专题07磁场.docx
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专题07磁场.docx
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专题07磁场
磁场
一、磁现象电本质、磁感应强度
A、一切此现象都可归结为:
运动电荷(电流)之间通过磁场而发生相互作用。
B、磁感应强度B:
描述磁场强弱和方向的物理量,是矢量,定义式:
,注意:
B与F、L、I无关,取决于磁场本身,应用此式时I必须垂直该处的磁感线。
1、关于磁现象的电本质,正确的说法是()
A、一切磁现象都起源于电流或运动电荷,一切磁作用都是电流或运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用
B、除永久磁铁外,一切磁场都是由运动电荷或电流产生的
C、据安培的分子环流假说,在外界磁场作用下,物体内部分子电流取向变得大致相同时,物体就被磁化,两端形成磁极
D、磁就是电,电就是磁,有磁必有电,有电必有磁
2、下列说法中正确的是:
()
A、电荷在某处不受电场力作用,则该处电场强度为零
B、一小段通电导线在某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度一定为零
C、表征电场中某点的强度,是把一个检验电荷放到该点时受到的电场力与检验电荷本身电量的比值
D、表征磁场中某点强弱,是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线的长度和电流的乘积的比值。
二、磁感线
1、磁感线概念及特点:
在磁场中描绘出来的一些有方向的曲线,曲线上每一点的切线方向都和该点的磁场方向相同。
磁感线的疏密描述该处磁感应强度的强弱,磁感线是闭合曲线,永不相交。
2、要求:
熟记通电直导线、通电导线环、通电螺线管、条形磁铁、蹄形磁铁的磁场磁感线的分布。
掌握安培定则的应用。
3、直线电流的磁场,在图中哪个是正确的?
3题图
4、供选择的答案是:
A、条形磁铁外部;B、靠得很近的N、S磁极之间C、通电无限长直导线周围D、通电长直螺线管内E、通电环形导线周围。
根据磁感线形状可知匀强磁场的是______________,非匀强磁场的是______________。
5、关于磁场和磁感线的描述,下列说法中正确的是()
A、磁感线可以形象的描述各点磁场的强弱和方向,它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所致的方向一致
B、磁极之间的相互作用是通过磁场发生的,磁场和电场一样,也是一种客观存在的特殊物质
C、磁感线总是从磁铁的北极出发,到南极终止的。
D、磁感线就是细铁屑连成的曲线
6、如图所示,电流从A点分两路通过对成的环形分路汇合于B点,在环形分路的中心处的磁感强度是()
A、垂直环形分路所在平面,且指向“纸内”
B、垂直环形分路所在平面,且指向“纸外”
C、在环形分路所在平面内指向B
D、在环形分路所在平面内,且指向A
E、磁感强度为零
6题图7题图
7、有两条垂直交叉但又不接触的导线,通以大小相等的电流,方向如图所示,问哪些区域中某些点的磁感应强度B可能为零?
A、仅在象限IB、仅在象限IIC、在象限IIID、在象限I、IVE、在象限II、IV
三、安培力大小、方向
1、方向:
用左手定则判定。
F一定垂直I、B,I、B可以垂直也可以不垂直,I、B任一量反向F也反向
2、大小:
F=BILsinθ(其中θ是I与B的夹角)。
(1)当导线电流I与磁场B平行时,F最小=0;
(2)当电流I与B垂直时,F最大=BIL
8、图中是表示磁感强度B、电流I和磁场对电流的作用力F之间的关系图,正确的图形是(I、B、F两两垂直)
8题图
9、画出下图中通电导线棒ab所受的各个力的方向(在方框内画)。
9题图
10、一段通电导线,放在同一匀强磁场中的四个不同位置,如图所示,则:
()
A、c情况下导线受磁场力大于a情况
B、b情况下导线不受磁场力
C、b和c情况下导线都不受磁场力
D、a、d情况下,导线所受磁场力大小都相等
10题图
11、质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的导轨上,导轨宽度为d,杆ab与导轨间的摩擦因数为μ,有电流时,ab恰好在导轨上静止,如图所示,图乙是它的四个侧视图,标出四种可能的匀强磁场方向,其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的是()
11题图
12、如图所示,在同一水平面的两导轨相互平行,并在竖直向上的磁场中,一根质量为3.6千克,有效长度为2米的金属棒放在导轨上,当金属棒中的电流为5安时,金属棒做匀速运动,当金属棒中的电流强度增加到8安时,金属棒能获得2m/s2的加速度,则磁场的磁感应强度为_______特斯拉。
12题图13题图
13、如图所示,电源电动势ε=2伏,r=0.5欧,竖直导轨电阻可略,金属棒的质量m=0.1kg,R=0.5欧,它与导轨的摩擦因数μ=0.4,有效长度为0.2m,靠在导轨外面,为使金属棒不下滑,我们施一与纸面夹角
且向里的磁场,
(1)此磁场是斜向商还是斜向下?
