2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第9章 磁場(chǎng)配套教案.doc

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2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第9章 磁場(chǎng)配套教案一、磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度1磁場(chǎng)(1)基本性質(zhì)：磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有磁力的作用(2)方向：小磁針的N極所受磁場(chǎng)力的方向2磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)物理意義：描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向(2)定義式：B(通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng))(3)方向：小磁針靜止時(shí)N極的指向(4)單位：特斯拉，符號(hào)T.二、磁感線及幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)分布1磁感線在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致2幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)(1) 條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(chǎng)(如圖所示)(2)幾種電流周?chē)拇艌?chǎng)分布直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)無(wú)磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁場(chǎng)最強(qiáng)，管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖(3)磁感線的特點(diǎn)磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱磁感線是閉合曲線，沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)在磁體外部，從N極指向S極，在磁體內(nèi)部，從S極指向N極磁感線是假想的曲線，不相交、不中斷、不相切三、安培力的大小和方向1大小(1)FBILsin (其中為B與I之間的夾角)(2)磁場(chǎng)和電流垂直時(shí)FBIL.(3)磁場(chǎng)和電流平行時(shí)F0.2方向(1)用左手定則判定：伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向(2)安培力的方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)I，即F垂直于B和I決定的平面(注意：B和I可以有任意夾角)自我診斷1判斷正誤(1)小磁針N極受磁場(chǎng)力的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向()(2)磁場(chǎng)中的一小段通電導(dǎo)體在該處受力為零，此處B一定為零()(3)由定義式B可知，電流強(qiáng)度I越大，導(dǎo)線L越長(zhǎng)，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越小()(4)磁感線是真實(shí)存在的()(5)通電線圈可等效成條形磁鐵，它周?chē)拇鸥芯€起始于線圈一端，終止于線圈的另一端()(6)安培力的方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，又跟電流方向垂直()2(多選)指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明之一關(guān)于指南針，下列說(shuō)法正確的是()A指南針可以僅具有一個(gè)磁極B指南針能夠指向南北，說(shuō)明地球具有磁場(chǎng)C指南針的指向會(huì)受到附近鐵塊的干擾D在指南針正上方附近沿指針?lè)较蚍胖靡恢睂?dǎo)線，導(dǎo)線通電時(shí)指南針不偏轉(zhuǎn)解析：選BC.指南針有N、S兩個(gè)磁極，受到地磁場(chǎng)的作用靜止時(shí)S極指向南方，A錯(cuò)誤，B正確指南針有磁性，可以與鐵塊相互吸引，C正確由奧斯特實(shí)驗(yàn)可知，小磁針在通電導(dǎo)線放置位置合適的情況下，會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，D錯(cuò)誤3磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則()Aa、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，BaBbBa、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，BaBbC同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大D同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小解析：選B.在磁場(chǎng)中，磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，故BaBb，A錯(cuò)誤，B正確同一通電導(dǎo)線如果都垂直放入磁場(chǎng)中，則在a處受力一定比b處受力小，但如果導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行放置，受力均為0，故C、D均錯(cuò)誤4關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的安培力，下列說(shuō)法正確的是()A安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線B安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)的方向C安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角無(wú)關(guān)D將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉?lái)的一半解析：選B.根據(jù)左手定則，安培力垂直于電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度所組成的平面，A錯(cuò)誤，B正確由安培力公式FBILsin (為B與I的夾角)可知，C錯(cuò)誤若在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度的平面內(nèi)將直導(dǎo)線折成直角，其有效長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的，安培力大小也變?yōu)樵瓉?lái)的，D錯(cuò)誤考點(diǎn)一磁場(chǎng)的理解及安培定則1磁感應(yīng)強(qiáng)度的三點(diǎn)理解(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定，因此不能根據(jù)定義式B認(rèn)為B與F成正比，與IL成反比(2)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)小段通電導(dǎo)線必須垂直磁場(chǎng)放入，如果平行磁場(chǎng)放入，則所受安培力為零，但不能說(shuō)該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其方向?yàn)榉湃肫渲械男〈裴楴極的受力方向，也是小磁針靜止時(shí)N極的指向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)形電流的磁場(chǎng)時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”.