第20講磁場(chǎng)

熱點(diǎn)題型歸納

題型一磁場(chǎng)的描述

題型二安培力

題型三洛倫茲力

題型四洛倫茲力與現(xiàn)代科技

考情分析

課標(biāo)要求命題預(yù)測(cè)重難點(diǎn)

1.1.理解磁場(chǎng)的性質(zhì)及磁感

應(yīng)強(qiáng)度的概念，會(huì)求解磁感

應(yīng)強(qiáng)度疊加的問題。生活實(shí)踐類：生活和科技、地

(1)學(xué)會(huì)分析處理帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓

2.掌握左手定則，會(huì)判斷安磁場(chǎng)、電磁炮、回旋加速器、

周運(yùn)動(dòng)問題，能夠確定粒子運(yùn)動(dòng)的圓心、半徑、

培力的方向，并會(huì)計(jì)算安培質(zhì)譜儀、速度選擇器、磁流體

運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

力的大小。發(fā)電機(jī)、霍爾元件等

(2)理解電場(chǎng)與磁場(chǎng)疊加場(chǎng)的科技應(yīng)用實(shí)例的

3.掌握洛倫茲力的大小和原理。

學(xué)習(xí)探究類：通電導(dǎo)線在安培

方向的判斷方法。(3)會(huì)靈活應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式及推論解題。

力作用下的平衡與加速問題，

4.會(huì)分析洛倫茲力作用下帶電粒子在磁場(chǎng)、組合場(chǎng)、疊

帶電體的運(yùn)動(dòng)。加場(chǎng)及立體空間中的運(yùn)動(dòng)

5.理解質(zhì)譜儀、回旋加速器

的工作原理。

題型分類?舉一反三

題型一磁場(chǎng)的描述

【典型例題剖析】

【例1】如圖所示，直導(dǎo)線A8、通電螺線管E、電磁體D三者相距較遠(yuǎn),其磁場(chǎng)互不影響，當(dāng)開關(guān)s

閉合后，小磁針N極(黑色一端)指示磁場(chǎng)方向正確的是()

-A

1IIE

L_)|B

A.aB.bC.cD.d

【高考考點(diǎn)對(duì)接】

1.磁場(chǎng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度

(1)磁場(chǎng)的基本性質(zhì)

磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用。

(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度

①物理意義：描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。

②定義式：8=%通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)的情況下)。

③方向：小磁針靜止時(shí)N極所指的方向。

④單位：特斯拉，簡稱特，符號(hào)為T。

(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)

磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等、方向相同，磁感線是疏密程度相同、方向相同的平行直線。

(4)地磁場(chǎng)

①地磁的N極在地理南極附近，S極在地理北極附近，磁感線分布如圖所示。

地磁S極地理北極

②在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等，且方向水平向北。

③地磁場(chǎng)在南半球有豎直向上的分量，在北半球有豎直向下的分量。

2.磁感線的特點(diǎn)

(1)磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。

(2)磁感線的疏密程度定性地表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。

⑶磁感線是閉合曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)，在磁體外部，從N極指向S極；在磁體內(nèi)部，由S極指向N

極。

(4)同一磁場(chǎng)的磁感線不中斷、不相交、不相切。

(5)磁感線是假想的曲線，客觀上并不存在。

3.幾種常見的磁場(chǎng)

(1)條形磁體和蹄形磁體的磁場(chǎng)(如圖所示)

F於

條形磁體蹄形磁體

(2)電流的磁場(chǎng)

直線電流的磁場(chǎng)通電螺線管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)

I

S.N

安培定則舄S

4

立體圖*伊ps灣

?xXX.

橫截面圖

o??