(2)B的范围是多少?
四、判断安培力作用下物体运动方向
判别物体在安培力作用下的运动方向,常用方法有以下四种:
1、电流元受力分析法:
即把整段电流等效为很多段直线电流元,先用左手定则判出每小段电流元受安培力方向,从而判断出整段电流所受合力方向,最后确定运动方向
2、特殊值分析法:
把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力方向,从而确定运动方向。
3、等效分析法:
环形电流可以等效成条形磁铁、条形磁铁也可以等效成环形电流,通电螺线管可以等效成很多的环形电流来分析。
4、推论分析法:
(1)两电流相互平行时无转动趋势,方向相同相互吸引,方向相反相互排斥;
(2)两电流不平行时有转动到相互平行且方向相同的趋势。
14、如图所示,把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线通过电流I时,导线的运动情况是:
(从上往下看)
A、顺时针方向转动,同时下降B、顺时针方向转动,同时上升
C、逆时针方向转动,同时下降D、逆时针方向转动,同时上升
14题图15题图
15、如图所示,把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面,当线圈内通过如图所示方向电流时,线圈将怎样运动?
16、如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向外的电流,则:
A、磁铁对桌面压力减小,不受桌面的摩擦力作用
B、磁铁对桌面压力减小,受到桌面的摩擦力作用
C、磁铁对桌面压力增大,不受桌面的摩擦力作用
D、磁铁对桌面的压力增大,受到桌面的摩擦力作用
16题图17题图
17、两条导线相互垂直,如图所示,但相隔一段小距离,其中一条AB是固定的,另一条CD能自由活动,当直流电流按图示方向通入两条导线时,导线CD将:
(从纸外向纸内看)
A、不动
B、顺时针方向转动,同时靠近导线AB
C、逆时针方向转动,同时离开导线AB
D、顺时针方向转动,同时离开导线AB
E、逆时针方向转动,同时靠近导线AB
18、一个可自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2相互绝缘垂直放置,且两个圆线圈的圆心重合,当两线圈都通过如图所示的电流方向时,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
18题图19题图
19、直导线ab与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离,其中直导线固定,线圈可自由运动,当通过如图所示的电流方向时(同时通电),从左向右看,线圈将:
A、不动
B、顺时针转动,同时靠近导线
C、顺时针转动,同时离开导线
D、逆时针转动,同时靠近导线
20、把正方形导线圈用细线挂在通电直导线附近,两者在同一平面内,其中直导线固定,线圈可以自由活动,如图所示,当正方形导线圈通以如图所示的电流时,线圈将:
A、不动
B、发生转动,同时靠近导线AB
C、发生转动,同时离开导线AB
D、靠近导线AB
E、离开导线AB
21、把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈中心,且在线圈平面内,如图所示,当线圈通过如图所示方向的电流时,线圈将:
A、不动
B、发生转动,同时靠近磁铁
C、发生转动,同时离开磁铁
D、不发生转动,只靠近磁铁
E、不发生转动,只离开磁铁
20题图21题图
五、洛仑兹力
1、洛仑兹力方向:
用左手定则判定(注意:
正电荷运动产生的电流方向和运动方向相同,负电荷运动动产生的电流方向和运动方向相反)。
f一定垂直B、V,B、V可以垂直也可以不垂直,q(正、负)、B、V任一量反向f也反向。
2、洛仑兹力大小:
(此时只适用于v垂直B的情况,如果V平行B,f=0)
3、洛仑兹力性质:
由于f一定垂直V,故洛仑兹力永远不做功。
22、画出图中通电导线上方带电粒子偏转方向及下方带电粒子的电性。
22题图
23、如图是表示磁场B、正电荷运动方向V和磁场对电荷作用f的相互作用关系图,这四个图中画的正确的是(B、f、V两两垂直):
23题图24题图
24、如图所示是表示磁场B、负电荷运动方向V和磁场对电流作用f的相互关系图,这四个图中画的正确的是(B、f、V两两垂直)
