（浙江专用）2020版高考物理一轮复习 专题九 磁场课件

专题九磁场高考物理(浙江专用)五年高考A组自主命题·浙江卷题组考点一磁场的性质安培力1.(2019浙江4月选考,4,3分)下列陈述与事实相符的是 ()A.牛顿测定了引力常量B.法拉第发现了电流周围存在磁场C.安培发现了静电荷间的相互作用规律D.伽利略指出了力不是维持物体运动的原因答案D卡文迪许测定了引力常量,选项A错误;奥斯特发现了电流周围存在磁场,选项B错误;库仑发现了静电荷间的相互作用规律,选项C错误;伽利略指出了力不是维持物体运动的原因,选项D正确。2.(2019浙江4月选考,5,3分)在磁场中的同一位置放置一条直导线,导线的方向与磁场方向垂直,则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流的关系图像正确的是 () 答案A当导线的方向与磁场方向垂直时所受的安培力F=BIL,则描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流I的关系图像正确的是A。3.(2018浙江11月选考,2,3分)发现电流磁效应的物理学家是 ()A.法拉第B.奥斯特C.库仑D.安培答案B奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第发现了电磁感应现象,库仑发现了库仑定律,安培提出了分子电流假说,B正确。4.(2018浙江11月选考,7,3分)电流天平是一种测量磁场力的装置,如图所示。两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ,线圈Ⅰ固定,线圈Ⅱ置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零。下列说法正确的是 ()A.当天平示数为负时,两线圈电流方向相同B.当天平示数为正时,两线圈电流方向相同C.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力D.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力答案A当两线圈电流方向相同时,表现为相互吸引,电流方向相反时,表现为相互排斥,故当天平示数为正时,两者相互排斥,电流方向相反,当天平示数为负时,两者相互吸引,电流方向相同,A正确,B错误;线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力是一对相互作用力,等大反向,C错误;当线圈Ⅰ、Ⅱ中通有电流时,线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对平衡力,D错误。5.(2018浙江4月选考,7,3分)处于磁场B中的矩形金属线框可绕轴OO'转动,当线框中通以电流I时,如图所示,此时线框左右两边受安培力F的方向正确的是 () 答案D由左手定则可知,线框左边导线受到竖直向上的安培力、右边导线受到竖直向下的安培力,故D正确。6.(2018浙江4月选考,12,3分)在城市建设施工中,经常需要确定地下金属管线的位置,如图所示。有一种探测方法是,首先给金属长直管线通上电流,再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作:①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁场最强的某点,记为a;②在a点附近的地面上,找到与a点磁感应强度相同的若干点,将这些点连成直线EF;③在地面上过a点垂直于EF的直线上,找到磁场方向与地面夹角为45°的b、c两点,测得b、c两点距离为L。由此可确定金属管线 () A.平行于EF,深度为 B.平行于EF,深度为LC.垂直于EF,深度为 D.垂直于EF,深度为L2L2L答案A根据题意作出垂直于管线方向的某一截面图,如图所示,点a为水平地面距离管线最近的点即磁场最强的点,同一水平地面相距L的b、c两点磁场方向与地面夹角为45°,由几何关系可得a点距管线距离即管线深度,为L/2;与a点磁感应强度相同的点与管线等距,其连线EF应过a点垂直纸面与管线平行,故选项A正确。 7.(2017浙江4月选考,3,3分)下列描述正确的是 ()A.开普勒提出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B.牛顿通过实验测出了引力常量C.