從上往下看從左往右看從左往右看

?vx

?X

*X

縱截面圖X

N*__*S

X<00/00

X、

X

【解題能力提升】

磁場(chǎng)疊加問題的解題思路

1.確定磁場(chǎng)場(chǎng)源，如通電導(dǎo)線。

2.定位空間中需求解磁感應(yīng)強(qiáng)度的點(diǎn)，利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方

向，如圖所示為M、N在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度坳、BN。

3.應(yīng)用平行四邊形定則求合磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度，如圖中的8為合磁感應(yīng)強(qiáng)度。

【跟蹤變式訓(xùn)練】

【變式1-1]（2023?山東濟(jì)南市期末）如圖所示，直角三角形%,/a=90。，Nb=30。，ac邊長為/,兩

根通電長直導(dǎo)線垂直紙面分別放置在。、b兩頂點(diǎn)處。。點(diǎn)處導(dǎo)線中的電流大小為/,方向垂直紙面向外，

b點(diǎn)處導(dǎo)線中的電流大小為4/,方向垂直紙面向里。已知長直通電導(dǎo)線在其周圍空間某點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)

強(qiáng)度大小8=?,其中/表示電流大小，/■表示該點(diǎn)到導(dǎo)線的垂直距離，左為常量。則頂點(diǎn)c處的磁感應(yīng)

強(qiáng)度大小為（）

C

『、、、、、

出--------工

ab

A.gB木耳C/4D.2g

【變式1-2】把螺線管與電源連接，發(fā)現(xiàn)小磁針N極向螺線管偏轉(zhuǎn)，靜止時(shí)所指方向如圖所示。下列

說法正確的是（）

A.螺線管左端接電源正極

B.若將小磁針移到螺線管內(nèi)部，小磁針N極所指方向不變

C.若將小磁針移到螺線管左端，小磁針N極將轉(zhuǎn)過180。

D.若將小磁針移到螺線管正上方，小磁針N極所指方向不變

【變式1-3]（2021?廣東卷?5）截面為正方形的絕緣彈性長管中心有一固定長直導(dǎo)線，長管外表面固定著

對(duì)稱分布的四根平行長直導(dǎo)線，若中心直導(dǎo)線通入電流/1,四根平行直導(dǎo)線均通入電流/2,/1>>/2,電流

方向如圖所示，下列截面圖中可能正確表示通電后長管發(fā)生形變的是（）

g

ABCD

題型二安培力

【典型例題剖析】

【例2】如圖所示，正六邊形線框必c的?由六根導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的線框平面與磁

場(chǎng)方向垂直，線框頂點(diǎn)。、b與電源兩端相連，其中油棒的電阻為5R,其余各棒的電阻均為R,電源內(nèi)

阻及導(dǎo)線電阻忽略不計(jì)。S閉合后，線框受到的安培力大小為凡若僅將棒移走，則余下線框受到的

安培力大小為()

【高考考點(diǎn)對(duì)接】

1.安培力：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受的力稱為安培力。

2.安培力的大小

⑴當(dāng)8、/垂直時(shí)，F(xiàn)=IlBo

(2)若2與/夾角為仇將B沿垂直于/和平行于/的方向正交分解，取垂直分量，可得P=〃8sin一九

注意：(9是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與導(dǎo)線的夾角。當(dāng)＜9=0或180。，即磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與導(dǎo)線平行時(shí)，F(xiàn)=

0o

(3)公式的適用條件：一般只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

(4)/是指有效長度。

彎曲通電導(dǎo)線的有效長度/等于連接導(dǎo)線兩端點(diǎn)的直線的長度，相應(yīng)的電流方向沿兩端點(diǎn)連線由始端指

向末端，如圖所示。

3.安培力的方向

左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心垂

直進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。

4.同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。

【解題能力提升】

判斷安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況的五種方法

電流元法分割為電流元左手定則＞安培力方向一整段導(dǎo)體所受合力方向T運(yùn)動(dòng)方向

特殊位置法在特殊位置一安培力方向一運(yùn)動(dòng)方向

環(huán)形電流U小磁針1

條形磁體U通電螺線管U多個(gè)環(huán)形電流[

等效法

根據(jù)同極相斥、異極相吸判斷作用力的方向進(jìn)而判斷運(yùn)動(dòng)方向

兩平行直線電流在相互作用中，無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流互相吸引，異向電流

結(jié)論法互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的

趨勢(shì)

