2016浙江版高考物理复习预测题 第5题 磁场 预测题型4 带电粒子在复合场中的运动 Word版含答案

【高频考点解读】1.理解掌握带电粒子的电偏转和磁偏转的条件、运动性质，会应用牛顿运动定律进行分析研究，掌握研究带电粒子的电偏转和磁偏转的方法，能够熟练处理类平抛运动和圆周运动． 2．学会按照时间先后或空间先后顺序对运动进行分析，分析运动速度的承前启后关联、空间位置的距离关系、运动时间的分配组合等信息将各个运动联系起来． 3.能够正确对叠加场中的带电粒子从受力、运动、能量三个方面进行分析.4.能够合理选择力学规律(牛顿运动定律、运动学规律、动能定理、能量守恒定律等)对粒子的运动进行研究． 【热点题型】题型一 质谱仪与回旋加速器例1、(多选)如图8-3-3所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(磁感应强度为B )和匀强电场(电场强度为E )组成的速度选择器，然后粒子通过平板S 上的狭缝P 进入另一匀强磁场(磁感应强度为B ′)，最终打在A 1A 2上，下列表述正确的是( )图8-3-3 A ．粒子带负电B ．所有打在A 1A 2上的粒子，在磁感应强度为B ′的磁场中的运动时间都相同C ．能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于E BD ．粒子打在A 1A 2的位置越靠近P ，粒子的比荷qm越大【答案】CD【提分秘籍】 1．质谱仪(1)构造：如图8-3-1所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成。

图8-3-1(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，qU ＝12mv 2。

粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvB ＝m v 2r 。

由以上两式可得r ＝1B 2mU q ，m ＝qr 2B 22U ，q m ＝2UB 2r 2。

2．回旋加速器图8-3-2(1)构造：如图8-3-2所示，D 1、D 2是半圆形金属盒，D 形盒的缝隙处接交流电源，D 形盒处于匀强磁场中。

(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁场回旋，由qvB ＝mv 2r ，得E km ＝q 2B 2r 22m ，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B 和D 形盒半径r 决定，与加速电压无关。

课题：带电粒子在复合场中的运动知识点总结：一、带电粒子在有界磁场中的运动1．解决带电粒子在有界磁场中运动问题的方法可总结为：（1）画轨迹（草图）；（2）定圆心；（3）几何方法求半径．2．几个有用的结论：（1）粒子进入单边磁场时，进、出磁场具有对称性，如图2（a）、（b）、（c）所示．（2）在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出，如图（d）所示．（3）当速率一定时，粒子运动的弧长越长，圆心角越大，运动时间越长．二、带电粒子在有界磁场中运动的临界问题带电粒子刚好穿出或刚好不穿出磁场的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．这类题目中往往含有“最大”、“最高”、“至少”、“恰好”等词语，其最终的求解一般涉及极植，但关键是从轨迹入手找准临界状态．（1）当粒子的入射方向不变而速度大小可变时，由于半径不确定，可从轨迹圆的缩放中发现临界点．（2）当粒子的入射速度大小确定而方向不确定时，轨迹圆大小不变，只是位置绕入射点发生了旋转，可从定圆的动态旋转中发现临界点．三、带电粒子在叠加场中的运动1．带电粒子在叠加场中无约束情况下的运动情况分类（1）磁场力、重力并存①若重力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动．②若重力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，故机械能守恒，由此可求解问题．（2）电场力、磁场力并存（不计重力的微观粒子）①若电场力和洛伦兹力平衡，则带电体做匀速直线运动．②若电场力和洛伦兹力不平衡，则带电体将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用动能定理求解问题．（3）电场力、磁场力、重力并存①若三力平衡，一定做匀速直线运动．②若重力与电场力平衡，一定做匀速圆周运动．③若合力不为零且与速度方向不垂直，将做复杂的曲线运动，因洛伦兹力不做功，可用能量守恒或动能定理求解问题．四、带电粒子在叠加场中有约束情况下的运动带电体在复合场中受轻杆、轻绳、圆环、轨道等约束的情况下，除受场力外，还受弹力、摩擦力作用，常见的运动形式有直线运动和圆周运动，此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功的特点，运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果．五、带电粒子在组合场中的运动带电粒子在组合场中的运动，实际上是几个典型运动过程的组合，因此解决这类问题要分段处理，找出各分段之间的衔接点和相关物理量，问题即可迎刃而解．常见类型如下：1．从电场进入磁场（1）粒子先在电场中做加速直线运动，然后进入磁场做圆周运动．在电场中利用动能定理或运动学公式求粒子刚进入磁场时的速度．（2）粒子先在电场中做类平抛运动，然后进入磁场做圆周运动．在电场中利用平抛运动知识求粒子进入磁场时的速度．2．从磁场进入电场（1）粒子进入电场时的速度与电场方向相同或相反，做匀变速直线运动（不计重力）．（2）粒子进入电场时的速度方向与电场方向垂直，做类平抛运动典例强化例1、在以坐标原点O 为圆心、半径为r 的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图3所示．一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x 轴的交点A 处以速度v 沿－x 方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y 轴的交点C 处沿＋y 方向飞出．（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其荷质比q m ；（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B ′，该粒子仍从A 处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B ′多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t 是多少？例2、真空区域有宽度为L 、磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向如图4所示，MN 、PQ 是磁场的边界．质量为m 、电荷量为＋q 的粒子沿着与MN 夹角为θ＝30°的方向垂直射入磁场中，粒子刚好没能从PQ 边界射出磁场（不计粒子重力的影响），求粒子射入磁场的速度大小及在磁场中运动的时间．例3、如图所示的直角坐标系xOy 中，x <0，y >0的区域内有沿x 轴正方向的匀强电场，x ≥0的区域内有垂直于xOy 坐标平面向外的匀强磁场，x 轴上P 点坐标为（－L,0），y 轴上M 点的坐标为（0，233L ）．有一个带正电的粒子从P 点以初速度v 沿y 轴正方向射入匀强电场区域，经过M 点进入匀强磁场区域，然后经x 轴上的C 点（图中未画出）运动到坐标原点O ．不计重力．求：（1）粒子在M 点的速度v ′；（2）C 点与O 点的距离x ；（3）匀强电场的电场强度E 与匀强磁场的磁感应强度B 的比值．例4、如图5所示，在NOQ 范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场Ⅰ，在MOQ 范围内有垂直于纸面向外的匀强磁场Ⅱ，M 、O 、N 在一条直线上，∠MOQ ＝60°，这两个区域磁场的磁感应强度大小均为B 。