原因(電流方向)結(jié)果(磁場(chǎng)繞向)直線電流的磁場(chǎng)大拇指四指環(huán)形電流的磁場(chǎng)四指大拇指3磁場(chǎng)的疊加磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計(jì)算時(shí)與力的計(jì)算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解特別提醒：兩個(gè)電流附近的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是由兩個(gè)電流分別獨(dú)立存在時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)在該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加而成的1指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明之一當(dāng)指南針上方有一條水平放置的通電導(dǎo)線時(shí)，其N(xiāo)極指向變?yōu)槿鐖D實(shí)線小磁針?biāo)緞t對(duì)該導(dǎo)線電流的以下判斷正確的是()A可能東西放置，通有由東向西的電流B可能東西放置，通有由西向東的電流C可能南北放置，通有由北向南的電流D可能南北放置，通有由南向北的電流解析：選C.若導(dǎo)線東西放置，通有由東向西的電流，根據(jù)安培定則可知，小磁針?biāo)谔幒洗艌?chǎng)方向?qū)⒃谀媳狈较蛏希洳粫?huì)出現(xiàn)題圖所示情況，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤若導(dǎo)線東西放置，通有由西向東的電流，根據(jù)安培定則可知，小磁針N極不偏轉(zhuǎn)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤若導(dǎo)線南北放置，通有由北向南的電流時(shí)，根據(jù)安培定則可知，小磁針N極將順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，可轉(zhuǎn)向圖中實(shí)線所示位置，故選項(xiàng)C正確若導(dǎo)線南北放置，通有由南向北的電流，根據(jù)安培定則可知，小磁針N極將逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，指向西北方，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤2(xx河北廊坊模擬)(多選)無(wú)限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線在周?chē)骋稽c(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與電流大小成正比，與導(dǎo)線到這一點(diǎn)的距離成反比，即B(式中k為常數(shù))如圖所示，兩根相距L的無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線分別通有電流I和3I.在兩根導(dǎo)線的連線上有a、b兩點(diǎn)，a點(diǎn)為兩根直導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，b點(diǎn)距電流為I的導(dǎo)線的距離為L(zhǎng).下列說(shuō)法正確的是()Aa點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同Ba點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相反Ca點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比為81Da點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小比為161解析：選AD.根據(jù)右手螺旋定則，導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)的磁感線，是圍繞導(dǎo)線形成的同心圓，兩導(dǎo)線在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都向下，則合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向下；根據(jù)B，電流為3I導(dǎo)線在b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向下，而電流為I導(dǎo)線在b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向上，因電流為3I導(dǎo)線在b處產(chǎn)生的磁場(chǎng)較大，則合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向下，因此a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，故A正確，B錯(cuò)誤兩導(dǎo)線在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1k；兩導(dǎo)線在b處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2，則a點(diǎn)和b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為161，故C錯(cuò)誤，D正確3(xx江西南昌調(diào)研)如圖所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，O為半圓弧的圓心，MOP60，在M、N處各有一條長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直穿過(guò)紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖所示，這時(shí)O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1.若將M處長(zhǎng)直導(dǎo)線移至P處，則O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2，那么B2與B1之比為()A.1B2C11 D12解析：選B.如圖所示，當(dāng)通有電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線在M、N兩處時(shí)，根據(jù)安培定則，可知：二者在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度都為B1/2；當(dāng)將M處長(zhǎng)直導(dǎo)線移到P處時(shí)，兩直導(dǎo)線在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B1/2，做平行四邊形，由圖中的幾何關(guān)系，可得cos 30，故選項(xiàng)B正確4(xx湖北三市六校聯(lián)考)如圖甲所示，無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)線均通以恒定電流I.直線部分和坐標(biāo)軸接近重合，彎曲部分是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心的相同半徑的一段圓弧，已知直線部分在原點(diǎn)O處不形成磁場(chǎng)，則圖乙中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度和圖甲中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的是()解析：選A.