轉(zhuǎn)換研究對(duì)先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所

象法受電流磁場(chǎng)的作用力

【跟蹤變式訓(xùn)練】

【變式2-1]（2022.江蘇卷-3）如圖所示，兩根固定的通電長直導(dǎo)線a、b相互垂直，a平行于紙面，電

流方向向右，b垂直于紙面，電流方向向里，則導(dǎo)線a所受安培力方向（）

I.

?\a

b（g）r

A.平行于紙面向上

B.平行于紙面向下

C.左半部分垂直紙面向外，右半部分垂直紙面向里

D.左半部分垂直紙面向里，右半部分垂直紙面向外

【變式2-2】如圖所示，寬為L=0.5m的光滑導(dǎo)軌與水平面成6=37。角，質(zhì)量為m=0.1kg、長也為L

=0.5m的金屬桿ab水平放置在導(dǎo)軌上，電源電動(dòng)勢(shì)E=3V,內(nèi)阻r=0.5Q,金屬桿電阻為&=1Q,

導(dǎo)軌電阻不計(jì)。金屬桿與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。空間存在著豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出)，當(dāng)電阻

箱的電阻調(diào)為&=0.9Q時(shí)，金屬桿恰好能靜止。取重力加速度g=10m/s?,sin37。=0.6,cos37。=0.8。

(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?/p>

(2)保持其他條件不變，當(dāng)電阻箱的電阻調(diào)為&三0.5。時(shí)，閉合開關(guān)S,同時(shí)由靜止釋放金屬桿，求此

時(shí)金屬桿的加速度。

【變式2-3](2023?北京卷?19)2022年，我國階段性建成并成功運(yùn)行了“電磁撬”，創(chuàng)造了大質(zhì)量電磁推

進(jìn)技術(shù)的世界最高速度紀(jì)錄。一種兩級(jí)導(dǎo)軌式電磁推進(jìn)的原理如圖所示。兩平行長直金屬導(dǎo)軌固定在水

平面，導(dǎo)軌間垂直安放金屬棒。金屬棒可沿導(dǎo)軌無摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，電流從一導(dǎo)軌流

入，經(jīng)過金屬棒，再從另一導(dǎo)軌流回，圖中電源未畫出。導(dǎo)軌電流在兩導(dǎo)軌間產(chǎn)生的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁

場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度8與電流i的關(guān)系式為2=4(左為常量)。金屬棒被該磁場(chǎng)力推動(dòng)。當(dāng)金屬棒由第一級(jí)區(qū)

域進(jìn)入第二級(jí)區(qū)域時(shí)，回路中的電流由/變?yōu)?/。已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距為L每一級(jí)區(qū)域中金屬棒被推

進(jìn)的距離均為s,金屬棒的質(zhì)量為加。求：

(1)金屬棒經(jīng)過第一級(jí)區(qū)域時(shí)受到安培力的大小F-,

(2)金屬棒經(jīng)過第一、二級(jí)區(qū)域的加速度大小之比的：痣;

(3)金屬棒從靜止開始經(jīng)過兩級(jí)區(qū)域推進(jìn)后的速度大小V。

題型三洛倫茲力

【典型例題剖析】

【例3】(2022?廣東卷?7)如圖所示，一個(gè)立方體空間被對(duì)角平面MNP。劃分成兩個(gè)區(qū)域，兩區(qū)域分布

有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反且與z軸平行的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一質(zhì)子以某一速度從立方體左側(cè)垂直。yz

平面進(jìn)入磁場(chǎng)，并穿過兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域。下列關(guān)于質(zhì)子運(yùn)動(dòng)軌跡在不同坐標(biāo)平面的投影中，可能正確的是

【高考考點(diǎn)對(duì)接】

1.洛倫茲力的定義

磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力。

2.洛倫茲力的大小

時(shí),F=0；

(2)i，_LB時(shí)，F(xiàn)=qvB；

(3)u與8的夾角為(9時(shí)，F(xiàn)=qvBsin6??

