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第九周專題：磁場-1第一天例1：關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強磁場中所受的安培力，下列說法正確的是（ ）A.安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線B.安培力的方向總是垂直于磁場的方向C.安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場方向的夾角無關(guān)D.將直導(dǎo)線從中點折成直角，安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话氪鸢概c提示：B【解析】由左手定則安培力方向一定垂直于導(dǎo)線和磁場方向，A錯的B對的；F=BIL sin ,安培力大小與磁場和電流夾角有關(guān)，C錯誤的；從中點折成直角后，導(dǎo)線的有效長度不等于導(dǎo)線長度一半，D錯練習(xí)：如圖，兩根平行長直導(dǎo)線相距2L，通有大小相等、方向相同的恒定電流，a、b、c是導(dǎo)線所在平面內(nèi)的三點，左側(cè)導(dǎo)線與它們的距離分別為、和3.關(guān)于這三點處的磁感應(yīng)強度，下列判斷正確的是（ ）Aa處的磁感應(yīng)強度大小比c處的大Bb、c兩處的磁感應(yīng)強度大小相等Ca、c兩處的磁感應(yīng)強度方向相同Db處的磁感應(yīng)強度為零答案與提示：AD 【解析】 根據(jù)通電直導(dǎo)線的磁場，利用右手螺旋定則，可知b處場強為零，兩導(dǎo)線分別在a處的產(chǎn)生的場強都大于在c處產(chǎn)生的場強，a、c兩處的場強疊加都是同向疊加，選項AD正確。第二天例2：“人造小太陽”托卡馬克裝置使用強磁場約束高溫等離子體，使其中的帶電粒子被盡可能限制在裝置內(nèi)部，而不與裝置器壁碰撞。已知等離子體中帶電粒子的平均動能與等離子體的溫度T成正比，為約束更高溫度的等離子體，則需要更強的磁場，以使帶電粒子的運動半徑不變。由此可判斷所需的磁感應(yīng)強度B正比于（ ）A B C D答案與提示：A【解析】由于等離子體中帶電粒子的平均動能與等離子體的溫度T成正比，即。帶電粒子在磁場中做圓周運動，洛侖磁力提供向心力：得。而故可得：又帶電粒子的運動半徑不變，所以。A正確。練習(xí)：如圖，MN為鋁質(zhì)薄平板，鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強磁場(未畫出)。一帶電拉子從緊貼鋁板上表面的P點垂直于鋁板向上射出，從Q點穿越鋁板后到達(dá)PQ的中點O。已知拉子穿越鋁板時，其動能損失一半，這度方向和電荷量不變。不計重力。鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強度大小之比為（ ）A2 B C1 D答案與提示：D 【解析】：動能是原來的一半，則速度是原來的倍，又由得上方磁場是下方磁場的倍，選D。第三天硅微條徑跡探測器永磁鐵永磁鐵例3：圖為某磁譜儀部分構(gòu)件的示意圖。圖中，永磁鐵提供勻強磁場，硅微條徑跡探測器可以探測粒子在其中運動的軌跡。宇宙射線中有大量的電子、正電子和質(zhì)子。當(dāng)這些粒子從上部垂直進(jìn)入磁場時，下列說法正確的是電子與正電子的偏轉(zhuǎn)方向一定不同電子與正電子在磁場中運動軌跡的半徑一定相同僅依據(jù)粒子運動軌跡無法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子粒子的動能越大，它在磁場中運動軌跡的半徑越小答案與提示：AC【解析】由于電子和正電子帶電性相反，若入射速度方向相同時，受力方向相反，則偏轉(zhuǎn)方向一定相反， A正確；由于電子和正電子的入射速度大小來知，由得可知，運動半徑不一定相同，B錯誤；雖然質(zhì)子和正電子帶電量及電性相同，但是兩者的動量大小未知，無法判斷粒子是質(zhì)子還是正電子， C正確；由，則，粒子的動能越大，它在磁場中運動軌跡的半徑越大D錯誤?！窘忸}點撥】熟練掌握帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑公式是解決該題的關(guān)鍵。