GUANG DONG JIAO YU GAO ZHONG带电粒子在复合场中的运动问题剖析■甘肃省院南市武都实验中学田长军带电粒子在复合场中的运动问题综合了洛伦兹力、牛顿运动定律、匀速圆周运动、能量观点等重点知识，同时对数学运算能力、空间想象能力、作图能力都有较高要求，是高考命题的热点和重点。

近年来，高考对带电粒子在复合场中的运动问题考查比较频繁，一般为计算题和选择题，难度较大，综合性较强，预计该考点仍为今后高考考查的热点。

笔者对近年来全国卷高考真题进行了研究，总结了带电粒子在复合场中运动问题的命题规律，并给出了典型预测题及相应的备考策略，希望对同学们备考有所帮助。

―、近年全国卷真题命题规律年份试卷题号题型考向难度2020全国卷n17单选题电场与磁场的组合中2019全国卷I24计算题电场与磁场的组合中全国卷m18单选题磁场与磁场的组合中全国卷皿24计算题重力场和电场的叠加中2018全国卷I25计算题电场与磁场的组合难全国卷n25计算题电场与磁场的组合难全国卷in24计算题电场与磁场的组合中2017全国卷I16单选题重力场、电场和磁场的叠加易全国卷n25计算题重力场和电场的叠加难全国卷in24计算题磁场与磁场的组合中2016全国卷I15单选题电场与磁场的组合易根据上表分析，近年来全国卷对此类问题命题有以下规律：1. 考查题型：考查题型有单选题和压轴计算题，预计今 后仍然以电场和磁场的组合为高频考点，出现压轴多选题的可能性也较大。

