高考物理复习专题九磁场课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
考查点 本题考查考生对安培力的理解和推理能力。属于中等难度题。 错解分析 易错选D。错误的原因可能是对电流天平的工作原理未弄懂,或不了解“有效长 度”的分析方法。
二、多项选择题 3.(2014江苏单科,9,4分)如图所示,导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间,线圈中电流 为I,线圈间产生匀强磁场,磁感应强度大小B与I成正比,方向垂直于霍尔元件的两侧面,此时通过 霍尔元件的电流为IH,与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足:UH=k I H B,式中k为霍
B
2(U0 U)
2m(U 0 U ) q
方法技巧 平移分析法 (2)中,把甲种离子运动轨迹由过M点的半圆向右平移至过N点的位置,轨迹扫过的范围,就是甲种 离子经过的区域。 分析过程中,可把L放长一些、圆的半径放大一些,在草稿纸上规范作图,并作出恰当的辅助线,便 容易看清几何关系,顺利解题。
5.(2016江苏单科,15,16分)回旋加速器的工作原理如图1所示,置于真空中的D形金属盒半径为R, 两盒间狭缝的间距为d,磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。被加速粒子的质量为m、电荷 量为+q,加在狭缝间的交变电压如图2所示,电压值的大小为U0,周期T= 2 m。一束该种粒子在t=
2.(2015江苏单科,4,3分)如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度。下列各选项所示的载流 线圈匝数相同,边长MN相等,将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流,天 平处于平衡状态。若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是 ( )
答案 A 天平处于平衡状态,说明线圈受到的重力和安培力的合力等于两侧砝码重力差,根据 安培力公式F=BIL,知选项A中线圈在磁场中有效长度最大,所受安培力最大,磁场发生微小变化, 安培力变化最大,天平最容易失去平衡,选项A符合题意。
高考物理 (江苏省专用)
专题九 磁场
五年高考
A组 自主命题·江苏卷题组
一、单项选择题 1.(2017江苏单科,1,3分)如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边 缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为 ( )
A.1∶1 C.1∶4
B.1∶2 D.4∶1
答案 A 磁通量Φ=B·S,其中B为磁感应强度,S为与B垂直的有效面积。因为是同一磁场,B相 同,且有效面积相同,Sa=Sb,故Φa=Φb。选项A正确。 友情提醒 虽然两线圈面积不同,但是有效面积相等。
三、非选择题 4.(2017江苏单科,15,16分)一台质谱仪的工作原理如图所示。大量的甲、乙两种离子飘入电压 为U0的加速电场,其初速度几乎为0,经加速后,通过宽为L的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入 磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片上。已知甲、乙两种离子的电荷量均为+q,质 量分别为2m和m,图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N的甲种离子的运动轨迹。不考虑离子 间的相互作用。
答案
(1)
q
2
B
2
R
2
(2)
2m
(3)d< m U 0
100qB 2R
- BR2 2BRd m
2U 0
qB
解析 (1)粒子运动半径为R时
qvB=m v 2
R
且Em= 1 mv2
2
解得Em= q 2 B 2 R 2
RL
=k'I H B =k' I H I=
d
d
PI HL2,(可R 得 R知L ) UHk
dRL
'(
RR dR 2
L
)
与PL成正比,故D正确。
考查点 本题考查霍尔元件、带电粒子在匀强磁场中的运动、电阻的串联与并联、欧姆定 律、电功率等知识和分析综合能力,属于较难题。
学习指导 物理高考题经常把与物理联系密切的生产、生活中的实际问题作为载体,考查考生 应用物理知识分析、解决实际问题的能力。所以,学习过程中要把常见的仪器、仪表的原理理 解透彻,熟练掌握,如质谱仪、回旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计等。
d
尔系数,d为霍尔元件两侧面间的距离。电阻R远大于RL,霍尔元件的电阻可以忽略,则 ( )
