磁场复习学案Word文档下载推荐.doc
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a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点且a、b、c与两导线共面;
b点在两导线之间,b、d的连线与导线所在平面垂直.磁感应强度可能为零的点是( )
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
针对训练
2、如图所示,一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T的匀强磁场中,在以导线截面的中心为圆心,r为半径的圆周上有a、b、c、d四个点.已知a点的实际磁感应强度为0,则下列叙述正确的是( )
A.直导线中的电流方向垂直纸面向里
B.b点的实际磁感应强度为T,方向斜向上,与B的夹角为45°
C.c点的实际磁感应强度也为0
D.d点的实际磁感应强度与b点相同
3.有关磁感应强度的下列说法中,正确的是( )
A.磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量
B.若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为零
C.若有一小段长为L,通以电流为I的导体,在磁场中某处受到的磁场力为F,则该处磁感应强度的大小一定是
D.由定义式B=可知,电流强度I越大,导线L越长,某点的磁感应强度就越小
4.为了解释地球的磁性,19世纪安培假设:
地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的.在右边四个图中,正确表示安培假设中环形电流方向的是( )
二、对磁通量的理解
例3、如图所示,矩形线圈有N匝,面积大小为S,放在水平面内,加一个竖直向下的范围较大的匀强磁场,磁感应强度为B,则穿过平面的磁通量是多少?
若使线圈绕ab边转过60°
,则穿过线圈平面的磁通量是多少?
若线圈绕ab边转过180°
,则穿过线圈的磁通量改变了多少?
丙
针对训练5、如右图甲、乙所示,如何计算下面两图中磁通量的大小,你是怎样理解面积S的含义的?
如果图中的线圈都是n匝线圈,那么通过线圈的磁通量又应该如何计算?
如何计算图中穿过线圈的磁通量的大小?
三、安培力的大小和方向
例4、如右图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd=135°
.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( )
A.方向沿纸面向上,大小为(+1)ILB
B.方向沿纸面向上,大小为(-1)ILB
C.方向沿纸面向下,大小为(+1)ILB
D.方向沿纸面向下,大小为(-1)ILB
例5、一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘,垂直放置,且两个线圈的圆心重合.当两线圈都通过如图所示方向的电流时,则从左向右看,线圈L1将( )
A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.向纸外平动
针对训练6、质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平导轨上,通过MN的电流为I,匀强磁场的磁感应强度为B,方向与导轨平面成θ角斜向下,如右图所示,求MN所受的支持力和摩擦力的大小.
针对训练7、如图所示,PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨,相距L=1m.PM间接有一个电动势为E=6V,内阻r=1Ω的电源和一只滑动变阻器.导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=0.2kg,棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连,物体的质量M=0.3kg.棒与导轨的动摩擦因数为μ=0.5,匀强磁场的磁感应强度B=2T,方向竖直向下,为使物体保持静止,滑动变阻器连入电路的阻值为多大?
设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,导轨与棒的电阻不计.(g取10m/s2)
四、带电粒子在磁场中的运动
例6、空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,右图中的正方形为其边界.一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射.这两种粒子带同种电荷,它们的电荷量、质量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速率的粒子.不计重力.下列说法正确的是( )
A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同
B.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同
C.在磁场中运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同
D.在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角一定越大
例7、如图所示,在某空间实验室中,有两个靠在一起的等大的圆柱形区域,分别存在着等大反向的匀强磁场,磁感应强度B=0.10T,磁场区域半径r=m,左侧区域圆心为O1,磁场向里,右侧区域圆心为O2,磁场向外.两区域切点为C.今有质量m=3.2×
10-26kg、带电荷量q=1.6×
10-19C的某种离子,从左侧区域边缘的A点以速度v=106m/s正对O1的方向垂直磁场射入,它将穿越C点后再从右侧区域穿出.求:
(1)该离子通过两磁场区域所用的时间;
(2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离(侧移距离指垂直初速度方向上移动的距离).
针对训练8、一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v,沿与x正方向成60°
的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直于y轴射出第一象限。
求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。
A
B
C
L
q,m
×
8.如图所示,直角三角形ABC的边长AB=L,∠C=300,三角形所围成的区域内存在着磁感强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,一质量为m,带电量为q的带电粒子(不计重力)从A点沿AB方向射入磁场,在磁场中运动一段时间后从AC边穿出磁场。
(1)粒子带何种电荷?
(2)粒子射入磁场时的最大速度是多少?