2. 考向：非常热的考向是带电粒子在组合场中的运动，电场与磁场的组合是高频考点；较热的考向是带电粒子在叠加场中的运动。

预计今后仍以考查组合场和叠加场为主，不排除考査交变场的可能。

还有可能将复合场问题与图像问题、临界问题、最值问题与现代科技综合考査。

3. 难度：因本考点与力学知识的综合，使考题的难度较 大，常以中等题或难题形式出现。

4. 考查的物理核心素养主要为：物理观念和科学思维。

一、单项选择题1．【2015·浙江省深化课程改革协作校高三11月期中联考】如图所示，在空间中有一坐标系Oxy ，其第一象限内充满着两个匀强磁场区域I 和 Ⅱ，直线OP 是它们的边界．区域I 中的磁感应强度为B ，方向垂直纸面向外；区域Ⅱ中的磁感应强度为2B ，方向垂直纸面向内．边界上的P 点坐标为（4L ，3L )．一质量为 m 、电荷量为q 的带正电粒子从P 点平行于y 轴负方向射人区域I ，经过一段时间后， 粒子恰好经过原点O ．忽略粒子重力，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．则下列说法中不正确的是A ．该粒子一定沿y 轴负方向从O 点射出B ．该粒子射出时与y 轴正方向夹角可能是74°C ．该粒子在磁场中运动的最短时间qBm t 6053π= D ．该粒子运动的可能速度为)3,2,1(1225 ==n nmqBL v 【答案】B两磁场中做圆周运动的半径分别为： 122R R =,有题意知OP 边与x 轴的夹角3tan 4L Lα=，知37α=︒，故考点：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 牛顿第二定律2.【2015·浙江省东阳中学高三上学期期末综合能力检测卷】如图所示，斜面顶端在同一高度的三个光滑斜面AB 、AC 、AD ，均处于水平方向的匀强磁场中．一个带负电的绝缘物块，分别从三个斜面顶端A 点由静止释放，设滑到底端的时间分别为t AB 、t AC 、t AD ，则A ．t AB ＝t AC ＝t AD B ．t AB >t AC >t AD C ．t AB <t AC <t AD D ．无法比较【答案】C【解析】 因为小球带负电．当它下滑时所受的洛伦兹力方向垂直于速度方向向下，随速度的增加对斜面的压力越来越大，由于斜面光滑，故物体的加速度只由重力平行与斜面方向的分力决定，所以物块做匀加速运动．运动的加速度：a=gsinθ，设斜面高h ，则斜面长：sin h L θ=，运动的时间t ：212at L =，解得t =，可知，θ越小，时间越长．故：t AB ＜t AC ＜t AD ，故选：C考点：牛顿第二定律；洛伦兹力.3.【2015·浙江省深化课程改革协作校高三11月期中联考】如图所示，在空间中有一坐标系Oxy ，其第一象限内充满着两个匀强磁场区域I 和 Ⅱ，直线OP 是它们的边界．区域I 中的磁感应强度为B ，方向垂直纸面向外；区域Ⅱ中的磁感应强度为2B ，方向垂直纸面向内．边界上的P 点坐标为（4L ，3L )．一质量为 m 、电荷量为q 的带正电粒子从P 点平行于y 轴负方向射人区域I ，经过一段时间后， 粒子恰好经过原点O ．忽略粒子重力，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．则下列说法中不正确的是A ．该粒子一定沿y 轴负方向从O 点射出B ．该粒子射出时与y 轴正方向夹角可能是74°C ．该粒子在磁场中运动的最短时间qBm t 6053π= D ．该粒子运动的可能速度为)3,2,1(1225 ==n nmqBL v 【答案】B性知从区域Ⅱ中射出的粒子速度方向一定为y 轴负方向，故A 选项正确，B 选项错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为2m T qBπ=，粒子在区域Ⅰ中转过的圆心角为1106θ=︒，粒子在区域Ⅰ中运动的时间为11153290m t T qBθππ==⋅，粒子在区域Ⅱ中转过的圆心角为2106θ=︒粒子在区域Ⅱ中运动的时间为112532180m t T qB θππ==⋅所以该粒子在磁场中运动的最短时间12t t t =+=5360m qBπ，故C 选项正确； 带电粒子每次从区域Ⅱ射出为一个周期，在OP 边移动的距离为012L L L =+，其中1182cos375mv L R qB =︒=，2242cos375mv L R qB =︒=，而05L nL =,n =1,2,3……联立解得)3,2,1(1225 ==n nmqBL v ,故D 选项正确；综上所述，只有B 选项错误。

