2016高中物理复习题(详解)《磁场》

高中物理专题复习课件重点难点诠释跟踪练习1下图为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似打点计时器.当电流从电磁铁的接线柱a流入，吸引小磁铁向下运动时，以上选项中正确的是()［答案］D［解析］当电流从a端流向电磁铁时，根据安培定则，可判断电磁铁的上端为S极，此时能吸引小磁铁向下运动，故说明小磁铁的下端为N极，D选项正确.A.电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为N极B.电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为S极C.电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极D.电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为N极跟踪练习2三根平行长直导线，分别垂直地通过一等腰直角三角形的三个顶点，如图所示.现在使每条通电导线在斜边中点处所产生的磁感应强度大小均为B，则该处实际磁感应强度的大小和方向如何？［解析］根据安培定则，I1和I3在O点处产生的磁感应强度方向相同，I2在O点产生的磁感应强度方向与它们垂直，如下图甲所示.按下图乙将三个磁感应强度进行矢量合成，可知O点处实际磁感应强度的大小,方向是在三角形所在的平面内与斜边的夹角θ=arctan2.BBBB5)2(220［答案］在三角形所在的平面与斜边的夹角为arctan2B5重点难点诠释典型例题剖析［解析］接通电源后，直导线、螺线管、电磁铁等都将产生磁场，应用安培定则逐一进行判断.为了便于判断所标出的小磁针N极的指向是否正确，先根据安培定则画出有关磁场中经过小磁针的磁感线及例2如图所示，直导线AB、螺线管C、电磁铁D三者相距较远，它们的磁场互不影响，当开关S闭合稳定后，则图中小磁针的北极N(黑色的一端)指示出磁场方向正确的是()A.aB.bC.cD.d典型例题剖析其方向，如图所示.根据安培定则，对于通电直导线AB的确定，磁感线是以导线AB上各点为圆心的同心圆，且都在跟导线垂直的平面上，其方向是逆时针方向，显然磁针a标示不对.通电螺线管C内部的磁感线是由左指向右，外部的磁感线是由右向左，故b所示正确、c所示不对.对电磁铁D(与蹄形磁铁相似)，由安培定则可知，电磁铁的左端为N极，右端为S极，可见小磁针d标示正确.因为答案为B、D.［答案］BD【例与练】如图所示，两个同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直，通过两圆环的磁通量Φa、Φb的关系为()A．Φa＞ΦbB．Φa＜ΦbC．Φa＝ΦbD．不能确定A【例与练】有一小段通电导线，长为1cm，电流强度5A，把它置于磁场中，受到的磁场力为0.1N，则该处的磁感应强度B一定是()A.B=2TB.B≤2TC.B≥2TD.以上情况均可能C【例与练】在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图。过c点的导线所受安培力的方向()A.与ab边平行，竖直向上B.与ab边平行，竖直向下C.与ab边垂直，指向左边D.与ab边垂直，指向右边C重点难点诠释跟踪练习1如图所示，水平放置的平行金属导轨相距为d，导轨一端与电源相连，垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图所示.长为l的金属棒［答案］［解析］ab静止在导轨上，棒与平行导轨成60°夹角，此时，通过金属棒的电流为I，则金属棒所受的安培力大小为..33260sinBIddBIBILFBId332典型例题剖析［解析］ac、bc两边所受安培力分别为Fac、Fbc，其合力为F，如图所示.△abc∽△cFacF∴方向沿a→c方向，而ba边所受安培力与F等大反向，故△abc所受安培力的合力为零，选项D正确.例2如右图所示，通电闭合直角三角形线框abc处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，电流方向如图所示，那么三角形线框受到的磁场力的合力为()A.方向垂直于ab边斜向上B.方向垂直于ac边斜向上C.方向垂直于bc边向下D.为零abBIFFFacbc22［答案］D典型例题剖析例3如图所示，在磁感应强度B=1.0T、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的电动势E=12V，内阻不计，ab杆长L=0.5m，杆的质量m=0.2kg，杆与平行滑轨间的动摩擦因数μ=0.1，滑轨与ab杆的电阻忽略不计.求要使ab杆在滑轨上保持静止，变阻器R的阻值应在什么范围内变化？(g取10m/s2,sin37°=0.6，设杆所受的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等)典型例题剖析［解析］画出ab杆在正好不下滑和正好不上滑两种情况下的受力图，如图中(甲)、(乙)所示.正好不下滑时，ab杆受到重力G、安培力F安2、支持力FN1和沿滑轨向上的静摩擦力Ff1.由∑F=0，得：又联立以上各式求解，得R1≈5Ωcossinsincos1111安安FFmgFmgFNN.,1111REILBIF安典型例题剖析正好不上滑时，ab杆受到重力G、安培力F安2、支持力FN2和沿滑轨向上的静摩擦力Ff2.由∑F=0，得：又联立以上各式求解，得R2≈3Ω故要使杆保持静止，变阻器R的取值范围为3ΩR5Ω.cossinsincos2222安安FFmgFmgFNN。REILBIF222,2安［答案］3ΩR5Ω【例与练】判断下面各图F、B、I三个中未知的一个FB乙B甲IF（F垂直纸面向外）丙丙图中磁场B的方向大致向左，具体不能确定。FI【例与练】画出图中通电导线棒所受安培力的方向。×B.B×BFFF将立体图形转换成平面图形【例与练】如图所示，用两条一样的弹簧秤吊着一根铜棒，铜棒所在的虚线框范围内有垂直纸面的匀强磁场，棒中通入自左向右的电流。当棒静止时，弹簧秤示数为F1；若将棒中电流反向，当棒静止时，弹簧秤的示数为F2，且F2＞F1，根据上面所给的信息，可以确定（）A．磁场的方向B．磁感应强度的大小C．安培力的大小D．铜棒的重力ACD【例与练】如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为450，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计)×θBmgFNθtanFmgFBIlEIRrtanBElmgRr160.210.2tan0.1101BElRrmg解：受力分析如图【例与练】如图所示，用两根轻细金属丝将质量m，长为l的金属棒a、b悬挂在c、d两处，置于竖直向上的匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向角处于平衡状态。