練習(xí)：帶電粒子a、b在同一勻強磁場中做勻速圓周運動，他們的動量大小相等，a運動的半徑大于b運動的半徑。若a、b的電荷量分別為qa、qb，質(zhì)量分別為ma、mb,周期分別為Ta、Tb。則一定有（ ）A.qaqbB. mambC. TaTbD.答案與提示：A【解析】帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，由牛頓第二定律有：，因為兩個粒子的動量相等,且，所以，A項正確；速度不知道，所以質(zhì)量關(guān)系不確定，B項錯誤；又因為，質(zhì)量關(guān)系不知道，所以周期關(guān)系不確定，CD項錯誤。第四天例4：如圖1所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為L，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。垂直于導(dǎo)軌水平對稱放置一根均勻金屬棒。從t=0時刻起，棒上有如圖2所示的持續(xù)交流電流I，周期為T，最大值為Im，圖1中I所示方向為電流正方向。則金屬棒A. 一直向右移動B. 速度隨時間周期性變化C. 受到的安培力隨時間周期性變化D. 受到的安培力在一個周期內(nèi)做正功答案與提示：ABC【解析】由圖像得棒的運動是先加速再減速，再加速再減速，一直向右運動，選項A對；一個周期內(nèi)棒先勻加速再勻減速運動，選項B對；由F=BIL，安培力隨時間做周期性的變化，選項C對；受到的安培力在一個周期內(nèi)先做正功后做負(fù)功，選項D錯。第五天例5：如圖，在第一象限存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度方向垂直于紙面(xy平面)向外；在第四象限存在勻強電場，方向沿x軸負(fù)向。在y軸正半軸上某點以與x軸正向平行、大小為v0的速度發(fā)射出一帶正電荷的粒子，該粒子在(d，0)點沿垂直于x軸的方向進(jìn)人電場。不計重力。若該粒子離開電場時速度方向與y軸負(fù)方向的夾角為，求：電場強度大小與磁感應(yīng)強度大小的比值；該粒子在電場中運動的時間?！敬鸢浮浚ǎǎ窘馕觥浚?）如圖粒子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運動，設(shè)磁感應(yīng)強度大小為B，粒子質(zhì)量與所帶電荷量分別為m和q，圓周運動的半徑為R0，由洛倫茲力公式及牛頓第二定律得：由題給條件和幾何關(guān)系可知：R0d設(shè)電場強度大小為E，粒子進(jìn)入電場后沿x軸負(fù)方向的加速度大小為ax，在電場中運動的時間為t，離開電場時沿x軸負(fù)方向的速度大小為vy。由牛頓定律及運動學(xué)公式得： 粒子在電場中做類平拋運動，如圖所示 聯(lián)立得（）同理可得第六天例6：如圖25所示，足夠大的S1S2B0mNMA1A2+q+-6LLLdp圖25平行擋板A1、A2豎直放置，間距6L。兩板間存在兩個方向相反的勻強磁場區(qū)域和，以水平面MN為理想分界面。區(qū)的磁感應(yīng)強度為B0，方向垂直紙面向外，A1、A2上各有位置正對的小孔S1、S2，兩孔與分界面MN的距離均為L。質(zhì)量為m、+q的粒子經(jīng)寬度為d的勻強電場由靜止加速后，沿水平方向從S1進(jìn)入?yún)^(qū)，并直接偏轉(zhuǎn)到MN上的P點，再進(jìn)入?yún)^(qū)。P點與A1板的距離是L的k倍。不計重力，碰到擋板的粒子不予考慮。（1）若k=1，求勻強電場的電場強度E；（2）若2k3，且粒子沿水平方向從S2射出，求出粒子在磁場中的速度大小v與k的關(guān)系式和區(qū)的磁感應(yīng)強度B與k的關(guān)系式?！敬鸢浮浚海?） （2） 【解析】：（1）若k=1，則有： MP=L，粒子在勻強磁場中作勻速圓周運動，根據(jù)幾何關(guān)系，該情況粒子的軌跡半徑為：R=L，粒子在勻強磁場中作勻速圓周運動，則有：粒子在勻強電場中加速，根據(jù)動能定理有： 綜合上式解得：（2）因為2k3，且粒子沿水平方向從S2射出，該粒子運動軌跡如上圖所示，則從S1到S2的軌跡如圖所示：有幾何關(guān)系：,又有 則整理解得： 又因為： 根據(jù)