库仑通过扭秤实验测定了电子的电荷量D.法拉第发现了电流的磁效应答案A开普勒提出了太阳系行星运动三定律,指出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳在椭圆轨道的一个焦点上,选项A正确;卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量,选项B错误;密立根通过油滴实验测定了电子的电荷量,选项C错误;奥斯特发现了电流的磁效应,选项D错误。8.(2017浙江4月选考,9,3分)如图所示,两平行直导线cd和ef竖直放置,通以方向相反、大小相等的电流,a、b两点位于两导线所在的平面内。则 ()A.b点的磁感应强度为零B.ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里C.cd导线受到的安培力方向向右D.同时改变两导线的电流方向,cd导线受到的安培力方向不变答案D根据安培定则可知,b点的磁场方向为垂直纸面向外,所以选项A错误;cd在a处产生的磁场方向垂直纸面向里,ef在a处产生的磁场方向垂直纸面向外,所以选项B错误;根据左手定则可判断,电流方向相反的两根导线互相排斥,所以选项C错误;不管电流方向如何,只要电流方向相反,就互相排斥,选项D正确。9.(2016浙江10月选考,10,3分)如图所示,把一根通电的硬直导线ab,用轻绳悬挂在通电螺线管正上方,直导线中的电流方向由a向b。闭合开关S瞬间,导线a端所受安培力的方向是 () A.向上B.向下C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里答案D根据安培定则可知,开关闭合后,螺线管右端为N极。根据左手定则可知,导线a端受垂直纸面向里的安培力,选项D正确。10.(2016浙江4月选考,9,3分)法拉第电动机原理如图所示。条形磁铁竖直固定在圆形水银槽中心,N极向上。一根金属杆斜插在水银中,杆的上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连。电源负极与金属杆上端相连,与电源正极连接的导线插入水银中。从上往下看,金属杆 () A.向左摆动B.向右摆动C.顺时针转动D.逆时针转动答案D通过金属杆的电流流向铰链,根据左手定则,判断安培力的方向,从上往下看,金属杆逆时针转动,故D正确。11.(2015浙江10月选考,9,3分)小张在探究磁场对电流作用的实验中,将直导线换作导体板,如图所示,发现在a、b两点之间存在电压Uab。进一步实验结果如下表:电流磁感应强度电压UabIBUI2B2UI3B3U2IB2U3IB3U由表中结果可知电压Uab ()A.与电流无关B.与磁感应强度无关C.与电流可能成正比D.与磁感应强度可能成反比答案C探究目标是电压与电流、磁感应强度的关系,由控制变量法可知I一定时,Uab与B成正比,同理,B一定时,Uab与I成正比,故只有C正确。1.(2019浙江4月选考,23,10分)有一种质谱仪由静电分析器和磁分析器组成,其简化原理如图所示。左侧静电分析器中有方向指向圆心O、与O点等距离各点的场强大小相同的径向电场,右侧的磁分析器中分布着方向垂直于纸面向外的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右边界平行,两者间距近似为零。离子源发出两种速度均为v0、电荷量均为q、质量分别为m和0.5m的正离子束,从M点垂直该点电场方向进入静电分析器。在静电分析器中,质量为m的离子沿半径为r0的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动,从N点水平射出,而质量为0.5m的离子恰好从ON连线的中点P与水平方向成θ角射出,从静电分析器射出的这两束离子垂直磁场方向射入磁分析器中,最后打在放置于磁分析器左边界的探测板上,其中质量为m的离子打在O点正下方的Q点。已知OP=0.5r0,OQ=r0,N、P两点间的电势差UNP= ,cosθ= ,不计重力和离子间相互作用。2mvq45考点二洛伦兹力带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)求静电分析器中半径为r0处的电场强度E0和磁分析器中的磁感应强度B的大小;(2)求质量为0.5m的离子到达探测板上的位置与O点的距离l(用r0表示);(3)若磁感应强度在(B-ΔB)到(B+ΔB)之间波动,要在探测板上完全分辨出质量为m和0.5m的两束离子,求 的最大值。