任何地方都不可断，磁场是无源场．假若B 线在某点中断，就一定能作出包围该点但B 通量不为零的闭合面.这是高斯定理所不允许的，场线中断的地方是场源，B 线不中断，说明磁场是无源场，它的本质是认为没有磁荷．⑶ 高斯定理的适用范围：它是由毕奥-萨伐尔定律导出的，它的适用条件也应当是稳恒电流的磁场，进一步的研究指出，高斯定理可以推广到任意非稳恒电流激发的磁场，但这时毕奥-萨伐尔定律不再成立．⑷ 通过某一有限面S 的磁通量可表示为 ⎰⎰=∙=ΦSSm dS B S d B θcos3．毕奥-萨伐尔定律如图12-4所示，电流元l Id 在距它为r的场点P 处产生的磁感应强度B d 为304r rl Id B d⨯=πμ毕奥-萨伐尔定律仅对线电流元的空间适用，即电流通过的横截面的线度远小于其到待求场点的距离，所以不存在0→r 时∞→B d 的困惑。
高中物理电磁场经典高考例题
1.（20分）如图甲，在圆柱形区域内存在一方向竖直向下、磁感应强度大小为B 的匀强磁场，在此区域内，沿水平面固定一半径为r 的圆环形光滑细玻璃管，环心0在区域中心。
一质量为m 、带电量为q （q>0）的小球，在管内沿逆时针方向（从上向下看）做圆周运动。
已知磁感应强度大小B 随时间t 的变化关系如图乙所示，其中002m T qB π=。
设小球在运动过程中电量保持不变，对原磁场的影响可忽略。
（1）在t=0到t=T 0 这段时间内，小球不受细管侧壁的作用力，求小球的速度大小V 0；（2）在竖直向下的磁感应强度增大过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。
试求t=T 0 到t=1.5T 0 这段时间内：①细管内涡旋电场的场强大小E ；②电场力对小球做的功W 。
2．如图所示，一只用绝缘材料制成的半径为R 的半球形碗倒扣在水平面上，其内壁上有一质量为m 的带正电小球，在竖直向上的电场力F =2mg 的作用下静止在距碗口R 54高处。
已知小球与碗之间的动摩擦因数为μ，则碗对小球的弹力与摩擦力的大小分别为-----------------3．（22分）如图所示，在xOy 平面的第一象限内，分布有沿x 轴负方向的场强E =34×104N/C 的匀强电场，第四象限内分布有垂直纸面向里的磁感应强度B 1=0.2 T的匀强磁场，第二、三象限内分布有垂直纸面向里的磁感应强度B 2的匀强磁场。
在x 轴上有一个垂直于y 轴的平板OM ，平板上开有一个小孔P ，P 处连接有一段长度d =lcm 内径不计的准直管，管内由于静电屏蔽没有电场。
y 轴负方向上距O的粒子源S 可以向第四象限平面内各个方向发射a 粒子，假设发射的a 粒子速度大小v 均为2×105m ／s ，打到平板和准直管管壁上的a 粒子均被吸收。
已知a 粒子带正电，比荷为5q m=×l07C ／kg ，重力不计，求：(1)a 粒子在第四象限的磁场中运动时的轨道半径和粒子从S 到达P 孔的时间；(2) 除了通过准直管的a 粒子外，为使其余a 粒子都不能进入电场，平板OM 的长度至少是多长？(3) 经过准直管进入电场中运动的a 粒子，第一次到达y 轴的位置与O 点的距离；(4) 要使离开电场的a 粒子能回到粒子源S 处，磁感应强度B 2应为多大？4.(多选题)如图所示，在垂直纸面向里的水平匀强磁场中，水平放置一根粗糙绝缘细直杆，有一重力不可忽略，中间带有小孔的正电小球套在细杆上。
【单元练】人教版高中物理必修3第十章【静电磁场中的能量】知识点总结(含答案解析)
一、选择题1．如图所示，A 、B 为两个带等量异号电荷的金属球，将两根不带电的金属棒C 、D 放在两球之间，则下列叙述正确的是（ ）A ．若将B 球接地，B 所带的负电荷还将保留一部分B ．若将B 球接地，B 所带的负电荷全部流入大地C ．由于C 、D 不带电，所以C 棒的电势一定等于D 棒的电势D ．若用导线将C 棒的x 端与D 棒的y 端连接起来的瞬间，将有电子流从x 流向y A 解析：AAB ．由于静电感应，在D 的右端将感应出正电荷，所以当B 球接地时，由于静电感应，B 所带的负电荷还将保留一部分，所以A 正确；B 错误；C ．金属球A 、B 间的电场从A 指向B ，因为沿着电场线方向电势逐渐降低，所以C 棒的电势一定高于D 棒的电势，则C 错误；D ．由于静电平衡时的导体是个等势体，但两等势体，C 电势高于D 电势，所以用导线将C 棒的x 端与D 棒的y 端连接起来的瞬间，由于电流总是从高电势处流向低电势处，所以电子从低电势处流向高电势处，则从y 流向x ，所以D 错误；故选A 。
2．如图的电路中C 是平行板电容器，将S 先闭合后断开，然后将平行板的板间距拉大一点，下列说法正确的是（ ）A ．平行板电容器两板间的的电场强度变小B ．平行扳电容器两板的电势差增大C ．平行板电容器两板的电势差不变D ．平行板电容器两板的电势差变小B解析：B将S 先闭合后断开，电容器所带电荷量不变；A ．由44r r U Q Q kQ E S d Cd S d kdπεεπ==== 与板间距离无关，则电场强度不变，故A 错误；BCD ．由4r S C kd επ= 可知，板间距离增大，C 减小，由Q C U=可知，Q 不变则U 增大；B正确，CD 错误；故选B 。
3．真空中，在x 轴上x =0和x =8 m 处分别固定两个电性相同的点电荷Q 1和Q 2。
电荷间连线上的电场强度E 随x 变化的图象如图所示(x 轴正方向为场强正方向)，其中x =6 m 处E =0。
2025年高考物理总复习专题九磁场第1讲磁场、磁场对电流的作用
第1讲磁场、磁场对电流的作用知识巩固练1.(2023年佛山模拟)如图(俯视图)，在竖直向下、磁感应强度大小为2 T的匀强磁场中，有一根长0.4 m的金属棒ABC从中点B处折成60°角静置于光滑水平面上，当给棒通以由A 到C、大小为5 A的电流时，该棒所受安培力为()A.方向水平向右，大小为4.0 NB.方向水平向左，大小为4.0 NC.方向水平向右，大小为2.0 ND.方向水平向左，大小为2.0 N【答案】D【解析】金属棒的有效长度为AC，根据几何知识得L=0.2 m，根据安培力公式得F=BIL=2×5×0.2=2 N，根据左手定则可判定安培力水平向左，故A、B、C错误，D正确.2.(2023年北京昌平二模)如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度.它的右臂挂有一个矩形线圈，匝数为N，底边长为L，下部悬在匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直.当线圈中通有电流I时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向、大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂达到新的平衡.所测磁场的磁感强度B的大小为()A.mg2NIL B.2mgNILC.NIL2mgD.2NILmg【答案】A【解析】根据平衡条件有mg=2NBIL，解得B=mg2NIL，A正确.3.(2022年华师附中测试)(多选)在匀强磁场中放入一条通电短导线，并将它固定.然后改变导线中通入的电流，画出该导线所受安培力的大小F与通过导线电流I的关系图像，其中图A为曲线.M、N各代表一组F、I的数据.则在下列四幅图中，你认为可能正确的是()A BC D【答案】BD【解析】在匀强磁场中，通电导线受到的安培力为F=BIL sin θ，当电流方向与磁场方向平行时，安培力为0.当电流方向与磁场方向不平行时，在匀强磁场中，安培力与电流大小成正比，F-I图像为过原点的直线.故B、D正确.4.如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根用同种材料制作的导体棒a、b、c，其中b最短，c为直径与b等长的半圆，导体的电阻与其长度成正比，导轨电阻不计.现将装置置于向下的匀强磁场中，接通电源后，三根导体棒中均有电流通过，则它们受到安培力的大小关系为() A.F a＞F b=F c B.F a=F b＞F cC.F a=F b=F cD.F a＞F b＞F c【答案】B【解析】导体棒a、b、c的有效长度相等，但c的电阻大于a、b，所以通过c 的电流小于a、b.由F=BIL，可知B正确，A、C、D错误.5.如图所示，在匀强磁场中，有一个正六边形线框.现给线框通电，正六边形线框中依次相邻的四条边受到的安培力的合力大小是F，则正六边形线框的每条边受到的安培力的大小为()F B.F C.√3F D.2FA.√33【答案】A【解析】根据左手定则，依次相邻的四条边中相对的两条边受的安培力等大反向合力为零，中间相邻的两条边受安培力方向夹角为60°，每边受安培力设为F1，则2F1cos F，A正确.30°=F，可得F1=√33综合提升练6.