3.洛倫茲力的方向

(1)判定方法：左手定則，注意四指應(yīng)指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向；

(2)方向特點(diǎn)：FLB,F±v,即尸垂直于8、v決定的平面。(注意8和v不一定垂直)

4.洛倫茲力與安培力的聯(lián)系及區(qū)別

(1)安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，二者性質(zhì)相同，都是磁場(chǎng)力。

(2)安培力可以做功，而洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。

注意：洛倫茲力的分力可能對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做功。

5.洛倫茲力與靜電力的比較

洛倫茲力靜電力

H0且V不與B平行

產(chǎn)生條件(說明：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中不一定電荷處在電場(chǎng)中

受洛倫茲力作用)

大小F=qvB(V-LB)F=qE

力方向與場(chǎng)方向的關(guān)系P_LB(且F±v)F//E

做功情況任何情況下都不做功可能做功，也可能不做功

【解題能力提升】

帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)帶電粒子平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

2.帶電粒子以速度v垂直磁場(chǎng)方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若只受洛倫茲力，則帶電粒子在與

磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

7

(1)洛倫茲力提供向心力：4出=%。

(2)軌跡半徑：廠=第。

(3)周期：7=平=鬻，可知T與運(yùn)動(dòng)速度和軌跡半徑無關(guān)，只和粒子的比荷和磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)。

Z1

(4)運(yùn)動(dòng)時(shí)間：當(dāng)帶電粒子轉(zhuǎn)過的圓心角為0(弧度)時(shí)，所用時(shí)間看五7。

(5)動(dòng)能：&=/加2=品=袈。

3.粒子軌跡圓心的確定，半徑、運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算方法

(1)圓心的確定方法

①若已知粒子軌跡上的兩點(diǎn)的速度方向，分別確定兩點(diǎn)處洛倫茲力尸的方向，其交點(diǎn)即為圓心，如圖甲。

②若已知粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)和其中某一點(diǎn)的速度方向，弦的中垂線與速度垂線的交點(diǎn)即為圓心，如圖

乙。

③若已知粒子軌跡上某點(diǎn)速度方向，又能根據(jù)r—；；計(jì)算出軌跡半徑r,則在該點(diǎn)沿洛倫茲力方向距離為r

QD

的位置為圓心，如圖丙。

八；?8??；!!!

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i.ix

PfTV.IX；；XXX

甲乙丙

(2)半徑的計(jì)算方法

方法由R—器求得。

方法二連半徑構(gòu)出三角形，由數(shù)學(xué)方法解三角形或勾股定理求得。

如圖甲，由尺=卷或R2=〃+(R—力2求得

常用到的幾何關(guān)系

①粒子的偏轉(zhuǎn)角等于半徑掃過的圓心角，如圖乙，夕=呢

②弦切角等于弦所對(duì)應(yīng)圓心角一半，如圖乙，。=&。

（3）時(shí)間的計(jì)算方法

方法一利用圓心角0、周期T求得r=就兀

方法二利用弧長/、線速度v求得/=%

【跟蹤變式訓(xùn)練】

【變式3-1]（2023?遼寧大連市模擬）真空中豎直放置一通電長直細(xì)導(dǎo)線，俯視圖如圖所示。以導(dǎo)線為

圓心作圓，光滑絕緣管ab水平放置，兩端恰好落在圓周上。直徑略小于絕緣管直徑的帶正電小球自。

端以速度W向6端運(yùn)動(dòng)過程中，下列說法正確的是（）

A.小球先加速后減速

B.小球受到的洛倫茲力始終為零

C.小球在"中點(diǎn)受到的洛倫茲力為零

D.小球受到洛倫茲力時(shí)，洛倫茲力方向始終豎直向上

【變式3-2]（2022?北京卷-7）正電子是電子的反粒子，與電子質(zhì)量相同、帶等量正電荷。在云室中有垂

直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，從尸點(diǎn)發(fā)出兩個(gè)電子和一個(gè)正電子，三個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中1、2、3所示。下