25、长直导线AB附近r处有一带正电的小球,由绝缘丝悬挂在M点,当通以如图所示的恒定电流时,下列说法正确的是()
A、小球受磁场力的作用,方向与导线AB垂直且指向纸里
B、小球受磁场力作用,方向与导线AB垂直且指向纸外
C、小球受磁场力作用,方向与导线AB垂直向左
D、小球不受磁场力作用
25题图
26、如图所示,一个带负电荷的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为V,若加上一个垂直纸面指向读者方向的磁场,则滑到底端时:
A、V变大B、V变小C、V不变D、不能确定V的变化
27、如图所示,质量为m、电量为q的带正电物体,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,沿摩擦因数为μ的水平面向左运动:
A、物体的速度由v减小到零所用的时间等于
B、物体的速度由v减小到零所用的时间小于
C、若另加一个电场强度为
,方向水平相左的匀强电场,物体作匀速运动
D、若另加一个电场强度为
,方向竖直向上的匀强电场,物体作匀速运动。
26题图27题图
六、洛仑兹力的应用
因为洛仑兹力f始终与速度V垂直,即f只改变速度方向而不改变速度大小,所以运动电荷垂直磁感线进入磁场仅受洛仑兹力作用时,一定作匀速圆周运动,本专题主要讨论在这种情况下的以下几个方面:
1、转动方向判别:
先画出磁感线的分布,用左手定则判断出洛仑兹力的方向,再根据洛仑兹力充当向心力判断出转动方向
2、V、
、T、f、r的分析方法:
常用特征方程
进行讨论
即
。
熟记两个推论
,
3、由轨迹确定其它量的方法:
先根据轨迹用几何方法确定圆心位置,从而求出半径或周期,再根据特征方程列方程求出相应的量。
28、如图所示,一束电子(电量为e)以速度V垂直射入磁感应强度为B,宽度为d的匀强磁场中,穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是
,则电子的质量是____________,穿透磁场的时间是_________________。
28题图29题图
29、长为l的水平极板间,有垂直纸面向内的匀强磁场,如图所示,磁感应强度为B,板间距离也为l,板不带电,现有质量为m,电量为q的带正电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直磁感线以速度V水平射入磁场,欲使离子不打在极板上,可采用的办法是:
A、使粒子的速度
B、使粒子的速度
C、使粒子的速度
D、使粒子速度
30、由电子、质子、氘核、氚核,以同样速度垂直射入同一匀强磁场中,它们都作匀速圆周运动,则轨道半径最大的粒子是:
A、氘核B、氚核C、电子D、质子
36、ab是一弯管,其中心线是半径为R的一段圆弧,将它置于一给定的匀强磁场中,磁场方向垂直圆弧所在平面(即纸面),并且指向纸外,有一束粒子对准a端射入弯管,如图所示,粒子有不同的质量、不同的速度,但都是一价正离子。
A、只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管
B、只有质量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管
C、只有动量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管
D、只有动能大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管
36题图
37、一个电子(质量为m、电量为e)以速度V从x轴上某点垂直x轴进入上方的匀强磁场区域,如图所示,已知x轴上方磁感应强度的大小为B,且为下方匀强磁场磁感应强度的2倍,在图中画出电子运动的轨迹,电子运动一个周期经历的时间是____________,电子运动一个周期沿x轴移动的距离是_______________。
37题图38题图
(1)39题图
(2)
38、如图
(1)所示,两相切圆表示一个静止的原子核发生衰变后的生成物在匀强磁场中的运动轨迹,据此可推知:
A、原子核发生了α衰变
B、原子核发生了β衰变
C、原子核同时发生了α、β衰变
D、该原子核放射出一个中子
39、在上题中,若静止的原子核放生衰变后的生成物在匀强磁场中的运动轨迹如图
(2)所示,则又是那个答案?