(2023年朝阳模拟)如图甲所示，在匀强磁场中，质量为m、长为L的导体棒用两根等长绝缘细线悬挂于同一水平线上的O、O'两点，两细线均与导体棒垂直.图乙中直角坐标系的x 轴与导体棒及OO'平行，z轴竖直向上.若导体棒中通以沿x轴正方向、大小为I的电流，导体棒静止时细线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度可能()A.沿x轴正方向，大小为mgILB.沿y轴正方向，大小为mgcos θILC.沿z轴正方向，大小为mgtan θILD.沿细线向下，大小为mgsin θIL【答案】D【解析】若磁感应强度沿x轴正方向，与电流方向同向，导体棒不受安培力.导体棒不可能在图示位置保持静止，A错误；若磁感应强度沿y轴正方向，由左手定则，导体棒受安培力竖直向上，导体棒不可能在图示位置保持静止，B错误；沿z轴正方向，由左手定则，导体棒受安培力水平向左，导体棒不可能在图示位置保持静止，C错误；沿细线向下，大小为mgsin θ，安培力大小F安=mg sin θ，方向与细线垂直斜向右上方.安培力与细线的拉力IL的合力恰好与重力平衡.且导体棒静止时细线与竖直方向夹角为θ，D正确.7.(多选)如图所示，两平行导轨ab，cd竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直向上，将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触.现在金属棒PQ中通以变化的电流I，同时释放金属棒PQ使其运动.已知电流I随时间t变化的关系式为I=kt(k为常数，k＞0)，金属棒与导轨间存在摩擦.则下面关于棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图像中，可能正确的有()A B C D，F f=μF N=μF安【答案】AD【解析】根据牛顿第二定律，得金属棒的加速度a=mg-F fm=μBIL=μBLkt，联立解得加速度a=g-μBLkt，与时间呈线性关系，且t=0时，a=g，故A正确，mB错误；因为开始加速度方向向下，与速度方向相同，做加速运动，加速度逐渐减小，即做加速度逐渐减小的加速运动，然后加速度方向向上且逐渐增大，做加速度逐渐增大的减速运动，故C错误，D正确.8.(2023年大同模拟)(多选)如图所示，正三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条垂直于纸面的长直导线.a、c处导线的电流大小相等，方向垂直纸面向外，b处导线电流是a、c处导线电流的2倍，方向垂直纸面向里.已知长直导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度与电流成正比、与该点到导线的距离成反比.关于b、c处导线所受的安培力，下列表述正确的是()A.方向相反B.方向夹角为60°C.大小的比值为√3D.大小的比值为2【答案】AD【解析】如图所示，结合几何关系知b、c处导线所受安培力方向均在平行纸面方向，方向相反，A正确，B错误；设导线长度为L，导线a在b处的磁感应强度大小为B，结合几何关系知b处磁感应强度为B合=√3B，b导线受安培力为F安=B合(2I)L=2√3BIL，c处磁感应强度为B'合=√3B，c导线受安培力为F'安=B'合IL=√3BIL，联立解得F 安F'安=2，C错误，D 正确.9.如图所示，在磁感应强度B=1 T，方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成θ=37°角的导电滑轨，滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab.已知接在滑轨中的电源电动势E=12 V，内阻不计.ab杆长L=0.5 m，质量m=0.2 kg，杆与滑轨间的动摩擦因数μ=0.1，滑轨与ab 杆的电阻忽略不计.要使ab杆在滑轨上保持静止，求滑动变阻器R的阻值的变化范围(g取10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，结果保留1位有效数字).解：分别画出ab杆在恰好不下滑和恰好不上滑这两种情况下的受力分析图，如图所示.甲乙当ab杆恰好不下滑时，如图甲所示.由平衡条件，得沿滑轨方向mg sin θ=μF N1+F安1cos θ，垂直滑轨方向F N1=mg cos θ+F安1sin θ，L，解得R1≈5 Ω.而F安1=B ER1当ab杆恰好不上滑时，如图乙所示.由平衡条件，得沿斜面方向mg sin θ+μF N2=F安2cos θ，垂直斜面方向F N2=mg cos θ+F安2sin θ，L，解得R2≈3 Ω.而F安2=B ER2要使ab杆保持静止，R的取值范围是3 Ω≤R≤5 Ω.。
高考磁场题整理(精选.)
1、在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。
一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示。
不计粒子重力，求：(1)M、N两点间的电势差UMN；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从M点运动到P点的总时间t2、图中左边有一对平行金属板，两板相距为d，电压为U；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0，方向与金属板面平行并垂直于纸面朝里．图中右边有一半径为R、圆心为O 的圆形区域，区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里．一电荷量为q的正离子沿平行于金属板面、垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径EF方向射入磁场区域，最后从圆形区域边界上的G点射出．已知弧所对应的圆心角为θ，不计重力．求：(1)离子速度的大小．(2)离子的质量．3、（2010全国卷Ⅰ）26．如图，在03x a ≤≤区域内存在与xy 平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B 。
在t=0 时刻，一位于坐标原点的粒子源在xy 平面内发射出大量同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与y 轴正方向夹角分布在0~180°范围内。
已知沿y 轴正方向发射的粒子在t=0t 时刻刚好从磁场边界上P(3a ,a)点离开磁场。
求：（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径R 及粒子的比荷q ／ｍ；（2）此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与ｙ轴正方向夹角的取值范围； （3）从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间． 【答案】⑴233R a = 023q m Bt π=4．（21分）图中左边有一对平行金属板，两板相距为d ，电压为V ；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为0B ，方向平行于板面并垂直于纸面朝里。
高中物理磁场大题超全
高中物理磁场大题一．解答题（共30小题）1．如图甲所示，建立Oxy坐标系，两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l，第一四象限有磁场，方向垂直于Oxy平面向里．位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连续发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不时间两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极边缘的影计的带电粒子在0～3t响）．已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t时刻经极板边缘射入磁场．上、B为已知量．（不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况）述m、q、l、t（1）求电压U的大小．时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径．（2）求t（3）何时射入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短？求此最短时间．2．