列說法正確的是（）

1

2

3

A.磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里

B.軌跡1對(duì)應(yīng)的粒子運(yùn)動(dòng)速度越來越大

C.軌跡2對(duì)應(yīng)的粒子初速度比軌跡3的大

D.軌跡3對(duì)應(yīng)的粒子是正電子

【變式3-3］（多選）（2020?天津卷-7）如圖所示，在。町平面的第一象限內(nèi)存在方向垂直紙面向里，磁感

應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶電粒子從y軸上的M點(diǎn)射入磁場(chǎng)，速度方向與y軸正方向的夾角6=

45。。粒子經(jīng)過磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后在N點(diǎn)（圖中未畫出）垂直穿過x軸。已知粒子電荷量為g,質(zhì)量為m,

重力不計(jì)。貝1（）

yXXX

MXxx

XXX

7^X

A.粒子帶負(fù)電荷

B.粒子速度大小為譽(yù)

C.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為。

D.N與。點(diǎn)相距（也+1）。

題型四洛倫茲力與現(xiàn)代科技

【典型例題剖析】

【例4】（多選）（2023?河南開封市三模）質(zhì)譜儀是科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中的重要工具，如圖所示是一種質(zhì)

譜儀的工作原理示意圖。質(zhì)量為機(jī)、電荷量為q的粒子，從容器A下方的小孔N飄入電勢(shì)差為5的加

速電場(chǎng)，其初速度幾乎為0,接著經(jīng)過小孔S2進(jìn)入速度選擇器中，沿著直線經(jīng)過小孔S3垂直進(jìn)入磁感應(yīng)

強(qiáng)度為民的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打到照相底片C。上。已知速度選擇器的板間距為d,板間電壓為。2且

板間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bi的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子打在底片上的亮點(diǎn)距小孔S3的距離為Do不計(jì)粒子重力及

粒子間相互作用。則該帶電粒子的比荷可以表示為（）

8UiR巫

A2B22

Z)B1B2DBl

C曲

解UiB/D嬴

【高考考點(diǎn)對(duì)接】

一、質(zhì)譜儀

1.作用

測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分離同位素。

2.原理（如圖所示）

(1)加速電場(chǎng)：qU—^mv2；

2

eyrTTIV

(2)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：qvB=—~9l=2r；

,L37—r/日1l2mUqr^B2q2U

由以上式子可侍『=萬\/7，m=2U'm=訴。

二、回旋加速器

1.構(gòu)造

如圖所示，Di、D2是半圓金屬盒，D形盒處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，D形盒的縫隙處接交流電源。

接交流電源

2.原理

交流電周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等，使粒子每經(jīng)過一次D形盒縫隙就被加速一次。

3.最大動(dòng)能

由雪、Ekm/mVm?得Ekm=式等,粒子獲得的最大動(dòng)能由磁感應(yīng)強(qiáng)度B和盒半徑R決定，與

加速電壓無關(guān)。

4.運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算

(1)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期，被電場(chǎng)加速兩次，每次增加動(dòng)能qU,加速次數(shù)〃=情，粒子在磁場(chǎng)中

2

、一-+,AAMn-P向JEkm2Tm71BR

運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間tL]T-2qUqB-三T。

(2)粒子在各狹縫中的運(yùn)動(dòng)連在一起為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為/2=氏=爺。(縫隙寬度為4

(3)粒子運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間1=4+/2=嘮+竿。

【解題能力提升】

帶電粒子在科技中的四種應(yīng)用

1.速度選擇器

(1)平行板中電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相垂直。(如圖)

++++————

XXXX?I??