姓名：________班级：________学号：________ 预测题型2带电粒子在磁场中运动1．(2015·西安模拟)如图1所示,在一个圆形区域内,两个方向相反且都垂直于纸面匀强磁场分布在以直径A2A4为边界两个半圆形区域Ⅰ.Ⅱ中,A2A4与A1A3夹角为60°.一质量为m.带电荷量为＋q粒子以某一速度从Ⅰ区边缘点A1处沿与A1A3成30°角方向射入磁场,随后该粒子以垂直于A2A4方向经过圆心O进入Ⅱ区,最后再从A4处射出磁场．已知该粒子从射入到射出磁场所用时间为t,求：图1(1)画出粒子在磁场Ⅰ和Ⅱ中运动轨迹；(2)粒子在磁场Ⅰ和Ⅱ中轨道半径R1和R2比值；(3)Ⅰ区和Ⅱ区中磁感应强度大小(忽略粒子重力)．2．(2015·保定模拟)如图2所示,在平面直角坐标系中三角形FGH 区域内存在着垂直纸面向里匀强磁场,磁感应强度大小为B ,三点坐标分别为F (－3L,5L ).G (－3L ,－3L ).H (5L ,－3L )．坐标原点O 处有一体积可忽略粒子发射装置,能够连续不断地在该平面内向各个方向均匀发射速度大小相等带正电同种粒子,单位时间内发射粒子数目稳定．粒子质量为m ,电荷量为q ,不计粒子间相互作用以及粒子重力．图2(1)速率在什么范围内所有粒子均不可能射出该三角形区域？(2)如果粒子发射速率为2qBL m,设在时间t 内粒子源发射粒子总个数为N ,在FH 边上安装一个可以吸收粒子挡板,那么该时间段内能够打在挡板FH 上粒子有多少？并求出挡板上被粒子打中长度．答案精析预测题型2带电粒子在磁场中运动1．(1)轨迹见解析图(2)2∶1(3)5πm6qt5πm3qt解析(1)画出粒子在磁场Ⅰ和Ⅱ中运动轨迹如图所示．(2)设粒子入射速度为v,已知粒子带正电,故它在磁场中先顺时针做圆周运动,再逆时针做圆周运动,最后从A4点射出,用B1.B2.R1.R2.T1.T2分别表示在磁场Ⅰ区.Ⅱ区磁感应强度.轨道半径和周期(没有设符号,在图中标记也可以)设圆形区域半径为r,如图所示,已知带电粒子过圆心且垂直A2A4进入Ⅱ区磁场,连接A1A2,△A1OA2为等边三角形,A2为带电粒子在Ⅰ区磁场中运动轨迹圆心,其半径R1＝A1A2＝OA2＝r在Ⅱ区磁场中运动半径R2＝r2即R1∶R2＝2∶1.(3)q v B1＝m v2R1①q v B2＝m v2R2②T1＝2πR1v＝2πmqB1③T2＝2πR2＝2πmqB2④圆心角∠A1A2O＝60°,带电粒子在Ⅰ区磁场中运动时间为t1＝16T1,在Ⅱ区磁场中运动时间为t2＝12T2,带电粒子从射入到射出磁场所用总时间t＝t1＋t2由以上各式可得：B1＝5πm6qt,B2＝5πm3qt.2．(1)v0≤2qBL2m(2)N2(2＋6)L解析 (1)如图所示,以OM 为直径粒子在运动过程中刚好不飞离磁场,可以保证所有粒子均不能射出三角形区域．根据几何关系,OM ＝2r 0＝2L根据牛顿第二定律q v 0B ＝m v 20r 0可得满足v 0≤2qBL 2m粒子均不可能射出该三角形区域． (2)当粒子速率v ＝2qBL m 时,可求得其做圆周运动半径r ＝2L 如图所示,当粒子入射速度方向沿OM 反方向时,运动轨迹与FH 相切于J 点；当粒子入射速度方向沿OM 时,运动轨迹与FH 相切于I 点,介于这二者之间入射粒子均可打在挡板FH 上,共计N 2. 挡板上被粒子打中长度为图中IK 之间距离,其中IM ＝r ＝2L ,OK ＝2r ＝22L ,MK ＝OK 2－OM 2＝6L 挡板上被粒子打中长度IK ＝(2＋6)L。