如图所示，在xOy平面，0＜x＜2L的区域有一方向竖直向上的匀强电场，2L ＜x＜3L的区域有一方向竖直向下的匀强电场，两电场强度大小相等．x＞3L的区域有一方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场．某时刻，一带正电的粒子从坐标进入电场；之后的另一时刻，一带负电粒子以同原点以沿x轴正方向的初速度v样的初速度从坐标原点进入电场．正、负粒子从电场进入磁场时速度方向与电场和磁场边界的夹角分别为60°和30°，两粒子在磁场中分别运动半周后在某点相遇．已经两粒子的重力以及两粒子之间的相互作用都可忽略不计，两粒子带电量大小相等．求：（1）正、负粒子的质量之比m1：m2；（2）两粒子相遇的位置P点的坐标；（3）两粒子先后进入电场的时间差．3．如图所示，相距为R的两块平行金属板M、N正对着放置，s1、s2分别为M、N板上的小孔，s1、s2、O三点共线，它们的连线垂直M、N，且s2O=R．以O为圆心、R为半径的圆形区域存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场．D为收集板，板上各点到O点的距离以及板两端点的距离都为2R，板两端点的连线垂直M、N板．质量为m、带电量为+q的粒子，经s1进入M、N间的电场后，通过s2进入磁场．粒子在s1处的速度和粒子所受的重力均不计．（1）当M、N间的电压为U时，求粒子进入磁场时速度的大小υ；（2）若粒子恰好打在收集板D的中点上，求M、N间的电压值U；（3）当M、N间的电压不同时，粒子从s1到打在D上经历的时间t会不同，求t 的最小值．4．如图所示，直角坐标系xoy位于竖直平面，在‑m≤x≤0的区域有磁感应强度大小B=4.0×10﹣4T、方向垂直于纸面向里的条形匀强磁场，其左边界与x轴交于P点；在x＞0的区域有电场强度大小E=4N/C、方向沿y轴正方向的条形匀强电场，其宽度d=2m．一质量m=6.4×10﹣27kg、电荷量q=﹣3.2×10‑19C的带电粒子从P点以速度v=4×104m/s，沿与x轴正方向成α=60°角射入磁场，经电场偏转最终通过x轴上的Q点（图中未标出），不计粒子重力．求：（1）带电粒子在磁场中运动时间；（2）当电场左边界与y轴重合时Q点的横坐标；（3）若只改变上述电场强度的大小，要求带电粒子仍能通过Q点，讨论此电场左边界的横坐标x′与电场强度的大小E′的函数关系．5．如图所示，两平行金属板AB中间有互相垂直的匀强电场和匀强磁场．A板带正电荷，B板带等量负电荷，电场强度为E；磁场方向垂直纸面向里，磁感应强．平行金属板右侧有一挡板M，中间有小孔O′，OO′是平行于两金属度为B1板的中心线．挡板右侧有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场应强度为B．CD为磁2边界上的一绝缘板，它与M板的夹角θ=45°，O′C=a，现有大量质量均为场B2m，含有各种不同电荷量、不同速度的带电粒子（不计重力），自O点沿OO′方向进入电磁场区域，其中有些粒子沿直线OO′方向运动，并进入匀强磁场B中，2求：（1）进入匀强磁场B的带电粒子的速度；2（2）能击中绝缘板CD的粒子中，所带电荷量的最大值；（3）绝缘板CD上被带电粒子击中区域的长度．6．在平面直角坐标系xoy中，第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m，电荷量垂直于y轴射入电场，经x 为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v轴上的N点与x轴正方向成45°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求：；（1）M、N两点间的电势差UMN（2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；（3）粒子从M点运动到P点的总时间t．7．如图所示的平行板器件中，存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁=0.40T，方向垂直纸面向里，电场强度E=2.0×105V/m，PQ为板间中感应强度B1线．紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限，有垂直纸面向外的匀强磁场，=0.25T，磁场边界AO和y轴的夹角∠AOy=45°．一束带电量q=8.0磁感应强度B2×10﹣19C的正离子从P点射入平行板间，沿中线PQ做直线运动，穿出平行板后从y轴上坐标为（0，0.2m）的Q点垂直y轴射入磁场区，离子通过x轴时的速度方向与x轴正方向夹角在45°～90°之间．则：（1）离子运动的速度为多大？（2）离子的质量应在什么围？（3）现只改变AOy区域磁场的磁感应强度大小，使离子都不能打到x轴上，磁感应强度大小B应满足什么条件？28．如图所示，在空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场，其竖直边界AB、CD的宽度为d，在边界AB左侧是竖直向下、场强为E的匀强电场．现有质量为m、的水平初速度射入电场，随带电量为+q的粒子（不计重力）从P点以大小为v后与边界AB成45°射入磁场．若粒子能垂直CD边界飞出磁场，穿过小孔进入如图所示两竖直平行金属板间的匀强电场中减速至零且不碰到正极板．（1）请画出粒子上述过程中的运动轨迹，并求出粒子进入磁场时的速度大小v；（2）求匀强磁场的磁感应强度B；（3）求金属板间的电压U的最小值．9．如图甲，真空中竖直放置两块相距为d的平行金属板P、Q，两板间加上如图的周期性变化的电压，在Q板右侧某个区域存在磁感应强度大小乙最大值为U为B、方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场．在紧靠P板处有一粒子源A，自t=0开始连续释放初速不计的粒子，经一段时间从Q板小孔O射入磁场，然后射出磁场，射出时所有粒子的速度方向均竖直向上．已知电场变化周期T=，粒子质量为m，电荷量为+q，不计粒子重力及相互间的作用力．求：（1）t=0时刻释放的粒子在P、Q间运动的时间；（2）粒子射入磁场时的最大速率和最小速率；（3）有界磁场区域的最小面积．10．“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成，其原理可简化如下：如图1所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面，圆心为O，外圆弧面AB的半径为L，电势为φ1，圆弧面CD的半径为，电势为φ2．足够长的收集板MN平行边界ACDB，O到MN板的距离OP=L．假设太空中漂浮着质量为m，电量为q的带正电粒子，它们能均匀地吸附到AB圆弧面上，并被加速电场从静止开始加速，不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子引力的影响．（1）求粒子到达O点时速度的大小；（2）如图2所示，在边界ACDB和收集板MN之间加一个半圆形匀强磁场，圆心为O，半径为L，方向垂直纸面向，则发现从AB圆弧面收集到的粒子经O点进入磁场后有能打到MN板上（不考虑过边界ACDB的粒子再次返回），求所加磁感应强度的大小；（3）同上问，从AB圆弧面收集到的粒子经O点进入磁场后均不能到达收集板MN，求磁感应强度所满足的条件．试写出定量反映收集板MN上的收集效率η与磁感应强度B 的关系的相关式子．11．如图，静止于A 处的离子，经电压为U 的加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从P 点垂直CN 进入矩形区域的有界匀强电场，电场方向水平向左．静电分析器通道有均匀辐向分布的电场，已知圆弧所在处场强为E 0，方向如图所示；离子质量为m 、电荷量为q ；=2d 、=3d ，离子重力不计．（1）求圆弧虚线对应的半径R 的大小；（2）若离子恰好能打在NQ 的中点上，求矩形区域QNCD 匀强电场场强E 的值；（3）若撤去矩形区域QNCD 的匀强电场，换为垂直纸面向里的匀强磁场，要求离子能最终打在QN 上，求磁场磁感应强度B 的取值围．12．如图甲所示，一对平行金属板M 、N 长为L ，相距为d ，O 1O 为中轴线．当两板间加电压U MN =U 0时，两板间为匀强电场，忽略两极板外的电场．某种带负电的粒子从O 1点以速度v 0沿O 1O 方向射入电场，粒子恰好打在上极板M 的中点，粒子重力忽略不计．（1）求带电粒子的比荷；（2）若MN 间加如图乙所示的交变电压，其周期，从t=0开始，前U MN =2U ，后U MN =﹣U ，大量的上述粒子仍然以速度v 0沿O 1O 方向持续射入电场，最终所有粒子刚好能全部离开电场而不打在极板上，求U 的值；（3）紧贴板右侧建立xOy 坐标系，在xOy 坐标第I 、IV 象限某区域存在一个圆形的匀强磁场区域，磁场方向垂直于xOy 坐标平面，要使在（2）问情景下所有粒子经过磁场偏转后都会聚于坐标为（2d ，2d ）的P 点，求磁感应强度B 的大小围．