O——>O-k

X,XXX?|??

----++++

E

(2)帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是洛倫茲力與靜電力平衡，即/8=4'v=1o

(3)速度選擇器只能選擇粒子的速度，不能選擇粒子的電性、電荷量、質(zhì)量。

(4)速度選擇器具有單向性，改變粒子的入射速度方向，不能實(shí)現(xiàn)速度選擇功能。

2.磁流體發(fā)電機(jī)

(1)原理：如圖所示，等離子體噴入磁場(chǎng)，正、負(fù)離子在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)而聚集在B、A板上,

產(chǎn)生電勢(shì)差，它可以把離子的動(dòng)能通過磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為電能。

(2)電源正、負(fù)極判斷：根據(jù)左手定則可判斷出圖中的B板是發(fā)電機(jī)的正極。

(3)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)：當(dāng)發(fā)電機(jī)外電路斷路時(shí)，正、負(fù)離子所受靜電力和洛倫茲力平衡時(shí)，兩極板間達(dá)到的

最大電勢(shì)差為U,則譚得U=Bdv,則電動(dòng)勢(shì)E=U=Bdv。

(4)內(nèi)阻廠：若等離子體的電阻率為0則發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻

3.電磁流量計(jì)

⑴流量(。)：單位時(shí)間流過導(dǎo)管某一截面的導(dǎo)電液體的體積。

(2)導(dǎo)電液體的流速(v)的計(jì)算

如圖所示，一圓柱形導(dǎo)管直徑為d,用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體向右流動(dòng)。導(dǎo)電液體中的自

由電荷(正、負(fù)離子)在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使b間出現(xiàn)電勢(shì)差，當(dāng)自由電荷所受靜電力和洛倫茲

力平衡時(shí)，a、。間的電勢(shì)差(⑺達(dá)到最大，由可得v=磊。

XXXqXXX

xllxxBxx?xa

1

XXXbxx'X-

⑶流量的表達(dá)式：。=$丫=哼葛=喘

(4)電勢(shì)高低的判斷：根據(jù)左手定則可得9a>9"

4.霍爾元件

(1)定義：高為〃、寬為d的導(dǎo)體(自由電荷是電子或正電荷)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體

的上表面A和下表面A，之間產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，此電壓稱為霍爾電壓。

(2)電勢(shì)高低的判斷：如圖，導(dǎo)體中的電流/向右時(shí)，根據(jù)左手定則可得，若自由電荷是電子，則下表面A，

的電勢(shì)高；若自由電荷是正電荷，則下表面A，的電勢(shì)低。

(3)霍爾電壓：當(dāng)自由電荷所受靜電力和洛倫茲力平衡時(shí)，A、A，間的電勢(shì)差(⑺就保持穩(wěn)定，由小2=瑞，/

=nqvS,S=hd,聯(lián)立解得。=懸=溪，％='^稱為霍爾系數(shù)。

【跟蹤變式訓(xùn)練】

【變式4-1](多選)(2023?河北石家莊市三模)如圖甲所示為我國建造的第一臺(tái)回旋加速器，該加速器存放

于中國原子能科學(xué)研究院，其工作原理如圖乙所示：其核心部分是兩個(gè)D形盒，粒子源。置于D形盒

的圓心附近，能不斷釋放出帶電粒子，忽略粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，不考慮加速過程中引起的粒子質(zhì)

量變化?，F(xiàn)用該回旋加速器對(duì)汨、,He粒子分別進(jìn)行加速，下列說法正確的是()

A.兩種粒子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等

B.兩種粒子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不相等

C.兩種粒子離開出口處的動(dòng)能相等

D.兩種粒子離開出口處的動(dòng)能不相等

【變式4-2]（2023?北京市一模）工業(yè)上常用電磁流量計(jì)來測(cè)量高黏度及強(qiáng)腐蝕性流體的流量。（單位時(shí)