由題意可知，圖甲中O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是其中一段在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的2倍，方向垂直紙面向里；圖A中，根據(jù)安培定則可知，左上段與右下段的通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加為零，則剩余的兩段通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是其中一段在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的2倍，且方向垂直紙面向里，故A正確；同理，圖B中，四段通電導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度是其中一段在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的4倍，方向垂直紙面向里，故B錯(cuò)誤；圖C中，右上段與左下段產(chǎn)生磁場(chǎng)疊加為零，則剩余兩段產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是其中一段在O點(diǎn)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度的2倍，方向垂直紙面向外，故C錯(cuò)誤；圖D中，四段在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度是其中一段在O點(diǎn)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度的2倍，方向垂直紙面向外，故D錯(cuò)誤磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加三步驟空間中的磁場(chǎng)通常會(huì)是多個(gè)磁場(chǎng)的疊加，磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，可以通過(guò)平行四邊形定則進(jìn)行計(jì)算或判斷其步驟如下：(1)確定場(chǎng)源，如通電導(dǎo)線(2)定位空間中需求解磁場(chǎng)的點(diǎn)，利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向如圖中M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成，如圖中的合磁場(chǎng)B.考點(diǎn)二安培力作用下的平衡與加速問(wèn)題1分析導(dǎo)體在磁場(chǎng)中平衡和加速問(wèn)題的思路(1)確定要研究的導(dǎo)體(2)按照已知力重力安培力彈力摩擦力的順序，對(duì)導(dǎo)體受力分析(3)分析導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況(4)根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列式求解2受力分析的注意事項(xiàng)(1)安培力的方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)I，即F垂直于B和I決定的平面(2)安培力的大小：應(yīng)用公式FBILsin 計(jì)算彎曲導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受安培力的大小時(shí)，有效長(zhǎng)度L等于曲線兩端點(diǎn)的直線長(zhǎng)度(3)視圖轉(zhuǎn)換：對(duì)于安培力作用下的力學(xué)問(wèn)題，導(dǎo)體棒的受力往往分布在三維空間的不同方向上，這時(shí)應(yīng)利用俯視圖、剖面圖或側(cè)視圖等，變立體圖為二維平面圖考向1：安培力作用下靜態(tài)平衡問(wèn)題通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受安培力和其它力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，可根據(jù)磁場(chǎng)方向、電流方向結(jié)合左手定則判斷安培力方向典例1 (xx廣東廣州三模)(多選)如圖所示，質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O，并處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時(shí)懸線與豎直方向夾角為.磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為()Az正向，tan By正向，Cz負(fù)向，tan D沿懸線向上，sin 解析本題要注意在受力分析時(shí)把立體圖變成側(cè)視平面圖，然后通過(guò)平衡狀態(tài)的受力分析來(lái)確定B的方向和大小若B沿z正向，則從O向O看，導(dǎo)線受到的安培力FILB，方向水平向左，如圖甲所示，導(dǎo)線無(wú)法平衡，A錯(cuò)誤若B沿y正向，導(dǎo)線受到的安培力豎直向上，如圖乙所示當(dāng)FT0，且滿足ILBmg，即B時(shí)，導(dǎo)線可以平衡，B正確若B沿z負(fù)向，導(dǎo)線受到的安培力水平向右，如圖丙所示若滿足FTsin ILB，F(xiàn)Tcos mg，即B，導(dǎo)線可以平衡，C正確若B沿懸線向上，導(dǎo)線受到的安培力左斜下方向，如圖丁所示，導(dǎo)線無(wú)法平衡，D錯(cuò)誤答案BC考向2：安培力作用下動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題此類(lèi)題目是平衡問(wèn)題，只是由于磁場(chǎng)大小或方向、電流大小或方向的變化造成安培力變化，與力學(xué)中某個(gè)力的變化類(lèi)似的情景典例2 (xx陜西西安模擬)如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電直導(dǎo)體棒放在光滑水平絕緣軌道上，勁度系數(shù)為k的水平輕彈簧一端固定，另一端拴在棒的中點(diǎn)，且與棒垂直，整個(gè)裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，彈簧伸長(zhǎng)x時(shí)，棒處于靜止?fàn)顟B(tài)則()A導(dǎo)體棒中的電流方向從b流向aB導(dǎo)體棒中的電流大小為C若只將磁場(chǎng)方向緩慢順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，x變大D若只將磁場(chǎng)方向緩慢逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，x變大解析由受力平衡可知安培力方向水平向右，由左手定則可知，導(dǎo)體棒中的電流方向從a流向b，故A錯(cuò)誤；由于彈簧伸長(zhǎng)為x，根據(jù)胡克定律有kxBIL，可得I，故B正確；若只將磁場(chǎng)方向緩慢順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，則安培力在水平方向上的分力減小，根據(jù)力的平衡可得，彈簧彈力變小，導(dǎo)致x變小，故C、D錯(cuò)誤答案B考向3：安培力作用下加速問(wèn)題此類(lèi)題目是導(dǎo)體棒在安培力和其它力作用下合力不再為零，而使導(dǎo)體棒產(chǎn)生加速度，根據(jù)受力特點(diǎn)結(jié)合牛頓第二定律解題是常用方法典例3 如圖所示，PQ和MN為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌，相距1 m，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m0.2 kg，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)滑輪與物體相連，物體的質(zhì)量M0.3 kg，棒與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T，方向豎直向下，為了使物體以加速度a3 m/s2加速上升，應(yīng)在棒中通入多大的電流？方向如何？(g10 m/s2)解析導(dǎo)體棒所受的最大靜摩擦力大小為fm0.5mg1 NM的重力為GMg3 N要使物體加速上升，則安培力方向必須水平向左，則根據(jù)左手定則判斷得知棒中電流的方向?yàn)橛蒩到b.根據(jù)受力分析，由牛頓第二定律有F安Gfm(mM)aF安BIL聯(lián)立得I2.75 A答案2.75 A方向由ab安培力作用下導(dǎo)體的分析技巧(1)安培力作用下導(dǎo)體的平衡問(wèn)題與力學(xué)中的平衡問(wèn)題分析方法相同，只不過(guò)多了安培力，解題的關(guān)鍵是畫(huà)出受力分析示意圖(2)安培力作用下導(dǎo)體的加速問(wèn)題與動(dòng)力學(xué)問(wèn)題分析方法相同，關(guān)鍵是做好受力分析，然后根據(jù)牛頓第二定律求出加速度考點(diǎn)三磁場(chǎng)中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向的判斷1判定通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的思路2幾種判定方法電流元法分割為電流元安培力方向整段導(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鐵通電螺線管多個(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(shì)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的問(wèn)題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)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(chǎng)的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向1. 