13．如图所示，在第一、二象限存在场强均为E 的匀强电场，其中第一象限的匀强电场的方向沿x 轴正方向，第二象限的电场方向沿x 轴负方向．在第三、四象限矩形区域ABCD 存在垂直于纸面向外的匀强磁场，矩形区域的AB 边与x 轴重合．M 点是第一象限中无限靠近y 轴的一点，在M 点有一质量为m 、电荷量为e 的质子，以初速度v 0沿y 轴负方向开始运动，恰好从N 点进入磁场，若OM=2ON ，不计质子的重力，试求：（1）N 点横坐标d ；（2）若质子经过磁场最后能无限靠近M 点，则矩形区域的最小面积是多少；（3）在（2）的前提下，该质子由M 点出发返回到无限靠近M 点所需的时间．14．如图所示，在xOy平面直角坐标系中，直线MN与y轴成30°角，P点的坐标为（，0），在y轴与直线MN之间的区域，存在垂直于xOy平面向外、磁感应强度为B的匀强磁场．在直角坐标系xOy的第Ⅳ象限区域存在沿y轴，正方向、大小为的匀强电场，在x=3a处垂直于x轴放置一平面荧光屏，与从y轴上0≤y≤2a的区间垂直于y轴和磁x轴交点为Q，电子束以相同的速度v场方向射入磁场．已知从y=2a点射入的电子在磁场中轨迹恰好经过O点，忽略电子间的相互作用，不计电子的重力．求：（1）电子的比荷；（2）电子离开磁场垂直y轴进入电场的位置的围；（3）从y轴哪个位置进入电场的电子打到荧光屏上距Q点的距离最远？最远距离为多少？15．如图（a）所示，水平放置的平行金属板A、B间加直流电压U，A板正上方有“V”字型足够长的绝缘弹性挡板．在挡板间加垂直纸面的交变磁场，磁感应强度随时间变化如图（b），垂直纸面向里为磁场正方向，其中B1=B，B2未知．现有一比荷为、不计重力的带正电粒子从C点静止释放，t=0时刻，粒子刚好从小孔O进入上方磁场中，在t1时刻粒子第一次撞到左挡板，紧接着在t1+t2时刻粒子撞到右挡板，然后粒子又从O点竖直向下返回平行金属板间．粒子与挡板碰撞前后电量不变，沿板的分速度不变，垂直板的分速度大小不变、方向相反，不计碰撞的时间及磁场变化产生的感应影响．求：（1）粒子第一次到达O点时的速率；（2）图中B2的大小；（3）金属板A和B间的距离d．16．如图甲所示，建立Oxy坐标系，两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l，第一四象限有磁场，方向垂直于Oxy平面向里．位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0～3t时间两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极边缘的影响）．已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t时，刻经极板边缘射入磁场．上述m、q、l、t、B为已知量．（不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况）（1）求电压U的大小．（2）求t时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径．（3）带电粒子在磁场中的运动时间．17．电子扩束装置由电子加速器、偏转电场和偏转磁场组成．偏转电场由加了电压的相距为d的两块水平平行放置的导体板形成，如图甲所示．大量电子（其重力不计）由静止开始，经加速电场加速后，连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入偏转电场．当两板不带电时，这些电子通过两板之间的时间为2t，当在两板间加如图乙所示的周期为2t0、幅值恒为U的电压时，所有电子均从两板间通过，然后进入水平宽度为l，竖直宽度足够大的匀强磁场中，最后通过匀强磁场打在竖直放置的荧光屏上．问：（1）电子在刚穿出两板之间时的最大侧向位移与最小侧向位移之比为多少？（2）要使侧向位移最大的电子能垂直打在荧光屏上，匀强磁场的磁感应强度为多少？（3）在满足第（2）问的情况下，打在荧光屏上的电子束的宽度为多少？（已知电子的质量为m、电荷量为e）18．如图所示xOy平面，在x轴上从电离室产生的带正电的粒子，以几乎为零的初速度飘入电势差为U=200V的加速电场中，然后经过右侧极板上的小孔沿x轴进入到另一匀强电场区域，该电场区域围为﹣l≤x≤0（l=4cm），电场强度大小为E=×104V/m，方向沿y轴正方向．带电粒子经过y轴后，将进入一与y轴相切的圆形边界匀强磁场区域，磁场区域圆半径为r=2cm，圆心C到x轴的距离为d=4cm，磁场磁感应强度为B=8×10﹣2T，方向垂直xoy平面向外．带电粒子最终垂直打在与y轴平行、到y轴距离为L=6cm的接收屏上．求：（1）带电粒子通过y轴时离x轴的距离；（2）带电粒子的比荷；（3）若另一种带电粒子从电离室产生后，最终打在接收屏上y=cm处，则该粒子的比荷又是多少？19．如图所示，在竖直平面，虚线MO与水平线PQ相交于O，二者夹角θ=30°，在MOP围存在竖直向下的匀强电场，电场强度为E，MOQ上方的某个区域有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，O点处在磁场的边界上，现有一群质量为m、电量为+q的带电粒子在纸面以速度v（0≤v≤）垂直于MO从O点射入磁场，所有粒子通过直线MO时，速度方向均平行于PQ向左，不计粒子的重力和粒子间的相互作用力．求：（1）速度最大的粒子在磁场中的运动时间；（2）速度最大的粒子打在水平线POQ上的位置离O点的距离；（3）磁场区域的最小面积．20．如图所示为某一仪器的部分原理示意图，虚线OA、OB关于y轴对称，∠AOB=90°，OA、OB将xOy平面分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，区域Ⅰ、Ⅲ存在水平方向的匀强电场，电场强度大小相等、方向相反．质量为m电荷量为q的带电粒子自x轴上的粒子源P处以速度v0沿y轴正方向射出，经时间t到达OA上的M点，且此时速度与OA垂直．已知M到原点O的距离OM=L，不计粒子的重力．求：（1）匀强电场的电场强度E的大小；（2）为使粒子能从M点经Ⅱ区域通过OB上的N点，M、N点关于y轴对称，可在区域Ⅱ加一垂直xOy平面的匀强磁场，求该磁场的磁感应强度的最小值和粒子经过区域Ⅲ到达x轴上Q点的横坐标；（3）当匀强磁场的磁感应强度取（2）问中的最小值时，且该磁场仅分布在一个圆形区域．由于某种原因的影响，粒子经过M点时的速度并不严格与OA垂直，成散射状，散射角为θ，但速度大小均相同，如图所示，求所有粒子经过OB时的区域长度．21．在xoy平面直角坐标系的第Ⅰ象限有射线OA，OA与x轴正方向夹角为30°，如图所示，OA与y轴所夹区域存在y轴负方向的匀强电场，其它区域存在垂直坐标平面向外的匀强磁场；有一带正电粒子质量m，电量q，从y轴上的P点沿着x轴正方向以大小为v的初速度射入电场，运动一段时间沿垂直于OA方向经过Q点进入磁场，经磁场偏转，过y轴正半轴上的M点再次垂直进入匀强电场．已知OP=h，不计粒子的重力．（1）求粒子垂直射线OA经过Q点的速度v；Q（2）求匀强电场的电场强度E与匀强磁场的磁感应强度B的比值；（3）粒子从M点垂直进入电场后，如果适当改变电场强度，可以使粒子再次垂直OA进入磁场，再适当改变磁场的强弱，可以使粒子再次从y轴正方向上某点垂直进入电场；如此不断改变电场和磁场，会使粒子每次都能从y轴正方向上某点垂直进入电场，再垂直OA方向进入磁场…，求粒子从P点开始经多长时间能够运动到O点？22．如图所示，图面有竖直线DD′，过DD′且垂直于图面的平面将空间分成Ⅰ、Ⅱ两区域．区域I有方向竖直向上的匀强电场和方向垂直图面的匀强磁场B（图中未画出）；区域Ⅱ有固定在水平面上高h=2l、倾角α=的光滑绝缘斜面，斜面顶端与直线DD′距离s=4l，区域Ⅱ可加竖直方向的大小不同的匀强电场（图中未画出）；C点在DD′上，距地面高H=3l．零时刻，质量为m、带电荷量为q=、方向与水平面夹角θ=的速度，在区域I做的小球P在K点具有大小v半径r=的匀速圆周运动，经CD水平进入区域Ⅱ．某时刻，不带电的绝缘小球A由斜面顶端静止释放，在某处与刚运动到斜面的小球P相遇．小球视为质点，不计空气阻力及小球P所带电量对空间电磁场的影响．l已知，g为重力加速度．（1）求匀强磁场的磁感应强度B的大小；；（2）若小球A、P在斜面底端相遇，求释放小球A的时刻tA（3）若小球A、P在时刻t=β（β为常数）相遇于斜面某处，求此情况下区域Ⅱ的匀强电场的场强E，并讨论场强E的极大值和极小值及相应的方向．23．