間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積），原理如圖甲所示，在非磁性材料做成的圓管處加一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為

B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)導(dǎo)電液體流過此磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，測(cè)出管壁上下M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U,就可計(jì)算出管

中液體的流量。為了測(cè)量某工廠的污水排放量，技術(shù)人員在充滿污水的排污管末端安裝了一個(gè)電磁流量

計(jì)，如圖乙所示，已知排污管和電磁流量計(jì)處的管道直徑分別為20cm和10cm。當(dāng)流經(jīng)電磁流量計(jì)的

液體速度為10m/s時(shí)，其流量約為280m3/h,若某段時(shí)間內(nèi)通過電磁流量計(jì)的流量為70m3/h,則在這

段時(shí)間內(nèi)（）

、XX/X排污管電磁流量計(jì)

xxNxxx

甲乙

A./點(diǎn)的電勢(shì)一定低于N點(diǎn)的電勢(shì)

B.通過排污管的污水流量約為140m3/h

C.排污管內(nèi)污水的速度約為2.5m/s

D.電勢(shì)差U與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之比約為0.25m2/s

【變式4-3]（2023?浙江1月選考灼某興趣小組設(shè)計(jì)的測(cè)量大電流的裝置如圖所示，通有電流/的螺繞

環(huán)在霍爾元件處產(chǎn)生的磁場(chǎng)B=k\L

通有待測(cè)電流r的直導(dǎo)線ab垂直穿過螺繞環(huán)中心在霍爾元件處產(chǎn)生的磁場(chǎng)B'=近心調(diào)節(jié)電阻R,當(dāng)

電流表示數(shù)為/o時(shí)，元件輸出霍爾電壓UH為零，則待測(cè)電流r的方向和大小分別為（）

/UH?

7/

霍爾元件放大圖

1__________________________:

A.ci-IoB.ci-Io

C.b-,D.b—a，

綜合過關(guān)檢測(cè)

1.（2023?江蘇卷2）如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為瓦L形導(dǎo)線通以恒定電流/,放置在磁場(chǎng)中。已知

"邊長為2/,與磁場(chǎng)方向垂直，兒邊長為/,與磁場(chǎng)方向平行。該導(dǎo)線受到的安培力為（）

A.0B.BIlC.2BIID.y[5BIl

2.（2021?全國甲卷J6）兩足夠長直導(dǎo)線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內(nèi)，EO與。。在一條直線

上，PO,與。尸在一條直線上，兩導(dǎo)線相互絕緣，通有相等的電流/,電流方向如圖所示。若一根無限長

直導(dǎo)線通過電流/時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在距離導(dǎo)線d處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,則圖中與導(dǎo)線距離均為d

的M、N兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為（）

Q

監(jiān)與一旦一]N

d\O,\d

''OIP

E

A.B、0B.0、2BC.28、2BD.8、B

3.（2023?廣東廣州市模擬）一光滑絕緣的正方體固定在水平面內(nèi)。AB導(dǎo)體棒可繞過其中點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸在正方體

的上表面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，CZ）導(dǎo)體棒固定在正方體的下底面。開始時(shí)兩棒相互垂直并靜止，兩棒中點(diǎn)。卜

。2連線在正方體的中軸線上?，F(xiàn)對(duì)兩棒同時(shí)通入圖示（A到8、。到C）方向的電流。下列說法中正確的

是（）

A.通電后棒仍將保持靜止

B.通電后A8棒將要順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（俯視）

C.通電后42棒將要逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（俯視）

D.通電瞬間線段。1。2間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的位置

4.（多選）（2022?遼寧卷?8）粒子物理研究中使用的一種球狀探測(cè)裝置橫截面的簡化模型如圖所示。內(nèi)圓區(qū)域有

垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，外圓是探測(cè)器。兩個(gè)粒子先后從尸點(diǎn)沿徑向射入磁場(chǎng)，粒子1沿直線通過磁