一、带电粒子在复合场中的运动专项训练1．如图所示，在坐标系Oxy 的第一象限中存在沿y 轴正方向的匀强电场，场强大小为E ．在其它象限中存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里．A 是y 轴上的一点，它到坐标原点O 的距离为h ；C 是x 轴上的一点，到O 的距离为L ．一质量为m ，电荷量为q 的带负电的粒子以某一初速度沿x 轴方向从A 点进入电场区域，继而通过C 点进入磁场区域．并再次通过A 点，此时速度方向与y 轴正方向成锐角．不计重力作用．试求： （1）粒子经过C 点速度的大小和方向； （2）磁感应强度的大小B ．【来源】2007普通高等学校招生全国统一考试（全国卷Ⅱ)理综物理部分 【答案】（1）α＝arctan2h l（2）B 2212mhEh l q+【解析】 【分析】 【详解】试题分析：（1）以a 表示粒子在电场作用下的加速度，有qE ma ＝①加速度沿y 轴负方向．设粒子从A 点进入电场时的初速度为0v ，由A 点运动到C 点经历的时间为t ， 则有：212h at =② 0l v t =③由②③式得02a v h＝ 设粒子从C 点进入磁场时的速度为v ，v 垂直于x 轴的分量12v ah ＝⑤ 由①④⑤式得：22101v v v +＝()2242qE h l mh+⑥设粒子经过C 点时的速度方向与x 轴的夹角为α，则有1v tan v α＝⑦ 由④⑤⑦式得2h arctanlα＝⑧（2）粒子从C 点进入磁场后在磁场中作速率为v 的圆周运动．若圆周的半径为R ，则有qvB ＝m 2v R⑨设圆心为P ，则PC 必与过C 点的速度垂直，且有PC ＝PA R ＝．用β表示PA 与y 轴的夹角，由几何关系得：Rcos Rcos h βα=+⑩Rsin l Rsin βα=－解得222242h l R h l hl++＝由⑥⑨式得：B 2212mhEh l q+2．如图，ABD 为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB 段是水平的，BD 段为半径R =0.25m 的半圆,两段轨道相切于B 点，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，场强大小E =5.0×103V/m 。

预测题型2安培力及力电综合问题1.如图1所示，装有导电液的玻璃器皿放在上端为S极的蹄形磁铁的磁场中，器皿中心的圆柱形电极与电源负极相连，内壁边缘的圆环形电极与电源正极相连．电流方向与液体旋转方向（从上往下看）分别是（）图1A．由边缘流向中心、顺时针旋转B．由边缘流向中心、逆时针旋转C．由中心流向边缘、顺时针旋转D．由中心流向边缘、逆时针旋转2。

长直导线固定在圆线圈直径ab上靠近a处，且通入垂直纸面向里的电流如图2中“⊗”所示，在圆线圈开始通以顺时针方向电流的瞬间，线圈将（)图2A．向下平移B．向上平移C．从a向b看，顺时针转动D．从a向b看，逆时针转动3。

如图3所示，水平光滑导轨接有电源，电动势为E，内电阻为r,其他的电阻不计，导轨上有三根导体棒a、b、c,长度关系为c最长,b 最短，将c弯成一直径与b等长的半圆，整个装置置于向下的匀强磁场中,三棒受到安培力的关系为（）图3A．F a>F b>F c B．F a＝F b＝F cC．F b<F a〈F c D．F a>F b＝F c4.如图4所示,长为L的通电直导体棒放在光滑水平绝缘轨道上，劲度系数为k的水平轻弹簧一端固定,另一端拴在棒的中点，且与棒垂直，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，弹簧伸长x,棒处于静止状态．则（）图4A．导体棒中的电流方向从b流向aB．导体棒中的电流大小为错误!C．若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度，x变大D．若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度，x变大5．如图5所示为电磁轨道炮的工作原理图．待发射弹体与轨道保持良好接触，并可在两平行轨道之间无摩擦滑动．电流从一条轨道流入，通过弹体流回另一条轨道．轨道电流在弹体处形成垂直于轨道平面的磁场（可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与电流I成正比．弹体在安培力的作用下滑行L后离开轨道．离开轨道时的速度大小为v0.为使弹体射出时的速度变为2v0,理论上可采用的方法有（)图5A．只将轨道长度L变为原来的2倍B．只将电流I变为原来的2倍C．只将电流I变为原来的4倍D．只将弹体质量变为原来的2倍6。

