题目列表(包括答案和解析)
3.运动时间的确定:a. 直接根据公式 t =s / v 求出运动时间t
b. 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:![]()
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2.利用平面几何关系,求出该圆的可能半径(或圆心角).
1.画图(找圆心方法:两个F洛的交点、一个F洛与弦的中垂线的交点)
1、高考解读
真题品析
知识: 洛伦兹力
例1. (09年广东理科基础)13.带电粒子垂直匀强磁场方向运动时,会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是
A.洛伦兹力对带电粒子做功
B.洛伦兹力不改变带电粒子的动能
C.洛伦兹力的大小与速度无关
D.洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向
解析:根据洛伦兹力的特点,
洛伦兹力对带电粒子不做功,A错.B对.根据
,可知大小与速度有关. 洛伦兹力的效果就是改变物体的运动方向,不改变速度的大小。
答案:B
点评:此题考查的内容较为基础,就考查了洛伦兹力的概念、性质。
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知识:带电粒子在有界磁场中的运动
例2. (09年全国卷Ⅱ)25. (18分)如图,在宽度分别为
和
的两个毗邻的条形区域分别有匀强磁场和匀强电场,磁场方向垂直于纸面向里,电场方向与电、磁场分界线平行向右。一带正电荷的粒子以速率v从磁场区域上边界的P点斜射入磁场,然后以垂直于电、磁场分界线的方向进入电场,最后从电场边界上的Q点射出。已知PQ垂直于电场方向,粒子轨迹与电、磁场分界线的交点到PQ的距离为d。不计重力,求电场强度与磁感应强度大小之比及粒子在磁场与电场中运动时间之比。
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解析:
粒子在磁场中做匀速圆周运动,如图所示.由于粒子在分界线处的速度与分界线垂直,圆心O应在分界线上,OP长度即为粒子运动的圆弧的半径R.由几何关系得
①
设粒子的质量和所带正电荷分别为m和q,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得
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②
设
为虚线与分界线的交点,
,则粒子在磁场中的运动时间为
③
式中有
④
粒子进入电场后做类平抛运动,其初速度为v,方向垂直于电场.设粒子的加速度大小为a,由牛顿第二定律得
⑤
由运动学公式有
⑥
⑦
由①②⑤⑥⑦式得
⑧
由①③④⑦式得 ![]()
答案:![]()
点评:解决带电粒子在匀强磁场中的运动的解决方法:
3、复习方案
基础过关
重难点:磁感应强度基本概念
(原创)例3. 关于磁感应强度,下列说法正确的是( )
A、一小段通电导线放在B为零的位置,那么它受到的磁场力也一定为零
B、通电导线所受的磁场力为零,该处的磁感应强度也一定为零
C、放置在磁场中1m长的通电导线,通过1A的电流,受到的磁场力为1N,则该处的磁感应强度就是1T
D、磁场中某处的B的方向跟电流在该处受到磁场力F的方向相同
解析:A选项根据磁感应强度的定义A选项对。
B选项通电导线(电流I)与磁场平行时,磁场力为零。B选项错。
C选项通电导线(电流I)与磁场垂直。C选项错。
D选项B与F方向一定垂直D选项错。
答案:A
典型例题:渡河问题
(原创)例4.如图所示,一水平导轨处于与水平方向成45°角向左上方的匀强磁场中,一根通有恒定电流的金属棒,由于受到安培力作用而在粗糙的导轨上向右做匀速运动。现将磁场方向沿顺时针缓慢转动至竖直向上,在此过程中,金属棒始终保持匀速运动,已知棒与导轨间动摩擦因数μ<1,则磁感应强度B的大小变化情况是(
)
A.不变 B.一直增大
C.一直减小 D.先变小后变大
解析:
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答案:D
点评:正确的受力分析、建立直角坐标系、列举方程利用数学关系求解是解决此题的关键。
例5.据报道,最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮,其原理如图所示。炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间,并与轨道壁密接。开始时炮弹在导轨的一端,通以电流后炮弹会被磁力加速,最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离w=0.10m,导轨长L=5.0m,炮弹质量m=0.30kg。导轨上的电流I的方向如图中箭头所示。可以认为,炮弹在轨道内运动时,它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0T,方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为v=2.0×103m/s,求通过导轨的电流I。忽略摩擦力与重力的影响。
解析:
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答案:![]()
点评:此题也可以利用动能定理求解![]()
第2课时 磁场对运动电荷的作用
2.安培力方向的特点:
总是垂直于B和I所决定的平面,即F安⊥B且F安⊥I(但B、L不一定垂直)。
(1)已知B和I的方向,可用左手定则唯一确定F安的方向;
(2)已知B 和F安的方向,当导线的位置确定时,可唯一确定I的方向;
(3)已知I和F安的方向,不能唯一确定B的方向;
考点9.磁电式电流表的工作原理
由于这种磁场的方向总是沿着径向均匀地分布的,在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的,这样不管线圈转到什么位置,线圈平面总是跟它所在位置的磁感线平行,I与指针偏角θ成正比,I 越大指针偏角越大,因而电流表可以量出电流I的大小,且刻度是均匀的,当线圈中的电流方向改变时,安培力的方向随着改变,指针偏转方向也随着改变,又可知道被测电流的方向。
1.
左手定则:
伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流的方向,那么,大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.
2.当I∥B时(θ= 0°),Fmin= 0 ;
安培力大小的特点:①不仅与B、I、L有关,还与放置方式θ有关。②L是有效长度,不一定是导线的实际长度。*弯曲导线的有效长度L 等于两端点所连直线的长度,所以任意形状的闭合线圈的有效长度L=0
考点8.安培力的方向
1.当I⊥B时(θ=90°),Fmax=BIL;
5.磁通量是标量,但是有正负.如果将从平面某一侧穿入的磁通量为正, 则从平面反一侧穿入的磁通量为负.
考点7. 安培力的大小:
在匀强磁场中,在通电直导线与磁场方向垂直的情况下,电流所受的安培力F安等于磁感应强度B、电流I和导线长度 L三者的乘积. F安=BIL 通电导线方向与磁场方向成θ角时,F安=BILsinθ
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