如图，在x轴上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外；在x轴下方存在匀强电场，电场方向与xOy平面平行，且与x轴成45°夹从y轴上P点沿y轴正方角．一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子以速度v向射出，一段时间后进入电场，进入电场时的速度方向与电场方向相反；又经过，磁场方向变为垂直纸面向里，大小不变，不计重力．一段时间T（1）求粒子从P点出发至第一次到达x轴时所需的时间；（2）若要使粒子能够回到P点，求电场强度的最大值．24．一半径为R的薄圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与筒的中心轴线平行，筒的横截面如图所示．图中直径MN的两端分别开有小孔，筒可绕其中心轴线转动，圆筒的转动方向和角速度大小可以通过控制装置改变．一不计重力的负电粒子从小孔M沿着MN方向射入磁场，当筒以大小为ω0的角速度转过90°时，该粒子恰好从某一小孔飞出圆筒．（1）若粒子在筒未与筒壁发生碰撞，求该粒子的荷质比和速率分别是多大？（2）若粒子速率不变，入射方向在该截面且与MN方向成30°角，则要让粒子与圆筒无碰撞地离开圆筒，圆筒角速度应为多大？25．如图所示，一小车置于光滑水平面上，轻质弹簧右端固定，左端栓连物块b，小车质量M=3kg，AO部分粗糙且长L=2m，动摩擦因数μ=0.3，OB部分光滑．另一小物块a．放在车的最左端，和车一起以v=4m/s的速度向右匀速运动，车撞到固定挡板后瞬间速度变为零，但不与挡板粘连．已知车OB部分的长度大于弹簧的自然长度，弹簧始终处于弹性限度．a、b两物块视为质点质量均为m=1kg，碰撞时间极短且不粘连，碰后一起向右运动．（取g=10m/s2）求：（1）物块a与b碰后的速度大小；（2）当物块a相对小车静止时小车右端B到挡板的距离；（3）当物块a相对小车静止时在小车上的位置到O点的距离．26．如图所示，在光滑的水平面上有一长为L的木板B，上表面粗糙，在其左端有一光滑的圆弧槽C，与长木板接触但不相连，圆弧槽的下端与木板上表面相平，B、C静止在水平面上．现有滑块A以初速V0从右端滑上B，并以V滑离B，恰好能到达C的最高点．A、B、C的质量均为m，试求：（1）木板B上表面的动摩擦因素μ；（2）圆弧槽C的半径R；（3）当A滑离C时，C的速度．27．如图所示，一质量M=0.4kg的小物块B在足够长的光滑水平台面上静止不动，其右侧固定有一轻质水平弹簧（处于原长）．台面的右边平滑对接有一等高的水平传送带，传送带始终以υ=1m/s的速率逆时针转动．另一质量m=0.1kg的小物块A以速度υ=4m/s水平滑上传送带的右端．已知物块A与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1，传送带左右两端的距离l=3.5m，滑块A、B均视为质点，忽略空气阻力，取g=10m/s2．（1）求物块A第一次到达传送带左端时速度大小；（2）求物块A第一次压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能E；pm（3）物块A会不会第二次压缩弹簧？28．历史上美国宇航局曾经完成了用“深度撞击”号探测器释放的撞击器“击中”坦普尔1号彗星的实验．探测器上所携带的重达370kg的彗星“撞击器”将以1.0×104m/s的速度径直撞向彗星的彗核部分，撞击彗星后“撞击器”融化消失，这次撞击使该彗星自身的运行速度出现1.0×10﹣7m/s的改变．已知普朗克常量h=6.6×10﹣34J•s．（计算结果保留两位有效数字）．求：①撞击前彗星“撞击器”对应物质波波长；②根据题中相关信息数据估算出彗星的质量．29．如图，ABD 为竖直平面的轨道，其中AB 段是水平粗糙的、BD 段为半径R=0.4m 的半圆光滑轨道，两段轨道相切于B 点．小球甲从C 点以速度υ0沿水平轨道向右运动，与静止在B 点的小球乙发生弹性碰撞．已知甲、乙两球的质量均为m ，小球甲与AB 段的动摩擦因数为μ=0.5，C 、B 距离L=1.6m ，g 取10m/s 2．（水平轨道足够长，甲、乙两球可视为质点）（1）甲乙两球碰撞后，乙恰能通过轨道的最高点D ，求乙在轨道上的首次落点到B 点的距离；（2）在满足（1）的条件下，求的甲的速度υ0；（3）若甲仍以速度υ0向右运动，增大甲的质量，保持乙的质量不变，求乙在轨道上的首次落点到B 点的距离围．30．动量定理可以表示为△p=F △t ，其中动量p 和力F 都是矢量．在运用动量定理处理二维问题时，可以在相互垂直的x 、y 两个方向上分别研究．例如，质量为m 的小球斜射到木板上，入射的角度是θ，碰撞后弹出的角度也是θ，碰撞前后的速度大小都是υ，如图所示．碰撞过程中忽略小球所受重力．a ．分别求出碰撞前后x 、y 方向小球的动量变化△p x 、△p y ；b ．分析说明小球对木板的作用力的方向．参考答案与试题解析一．解答题（共30小题）1．（2017•模拟）如图甲所示，建立Oxy坐标系，两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l，第一四象限有磁场，方向垂直于Oxy 平面向里．位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连续发射质量为m、电量为+q、速时间两板间加上如图乙所示的电压（不考度相同、重力不计的带电粒子在0～3t时刻经极板边虑极边缘的影响）．已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t、B为已知量．（不考虑粒子间相互影响及返回板缘射入磁场．上述m、q、l、t间的情况）（1）求电压U的大小．时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径．（2）求t（3）何时射入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短？求此最短时间． 【解答】解：（1）t=0时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动，t 0时刻刚好从极板边缘射出， 则有 y=l ，x=l ， 电场强度：E=…①，由牛顿第二定律得：Eq=ma …②， 偏移量：y=at 02…③ 由①②③解得：U 0=…④．（2）t 0时刻进入两极板的带电粒子，前t 0时间在电场中偏转，后t 0时间两极板没有电场，带电粒子做匀速直线运动． 带电粒子沿x 轴方向的分速度大小为：v x =v 0=…⑤带电粒子离开电场时沿y 轴负方向的分速度大小为：v y =a •t 0 …⑥ 带电粒子离开电场时的速度大小为：v=…⑦设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R ， 由牛顿第二定律得：qvB=m …⑧， 由③⑤⑥⑦⑧解得：R=…⑨；（3）在t=2t 0时刻进入两极板的带电粒子，在电场中做类平抛运动的时间最长，飞出极板时速度方向与磁场边界的夹角最小，而根据轨迹几何知识可知，轨迹的圆心角等于粒子射入磁场时速度方向与边界夹角的2倍，所以在t=2t 0时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短．。
高二物理磁场经典例题
高二物理磁场经典例题1.一个导线在均匀磁场中受力，磁场方向垂直于导线方向。
如果磁场强度增加，则导线上的安培力的变化情况如何？答案：导线上的安培力将增大。
2.在电流为I的长直导线附近，距离导线d处的磁感应强度为B。
如果将导线的电流加倍，则距离导线d处的磁感应强度如何变化？答案：距离导线d处的磁感应强度也将加倍。
3.一个半径为r的圆形线圈通以电流I，位于均匀磁场中。
求线圈上任意一点的磁感应强度。
答案：线圈上任意一点的磁感应强度为B=μ₀*I/(2*r)，其中μ₀为真空中的磁导率。
4.两根平行长直导线，电流分别为I₁和I₂，它们的间距为d。
求两导线之间的相互作用力。
答案：两导线之间的相互作用力为F=μ₀*I₁*I₂/(2*π*d)，其中μ₀为真空中的磁导率。
5.一根长直导线通以电流I，与之平行的一段长度为L的导线距离它为d。
求这一段导线受到的安培力。
答案：这一段导线受到的安培力为F=μ₀*I²*L/(2*π*d)，其中μ₀为真空中的磁导率。
6.一个充满铜棒的长直螺线管通以电流I，螺线管的半径为R，匝数为N。
求铜棒两端的电势差。
答案：铜棒两端的电势差为ΔV=B*L*v，其中B为磁感应强度，L为铜棒的长度，v 为铜棒在磁场中的速度。
7.一个充满铜棒的长直螺线管通以电流I，螺线管的半径为R，匝数为N。
求铜棒受到的洛伦兹力。
答案：铜棒受到的洛伦兹力为F=B*I*L，其中B为磁感应强度，L为铜棒的长度。
8.一台电动机的转子中有N个线圈，每个线圈的面积为A，总电阻为R。