40、如图所示,正方形容器处在匀强磁场中,一束电子从a孔垂直于磁场射入容器中,其中一部分从c孔射出,一部分从d孔射出,则:
A、从两孔射出的电子速率之比为Vc:
Vd=2:
1
B、从两孔射出的电子在容器中运动所用时间之比为tc:
td=1:
2
C、从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度之比为ac:
ad=
:
1
D、从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比ac:
ad=2:
1
40题图41题图
41、如图中的理想圆形磁场,半径为R,磁感应强度为B,一质子(质量为m,电量为e)向圆心方向射入磁场,离开磁场时方向与射入方向的夹角为120
,则质子通过磁场所用的时间等于多少?
42题图
42、如图所示,半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,若在圆心处静止的原子核中释放一个质量为m,电量为q的粒子,粒子的初速度
垂直于B,则
必须满足条件_____________时,粒子才能从磁场中穿出,粒子穿过磁场需要的最长时间为________________。
七、判别带电粒子在复合场中运动性质
这里所指的复合场是指电场、磁场和重力场并存的场。
当带电粒子所受合外力为零时,所处状态是匀速直线运动或静止状态;当带电粒子所受合力只充当向心力时,粒子作匀速圆周运动;当带电粒子所受合力变化且和速度方向不在同一直线上时,粒子作非匀变速曲线运动。
43、如图所示,匀强电场方向竖直向上,匀强磁场的方向水平向外(指向读者),有一正离子(不计重力),恰能沿直线从左向右水平飞越此区域,则:
A、若电子从右向左水平飞入,电子也沿直线运动
B、若电子从右向左水平飞入,电子将向上偏
C、若电子从右向左水平飞入,电子将向下偏
D、若电子从右向左水平飞入,电子将向外偏
43题图
44、如图所示,在正交的匀强电场和磁场的区域内(磁场水平向内),有一离子恰能沿直线飞过此区域(不计离子重力)
A、若离子带正电,E方向应向下
B、若离子带负电,E方向应向上
C、若离子带正电,E方向应向上
D、不管离子带何种电荷,E方向都向下
44题图
45、一正电荷q在匀强磁场中,以速率
沿x轴方向运动,进入垂直纸面向内的匀强磁场中,如图所示,为使电荷能直线运动,必须加一个点场进去,此电场强度应该是(不计重力):
A、沿着y轴的正方向,大小为
B、沿y轴的负方向,大小为
C、沿y轴的正方向,大小为
D、沿y轴的负方向,大小为
45题图
46、如图所示,一速度为
的正离子恰能沿直线飞出离子选择器,选择器中磁感应强度为B,电场强度为E,若B、E、
同时增大为原来的两倍,则离子将:
A、仍沿直线飞出选择器B、往上偏C、向下偏D、往纸外偏
46题图47题图
47、质量为m,带电量为q的微粒以速度V与水平方向成450角进入匀强电场和匀强磁场,如图所示,磁场方向垂直纸面向里,如果微粒在电场、磁场、重力场作用下作匀速直线运动,则电场强度大小E=___________,磁感应强度大小B=____________。
48、如图所示,质量为m,带正电量为q的液滴,处在水平方向的匀强磁场中,磁感应强度为B,液滴运动速度为V,若要液滴在竖直平面内作匀速运动,则施加的电场方向为___________,电场强度大小为________________,液滴绕行方向为_________________(从纸外向纸内看)
48题图49题图
49、如图所示,在真空中,匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场方向垂直纸面向里,三个油滴a、b、c带有等量的同种电荷,已知a静止,b向右匀速运动,c向左匀速运动,比较它们的质量应有:
A、a油滴质量最大B、b油滴质量最大
C、c油滴质量最大D、a、b、c的质量一样
八、能量变化而引起轨迹半径变化
在磁场中作匀速圆周运动的带电粒子,如果动能变化,也即是速率
变化,由
得知r也随之发生变化,动能增大半径r增大,动能减小半径r减小。
50、一带电粒子,沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场,离子的一段径迹如图所示,径迹上每一小段都可以看成圆弧,由于带电粒子使沿途空气电离,粒子的能量逐渐减小(电量不变)则可判定:
A、粒子从a到b,带正电B、粒子从b到a,带正电