A.霍尔元件前表面的电势低于后表面 B.若电源的正负极对调,电压表将反偏 C.IH与I成正比 D.电压表的示数与RL消耗的电功率成正比
答案 CD 由左手定则可判定,霍尔元件的后表面积累负电荷,前表面电势较高,故A错。由电
qB
0~ T 时间内从A处均匀地飘入狭缝,其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中的运动时间,假设能
2
够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动,不考虑粒子间的相互作用。求:
图1
图2 (1)出射粒子的动能Em; (2)粒子从飘入狭缝至动能达到Em所需的总时间t0; (3)要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出,d应满足的条件。
(1)设甲种离子在磁场中的运动半径为r1
电场加速qU0= 1 ×2mv2
2
且qvB=2m v 2
r1
解得r1= 2 m U 0
Bq
根据几何关系x=2r1-L
解得x= 4 m U-L0
Bq
(2)如图所示
最窄处位于过两虚线交点的垂线上d=r1-
r1 2
L 2
2
解得d= 2 m U-0 4 m U 0 L2
路关系可见,当电源的正、负极对调时,通过霍尔元件的电流IH和所在空间的磁场方向同时反向,
前表面的电势仍然较高,故B错。由电路可见, I H =R L ,则IH= R LI,故C正确。RL的热功率PL=
IL R
R RL
I
2 L
RL=
R R
I
HRL=2
L
,R因2 I为H2 B与I成正比,故有:UH=k
(1)求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x;Байду номын сангаас(2)在图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域,并求该区域最窄处的宽度d; (3)若考虑加速电压有波动,在(U0-ΔU)到(U0+ΔU)之间变化,要使甲、乙两种离子在底片上没有 重叠,求狭缝宽度L满足的条件。
答案 见解析
解析 本题考查动能定理、牛顿第二定律。
Bq
qB2 4
(3)设乙种离子在磁场中的运动半径为r2
r1的最小半径
r = 1min 2
B
m (U 0 U ) q
r2的最大半径r2max= 1
B
2m(U 0 U ) q
由题意知2r1min-2r2max>L,即
4 B
解得L< 2
B
m q
[2 (-U0] U)
m (U- 0 U >) L 2
q
二、多项选择题 3.(2014江苏单科,9,4分)如图所示,导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间,线圈中电流 为I,线圈间产生匀强磁场,磁感应强度大小B与I成正比,方向垂直于霍尔元件的两侧面,此时通过 霍尔元件的电流为IH,与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足:UH=k I H B,式中k为霍
B
2(U0 U)
2m(U 0 U ) q
方法技巧 平移分析法 (2)中,把甲种离子运动轨迹由过M点的半圆向右平移至过N点的位置,轨迹扫过的范围,就是甲种 离子经过的区域。 分析过程中,可把L放长一些、圆的半径放大一些,在草稿纸上规范作图,并作出恰当的辅助线,便 容易看清几何关系,顺利解题。
5.(2016江苏单科,15,16分)回旋加速器的工作原理如图1所示,置于真空中的D形金属盒半径为R, 两盒间狭缝的间距为d,磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。被加速粒子的质量为m、电荷 量为+q,加在狭缝间的交变电压如图2所示,电压值的大小为U0,周期T= 2 m。一束该种粒子在t=
2.(2015江苏单科,4,3分)如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度。下列各选项所示的载流 线圈匝数相同,边长MN相等,将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流,天 平处于平衡状态。若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是 ( )
答案 A 天平处于平衡状态,说明线圈受到的重力和安培力的合力等于两侧砝码重力差,根据 安培力公式F=BIL,知选项A中线圈在磁场中有效长度最大,所受安培力最大,磁场发生微小变化, 安培力变化最大,天平最容易失去平衡,选项A符合题意。
高考物理 (江苏省专用)
专题九 磁场
五年高考
A组 自主命题·江苏卷题组