转子在磁场中以角速度ω旋转。
求电动机输出的电功率。
答案：电动机输出的电功率为P=N*B²*A*ω²*R，其中B为磁感应强度。
9.一个半径为r的螺线管通以电流I，磁场方向与螺线管轴线平行。
求螺线管内部的磁感应强度。
答案：螺线管内部的磁感应强度为B=μ₀*I*N/L，其中μ₀为真空中的磁导率，N为螺线管的匝数，L为螺线管的长度。
高中物理选修3-1第三章磁场知识点及经典例题
第三章磁场第1 节磁现象和磁场、磁现象磁性：能吸引铁质物体的性质叫磁性。
磁体：具有磁性的物体叫磁体磁极：磁体中磁性最强的区域叫磁极。
、磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引. （与电荷类比）三、磁场 1.磁体的周围有磁场2.奥斯特实验的启示：——电流能够产生磁场，运动电荷周围空间有磁场导线南北放置3.安培的研究：磁体能产生磁场，磁场对磁体有力的作用；电流能产生磁场，那么磁场对电流也应该有力的作用性质：①磁场对处于场中的磁体有力的作用。
②磁场对处于场中的电流有力的作用。
第2 节磁感应强度F 跟电流I 和导线长度L 的乘积IL 、定义：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力的比值叫做磁感应强度．对磁感应强度的理解1．描述磁场的强弱2．公式B＝F/IL 是磁感应强度的定义式，是用比值定义的，磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，与F、I、L 均无关．3．单位：特，符号T 1T=1N/AM4.定义式B＝FIL 成立的条件是：通电导线必须垂直于磁场方向放置．因为磁场中某点通电导线受力的大小，除了与磁场强弱有关外，还与导线的方向有关．导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同．通电导线受力为零的地方，磁感应强度B 的大小不一定为零，这可能是电流方向与B 的方向在一条直线上的原因造成的．5．磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短，IL 称作“电流元”，相当于静电场中的试探电荷．6．通电导线受力的方向不是磁场磁感应强度的方向．7. 磁感应强度与电场强度的区别磁感应强度B 是描述磁场的性质的物理量，电场强度E 是描述电场的性质的物理量，它们都是矢量，现把它们的区别列表如下：磁感应强度是矢量，其方向为该处的磁场方向遵循平行四边形定则。
如果空间同时存在两个或两个以上的磁场时，某点的磁感应强度B 是各磁感应强度的矢量和．二、匀强磁场： 如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场．在 匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受的安培力F ＝ BIL.1）．公式 F ＝BLI 中 L 指的是“有效长度”．当 B 与 I 垂直时， F 最大， F ＝BLI ；当 B 与I 平行时， F ＝0.2）．弯曲导线的有效长度 L ，等于连接两端点直线的长度，如图 3－3－4；相应的电流沿 L 由始三、磁通量： 匀强磁场中，一个磁场方向垂直的平面，面积为 通量，简称磁通 BS 单位：韦伯 1Wb=1TM2第 3 节 几种常见的磁场、磁场的方向 物理学规定： 在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就 是该点的磁场方向。
(完整版)高中物理电磁感应经典例题总结
1.如图，金属棒ab 置于水平放置的U 形光滑导轨上，在ef 右侧存在有界匀强磁场B ，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef 左侧的无磁场区域cdef 内有一半径很小的金属圆环L ，圆环与导轨在同一平面内。
当金属棒ab 在水平恒力F 作用下从磁场左边界ef 处由静止开始向右运动后，圆环L 有__________（填收缩、扩张）趋势，圆环内产生的感应电流_______________（填变大、变小、不变）。
答案：收缩，变小解析：由于金属棒ab 在恒力F 的作用下向右运动，则abcd 回路中产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于只面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，圆环的磁通量将增大，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量将增大；又由于金属棒向右运动的加速度减小，单位时间内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小。
2.如图所示，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d ，其右端接有阻值为R 的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B 的匀强磁场中。
一质量为m （质量分布均匀）的导体杆ab 垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为u 。
现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F 作用下从静止开始沿导轨运动距离L 时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。
设杆接入电路的电阻为r ，导轨电阻不计，重力加速度大小为g 。
则此过程 （ BD ）A.杆的速度最大值为B.流过电阻R 的电量为C.恒力F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D.恒力F 做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量解析：当杆达到最大速度v m 时，022=+--r R v d B mg F m μ得()()22d B r R mg F v m +-=μ，A 错；由公式()()rR BdLr R S B r R q +=+=+=∆∆Φ，B 对；在棒从开始到达到最大速度的过程中由动能定理有：K f F E W W W ∆=++安，其中mg W f μ-=，Q W -=安，恒力F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量与回路产生的焦耳热之和，C 错；恒力F 做的功与安倍力做的功之和等于于杆动能的变化量与克服摩擦力做的功之和，D 对。
高中物理电磁学磁场经典大题例题
(每日一练)高中物理电磁学磁场经典大题例题单选题1、如图所示，在M、N处存在与纸面垂直，且通有大小相等、方向相反电流的长直导线，已知a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。
下列说法正确的是（）A．O点处的磁感应强度为零B．a、b两点处的的磁感应强度方向相反C．c、d两点处的磁感应强度方向相同D．a、c两点处的磁感应强度方向不同答案：C解析：A．a、b、c、d四个点的磁感应强度均为M、N两长直导线在各点的磁感应强度的叠加，由安培定则可知，M、N在O点处磁感应强度的方向相同，合磁感应强度竖直向下，不为零，故A错误；B．M在a处产生的磁场方向竖直向下，在b处产生的磁场方向竖直向下，N在a处产生的磁场方向竖直向下，b处产生的磁场方向竖直向下，根据场强的叠加知，a、b两点处磁感应强度大小相等，方向相同，故B错误；C．M在c处产生的磁场方向垂直于cM偏向右下，在d处产生的磁场方向垂直dM偏向左下，N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏向左下，在d处产生的磁场方向垂直于dN偏向右下，根据平行四边形定则，知c处的磁场方向竖直向下，d处的磁场方向竖直向下，且合场强大小相等，故C正确；D．由以上分析可知，a、c两点处磁感应强度的方向都竖直向下，方向相同，故D错误。
故选C。
2、如图所示，竖直线MN∥PQ，MN与PQ间距离为a，其间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，O 是MN上一点，O处有一粒子源，某时刻放出大量速率均为v（方向均垂直磁场方向）、比荷一定的带负电粒子（粒子重力及粒子间的相互作用力不计），已知沿图中与MN成θ=60°角射出的粒子恰好垂直PQ射出磁场，则粒子在磁场中运动的最长时间为（）A．πa3v B．√3πa3vC．4πa3v D．2πav答案：C解析：当θ=60°时，粒子的运动轨迹如图甲所示，根据几何关系有a=R sin30°解得R=2a设带电粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为α，则其在磁场中运行的时间为t=α2πT即α越大，粒子在磁场中运行的时间越长，α最大时粒子的运行轨迹恰好与磁场的右边界相切，如图乙所示，因R=2a，此时圆心角αm为120°，即最长运行时间为T3，因T=2πRv=4πav所以粒子在磁场中运动的最长时间为4πa3v。