一個(gè)可以自由運(yùn)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)解析：選B.方法一(電流元法)把線圈L1沿水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸分成上下兩部分，每一部分又可以看成無(wú)數(shù)段直線電流元，電流元處在L2產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場(chǎng)方向向上，由左手定則可得，上半部分電流元所受安培力均指向紙外，下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi)，因此從左向右看線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方法二(等效法)把線圈L1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2的中心，小磁針的N極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流I2的磁場(chǎng)方向，由安培定則知I2產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在其中心處豎直向上，而L1等效成小磁針后，轉(zhuǎn)動(dòng)前，N極指向紙內(nèi)，因此小磁針的N極應(yīng)由指向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上，所以從左向右看，線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)方法三(結(jié)論法)環(huán)形電流I1、I2之間不平行，則必有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到兩環(huán)形電流同向平行為止據(jù)此可得，從左向右看，線圈L1將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)2如圖所示，蹄形磁鐵用柔軟的細(xì)繩懸吊在天花板上，在磁鐵兩極的正下方固定著一根水平直導(dǎo)線，當(dāng)直導(dǎo)線中通以向右的電流時(shí)()A磁鐵的N極向紙外、S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，繩子對(duì)磁鐵的拉力減小B磁鐵的S極向紙外、N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，繩子對(duì)磁鐵的拉力減小C磁鐵的N極向紙外、S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，繩子對(duì)磁鐵的拉力增大D磁鐵的S極向紙外、N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，繩子對(duì)磁鐵的拉力增大解析：選C.假設(shè)磁鐵不動(dòng)，導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)安培定則可知，通電導(dǎo)線左邊的磁場(chǎng)斜向下，而右邊的磁場(chǎng)斜向上，那么在導(dǎo)線兩側(cè)取兩小段，根據(jù)左手定則可知，左邊一小段所受安培力的方向垂直紙面向里，右側(cè)一小段所受安培力的方向垂直紙面向外，從上往下看，導(dǎo)線順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)如今導(dǎo)線不動(dòng)，磁鐵運(yùn)動(dòng)，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則知磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(從上向下看)，即N極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)90時(shí)，導(dǎo)線所受的安培力方向豎直向上，根據(jù)牛頓第三定律可得磁鐵受到導(dǎo)線向下的作用力，故繩子對(duì)磁鐵的拉力增大，C正確判斷磁場(chǎng)中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的兩點(diǎn)注意(1)應(yīng)用左手定則判定安培力方向時(shí)，磁感線穿入手心，大拇指一定要與磁感線方向垂直，四指與電流方向一致但不一定與磁感線方向垂直，這是因?yàn)椋篎一定與B垂直，I不一定與B垂直 (2)導(dǎo)體與導(dǎo)體之間、磁體與磁體之間、磁體與導(dǎo)體之間的作用力和其他作用力一樣具有相互性，滿足牛頓第三定律課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練基礎(chǔ)鞏固題組1中國(guó)宋代科學(xué)家沈括在夢(mèng)溪筆談中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針?shù)h，則能指南，然常微偏東，不全南也”進(jìn)一步研究表明，地球周?chē)卮艌?chǎng)的磁感線分布示意如圖結(jié)合上述材料，下列說(shuō)法不正確的是()A地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極不重合B地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，地磁南極在地理北極附近C地球表面任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行D地磁場(chǎng)對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用解析：選C.由題意可知，地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極不重合，存在磁偏角，A正確磁感線是閉合的，再由圖可推知地球內(nèi)部存在磁場(chǎng)，地磁南極在地理北極附近，故B正確只有赤道上方附近的磁感線與地面平行，故C錯(cuò)誤射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的運(yùn)動(dòng)方向與地磁場(chǎng)方向不平行，故地磁場(chǎng)對(duì)其有力的作用，這是磁場(chǎng)的基本性質(zhì)，故D正確2三根平行的長(zhǎng)直導(dǎo)體棒分別過(guò)正三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)，并與該三角形所在平面垂直，各導(dǎo)體棒中均通有大小相等的電流，方向如圖所示則三角形的中心O處的合磁場(chǎng)方向?yàn)?)A平行于AB，由A指向BB平行于BC，由B指向CC平行于CA，由C指向AD由O指向C解析：選A.如圖所示，由右手螺旋定則可知，導(dǎo)體A中電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行BC，同理，可知導(dǎo)線B、C中電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向分別平行于AC、AB，又由于三根導(dǎo)線中電流大小相等，到O點(diǎn)的距離相等，則它們?cè)贠點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，再由平行四邊形定則，可得O處的合磁場(chǎng)方向?yàn)槠叫杏贏B，由A指向B，故選項(xiàng)A正確3如圖所示，AC是一個(gè)用長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)線彎成的、以O(shè)為圓心的四分之一圓弧，將其放置在與平面AOC垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中當(dāng)在該導(dǎo)線中通以由C到A，大小為I的恒定電流時(shí)，該導(dǎo)線受到的安培力的大小和方向是()ABIL，平行于OC向左B.