一、单项选择题 1.(2017江苏单科,1,3分)如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边 缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为 ( )
A.1∶1 C.1∶4
B.1∶2 D.4∶1
答案 A 磁通量Φ=B·S,其中B为磁感应强度,S为与B垂直的有效面积。因为是同一磁场,B相 同,且有效面积相同,Sa=Sb,故Φa=Φb。选项A正确。 友情提醒 虽然两线圈面积不同,但是有效面积相等。
三、非选择题 4.(2017江苏单科,15,16分)一台质谱仪的工作原理如图所示。大量的甲、乙两种离子飘入电压 为U0的加速电场,其初速度几乎为0,经加速后,通过宽为L的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入 磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片上。已知甲、乙两种离子的电荷量均为+q,质 量分别为2m和m,图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N的甲种离子的运动轨迹。不考虑离子 间的相互作用。
答案
(1)
q
2
B
2
R
2
(2)
2m
(3)d< m U 0
100qB 2R
- BR2 2BRd m
2U 0
qB
解析 (1)粒子运动半径为R时
qvB=m v 2
R
且Em= 1 mv2
2
解得Em= q 2 B 2 R 2
RL
=k'I H B =k' I H I=
d
d
PI HL2,(可R 得 R知L ) UHk
dRL
'(
RR dR 2
L
)
与PL成正比,故D正确。
考查点 本题考查霍尔元件、带电粒子在匀强磁场中的运动、电阻的串联与并联、欧姆定 律、电功率等知识和分析综合能力,属于较难题。
学习指导 物理高考题经常把与物理联系密切的生产、生活中的实际问题作为载体,考查考生 应用物理知识分析、解决实际问题的能力。所以,学习过程中要把常见的仪器、仪表的原理理 解透彻,熟练掌握,如质谱仪、回旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计等。
d
尔系数,d为霍尔元件两侧面间的距离。电阻R远大于RL,霍尔元件的电阻可以忽略,则 ( )
A.霍尔元件前表面的电势低于后表面 B.若电源的正负极对调,电压表将反偏 C.IH与I成正比 D.电压表的示数与RL消耗的电功率成正比
答案 CD 由左手定则可判定,霍尔元件的后表面积累负电荷,前表面电势较高,故A错。由电
qB
0~ T 时间内从A处均匀地飘入狭缝,其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中的运动时间,假设能
2
够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动,不考虑粒子间的相互作用。求:
图1
图2 (1)出射粒子的动能Em; (2)粒子从飘入狭缝至动能达到Em所需的总时间t0; (3)要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出,d应满足的条件。
(1)设甲种离子在磁场中的运动半径为r1
电场加速qU0= 1 ×2mv2
2
且qvB=2m v 2
r1
解得r1= 2 m U 0
Bq
根据几何关系x=2r1-L
解得x= 4 m U-L0
Bq
(2)如图所示
最窄处位于过两虚线交点的垂线上d=r1-
r1 2
L 2
2
解得d= 2 m U-0 4 m U 0 L2
路关系可见,当电源的正、负极对调时,通过霍尔元件的电流IH和所在空间的磁场方向同时反向,
前表面的电势仍然较高,故B错。由电路可见, I H =R L ,则IH= R LI,故C正确。RL的热功率PL=
IL R
R RL
I
2 L
RL=
R R
I
HRL=2
L
,R因2 I为H2 B与I成正比,故有:UH=k
(1)求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x;Байду номын сангаас(2)在图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域,并求该区域最窄处的宽度d; (3)若考虑加速电压有波动,在(U0-ΔU)到(U0+ΔU)之间变化,要使甲、乙两种离子在底片上没有 重叠,求狭缝宽度L满足的条件。
答案 见解析
解析 本题考查动能定理、牛顿第二定律。
Bq
qB2 4
(3)设乙种离子在磁场中的运动半径为r2
r1的最小半径
r = 1min 2
B
m (U 0 U ) q
r2的最大半径r2max= 1
B
2m(U 0 U ) q
由题意知2r1min-2r2max>L,即
4 B
解得L< 2
B
m q
[2 (-U0] U)
m (U- 0 U >) L 2
q