(完整版)高中物理带电粒子在磁场中的运动(提纲、例题、练习、解析)
带电粒子在磁场中的运动【学习目标】1．掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的特点和解决此类运动的方法2．理解质谱仪和回旋加速器的工作原理和作用【要点梳理】要点一:带电粒子在匀强磁场中的运动要点诠释：1．运动轨迹带电粒子（不计重力）以一定的速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场中:（1)当v∥B时,带电粒子将做匀速直线运动；（2）当v⊥B时，带电粒子将做匀速圆周运动；（3）当v与B的夹角为θ（θ≠0°，90°,180°）时，带电粒子将做等螺距的螺旋线运动．说明：电场和磁场都能对带电粒子施加影响，带电粒子在匀强电场中只在电场力作用下,可能做匀变速直线运动,也可能做匀变速曲线运动,但不可能做匀速直线运动；在匀强磁场中，只在磁场力作用下可以做曲线运动．但不可能做变速直线运动．2．带电粒子在匀强磁场中的圆周运动如图所示，带电粒子以速度v垂直磁场方向入射，在磁场中做匀速圆周运动，设带电粒子的质量为m，所带的电荷量为q．（1）轨道半径：由于洛伦兹力提供向心力，则有2vqvB mr=，得到轨道半径mvrqB=．(2)周期：由轨道半径与周期之间的关系2rTvπ=可得周期2mTqBπ=．说明：（1）由公式mvrqB=知,在匀强磁场中，做匀速圆周运动的带电粒子,其轨道半径跟运动速率成正比．（2）由公式2mTqBπ=知,在匀强磁场中，做匀速圆周运动的带电粒子，周期跟轨道半径和运动速率均无关,而与比荷qm成反比．注意:mvrqB=与2mTqBπ=是两个重要的表达式，每年的高考都会考查．但应用时应注意在计算说明题中，两公式不能直接当原理式使用．要点二:带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的问题分析要点诠释：1．分析方法／Bq 或时间”的基本方法和规律，具体分析为: （1）圆心的确定带电粒子进入一个有界磁场后的轨道是一段圆弧，如何确定圆心是解决问题的前提，也是解题的关键．首先,应有一个最基本的思路:即圆心一定在与速度方向垂直的直线上．通常有两种确定方法：①已知入射方向和出射方向时，可以通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心（如图甲所示，图中P 为入射点，M 为出射点，O 为轨道圆心）．②已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心（如图乙所示，P 为入射点，M 为出射点，O 为轨道圆心)．（2）运动半径的确定：作入射点、出射点对应的半径，并作出相应的辅助三角形,利用三角形的解析方法或其他几何方法,求解出半径的大小,并与半径公式mvr Bq=联立求解． （3）运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T ，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间可由下式表示：360t T α=︒（或2t T απ=）．可见粒子转过的圆心角越大，所用时间越长． 2．有界磁场（1)磁场边界的类型如图所示（2）与磁场边界的关系①刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．②当速度v 一定时，弧长（或弦长）越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长． ③当速率v 变化时，圆周角越大的，运动的时间越长． （3）有界磁场中运动的对称性①从某一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等； ②在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出． 3．解题步骤带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的解题方法——三步法： （1）画轨迹:即确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹．（2）找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系．(3）用规律：即牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式．注意:道PM 对应的圆心角α，即αϕ=，如图所示．（2）圆弧轨道PM 所对圆心角α等于PM 弦与切线的夹角（弦切角）θ的2倍，即2αθ=,如图所示． 要点三：质谱仪要点诠释： （1）构造质谱仪由粒子注入器、加速电场、速度选择器、偏转电场和照相底片组成，如图所示．(2）工作原理 ①加速：212qU mv =， ②偏转：2v qvB m r=，由以上两式得:粒子在磁场中作匀速圆周运动的半径12mur B q=。
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磁场一、基本概念1．磁场的产生⑴磁极周围有磁场。
⑵电流周围有磁场（奥斯特)。
安培提出分子电流假说(又叫磁性起源假说）,认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。
⑶变化的电场在周围空间产生磁场(麦克斯韦）。
2.磁场的基本性质磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用（对磁极一定有力的作用；对电流可能有力的作用,当电流和磁感线平行时不受磁场力作用）。
3．磁感应强度ILF B (条件是Ｌ⊥B ；在匀强磁场中或ΔL 很小。
) 磁感应强度是矢量。
单位是特斯拉，符号为T,1T=1N/(A ∙m ）＝1kg/（A ∙s 2）４．磁感线⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。
磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针Ｎ极受磁场力的方向。
磁感线的疏密表示磁场的强弱。
⑵磁感线是封闭曲线（和静电场的电场线不同)。
⑶要熟记常见的几种磁场的磁感线：地磁场的特点：两极的磁感线垂直于地面;赤道上方的磁感线平行于地面;除两极外，磁感线的水平分量总是指向北方；南半球的磁感线的竖直分量向上,北半球的磁感线的竖直分量向下。
⑷电流的磁场方向由安培定则(右手螺旋定则)确定:对直导线，四指指磁感线方向;对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。
二、安培力 (磁场对电流的作用力)１．安培力方向的判定⑴用左手定则。
⑵用“同向电流相吸,反向电流相斥”（适用于两电流互相平行时)。
⑶可以把条形磁铁等效为长直通电螺线管(不要把长直通电螺线管等效为条形磁铁）。
例1.条形磁铁放在粗糙水平面上,其中点的正上方有一导线,在导线中通有图示方向的电流后，磁铁对水平面的压力将会_＿_＿__(增条形磁铁蹄形磁铁通电环行导线周围磁场通电长直螺线管内部磁场 通电直导线周围磁场大、减小还是不变?)。
水平面对磁铁的摩擦力大小为_＿____。
解：本题有多种分析方法。
⑴画出通电导线中电流的磁场中通过两极的那条磁感线(如图中下方的虚线所示),可看出两极受的磁场力的合力竖直向上。
磁铁对水平面的压力减小，但不受摩擦力。
⑵画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条(如图中上方的虚线所示),可看出导线受到的安培力竖直向下，因此条形磁铁受的反作用力竖直向上。
⑶把条形磁铁等效为通电螺线管,上方的电流是向里的,与通电导线中的电流是同向电流,所以互相吸引。
例2.电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所示。
该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转?解:画出偏转线圈内侧的电流，是左半线圈靠电子流的一侧为向里，右半线圈靠电子流的一侧为向外。