場(chǎng)區(qū)域后打在探測(cè)器上的M點(diǎn)。粒子2經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在探測(cè)器上的N點(diǎn)。裝置內(nèi)部為真空狀態(tài)，忽

略粒子重力及粒子間相互作用力。下列說法正確的是（）

A.粒子1可能為中子

B.粒子2可能為電子

C.若增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，粒子1可能打在探測(cè)器上的。點(diǎn)

D.若增大粒子入射速度，粒子2可能打在探測(cè)器上的。點(diǎn)

5.如圖所示，豎直放置的光滑絕緣斜面處于方向垂直豎直平面（紙面）向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8的勻強(qiáng)磁

場(chǎng)中，一帶電荷量為式4>0）的滑塊自。點(diǎn)由靜止沿斜面滑下，下降高度為八時(shí)到達(dá)6點(diǎn)，滑塊恰好對(duì)斜

面無壓力。關(guān)于滑塊自。點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程，下列說法正確的是（重力加速度為g）（）

A.滑塊在。點(diǎn)受重力、支持力和洛倫茲力作用

B.滑塊在b點(diǎn)受到的洛倫茲力大小為彳歌/麗

C.洛倫茲力做正功

D.滑塊的機(jī)械能增大

6.（2023?安徽合肥市模擬）如圖，長直導(dǎo)線水平固定放置，通有向右的恒定電流，絕緣細(xì)線一端系于直導(dǎo)線

上的。點(diǎn)，另一端系一個(gè)帶電小球，細(xì)線拉直，第一次讓小球在A點(diǎn)由靜止釋放，讓小球繞。點(diǎn)沿圓1

在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng);第二次讓小球在B點(diǎn)由靜止釋放，讓小球繞。點(diǎn)沿圓2在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。

圓1與直導(dǎo)線在同一豎直面內(nèi)，圓2與直導(dǎo)線垂直，A、8兩點(diǎn)高度相同，不計(jì)空氣阻力，不計(jì)細(xì)線的

重力，則兩次小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)C時(shí)（）

A.速度大小相等，線的拉力相等

B.速度大小不等，線的拉力相等

C.速度大小相等，線的拉力不等

D.速度大小不等，線的拉力不等

7.（2023?廣東卷?5）某小型醫(yī)用回旋加速器，最大回旋半徑為0.5m,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1.12T,質(zhì)子加

速后獲得的最大動(dòng)能為1.5xl07eV。根據(jù)給出的數(shù)據(jù)，可計(jì)算質(zhì)子經(jīng)該回旋加速器加速后的最大速率

約為（忽略相對(duì)論效應(yīng)，leV=1.6x10-19j）（）

A.3.6xl06m/sB.1.2xl07m/s

C.5.4x107m/sD.2.4xl08m/s

8.（2021?福建卷2）一對(duì)平行金屬板中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其中電場(chǎng)的方向與金屬板垂直，磁場(chǎng)的方

向與金屬板平行且垂直紙面向里，如圖所示。一質(zhì)子（1H）以速度w自。點(diǎn)沿中軸線射入，恰沿中軸線做

勻速直線運(yùn)動(dòng)。下列粒子分別自。點(diǎn)沿中軸線射入，能夠做勻速直線運(yùn)動(dòng)的是（所有粒子均不考慮重力

的影響）（）

A.以速度號(hào)射入的正電子?。?/p>

B.以速度vo射入的電子（—Ye）

C.以速度2Vo射入的氣核價(jià)H）

D.以速度4v0射入的a粒子（§He）

9.（多選）（2023?天津市期末）調(diào)查組在某化工廠的排污管末端安裝了流量計(jì)，其原理可以簡化為如圖所示模

型：污水內(nèi)含有大量正、負(fù)離子，從直徑為d的圓柱形容器左側(cè)流入，右側(cè)流出，流量值。等于單位時(shí)

間通過橫截面的液體體積。空間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，下列說法正確的是

()

XXXXaXXXx