2018高考物理（新课标）一轮章末热点集训及解析：第9章

2018高考物理（新课标）一轮章末热点集训及解析：第九章 章末热点集训 　导体在安培力作用下的力学分析 　如图所示，用两根轻细金属丝将质量为m、长为l的金属棒ab的两端悬挂在c、d两处，置于竖直向上的匀强磁场内．当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角处于平衡状态，则磁感应强度B为多大？为了使棒平衡在该位置，所需匀强磁场的磁感应强度B最小为多少？方向如何？ [解析]　画出从右侧逆着电流方向的侧视图 ，如图甲所示．金属棒在重力mg、悬线拉力FT、安培力F三个力作用下处于平衡状态，由平衡条件得F＝mgtan θ 又F＝BIl，解得B＝tan θ 要求所加匀强磁场的磁感应强度最小，应使棒在 该位置平衡时所受的安培力最小．由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由如图乙所示的力三角形可知，安培力的最小值为 Fmin＝mgsin θ 即BminIl＝mgsin θ 解得Bmin＝sin θ 由左手定则可知，所加磁场的方向应平行于悬线向上． [答案]　tan θ　sin θ　方向平行于悬线向上 　1.(多选)如图所示，质量为m，长为L的导体棒电阻为R，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为E，内阻不计．匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成θ角斜向上方且垂直于导体棒，开关闭合后导体棒开始运动，则(　　) A．导体棒向左运动 B．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为 C．开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为 D．开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为 解析：选BD.磁场方向与导体棒垂直，导体棒 所受安培力F＝BIL＝，方向为垂直于磁场方向与电流方向所确定的平面斜向下，其有水平向右的分量，将向右运动，故A、C错误，B正确．导体棒受到的合力F合＝Fcos(90°－θ)＝Fsin θ，由a＝得a＝，D正确． 　带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的求解 　如图所示，在坐标系xOy中，第一象限内充满着两个匀强磁场a和b，OP为分界线，在磁场a中，磁感应强度为2B，方向垂直于纸面向里，在磁场b中，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，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点沿y轴负方向射入磁场b，经过一段时间后，粒子恰能经过原点O，不计粒子重力．求： (1)粒子从P点运动到O点的最短时间是多少？ (2)粒子运动的速度可能是多少？ [解析]　(1)设粒子的入射速度为v，用Ra、Rb、Ta、Tb分别表示粒子在磁场a中和磁场b中运动的轨道半径和周期，则有 Ra＝，Rb＝，Ta＝＝，Tb＝ 当粒子先在区域b中运动，后进入区域a中运动，然后从O点射出时，粒子从P点运动到O点所用的时间最短，如图所示． 根据几何知识得tan α＝＝，故α＝37° 粒子在区域b和区域a中运动的时间分别为 tb＝Tb，ta＝Ta 故从P点运动到O点的时间为 t＝ta＋tb＝. (2)由题意及上图可知 n(2Racos α＋2Rbcos α)＝ 解得v＝(n＝1，2，3，…)． [答案]　(1)　(2)(n＝1，2，3，…) 　2.如图所示，在x>0，y>0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里，大小为B.现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从x轴上的某点P沿着与x轴正方向成30°角的方向射入磁场．不计重力的影响，则下列有关说法中正确的是(　　) A．只要粒子的速率合适，粒子就可能通过坐标原点 B．粒子在磁场中运动所经历的时间一定为 C．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为 D．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为 解析：选C.带正电的粒子从 P点沿与x轴正方向成30°角的方向射入磁场中，则圆心在过P点与速度方向垂直的直线上，如图所示，粒子在磁场中要想到达O点，转过的圆心角肯定大于180°，因磁场有边界，故粒子不可能通过坐标原点，故选项A错误；由于P点的位置不确定，所以粒子在磁场中运动的圆弧对应的圆心角也不同，最大的圆心角是圆弧与y轴相切时即300°，运动时间为T，而最小的圆心角为P ... ...