第5题磁场预测题型1磁场及磁感应强度B1．(2015·赣州模拟)下列说法正确是()A．磁场对放入其中电荷一定有力作用B．由于洛伦兹力改变电荷运动方向,所以洛伦兹力可以对物体做功C．感应电流磁场总要阻碍引起感应电流磁通量变化D．穿过线圈磁通量变化越大,线圈感应电动势越大2.(2015·安徽江淮十校4月联考)如图1所示,真空中两点电荷＋q和－q以相同速度v在水平面内绕O点顺时针转动,O点离＋q较近,试判断O点磁感应强度方向()图1A．方向垂直于纸面向外B．方向垂直于纸面向里C．为0D．无法确定3．在等边三角形三个顶点a.b.c处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等恒定电流,方向如图2所示．过c点导线所受安培力方向()图2A．与ab与平行,竖直向上B．与ab边平行,竖直向下C．与ab边垂直,指向左边D．与ab边垂直,指向右边4.磁场中某区域磁感线如图3所示,则()图3A．a.b两处磁感应强度大小不等,B a>B bB．a.b两处磁感应强度大小不等,B a<B bC．同一小段通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D．同一小段通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小5．下列关于电场和磁场说法中,正确是()A．处在电场中电荷一定受到电场力,在磁场中通电导线一定受到安培力B．电场强度为零地方电势一定为零,电势为零地方电场强度也为零C．若一小段长为L.通有电流为I导体,在磁场中某处受到磁场力为F,则该处磁感应强度大小一定是FILD．磁场对通电导线安培力方向总与B和I垂直,但B.I之间可以不垂直6.如图4所示,a.b两根垂直纸面直导线通有等值电流,两导线旁有一点P,P点到a.b距离相等,关于P 点磁场方向,以下判断正确是()图4A．若a中电流方向向纸外,b中电流方向向纸里,则P点磁场方向向右B．若a中电流方向向纸外,b中电流方向向纸里,则P点磁场方向向左C．若a中电流方向向纸里,b中电流方向向纸外,则P点磁场方向向右D．若a中电流方向向纸外,b中电流方向向纸外,则P点磁场方向向左7.如图5所示,在竖直向上匀强磁场中,水平放置着一根长直导线,电流方向垂直纸面向里,a.b.c.d是以直导线为圆心同一圆周上四点,在这四点()图5A．a.b两点磁感应强度相同B．c.d两点磁感应强度相同C．a点磁感应强度最大D．b点磁感应强度最大8．某同学在赤道附近做“探究通电直导线产生磁场”实验时,先在水平实验台上放置一枚小磁针,发现小磁针N极指北,然后他把一直导线沿南北方向置于小磁针正上方,当通入恒定电流时,发现小磁针静止时N极指向为北偏西60°,他通过查阅资料知当地地磁场磁感应强度为B,则通电导线产生磁场在小磁针所在处磁感应强度和通入电流方向为()A．2B,由南向北 B．2B,由北向南C.3B,由南向北D.3B,由北向南答案精析第5题磁场预测题型1磁场及磁感应强度B1．C[磁场对放入其中运动电荷,当运动方向与磁场方向不平行时才有洛伦兹力作用,故A错误；洛伦兹力改变电荷运动方向,因洛伦兹力始终与速度方向垂直,则其对物体不做功,故B错误；由楞次定律内容可知,感应电流磁场总要阻碍引起感应电流磁通量变化,故C正确；由法拉第电磁感应定律可知,单位时间内穿过线圈磁通量变化越大,线圈感应电动势越大,故D错误．]2．B[点电荷定向移动,形成电流,根据正电荷定向移动方向即为电流方向,由右手螺旋定则可知,正电荷在O点磁场方向为垂直纸面向里,而负电荷在O点磁场方向为垂直于纸面向外,由于正电荷运动时在O点产生磁场较强,根据矢量叠加原理,则合磁场方向为垂直于纸面向里,故B正确．]3．C[根据安培定则可得a导线在c处产生磁场方向垂直ac指向左下,导线b在c处产生磁场方向垂直bc指向右下,合磁场方向竖直向下,根据左手定则导线c受到安培力方向与ab边垂直,指向左边,故C正确．]4．B[磁感线疏密程度可表示磁感应强度大小,磁感线越密,该处磁感应强度越大,所以B a<B b,B正确,A错误；同一小段通电导线在磁场中受力大小F＝BIL sin θ跟磁感应强度和磁场与电流方向夹角有关系,所以C.D错误．]5．D[在磁场中通电导线中电流方向与磁场方向平行时不受安培力作用,选项A错误；电场强度与电势高低没有直接关系,电场强度为零地方电势不一定为零,电势为零地方电场强度也不一为零,选项B错误；安培力F＝BIL sin θ,只有当θ＝90°时才有B＝FIL,选项C错误；由左手定则可知,磁场对通电导线安培力方向F总与B和I垂直,但B.I之间可以不垂直,选项D正确．]6．A[若a中电流方向向纸外,b中电流方向向纸里,根据安培定则判断可知：a在P处产生磁场B a方向垂直于aP连线斜向上,b在P处产生磁场B b方向垂直于连线斜向下,根据平行四边形定则进行合成,如图所示,P点磁感应强度方向水平向右,故A正确,B错误．若a中电流方向向纸里,b中电流方向向纸外,则可得P点磁感应强度方向水平向左,故C错误．若a.b中电流方向均向纸外,同理可知,P点磁感应强度方向竖直向上,故D错误．]7．C[根据安培定则,通电导线产生磁场为顺时针方向,即：a点方向向上,b点方向向下,c点方向向左,d点方向向右,同匀强磁场叠加后结果：a点磁场加强,b点磁场减弱,c点和d点磁感应强度大小相等,方向不同,如图所示,故选项C正确．]8．C[发现小磁针N极指向为北偏西60°,则电流在小磁针处磁场方向向西,大小是B′＝B·tan 60°＝3B,由安培定则可知,电流方向由南向北,故选C.]。