BB答案(1)E0= B= (2)1.5r0(3)12%200mvqr00mvqr解析(1)径向电场力提供向心力:E0q=m 则E0= ,B= (2)由动能定理得: ×0.5mv2- ×0.5m =qUNPv= = v0或r= = r0l=2rcosθ-0.5r0解得l=1.5r0(3)恰好能分辨两束离子的条件: - = 解得 = -4≈12%200vr200mvqr00mvqr121220v204NPqUvm50.5mvqB52021rBB02cos1rBBB02rBB172.(2017浙江11月选考,23,10分)如图所示,x轴上方存在垂直纸面向外的匀强磁场,坐标原点处有一正离子源,单位时间在xOy平面内发射n0个速率均为v的离子,分布在y轴两侧各为θ的范围内。在x轴上放置长度为L的离子收集板,其右端点距坐标原点的距离为2L,当磁感应强度为B0时,沿y轴正方向入射的离子,恰好打在收集板的右端点。整个装置处于真空中,不计重力,不考虑离子间的碰撞,忽略离子间相互作用。(1)求离子的比荷 ;(2)若发射的离子被收集板全部收集,求θ的最大值;qm(3)假设离子到达x轴时沿x轴均匀分布。当θ=37°,磁感应强度在B0≤B≤3B0的区间取不同值时,求单位时间内收集板收集到的离子数n与磁感应强度B之间的关系。(不计离子在磁场中运动的时间)答案见解析解析(1)洛伦兹力提供向心力qvB0=m 圆周运动的半径R=L得 = (2)如图1所示,以最大值θm入射时,有Δx=2R(1-cosθm)=L或2Rcosθm=L得θm=  2vRqm0vBL3图1(3)BB0,全部收集到离子时的最小半径为R1如图2,有2R1cos37°=L得B1= =1.6B0当B0≤B≤1.6B0时,有n1=n0B1.6B0,恰好收集不到离子时的半径为R2,有R2=0.5L得B2=2B0当1.6B0B≤2B0时,设R'= ,有n2= n0=n0(5- )当2B0B≤3B0时,有n3=01mvqRmvqB2'2'(1cos37)RLR052BB图23.(2017浙江4月选考,23,10分)如图所示,在xOy平面内,有一电子源持续不断地沿x正方向每秒发射出N个速率均为v的电子,形成宽为2b、在y轴方向均匀分布且关于x轴对称的电子流。电子流沿x方向射入一个半径为R、中心位于原点O的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直xOy平面向里,电子经过磁场偏转后均从P点射出。在磁场区域的正下方有一对平行于x轴的金属平行板K和A,其中K板与P点的距离为d,中间开有宽度为2l且关于y轴对称的小孔。K板接地,A与K两板间加有正负、大小均可调的电压UAK。穿过K板小孔到达A板的所有电子被收集且导出,从而形成电流。已知b= R,d=l,电子质量为m,电荷量为e,忽略电子间相互作用。(1)求磁感应强度B的大小;(2)求电子流从P点射出时与负y轴方向的夹角θ的范围;(3)当UAK=0时,每秒经过极板K上的小孔到达极板A的电子数;(4)画出电流i随UAK变化的关系曲线。32答案见解析解析(1)轨道半径r=RB= (2)上端电子从P点射出时与负y轴的夹角θm满足sinθm= ,得θm=60°同理下端电子从P点射出时与负y轴的夹角也为60°范围是-60°≤θ≤60° (3)tanα= ,得α=45°mveRbRldy'=Rsinα= R设每秒进入两极板间的电子数为n = = =0.82n=0.82N(4)由动能定理得出遏止电压U0U0=- mv2与负y轴成45°角的电子的运动轨迹则好与A板相切,其逆过程是类平抛运动,达到饱和电流所需的最小反向电压U=- mv2或根据(3)可得饱和电流大小Imax=0.82Ne22nN'yb6312e14e1.(2018浙江11月选考,10,3分)磁流体发电的原理如图所示。将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中,在相距为d、宽为a、长为b的两平行金属板间便产生电压。如果把上、下板和电阻R连接,上、下板就是一个直流电源的两极。若稳定时等离子体在两板间均匀分布,电阻率为ρ。忽略边缘效应,下列判断正确的是 ()A.上板为正极,电流I= B.上板为负极,电流I= C.下板为正极,电流I= BdvabRabρd2BvadRabρbBdvabRabρd考点三带电粒子在复合场中的运动D.下板为负极,电流I= 2BvadRabρb