第一部分 专题五 磁场及带电粒子在复合场中的运动（课件+word）-2020高考物理【步步高】大二轮专题复习与增分策略（江苏）

1．(多选)(2019·江苏卷·7)如图1所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等．矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止．则a、b的电流方向可能是(　　) 图1 A．均向左 B．均向右 C．a的向左，b的向右 D．a的向右，b的向左 答案　CD 解析　若a、b的电流方向均向左，根据安培定则及磁场的叠加可知，a直导线到a、b直导线正中间部分的磁场方向垂直纸面向外，而b直导线到a、b直导线正中间部分的磁场方向垂直纸面向里，再根据左手定则可知，矩形线框受到的安培力的合力不为零，与题中线框在磁场作用下静止不符，选项A错误；同理可知B错误；若a的电流方向向左、b的电流方向向右，根据安培定则和磁场的叠加可知，a、b直导线在a、b直导线之间所有空间产生的磁场方向均垂直纸面向外，根据左手定则可知，矩形线框受到的安培力的合力为零，与题中线框在磁场作用下静止相符；同理，若a的电流方向向右、b的电流方向向左，根据安培定则和磁场的叠加可知，a、b直导线在a、b直导线之间所有空间产生的磁场方向均垂直纸面向里，根据左手定则可知，矩形线框受到的安培力的合力也为零，与题中线框在磁场作用下静止相符，选项C、D均正确． 2．(多选)(2014·江苏卷·9)如图2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，式中k为霍尔系数，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(　　) 图2 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 解析　当霍尔元件通有电流IH时，根据左手定则，电子将向霍尔元件的后表面运动，故霍尔元件的前表面电势较高．若将电源的正负极对调，则磁感应强度B的方向换向，IH方向变化，根据左手定则，电子仍向霍尔元件的后表面运动，故仍是霍尔元件的前表面电势较高，选项A、B错误．因R与RL并联，根据并联分流，得IH＝I，故IH与I成正比，选项C正确．由于B与I成正比，设B＝aI，则IL＝I，PL＝I L2RL，故UH＝k＝PL，知UH∝PL，选项D正确． 3．(2018·江苏卷·15)如图3所示，真空中四个相同的矩形匀强磁场区域，高为4d，宽为d，中间两个磁场区域间隔为2d，中轴线与磁场区域两侧相交于O、O′点，各区域磁感应强度大小相等．某粒子质量为m、电荷量为＋q，从O沿轴线射入磁场．当入射速度为v0时，粒子从O上方处射出磁场．取sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6. 图3 (1)求磁感应强度大小B； (2)入射速度为5v0时，求粒子从O运动到O′的时间t； (3)入射速度仍为5v0，通过沿轴线OO′平移中间两个磁场(磁场不重叠)，可使粒子从O运动到O′的时间增加Δt，求Δt的最大值． 答案　(1)　(2)　(3) 解析　(1)粒子做圆周运动的半径r0＝，由题意知r0＝，解得B＝ (2)粒子运动轨迹如图所示，设粒子在一个矩形磁场中的偏转角为α 由d＝rsin α，r＝＝，得sin α＝，即α＝53° 粒子在一个矩形磁场中的运动时间t1＝·， 解得t1＝ 直线运动的时间t2＝＝ 则t＝4t1＋t2＝(). (3)设将中间两磁场分别向中央移动距离x 粒子向上的偏移量y＝2r(1－cos α)＋xtan α 由y≤2d，解得x≤d 则当xm＝d时，Δt有最大值 粒子直线运动路程的最大值sm＝＋(2d－2xm)＝3d 增加路程的最大值Δsm＝sm－2d＝d 增加时间的最大值Δtm＝＝. 1．磁场对电流的作用力 2．带电粒子在匀强磁场中的运动 3．电场与磁场的组合应用实例 装置 原理图 规律 质谱仪 带电粒子由静止被加速电场加速qU＝mv2，在磁场中做匀速圆周运动qvB＝m，则比荷＝ 回旋加速器 交变电流的周期和带电粒子做圆周运动的周期相同，带电粒子在圆周运动过程中每次经过D形盒缝隙都会被加速．D形盒半径为r，由qvB＝m得Ekm＝ 4.电场与磁场的叠加应用实例 装置 原理图 规律 速度选择器 qv0B＝Eq，即v0＝，带电粒子做匀速直线运动 电磁流量计 q＝qvB，所以v＝，所以Q＝vS＝π2＝ 霍尔元件 当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差 1．熟悉“两个等效模型” (1)变曲为直：图4甲所示通电导线，在计算安培力的大小和判断方向时均可等效为ac直线电流． 图4 (