展望题型 2带电粒子在匀强电场中的运动1.(2015 沈·阳四校联考)如图 1 所示，虚线a、b、c 是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电P、Q 是轨势差同样，实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下，经过该地区的运动轨迹，迹上的两点．以下说法中正确的选项是()图1A ．三个等势面中，等势面 a 的电势最高B ．带电质点必定是从P 点向 Q 点运动C．带电质点经过P 点时的加快度比经过Q 点时小D ．带电质点经过P 点时的动能比经过Q 点时小2．如图 2 甲所示，直线AB 是某电场中的一条电场线，一电子仅在电场力作用下，由电场线上 A 点沿直线运动到 B 点，其速度平方v2与位移 x的关系如图乙所示．以下判断正确的选项是()图 2A ．A 点场强小于B 点场强B ．A 点的电势低于 B 点的电势C．电子从 A 点运动到 B 点，电场力做负功D ．电子在 A 点的电势能小于在 B 点的电势能3.(2015 银·川二模 )如图 3 所示，图中K、 L 、 M 为静电场中的 3 个相距较近的等势面．一带电粒子射入此静电场中后，沿 abcde 轨迹运动．已知电势φK<φL<φM，且粒子在 ab 段做减速运动．下列判断中正确的选项是 ()图 3A．粒子带负电B ．粒子在 a 点的加快度大于在 b 点的加快度C．粒子在 a 点与 e 点的速度大小相等D ．粒子在 a 点的电势能大于在 d 点的电势能4． (多项选择 )(2015 益·阳四月调研)如图 4(a)所示， AB 是某电场中的一条电场线，如有一电子以某一初速度且仅在电场力的作用下，沿AB由点变化的规律如图(b)所示．以下说法正确的选项是(A 运动到点)B，所经地点的电势随距 A 点的距离图 4A．该电场是匀强电场B．电子在 A、 B 两点的速度 v A<v BC．A、 B 两点的电势φA>φBD ．电子在 A、 B 两点的电势能E pA<E pB5． (2015 ·西安八校第三次联考)如图 5 所示， MN 是一点电荷产生的电场中的一条电场线，一个带正电的粒子(不计重力 )穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示．a、b 为轨迹上两点．以下结论正确的选项是()图 5A．产生电场的电荷必定为负点电荷B．带电粒子在 a 点的加快度小于在 b 点的加快度C．带电粒子从 a 到 b 过程中动能渐渐减小D ．带电粒子在 a 点时拥有的电势能大于在 b 点时拥有的电势能6.(多项选择 )一带负电的粒子只在电场力作用下沿x 轴正向运动，其电势能E p随位移 x 变化的关系如图 6 所示，此中0～ x2段是对称的曲线，x2～ x3段是直线，则以下说法正确的选项是()图 6A ． x1处电场强度为正当B ． x1、 x、 x处电势φ、φ、φ的关系为φ231231>φ2>φ3C．粒子在 0～x2段做匀变速运动，x2～x3段做匀速直线运动D． x2～x3段是匀强电场7.(2015 朝·阳区 4 月模拟 )图 7 中虚线是某电场中的一簇等势线．两个带电粒子从P 点均沿等势线的切线方向射入电场，粒子运动的部分轨迹如图中实线所示．若粒子仅受电场力的作用，以下说法中正确的选项是()图 7A．两粒子的电性同样B． a 点的电势高于 b 点的电势C．粒子从 P 运动到 a 的过程中，电势能增大D ．粒子从 P 运动到 b 的过程中，动能增大答案精析展望题型 2带电粒子在匀强电场中的运动1． D [ 作出电场线，依据轨迹曲折的方向和正电荷可知，电场线向下，故a 点电势最低．