教学内容：磁场综合讲解

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1、学科：物理教学内容：磁场综合讲解 【本章知识框架】 【历届相关试题分析】一、磁场对电流的作用1．（1998年全国高考）通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图11—1所示，ab边与MN平行，关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是图11—1A．线框有两条边所受的安培力方向相同B．线框有两条边所受的安培力大小相同C．线框所受安培力的合力朝左D．cd所受安培力对ab边的力矩不为零【解析】由左手定则知A错；因bc边和ad边所处磁场相同，故B对；由于ab边和cd边所处磁感应强度不同，故Fab＞Fcd，且方向相反，合力向左，ad、b

2、c两边安培力之和为零，故C对；四边所受安培力均在线圈平面内，故D错．【答案】BC2．（2000年上海高考）如图11—2所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为A．F2B．F1－F2C．F1＋F2D．2F1－F2【解析】由安培定则和左手定则知：导线a、b受力大小相等，方向相反．【答案】A3．（2002年上海高考）磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B2/2μ，式中B是磁感应强度，μ是磁导率，在空气

3、中μ为一已知常量．为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl，并测出拉力F，如图11—3所示，因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系为B＝______．图11—3【解析】拉力做功为W＝FΔl则所以B＝【答案】 二、磁场对运动电荷的作用4．（2002年全国高考）电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的．电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图11—4所示．磁场方向垂直于圆面．磁场区的中心为O，半径为r．

4、当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点．为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？图11—4【解析】电子在磁场中沿圆弧ab运动，圆心为C，半径为R．以v表示电子进入磁场时的速度，m、e分别表示电子的质量和电量，则eU＝mv2evB＝又有由以上各式解得B＝【答案】5．（1999年全国高考）图11—5中虚线MN是一垂直纸面的平面与纸面的交线，在平面右侧的半空间存在一磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向外．O是MN上的一点，从O点可以向磁场区域发射电量为＋ｑ、质量为m、速率为v的粒子，粒子射入磁场时

5、的速度可在纸面内各个方向．已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的P点相遇，P到O的距离为L．不计重力及粒子间的相互作用．图11—5（1）求所考查的粒子在磁场中的轨道半径．（2）求这两个粒子从O点射入磁场的时间间隔．【解析】（1）设粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为R，由牛顿第二定律，有qvB＝得R＝．（2）如下图所示，以OP为弦可画两个半径相同的圆，分别表示在P点相遇的两个粒子的轨道．圆心分别为O1、O2，OP弦所张圆心角为α．先射入的粒子由O→P的时间t1＝T后射入的粒子由O→P的时间t2＝式中T为圆周运动周期，T＝．两粒子射入的时间间隔Δt＝t1－t

6、2＝（π－α）由得α＝由上两式可解得Δt＝．（根据arcsinθ＝可将上面结果化为Δt＝）答案：（1）（2）6．（2000年全国高考）如图11—6所示，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四个狭缝a、b、c和d，外筒的半径为r0．在圆筒之外的足够大区域有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感应强度的大小为B．在两极间加上电压，使两圆筒间的区域内有沿半径向外的电场．一质量为m、带电量为＋q的粒子，从紧贴内筒且正对狭缝a的S出发，初速度为零．如果该粒子经过一段时间后恰好又回到出发点S，则两电极间电压U应是多少?（不计重力，整个装置在真空中）图11

7、—6【解析】带电粒子从S出发，在两筒之间的电场力作用下加速，沿径向穿出a而进入磁场区，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动．粒子再回到S点的条件是能沿径向再通过狭缝d．只要穿过了d，粒子就在电场力作用下先减速，再反向加速，经b重新进入磁场区．然后粒子将以同样的方式经过c、b，再经a回到S点．设粒子射入磁场区的速度为v，则根据能量守恒，有：mv2＝qU……（1），设粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动的半径为R，由洛伦兹力公式和牛顿定律得：……（2）由前面分析知，要回到s点，粒子从a到d必须过圆周．所以半径R必等于筒的外半