C、粒子从a到b,带负电D、粒子从b到a,带负电
50题图51题图
51、如图所示,AC是一块铅块的界面,曲面MNN'M'是某带电粒子的运动轨迹,匀强磁场与粒子的速度方向垂直,已知粒子在运动中电量不变,则下列说法中正确的是()
A、粒子带正电,从N'穿透AC到N
B、粒子带正电,从N穿透AC到N'
C、粒子带负电,从N穿透AC至N'
D、粒子带负电,从N'穿透AC至N
52、如图中PQ是匀强磁场里的一片薄金属片,其平面与磁场方向平行,一个α粒子从某点以PQ垂直的速度
射出,动能是E,射出后α粒子的运动轨迹如图所示,今测得它在金属片两边的轨迹的半径之比是10:
9,若在穿越板过程粒子受到的阻力大小及电量恒定,则:
A、α粒子每穿过一次金属片,速度减小了
B、α粒子每穿过一次金属片,动能减少了0.19E
C、α粒子穿过5次后陷在金属片里
D、α粒子穿过9此后陷在金属片里
52题图
九、用力学观点分析带电体在复合场中运动
1、动力学观点:
包括牛顿三大定律和运动学规律
2、动量观点:
包括动量定理和动量守恒定律
3、能量观点:
包括动能定理和能量守恒定律
其中,对单个物体讨论,常用两大定理,涉及时间(或研究力的瞬间作用)优先考虑动量定理;涉及位移优先考虑动能定理;对多个物体组成的系统讨论,则优先考虑两大守恒定律;涉及加速度的力学问题必定得用牛顿第二运动定律,必要时再用运动学公式。
注意:
洛仑兹力始终和速度方向垂直,永不做功;重力G对物体做功与路径无关,只取决于初末位置的高度差;电场力F对电荷做功与路径无关,只取决于初、末位置的电势差。
53、如图所示,套在很长的绝缘直棒上的小球,其质量为m,带电量是+q,小球可在棒上滑动,将此棒竖直放在互相垂直,且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中,电场强度是E,磁感应强度是B,小球与棒的摩擦因数为μ,求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度?
(设小球带电量不变)
53题图
54、如图所示,场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场相互正交,一个质子(不计重力)以速度
并跟E、B都垂直的方向从A点射入,质子的电量为e,质量为m,当质子运动到C点时,偏离射入方向的距离为d,则质子在C点的动能为___________________。
54题图
55、如图所示,一电子沿M孔直线射入垂直纸面的匀强磁场区域I,经P孔进入水平匀强电场区域II,最后到达N孔,已知OM=ON=OP=R,电子电量为e,质量为m,入射速度为
(1)试判断磁场与电场方向,并写出电场强度大小
(2)粗略画出电子运动轨迹,说明它们是什么图线
(3)确定电子到达N孔时的速度
55题图
56、如图所示,质量m=
千克的小球,放在绝缘的水平面上,小球带电量为q=
库仑,小球与水平面间的滑动摩擦因数为μ=0.2,外加匀强电场E=5伏/米,匀强磁场B=2T,方向如图,小球从静止开始运动,求小球的最大加速度和可能达到的最大速度各是多少?
(g=10m/s2)
56题图
57、一带电量为+q,质量为m的小球,从一倾角为θ的光滑斜面上由静止下滑,斜面处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向外,如图所示,求小球在斜面上连续滑行的
(1)速度范围;
(2)最大距离;(3)最长时间(设斜面足够长)
57题图
58、在相互垂直的匀强磁场和匀强电场中,有一倾角为θ,足够长的光滑绝缘斜面,磁感应强度为B,方向水平向外,电场强度为E,方向竖直向上,有一质量为m、带电量为+q的小球静止在斜面顶端,这时小球对斜面的正压力恰好为零,如图所示,若迅速把电场方向竖直向下时,小球能在斜面上连续滑行多远?
所用时间是多少?
58题图
59、如图所示,x轴的上方是磁感应强度为B的匀强磁场,x轴的下方是电场强度为E的匀强电场,方向已在图中给出,质量为m、电量为e的电子由坐标原点沿y轴方向以速度
射入磁场。
(1)在图中表示出电子运动的轨迹
(2)求出电子运动的轨迹与x轴的交点到原点的距离
(3)求电子自原点出发经历多长时间由电场返回磁场而到达电场和磁场交界的x轴处?
(电场、磁场的范围足够大)
59题图
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