故A 错误；依据已知条件没法判断带电质点的运动方向．故B 错误；等差等势面P 处密，P 处电场强度大，电场力大，加快度大．C 错误；从 P 到 Q 过程中电场力做正功，电势能降低，动能增大，故 P 点的动能小于Q 点的动能， D 正确． ]2．B [ 由 v 2－ x 图象可看出，图象的斜率k ＝2a ＝2qE不变，因此 E A ＝ E B ；动能增添，因此电m场力做正功，电势能减小，E；而电子带负电，因此 φpA >E p BA <φB .]3． C [ 由轨迹的曲折方向判断出带电粒子所受电场力大概向左．画出电场线的散布，电场线大概向左，可知粒子带正电． 故 A 错误；由电场线散布状况得悉， a 点的电场强度小于 b 点的电场强度， 依据加快度 a ＝qE可知， 粒子在 a 点的加快度小于在b 点的加快度． 故 B 错误； a 、me 在同一等势面上， 电势能相等， 则依据能量守恒可知， 动能相等， 速度大小相等． 故 C 正确；粒子从 a 运动到 d ，电场力做负功，电势能增大，则在 a 点的电势能小于在d 点的电势能，故D 错误．]4． CD [依据沿电场线方向电势降低的性质，由 φ－x 图知由点 A 运动到点 B 电势降低，故电场线方向从 A 到 B ，从 φ－x 图的斜率渐渐减小，故场强渐渐减小，既A 、B 两点的电场强度 E A > E B ，电势 φA > φB ，选项 A 错误， C 正确；因为电子遇到水平向左的电场力的作用，电子做加快度减小的减速运动，既电子在 A 、 B 两点的速度 v A > v B ，故 B 选项错误；因为电场力做负功，因此电子的电势能增大，既电子在A 、B 两点的电势能 E p A < E p B ，故 D 选项正确． ]5．D [ 由轨迹可判断正电荷所受电场力方向为从 M 到 N ，则知有可能是由负点电荷在MN 线上右边产生的，也有可能是由正点电荷在 MN 线上左边产生的，故 A 错误；假如负点电荷在MN 线上右边， 故 a 离负点电荷的距离大于 b 的距离， 故粒子在 a 点遇到的电场力小， 加快度也小；假如正点电荷在MN 线上左边，故a 离正点电荷的距离小于b 的距离，故粒子在a 点遇到的电场力大，加快度也大，故B 错误；曲线运动中，协力指向曲线的内侧，轨迹与电场线交点地点，电场力向右，故从 a 到 b ，电场力做正功，动能增添，故C 错误； a 到 b ，电场力做正功，电势能减少，故D 正确．]6． BD [ 依据电势能与电势的关系：E p ＝ q φ，场强与电势的关系： ΔφE p ，由E ＝x ，得： E ＝xq数学知识可知E p－x 图象切线的斜率等于E px ＝ qE，x1处切线斜率为零，则x1处电场强度为零，故 A 错误．依据电势能与电势的关系：E p＝ qφ，粒子带负电，q<0 ，则知：电势能越大，粒子所在处的电势越低，因此有：φ>φ>φ.故123B正确．由图看出在0～ x 段图象切线的斜率不停减1小，知场强减小，粒子所受的电场力减小，加快度减小，做非匀变速运动．x1～ x2段图象切线的斜率不停增大，场强增大，粒子所受的电场力增大，做非匀变速运动．x2～x3段斜率不变，场强不变，即电场强度大小和方向均不变，是匀强电场，粒子所受的电场力不变，做匀变速直线运动，故C错误，D正确． ]7．D[ 由力和运动关系可知，两个粒子受力方向相反，故电性相反，选项 A 错误；因为电场方向未知，因此不可以判断电势和电势能的高低，B、 C 错误；粒子从P 运动到 b 的过程中，电场力做正功，动能增添，D正确．]。