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1、要點12　磁場 [規(guī)律要點] 1.基本概念及相關應用 2.圓周運動中有關對稱規(guī)律 (1)從直線邊界射入勻強磁場的粒子，從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角相等，如圖1甲、乙、丙所示。 (2)在圓形磁場區(qū)域內，沿半徑射入的粒子，必沿半徑射出，如圖丁所示。 圖1 3.磁發(fā)散和磁聚焦：當粒子做圓周運動的半徑與圓形磁場的半徑相等時，會出現(xiàn)磁發(fā)散或磁聚焦現(xiàn)象，即當粒子由圓形磁場的邊界上某點以不同速度射入磁場時，會平行射出磁場，如圖2甲所示；當粒子平行射入磁場中時，會在圓形磁場中匯聚于圓上一點，如圖乙所示。 圖2 4.環(huán)狀磁場區(qū)域規(guī)律要點 (1)徑向出入：帶電粒子沿(逆)半徑

2、方向射入磁場，若能返回同一邊界，則一定逆(沿)半徑方向射出磁場，如圖3甲、乙所示。 (2)最值相切：一群粒子沿環(huán)狀的半徑方向從中空區(qū)域射入磁場，不能穿越磁場的最大速度對應軌跡如圖丙所示；沿各方向從中空區(qū)域射入磁場區(qū)的所有粒子都不能穿越磁場的最大速度對應軌跡如圖丁所示。 圖3 5.用動圓法解臨界問題 (1)定圓旋轉法：當帶電粒子射入磁場時的速率v大小一定，但射入的方向變化時，粒子做圓周運動的軌道半徑R是確定的。在確定粒子運動的臨界情景時，可以以入射點為定點，將軌跡圓旋轉，作出一系列軌跡，從而探索出臨界條件。如圖4所示為粒子進入單邊界磁場時的情景。 圖4 (2)動態(tài)放縮法：當帶

3、電粒子射入磁場的方向確定，但射入時的速度v大小或磁場的強弱B變化時，粒子做圓周運動的軌道半徑R隨之變化。在確定粒子運動的臨界情景時，可以以入射點為定點，將軌道半徑放縮，作出一系列的軌跡，從而探索出臨界條件。如圖5所示，粒子進入長方形邊界OABC從BC邊射出的臨界情景為②和④。 圖5 [保溫訓練] 1.(2016·北京高考)中國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也?！边M一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖6。結合上述材料，下列說法不正確的是(　　) 圖6 A.地理南、北極與地磁場的南、北極不重合 B.地球

4、內部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近 C.地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行 D.地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用 解析　地球為一巨大的磁體，地磁場的南、北極在地理上的北極和南極附近，兩極并不重合；且地球內部也存在磁場，只有赤道上空磁場的方向才與地面平行；對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的速度方向與地磁場方向不會平行，一定受到地磁場力的作用，故選項C說法不正確。 答案　C 2.(2018·無錫模擬)洛倫茲力使帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，下列各圖中均標有帶正電荷粒子的運動速度、洛倫茲力及磁場的方向，虛線圓表示粒子的軌跡，其中可能出現(xiàn)的情況是(　　)

5、 解析　由粒子的速度和磁場方向，根據(jù)左手定則判斷得知，A圖中洛倫茲力指向圓心，提供向心力，故選項A正確；B圖中洛倫茲力向上背離圓心，粒子不可能沿圖示軌跡做勻速圓周運動，故選項B錯誤；C圖中洛倫茲力向左背離圓心，粒子不可能沿圖示軌跡做勻速圓周運動，故選項C錯誤；D圖中洛倫茲力方向不指向圓心，粒子不可能沿圖示軌跡做勻速圓周運動，故選項D錯誤。 答案　A 3.(多選)(2018·江蘇無錫聯(lián)考)如圖7所示，在邊界MN的兩側分別有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小不同，兩個粒子從邊界上的O點同時向上以垂直于邊界的速度射入磁場，兩個粒子在磁場中做圓周運動的半徑不同，結果兩個粒子同時分別到達邊界上

6、的A點和B點，則(　　) 圖7 A.兩粒子的速度大小相等 B.兩粒子的質量相同 C.兩粒子的比荷相同 D.兩粒子在以后的運動中都會同時到達邊界MN 答案　CD 4.(多選)(2018·江蘇如皋中學調研)回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中，如圖8所示，要增大帶電粒子射出時的動能，則下列說法中正確的是(　　) 圖8 A.減小狹縫間的距離 B.增大磁場的磁感應強度 C.增大D形金屬盒的半徑 D.增大勻強電場間的

7、加速電壓 答案　BC 5.(多選)將一小段通電直導線垂直磁場方向放入一勻強磁場中，下列圖象能正確反映各量間關系的是(　　) 解析　勻強磁場各處的磁感應強度的大小和方向相同，不隨F或IL而發(fā)生變化，故選項B正確，D錯誤；由于導線垂直于磁場，有B＝，即F＝ILB。可見在B不變的情況下F與IL成正比，所以選項A錯誤，C正確。 答案　BC 6.(多選)(2018·洛陽聯(lián)考)如圖9是“探究影響通電導體在磁場中受力因素”的實驗示意圖。三塊相同馬蹄形磁鐵并列放置在水平桌面上，導體棒用圖中1、2、3、4輕而柔軟的細導線懸掛起來，它們之中的任意兩根可與導體棒和電源構成回路。認為導體棒所在位置附近為

8、勻強磁場，最初細導線1、4接在直流電源上，電源沒有在圖中畫出。關于接通電源時可能出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象，下列敘述正確的是(　　) 圖9 A.改變電流方向同時改變磁場方向，導體棒擺動方向將會改變 B.僅改變電流方向或者僅改變磁場方向，導體棒擺動方向一定改變 C.增大電流同時并改變接入導體棒上的細導線，接通電源時，導體棒擺動幅度一定增大 D.僅拿掉中間的磁鐵，導體棒擺動幅度減小 解析　根據(jù)左手定則判斷可知，改變電流方向同時改變磁場方向，導體棒擺動方向不會改變，選項A錯誤；僅改變電流方向或者僅改變磁場方向，導體棒擺動方向一定改變，選項B正確；增大電流同時并改變接入導體棒上的細導線，結合題意可

9、知，導體棒在磁場中的有效長度減小，則接通電源時，導體棒擺動幅度不一定增大，選項C錯誤；僅拿掉中間的磁鐵，導體棒所受安培力減小，擺動幅度減小，選項D正確。 答案　BD 7.(多選)如圖10所示是質譜儀的工作原理示意圖。加速電場的電壓為U，速度選擇器中的電場強度為E，磁感應強度為B1，偏轉磁場的磁感應強度為B2，一電荷量為q的帶正電的粒子在加速電場中加速后進入速度選擇器，剛好能從速度選擇器進入偏轉磁場做圓周運動，測得直徑為d，照相板上有記錄粒子位置的膠片。下列表述正確的是(　　) 圖10 A.質譜儀是分析同位素的重要工具 B.粒子在速度選擇器中做勻加速直線運動 C.所有粒子進入偏轉磁場時的速度相同 D.粒子質量為 解析　質譜儀是分析同位素的重要工具，選項A正確；經(jīng)過速度選擇器時可知能通過狹縫的帶電粒子做勻速直線運動且速率等于，故選項B錯誤，C正確；粒子通過速度選擇器有qE＝qvB1，進入偏轉磁場后，洛倫茲力提供向心力有qvB2＝m，而r＝，解得m＝，選項D正確。 答案　ACD 6