，垂直于AC的連線指向左下方C.，平行于OC向右D2BIL，垂直于AC的連線指向左下方解析：選B.直導(dǎo)線折成半徑為R的圓弧形狀，在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度為R，又因?yàn)長(zhǎng)2R，則安培力FBIR.安培力的方向與有效長(zhǎng)度的直線AC垂直，根據(jù)左手定則可知，安培力的方向垂直于AC的連線指向左下方，B正確4如圖所示，用粗細(xì)均勻的電阻絲折成平面梯形框架abcd.其中ab、cd邊與ad邊夾角均為60，abbccdL，長(zhǎng)度為L(zhǎng)的電阻絲電阻為R0，框架與一電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻rR0的電源相連接，垂直于框架平面有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則梯形框架abcd受到的安培力的大小為()A0BC. D.解析：選C.并聯(lián)部分的總電阻為R并R0，電路中的總電流I，所以線框受到的合外力FBI2L，C正確5如圖所示，接通開(kāi)關(guān)S的瞬間，用絲線懸掛于一點(diǎn)、可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的通電直導(dǎo)線AB將()AA端向上，B端向下，懸線張力不變BA端向下，B端向上，懸線張力不變CA端向紙外，B端向紙內(nèi)，懸線張力變小DA端向紙內(nèi)，B端向紙外，懸線張力變大解析：選D.當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通時(shí)，由安培定則知導(dǎo)線附近磁感線分布如圖，由左手定則判斷出通電直導(dǎo)線此時(shí)左部受力指向紙內(nèi)，右部受力指向紙外，導(dǎo)線將轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)到與磁感線接近垂直時(shí)，導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，相當(dāng)于具有向里的電流，則導(dǎo)線受安培力將豎直向下，可知懸線張力變大，故選項(xiàng)D正確6電磁炮是一種理想的兵器，它的主要原理如圖所示，利用這種裝置可以把質(zhì)量為m2.0 g的彈體(包括金屬桿EF的質(zhì)量)加速到6 km/s.若這種裝置的軌道寬d2 m、長(zhǎng)L100 m、電流I10 A、軌道摩擦不計(jì)且金屬桿EF與軌道始終垂直并接觸良好，則下列有關(guān)軌道間所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)力的最大功率結(jié)果正確的是()AB18 T，Pm1.08108 WBB0.6 T，Pm7.2104 WCB0.6 T，Pm3.6106 WDB18 T，Pm2.16106 W解析：選D.通電金屬桿在磁場(chǎng)中受安培力的作用而對(duì)彈體加速，由功能關(guān)系得BIdLmv，代入數(shù)值解得B18 T；當(dāng)速度最大時(shí)磁場(chǎng)力的功率也最大，即PmBIdvm，代入數(shù)值得Pm2.16106 W，故選項(xiàng)D正確綜合應(yīng)用題組7質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)體棒放置于四分之一光滑圓弧軌道上，整個(gè)裝置處于豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，直導(dǎo)體棒中通有恒定電流，平衡時(shí)導(dǎo)體棒與圓弧圓心的連線與豎直方向成60角，其截面圖如圖所示則下列關(guān)于導(dǎo)體棒中電流的分析正確的是()A導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向外，大小為IB導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向外，大小為IC導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向里，大小為ID導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向里，大小為I解析：選C.根據(jù)左手定則可知，不管電流方向向里還是向外，安培力的方向只能沿水平方向，再結(jié)合導(dǎo)體棒的平衡條件可知，安培力只能水平向右，據(jù)此可判斷出，導(dǎo)體棒中的電流垂直紙面向里，對(duì)導(dǎo)體棒受力分析如圖所示，并根據(jù)平衡條件可知，F(xiàn)mgtan 60，又安培力為FBIL，聯(lián)立可解得I，故選項(xiàng)C正確8如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端與水平直導(dǎo)體棒ab相連，彈簧與導(dǎo)軌平面平行并與ab垂直，直導(dǎo)體棒垂直跨接在兩導(dǎo)軌上，空間存在垂直導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)閉合開(kāi)關(guān)K后導(dǎo)體棒中的電流為I，導(dǎo)體棒平衡時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量為x1；調(diào)轉(zhuǎn)圖中電源極性，使導(dǎo)體棒中電流反向，導(dǎo)體棒中電流仍為I，導(dǎo)體棒平衡時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為x2.忽略回路中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為()A.(x1x2) B.(x2x1)C.(x2x1) D.(x2x1)解析：選D.由平衡條件可得mgsin kx1BIL；調(diào)轉(zhuǎn)圖中電源極性使導(dǎo)體棒中電流反向，由平衡條件可得mgsin BILkx2，聯(lián)立解得B(x2x1)選項(xiàng)D正確9(多選)如右圖所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直斜面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，當(dāng)通以圖示方向電流I時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)至水平向左的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是()A此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大B此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B先減小后增大C此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為D此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為解析：選AC. 導(dǎo)體棒受重力、支持力、安培力作用而處于平衡狀態(tài)，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向由垂直斜面向上沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)至水平向左的過(guò)程中，安培力由沿斜面向上轉(zhuǎn)至豎直向上，導(dǎo)體棒受力的動(dòng)態(tài)變化如圖所示，則由圖知安培力逐漸增大，即此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大，A對(duì)、B錯(cuò)；剛開(kāi)始安培力F最小，有sin ，所以此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為，C對(duì)；最后安培力最大，有Fmg，即此過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最大值為，D錯(cuò)10如圖所示，一長(zhǎng)為10 cm的金屬棒ab用兩個(gè)完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中；磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1 T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，下端與金屬棒絕緣，金屬棒通過(guò)開(kāi)關(guān)與一電動(dòng)勢(shì)為12 V的電池相連，電路總電阻為2 .