则磁感应强度B为。为了使棒平衡在该位置上，所需的最小磁场的磁感应强度B为，方向。IlabcdBIlmgtgBIlmgBsin平行悬线向上【例与练】如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线，电流方向如图，当通上电流后，台秤读数为F2，则以下说法正确的是()A.F1F2，弹簧长度将变长B.F1F2，弹簧长度将变短C.F1F2，弹簧长度将变长D.F1F2，弹簧长度将变短B【例与练】（2011全国理综）.电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触。电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回。轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面得磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与I成正比。通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的方法是（）A.只将轨道长度L变为原来的2倍B.只将电流I增加至原来的2倍C.只将弹体质量减至原来的一半D.将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变BD重点难点诠释跟踪练习1如右图所示，一束电子流沿着轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是()［答案］D［解析］通电螺线管内部的磁场方向沿螺线管的轴线方向，电子流沿轴线方向进入螺线管，速度方向平行于磁场方向，不受洛伦兹力作用，而做匀速直线运动，选项D正确.A.当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B.当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C.不论从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动D.不论从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动［解析］直导线在右侧产生的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则可知，电子所受洛伦兹力方向向右，故电子向右偏转.因洛伦兹力对电子不做功，因而速率不变，选项A正确.跟踪练习2初速为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则()A.电子将向右偏转，速率不变B.电子将向左偏转，速率改变C.电子将向左偏转，速率不变D.电子将向右偏转，速率改变［答案］A重点难点诠释典型例题剖析例2如图所示，一束电子(电荷量为e)以速度v0垂直射入磁感应强度为B，宽为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角为30°，求：(1)电子的质量；(2)电子穿过磁场的时间.［解析］电子在磁场中，只受洛伦兹力作用，故其轨迹是圆弧的一部分，又因为F⊥v，故圆心在电子射入和穿出磁场时受到洛伦兹力作用线的交点上，如图中O点，由几何知识知，弧AB所对应的圆心角θ=30°，OB为半径.典型例题剖析所以又由得m=2dBe/v.又因为弧AB对应的圆心角是30°，所以电子穿过磁场的时间是.230sinddrBemvrvdeBmTt3ππ2121121［答案］(1)2dBe/v(2)vd3π典型例题剖析例4如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，宽度为d，边界为CD和EF.一电子从CD边界外侧以速度v0垂直匀强磁场射入，入射方向与CD边界间夹角为θ.已知电子的质量为m，电荷量为e，为使电子能从磁场的另一侧EF射出，求电子的速率v0至少多大？［解析］当入射速率v0很小时，电子会在磁场中转动一段圆弧后又从CD一侧射出，速率越大，轨道半径越大，当轨道的边界与EF相切时，电子恰好能从EF射出，如下图所示.电子恰好射出时，由几何知识可得：典型例题剖析r+rcosθ=d①又②由①②得：③故电子要射出磁场时速率至少应为.Bemvr0)cos1(0mBedv)cos1(mBed［答案］)cos1(mBed典型例题析．如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中，质量为m、带电荷量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是()A.滑块受到的摩擦力不变B.滑块到达地面时的动能与B的大小无关C.滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D.滑块最终可能会沿斜面做匀速直线运动CD典型例题剖析例3一匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面，在xy平面，磁场分布在以O为圆心的一个圆形区域内，一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由原点O开始运动，初速度为v，方向沿x轴正方向，后来粒子经过y轴上的P点，此时速度方向与y轴夹角为30°，P到O的距离为L，如图所示.不计重力的影响，求磁场的磁感应强度B的大小和xy平面上磁场区域的半径R.［解析］粒子在磁场中受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，设其半径为r则rmvqvB2典型例题剖析如图，粒子在磁场中的轨道的圆心C必在y轴上，且P点在磁场区之外.过P点沿速度方向作延长线，它与x轴相交于Q点，过O点作圆弧与x轴相切，并且与PQ相切，切点为A，即粒子离开磁场区的位置，这样也求得圆弧轨迹的圆心C，如图所示.［答案］由图中几何关系得L=3r图中OA的长度即圆形磁场区的半径R，由图中几何关系可得LR33LR33qLmvB3典型例题剖析例4如图所示，在直线MN与PQ之间有两个匀强磁场区域，两磁场的磁感应强度分别为B1、B2，方向均与纸面垂直，两磁场的分界线OO′与MN和PQ都垂直，现有一带正电的粒子质量为m、电荷量为q，以速度v0垂直边界MN射入磁场B1中，并最终垂直于边界PQ从O′Q段射出磁场，已知粒子始终在纸面内