(3)若粒子以小于的速度射入磁场,求粒子在磁场中运动的时间。
9.如图所示,一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场。
现从矩形区域ad边的中点O处垂直磁场射入一速度方向跟ad边夹角为30°
,大小为v0的带电粒子。
已知粒子质量为m,电量为+q,ad边长为L,重力影响忽略不计。
(1)试求粒子能从ab边上射出磁场的v0的大小范围?
(2)问粒子在磁场中运动的最长时间是多少?
在这种情况下,粒子从磁场区域的某条边射出,试求射出点在这条边上的范围。
v
E
d、U
五、相关物理模型
1、速度选择器(重力不计的带电粒子垂直射入电场和磁场正交的复合场。
)
(1)速度选择器不仅选择速度而且也选择速度的。
V=.与粒子带何种电荷、电荷多少都关。
带电粒子做运动。
(2)当进人选择器的粒子的速度时,粒子将通过选择器。
h
A’
I
2、霍尔效应:
如图所示,厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感强度为B的均匀磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差这种现象称为霍尔效应。
电势差U、电流I和B的关系为:
,式中的比例系数K称为霍尔系数。
原理:
当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。
(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势下侧面A′的电势。
(2)电子所受的洛伦兹力的大小为
(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为
(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为K=,其中n代表导体单位体积中电子的个数。
3、质谱仪:
测定带电粒子的荷质比。
在已知电量的情况下测定粒子质量。
⑴带电粒子质量m,电荷量q,由电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场,设轨道半径为r,求荷质比?
⑵带电粒子质量m,电荷量q,以速度v穿过速度选择器(电场强度E,磁感应强度B1),垂直进入磁感应强度为B2的匀强磁场。
设轨道半径为r,求荷质比?
4、回旋加速器
(1)在AA和A/A/间加交变电压。
(2)最大速度:
,粒子获得最大动能
例:
回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电两极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场(其频率为f),使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中,如图6所示,设匀强磁场的磁感应强度为B,D形金属盒的半径为R,狭缝间的距离为d,匀强电场间的加速电压为U。
则下列说法中正确的是:
A.增大匀强电场间的加速电压,被加速粒子最终获得的动能将增大;
B.增大磁场的磁感应强度,被加速粒子最终获得的动能将增大;
C.被加速粒子最终速度大小不超2πfR;
D.增大匀强电场间的加速电压,被加速粒子在加速器中运动的圈数将减少。
5、等离子体发电机
(1)原理:
等离子气体喷入磁场,正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B板上,产生电势差。
平行金属板的面积为S,相距为L,等离子气体的电阻率为p,喷入气体速度为v,磁感应强度为B,板外电阻为R。
求R中的电流?
6、电流天平如图所示是—种电流天平,用以测定匀强磁场的磁感应强度。
在天平的一端挂一矩形线圈,其底边置于待测匀强磁场B中。
B的方向垂直于纸面向里。
线圈为5匝,底边长0.20米。
当线圈通以逆时针方向0.10安培的电流时,使天平平衡;
将电流反向,则需在左盘中再加8.2克砝码,使天平恢复平衡.求所测磁场的B值.
7、如图为一电磁流量计的示意图,截面为正方形的非磁性管,其每边长为d,内有导电液体流动,在垂直液体流动方向加一指向纸里的匀强磁场。
磁感强度为B。
现测得液体a、b两点间的电势差为U,求管内导电液体的流量Q。
六、带电粒子在电磁场中的运动
1.如图所示,一质量为m的带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中(电场竖直向下,磁场在水平方向)的竖直平面内作半径为R的匀速圆周运动,则这个液滴
A.一定带正电,而且沿逆时针方向运动
B.一定带负电,而且沿顺时针方向运动
C.一定带负电,但绕行方向不能确定
D.不能确定带电性质,也不能确定绕行方向
2.如图所示,在x轴上方有水平向左的匀强电场,电场强度为E,在x轴下方有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.正离子从M点垂直磁场方向,以速度v射入磁场区域,从N点以垂直于x轴的方向进入电场区域,然后到达y轴上P点,若OP=ON,则入射速度应多大?
若正离子在磁场中运动时间为t1,在电场中运动时间为t2,则t1∶t2多大?
3.如图所示,光滑的半圆形绝缘曲面半径为R,有一质量为m,带电量为q的带正电小球从与圆心等高的A位置由静止沿曲面下滑,整个装置处于匀强电场和匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,电场强度为E=mg/q.则小球第二次经
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- 磁场 复习