已知開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)兩彈簧的伸長(zhǎng)量均為0.5 cm；閉合開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)重新平衡后，兩彈簧的伸長(zhǎng)量與開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)相比均改變了0.3 cm.重力加速度的大小取10 m/s2.判斷開(kāi)關(guān)閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質(zhì)量解析：金屬棒通電后，閉合回路電流I A6 A導(dǎo)體棒受到的安培力大小為FBIL0.06 N.開(kāi)關(guān)閉合后，電流方向?yàn)閺腷到a，由左手定則可判斷知金屬棒受到的安培力方向豎直向下由平衡條件知：開(kāi)關(guān)閉合前：2kxmg開(kāi)關(guān)閉合后：2k(xx)mgF代入數(shù)值解得m0.01 kg.答案：方向豎直向下0.01 kg11某同學(xué)用圖中所給器材進(jìn)行與安培力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)兩根金屬導(dǎo)軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行，足夠大的電磁鐵(未畫(huà)出)的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方，S極位于兩導(dǎo)軌的正下方，一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直(1)在圖中畫(huà)出連線，完成實(shí)驗(yàn)電路要求滑動(dòng)變阻器以限流方式接入電路，且在開(kāi)關(guān)閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動(dòng)(2)為使金屬棒在離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)具有更大的速度，有人提出以下建議：A適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離B換一根更長(zhǎng)的金屬棒C適當(dāng)增大金屬棒中的電流其中正確的是_(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))解析：(1)由于磁場(chǎng)方向豎直向下，要使金屬棒的運(yùn)動(dòng)如圖所示，則金屬棒中電流由里向外，滑動(dòng)變阻器用限流接法，實(shí)物圖連接如圖所示(2)為使金屬棒離開(kāi)時(shí)速度較大，由動(dòng)能定理知BILxmv2，v ，適當(dāng)增大兩導(dǎo)軌間的距離，可以增大v，適當(dāng)增大金屬棒的電流可以增大v，換一根更長(zhǎng)的金屬棒，增大了質(zhì)量，v變小，因此A、C正確答案：(1)圖見(jiàn)解析(2)AC12載流長(zhǎng)直導(dǎo)線周?chē)艌?chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為BkI/r，式中常量k0，I為電流強(qiáng)度，r為距導(dǎo)線的距離在水平長(zhǎng)直導(dǎo)線MN正下方，矩形線圈abcd通以逆時(shí)針?lè)较虻暮愣娏?，被兩根等長(zhǎng)的輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛，如圖所示開(kāi)始時(shí)MN內(nèi)不通電流，此時(shí)兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T(mén)0.當(dāng)MN通以強(qiáng)度為I1的電流時(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為T(mén)1；當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度變?yōu)镮2時(shí)，兩細(xì)線的張力均大于T0.(1)分別指出強(qiáng)度為I1、I2的電流的方向；(2)求MN分別通以強(qiáng)度為I1和I2電流時(shí)，線框受到的安培力F1與F2大小之比；(3)當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度為I3時(shí)兩細(xì)線恰好斷裂，在此瞬間線圈的加速度大小為a，求I3.解析：(1)由題意知，當(dāng)MN通以電流I1時(shí)，線圈受到的安培力向上，根據(jù)左手定則、安培定則可以判斷I1的方向向左，當(dāng)MN通以電流I2時(shí)，線圈受到的安培力應(yīng)向下，同理，可以判斷I2的方向向右(2)當(dāng)MN中的電流為I時(shí)，線圈受到的安培力大小為FkIiL式中r1、r2分別為ab、cd與MN的間距，i為線圈中的電流，L為ab、cd的長(zhǎng)度所以(3)設(shè)MN中電流為I3時(shí)，線圈所受安培力為F3，由題設(shè)條件有2T0mg,2T1F1mg，F(xiàn)3mgma，由以上各式得I3I1答案：(1)I1方向向左，I2方向向右(2)(3)I1第2節(jié)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用一、洛倫茲力1定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受的力2大小(1)vB時(shí)，F(xiàn)0.(2)vB時(shí)，F(xiàn)qvB.(3)v與B夾角為時(shí)，F(xiàn)qvBsin_.3方向(1)判定方法：應(yīng)用左手定則，注意四指應(yīng)指向正電荷運(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向(2)方向特點(diǎn)：FB，F(xiàn)v.即F垂直于B、v決定的平面(注意B和v可以有任意夾角)由于F始終垂直于v的方向，故洛倫茲力永不做功二、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1若vB，帶電粒子以入射速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)2若vB，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)3基本公式(1)向心力公式：qvBm.(2)軌道半徑公式：r.(3)周期公式：T.f.2f.三、洛倫茲力的應(yīng)用實(shí)例1回旋加速器(1)構(gòu)造：如圖所示，D1、D2是半圓形金屬盒，D形盒的縫隙處接交流電源D形盒處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(2)原理：交變電流的周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等，粒子在圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中一次一次地經(jīng)過(guò)D形盒縫隙，兩盒間的電勢(shì)差一次一次地反向，粒子就會(huì)被一次一次地加速由qvB，得Ekm，可見(jiàn)粒子獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B和D形盒半徑R決定，與加速電壓無(wú)關(guān)2質(zhì)譜儀(1)構(gòu)造：如圖所示，由粒子源、加速電場(chǎng)、偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和照相底片等組成(2)原理：粒子由靜止在加速電場(chǎng)中被加速，根據(jù)動(dòng)能定理qUmv2可知進(jìn)入磁場(chǎng)的速度v.粒子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力偏轉(zhuǎn)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律，qvB.