电子流的等效电流方向是向里的，根据“同向电流互相吸引,反向电流互相排斥”,可判定电子流向左偏转。
2.安培力大小的计算Ｆ=BLI sin α（α为Ｂ、L 间的夹角)高中要求会计算α=0（不受安培力)和α＝9０º两种情况。
例3．如图所示，光滑导轨与水平面成α角,导轨宽L 。
金属杆长也为L ，质量为ｍ，水平放在导轨上。
匀强磁场磁感应强度为B ，方向与金属杆垂直。
当回路总电流为I 时,金属杆正好能静止。
求:Ｂ至少多大？这时B 的方向如何？ 解:画出截面图如右。
导轨的重力G 和安培力F 的合力与弹力平衡，因此重力和安培力的合力方向必须垂直于导轨平面向下。
由三角形定则可知，只有当安培力方向沿导轨平面向上时需要的安培力Ｆ=BI Ｌ才最小,B 也最小。
根据左手定则，这时B 应垂直于导轨平面向上，大小满足：BIL =mg sinα，B =mg ｓin α/IL 。
解这类题时必须画出截面图,才能使所要研究的各力画在同一平面上,从而弄清各力的大小和方向间的关系。
例４.如图所示,质量为m 的铜棒搭在U 形导线框右端,棒长和框宽均为L ,磁感应强度为B 的匀强磁场方向竖直向下。
电键闭合后，在磁场力作用下铜棒被平抛出去，下落h 后落在水平面上，水平位移为s 。
求闭合电键后通过铜棒的电荷量Q 。
解:闭合电键后的极短时间内,铜棒受安培力向右的冲量ＦΔt =ｍv 0而被平抛出去,其中F =B ＩL ，而瞬时电流和时间的乘积等于电荷量Q =I ∙Δt ，由平抛规律可算铜棒离开导线框时的初速度h g s t s v 20==，最终可得hg BL ms Q 2=。
本题得出的一个重要方法是：利用安培力的冲量可以求电量：Ft =ＢI Ｌ∙t ＝BL ∙Q 。
即使通电过程电流不恒定,这个结论仍然是正确的。
练习1． 如图所示,可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流,不计通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？ 解：先画出导线所在处的磁感线,上下两部分导线所受安培力的方向相反,使导线从左向右看顺时针转动;同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动(不要说成先转9F2０°后平移）。
分析的关键是画出相关的磁感线。
三、洛伦兹力1．洛伦兹力的大小运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它可以看做是安培力的微观表现。
计算公式的推导：如图所示,整个导线受到的磁场力（安培力）为Ｆ安 =BIL ；其中I=nes ｖ；设导线中共有N 个自由电子N=nsL ；每个电子受的磁场力为f ，则F 安=Nf 。
由以上四式得ｆ=qvB 。
条件是v 与B 垂直。
（ｖ与B 平行时洛伦兹力为零。
)2．洛伦兹力的方向在用左手定则时,四指必须指电流方向(不是速度方向）,即正电荷定向移动的方向;对负电荷，四指应指负电荷定向移动方向的反方向。
例5．磁流体发电机原理图如右。
等离子体高速从两板间由左向右喷射,两极板间有如图方向的匀强磁场。
该发电机哪个极板为正极？两板间最大电压为多少?解:由左手定则,正、负离子受的洛伦兹力分别向上、向下。
所以上极板为正。
正、负极板间将产生电场。
当刚进入的正负离子受的洛伦兹力与电场力等值反向时,达到最大电压：qvB q d U =⋅,Ｕ=Bd ｖ。
当外电路断开时，这就是电动势Ｅ。
当外电路接通时，极板上的电荷量减小,板间场强减小,洛伦兹力将大于电场力,进入的正负离子将继续发生偏转。
这时电动势仍是E ＝B ｄv ,但路端电压将小于Bd ｖ。
本题的重要结论有：⑴正负离子速度方向相同时，在同一磁场中受洛伦兹力方向相反;⑵在v 恒定的条件下,无论外电路是否接通，电动势Bdv 保持不变;⑶带电粒子在磁场中偏转聚集在极板上后,将新产生的电场。
例6.半导体靠自由电子(带负电)和空穴(相当于带正电的粒子）导电，分为ｐ型和n 型两种。
p 型半导体中空穴为多数载流子;n 型半导体中自由电子为多数载流子。
用实验可以判定半导体材料的类型：如图将材料放在匀强磁场中，通以向右的电流I ，比较上下两个表面的电势高低，若上极板电势高,就是p 型半导体；若下极板电势高,就是ｎ型半导体。
试分析原理。
解:分别判定空穴和自由电子所受的洛伦兹力的方向,由于四指指电流方向，都向右,所以洛伦兹力方向都向上，它们都将向上偏转。
ｐ型半导体中空穴多,上极板的电势高；n 型半导体中自由电子多，上极板电势低。
因此可以判定半导体材料的类型。
本题的重要结论有：电流方向相同时，正、负离子在同一个磁场中的所受的洛伦兹力方向相同，偏转方向也相同。
３．洛伦兹力的应用带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力而做匀速圆周运动时，洛伦兹力充当向心力，因此有:r mv qvB 2=，由此可以推导出该圆周运动的半径公式和周期公式：Bqm T Bq mv r π2,==。
例7.如图直线ＭN 上方有磁感应强度为B 的匀强磁场。
正、负电子同时从同一点O 以与MN 成30º角的同样速度v 射入磁场（电子质量为m ,电荷为e )，它们从磁场中射出时相距多远?射出的时间差是多少？(不考虑正、负电子间的相互作用)解：正负电子的半径和周期是相同的。
只是偏转方向相反。
先确定圆心,画出半径,由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形。
所以两个射出点相距2r ，由图还看出经历时间相差2Ｔ/3。
由r mv evB 2=得轨道半径r 和周期T 分别为Bem T Be mv r π2,==, 因此两个射出点相距Be mv s 2=,时间差为Bqm t 34π=∆ 解题关键是画好示意图，特别注意找圆心、找半径和用对称。
4.带电粒子在匀强磁场中的偏转⑴穿过矩形磁场区。
要画好辅助线（半径、速度及延长线）。
穿越过程的偏转角由sin θ＝L /Ｒ求出。
侧移由R ２＝L 2-(R-ｙ)2解出。
经历时间由Bq m t θ=得出。
注意：这里射出速度的反向延长线与初速度延长线的交点不是宽度线段的中点,这点与带电粒子在匀强电场中的偏转结论不同!⑵穿过圆形磁场区。
画好辅助线(半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线)。
偏角可由R r =2tan θ求出。
经历时间由Bq m t θ=得出。
注意:由对称性,正对圆心射入的例子必然背离圆心射出。
例8．一个质量为ｍ电荷量为q 的带电粒子从ｘ轴上的Ｐ（ａ，０)点以速度ｖ,沿与x 正方向成60º的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直于ｙ轴射出第一象限。
求匀强磁场的磁感应强度Ｂ和射出点S 的坐标。
解:射出点对应的半径在ｙ轴上，因此其圆心一定在ｙ轴上,从几何关系知半径是o 30cos a r =，由r mv qvB 2=得qB mv r =,因此aqmv B 23=。
射出点S 到原点O 的距离是1.5r ，坐标为（0，a 3）。
四、带电粒子在混合场中的运动1.空间同时存在正交的匀强电场和匀强磁场正交的匀强磁场和匀强电场组成“速度选择器”。
带电粒子(不计重力)必须以唯一确定的速度（包括大小、方向)才能匀速（或者说沿直线)通过速度选择器。
否则将发生偏转。
这个速度的大小可以由洛伦兹力和电场力的平衡得出:q ｖB=Eq ,B E v =。
在本图中，速度方向必须向右。
⑴这个结论与带电粒子的电性、电量都无关。
⑵若入射速度小于该速度，电场力将大于洛伦兹力,粒子向电场力方向偏转,穿越混合场过程电场力做正功，动能增大，洛伦兹力也增大，粒子的轨迹是一条复杂曲线;若入射速度大于该速度，粒子将向洛伦兹力方向偏转,穿越混合场过程电场力将做负功,动能减小,洛伦兹力也减小，轨迹也是一条复杂曲线。
x例９.某带电粒子从图中速度选择器左端由中点O 以垂直于电场和磁场的速度v 0向右射去，从右端中心a 下方的b 点以速度v 1射出；若增大磁感应强度B ，该粒子将打到a 点上方的c 点,且有ac =ａb ,则该粒子带__＿___电;第二次射出时的速度为＿______。
解:B 增大后向上偏，说明洛伦兹力向上,所以为带正电。
由于洛伦兹力总不做功，所以两次都是只有电场力做功,第一次为正功,第二次为负功，但功的绝对值相同,因此21202222020212,21212121v v v mv mv mv mv -=∴-=- 2.带电粒子分别通过匀强电场和匀强磁场例１0．如图所示，一个带电粒子两次以同样的垂直于场线的初速度v ０分别穿越匀强电场区和匀强磁场区, 场区的宽度均为Ｌ，偏转角均为α，求E ∶B解：分别利用带电粒子的偏角公式。