由以上幾式可得出需要研究的物理量如粒子軌道半徑、粒子質(zhì)量、比荷等自我診斷1判斷正誤(1)洛倫茲力和安培力的方向都與磁場(chǎng)方向垂直()(2)粒子在只受到洛倫茲力作用時(shí)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能不變()(3)運(yùn)動(dòng)電荷進(jìn)入磁場(chǎng)后(無(wú)其他力作用)可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)()(4)洛倫茲力可以做正功、做負(fù)功或不做功()(5)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與速度的大小無(wú)關(guān)()(6)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與粒子的比荷成正比()(7)經(jīng)回旋加速器加速的帶電粒子的最大初動(dòng)能由D形盒的最大半徑?jīng)Q定，與加速電壓無(wú)關(guān)()(8)質(zhì)譜儀只能區(qū)分電荷量不同的粒子()2如圖所示，電子槍射出的電子束進(jìn)入示波管，在示波管正下方有豎直放置的通電環(huán)形導(dǎo)線，則示波管中的電子束將()A向上偏轉(zhuǎn)B向下偏轉(zhuǎn)C向紙外偏轉(zhuǎn)D向紙里偏轉(zhuǎn)解析：選A.由安培定則知，環(huán)形導(dǎo)線在示波管處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，由左手定則可判斷，電子受到的洛倫茲力方向向上，A正確3如圖，MN為鋁質(zhì)薄平板，鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(未畫(huà)出)一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的P點(diǎn)垂直于鋁板向上射出，從Q點(diǎn)穿越鋁板后到達(dá)PQ的中點(diǎn)O.已知粒子穿越鋁板時(shí)，其動(dòng)能損失一半，速度方向和電荷量不變不計(jì)重力鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為()A2BC1 D.解析：選D.根據(jù)洛倫茲力提供向心力得qvB，粒子的動(dòng)能Ekmv2，由此得磁感應(yīng)強(qiáng)度B1，結(jié)合題意知?jiǎng)幽芎桶霃蕉紲p小為原來(lái)的一半，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B2，故，故D正確4(多選)圖為某磁譜儀部分構(gòu)件的示意圖圖中，永磁鐵提供勻強(qiáng)磁場(chǎng)，硅微條徑跡探測(cè)器可以探測(cè)粒子在其中運(yùn)動(dòng)的軌跡宇宙射線中有大量的電子、正電子和質(zhì)子當(dāng)這些粒子從上部垂直進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A電子與正電子的偏轉(zhuǎn)方向一定不同B電子與正電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑一定相同C僅依據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡無(wú)法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子D粒子的動(dòng)能越大，它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑越小解析：選AC.電子、正電子和質(zhì)子垂直進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，所受的重力均可忽略，受到的洛倫茲力方向與其電性有關(guān)，由左手定則可知A正確；由軌跡半徑R知，若電子與正電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度不同，則其運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑也不相同，故B錯(cuò)誤；由R知D錯(cuò)誤；因?yàn)橘|(zhì)子和正電子的速度未知，半徑關(guān)系不確定，故依據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡無(wú)法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子，C正確考點(diǎn)一對(duì)洛倫茲力的理解1洛倫茲力的特點(diǎn)(1)洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動(dòng)電荷速度方向和磁場(chǎng)方向確定的平面(2)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化時(shí)，洛倫茲力的方向也隨之變化(3)洛倫茲力一定不做功2洛倫茲力與安培力的聯(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(chǎng)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3洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較1下列關(guān)于洛倫茲力的說(shuō)法中，正確的是()A只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B如果把q改為q，且速度反向，大小不變，則洛倫茲力的大小、方向均不變C洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場(chǎng)方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直D粒子在只受到洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、速度均不變解析：選B.因?yàn)槁鍌惼澚Φ拇笮〔坏c粒子速度大小有關(guān)，而且與粒子速度的方向有關(guān)，如當(dāng)粒子速度與磁場(chǎng)垂直時(shí)FqvB，當(dāng)粒子速度與磁場(chǎng)平行時(shí)F0.又由于洛倫茲力的方向永遠(yuǎn)與粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同時(shí)，洛倫茲力的方向也不同，所以A選項(xiàng)錯(cuò)因?yàn)閝改為q且速度反向，由左手定則可知洛倫茲力方向不變，再由FqvB知大小也不變，所以B選項(xiàng)正確因?yàn)殡姾蛇M(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向可以與磁場(chǎng)方向成任意夾角，所以C選項(xiàng)錯(cuò)因?yàn)槁鍌惼澚偱c速度方向垂直，因此，洛倫茲力不做功，粒子動(dòng)能不變，但洛倫茲力可改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使粒子速度的方向不斷改變，所以D選項(xiàng)錯(cuò)2(多選)如圖所示，兩根長(zhǎng)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)線均通有大小相等、方向向上的電流已知長(zhǎng)直導(dǎo)線周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bk，式中k是常數(shù)，I是導(dǎo)線中的電流，r為對(duì)應(yīng)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)沿MN連線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)關(guān)于上述過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()A小球先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)B小球一直做勻速直線運(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恢痹谠龃蠼馕觯哼xBD.由右手螺旋定則可知，M處的通電導(dǎo)線在MO區(qū)域產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直于MO向里， 離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱，所以磁場(chǎng)由M到O逐漸減弱；N處的通電導(dǎo)線在ON區(qū)域產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直于ON向外，由O到N逐漸增強(qiáng)，帶正電的小球由a點(diǎn)沿連線MN運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，受到的洛倫茲力FBqv為變力，則從M到O洛倫茲力的方向向上，隨磁場(chǎng)的減弱而減小，從O到N洛倫茲力的方向向下，隨磁場(chǎng)的增強(qiáng)而增大，所以對(duì)桌面的壓力一直在增大，D正確，C錯(cuò)誤；由于桌面光滑，洛倫茲力始終沿豎直方向，所以小球在水平方向上不受力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，B正確、A錯(cuò)誤3(xx河南開(kāi)封四校二聯(lián))如圖所示，某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一帶電微粒由a點(diǎn)進(jìn)入電磁場(chǎng)并剛好能沿ab直線向上運(yùn)動(dòng)下列說(shuō)法中正確的是()A微粒一定帶負(fù)電B微粒的動(dòng)能一定減小C微粒的電勢(shì)能一定增加D微粒的機(jī)械能不變解析：選A.對(duì)該微粒進(jìn)行受力分析得：它受到豎直向下的重力、水平方向的電場(chǎng)力和垂直速度方向的洛倫茲力，其中重力和電場(chǎng)力是恒力，由于粒子沿直線運(yùn)動(dòng)，則可以判斷出其受到的洛倫茲力也是恒定的，即該粒子是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤；如果該微粒帶正電，則受到向右的電場(chǎng)力和向左下方的洛倫茲力，所以微粒受到的力不會(huì)平衡，故該微粒一定帶負(fù)電，A項(xiàng)正確；該微粒帶負(fù)電，向左上方運(yùn)動(dòng)，所以電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能一定是減小的，C項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)橹亓?shì)能增加，動(dòng)能不變，所以該微粒的機(jī)械能增加，D項(xiàng)錯(cuò)誤理解洛倫茲力的四點(diǎn)注意(1)正確分析帶電粒子所在區(qū)域的合磁場(chǎng)方向(2)判斷洛倫茲力方向時(shí)，特別區(qū)分電荷的正、負(fù)，并充分利用FB、Fv的特點(diǎn)(3)計(jì)算洛倫茲力大小時(shí)，公式FqvB中，v是電荷與磁場(chǎng)的相對(duì)速度(4)洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷(或帶電體)不做功、不改變速度的大小，但它可改變運(yùn)動(dòng)電荷(或帶電體)速度的方向，影響帶電體所受其他力的大小，影響帶電體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間等考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)圓心、半徑及時(shí)間的確定方法(1)圓心的確定已知入射點(diǎn)、出射點(diǎn)、入射方向和出射方向時(shí)，可通過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖甲所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))已知入射方向、入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌跡的圓心(如圖乙所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))(2)半徑的確定可利用物理學(xué)公式或幾何知識(shí)(勾股定理、三角函數(shù)等)求出半徑大小(3)運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為T(mén)，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為時(shí)，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間表示為： tT(或t)2重要推論(1)當(dāng)速度v一定時(shí)，弧長(zhǎng)(或弦長(zhǎng))越長(zhǎng)，圓心角越大，則帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)(2)當(dāng)速率v變化時(shí)，圓心角大的運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)考向1：圓形磁場(chǎng)區(qū)域(1)圓形邊界中，若帶電粒子沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示，軌跡圓與區(qū)域圓形成相交圓，巧用幾何關(guān)系解決(2)帶電粒子在圓形磁場(chǎng)中不沿徑向，軌跡圓與區(qū)域圓相交，抓住兩圓心，巧用對(duì)稱性解決典例1 (xx湖南師大附中月考)(多選)如圖所示，以O(shè)為圓心、MN為直徑的圓的左半部分內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，三個(gè)不計(jì)重力、質(zhì)量相同、帶電荷量相同的帶正電粒子a、b和c以相同的速率分別沿aO、bO和cO方向垂直于磁場(chǎng)射入磁場(chǎng)區(qū)域，已知bO垂直MN，aO、cO與bO的夾角都為30，a、b、c三個(gè)粒子從射入磁場(chǎng)到射出磁場(chǎng)所用時(shí)間分別為ta、tb、tc，則下列給出的時(shí)間關(guān)系可能正確的是()AtatbtcBtatbtcCtatbtc Dtatbtc解析粒子帶正電，偏轉(zhuǎn)方向如圖所示，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期相同，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tT，故粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的圓心角越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)設(shè)粒子的運(yùn)動(dòng)半徑為r，圓形區(qū)域半徑為R，當(dāng)粒子a恰好從M點(diǎn)射出磁場(chǎng)時(shí)，rR，當(dāng)粒子b恰好從M點(diǎn)射出磁場(chǎng)時(shí)，rR，如圖甲所示，tatbtc.當(dāng)rR時(shí)，粒子a對(duì)應(yīng)的圓心角最小，c對(duì)應(yīng)的圓心角最大，tctbta；當(dāng)rR，軌跡如圖乙所示，tatbtc.同理，RrR時(shí)，ta0)、質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，射入點(diǎn)與ab的距離為，已知粒子射出磁場(chǎng)與射入磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為60，則粒子的速率為(不計(jì)重力)()A.BC. D.解析：選B. 如圖所示，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心O2必在過(guò)入射點(diǎn)垂直于入射速度方向的直線EF上，由于粒子射入、射出磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為60，故圓弧ENM對(duì)應(yīng)圓心角為60，所以EMO2為等邊三角形由于O1D，所以EO1D60，O1ME為等邊三角形，所以可得到粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑EO2O1ER，由qvB，得v，B正確4如圖為質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)原理圖，磁場(chǎng)方向如圖，某帶電粒子穿過(guò)S孔打在MN板上的P點(diǎn)則()A該粒子一定帶負(fù)電Ba極板電勢(shì)一定比b極板高C到達(dá)P點(diǎn)