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1、高二磁場(chǎng)重難點(diǎn)精析及綜合能力強(qiáng)化訓(xùn)練高中,物流,高一力學(xué)是基礎(chǔ),高二電磁學(xué)是根本,高三知識(shí)綜合用,所以高二部分,往往是高考的難點(diǎn)和重點(diǎn),應(yīng)當(dāng)全面掌握這一塊的方法和內(nèi)容,綜合利用。I. 重難知識(shí)點(diǎn)精析一、知識(shí)點(diǎn)回顧1、磁場(chǎng)(1)磁場(chǎng)的產(chǎn)生:磁極周圍有磁場(chǎng);電流周圍有磁場(chǎng)(奧斯特實(shí)驗(yàn)),方向由安培定則(右手螺旋定則)判斷(即對(duì)直導(dǎo)線,四指指磁感線方向;對(duì)環(huán)行電流,大拇指指中心軸線上的磁感線方向;對(duì)長(zhǎng)直螺線管大拇指指螺線管內(nèi)部的磁感線方向);變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)(麥克斯韋)。(2)磁場(chǎng)的基本性質(zhì):磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁極、電流(安培力)和運(yùn)動(dòng)電荷(洛侖茲力)有力的作用(對(duì)磁極一定有力的作用;對(duì)電
2、流和運(yùn)動(dòng)電荷只是可能有力的作用,當(dāng)電流、電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁感線平行時(shí)不受磁場(chǎng)力作用)。2、磁感應(yīng)強(qiáng)度(條件:LB,并且是勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,或L很小)磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量。3、磁感線用來(lái)形象地描述磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向和強(qiáng)弱的曲線。磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,也就是在該點(diǎn)小磁針靜止時(shí)N極的指向。磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。磁感線是封閉曲線(和靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線不同)。要熟記常見(jiàn)的幾種磁場(chǎng)的磁感線通電環(huán)行導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)地球磁場(chǎng)通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)4、安培力磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力(1)(只適用于BI,并且一定有FB, FI,即F垂直B和I確定的平面。B、I不垂直時(shí),對(duì)B分解,取與I垂直的分量B)(2)安培
3、力方向的判定:用左手定則。另:只要兩導(dǎo)線不是互相垂直的,都可以用“同向電流相吸,反向電流相斥”判定相互作用的磁場(chǎng)力的方向;當(dāng)兩導(dǎo)線互相垂直時(shí),用左手定則判定。5、洛侖茲力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力,是安培力的微觀表現(xiàn)(1)IBF安F計(jì)算公式的推導(dǎo):如圖,整個(gè)導(dǎo)線受到的安培力為F安 =BIL;其中I=nesv;設(shè)導(dǎo)線中共有N個(gè)自由電子N=nsL;每個(gè)電子受的磁場(chǎng)力為F,則F安=NF。由以上四式可得F=qvB。條件是v與B垂直。當(dāng)v與B成角時(shí),F(xiàn)=qvBsin。(2)洛倫茲力方向的判定:在用左手定則時(shí),四指若為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向,則拇指為洛侖茲力方向;而對(duì)負(fù)電荷而言,受洛侖茲力方向與正電荷相反。(3)帶
4、電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中僅受洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),洛倫茲力充當(dāng)向心力,由此可以推導(dǎo)出該圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式和周期公式:。由于F始終與V垂直,所以洛侖茲力一定不做功。6、速度選擇器v正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)組成速度選擇器。帶電粒子必須以唯一確定的速度(包括大小、方向)才能勻速(或者說(shuō)沿直線)通過(guò)速度選擇器。否則將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這個(gè)速度的大小可以由洛倫茲力和電場(chǎng)力的平衡得出:qvB=Eq,。在本圖中,速度方向必須向右。這個(gè)結(jié)論與離子帶何種電荷、電荷多少都無(wú)關(guān)。若速度小于這一速度,電場(chǎng)力將大于洛倫茲力,帶電粒子向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn),電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能將增大,洛倫茲力也將增大,粒子的軌跡既不是拋物線,也不是圓,
5、而是一條復(fù)雜曲線;若大于這一速度,將向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn),電場(chǎng)力將做負(fù)功,動(dòng)能將減小,洛倫茲力也將減小,軌跡是一條復(fù)雜曲線。二、典型題舉例1、導(dǎo)線在安培力作用下的受力分析例1. 光滑導(dǎo)軌與水平面成角,導(dǎo)軌寬L。勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。金屬桿長(zhǎng)也為L(zhǎng) ,質(zhì)量為m,水平放在導(dǎo)軌上。當(dāng)回路總電流為I1時(shí),金屬桿正好能靜止。求:B至少多大?這時(shí)B的方向如何?若保持B的大小不變而將B的方向改為豎直向上,應(yīng)把回路總電流I2調(diào)到多大才能使金屬桿保持靜止?解:畫(huà)出金屬桿的截面圖。由三角形定則可知,只有當(dāng)安培力方向沿導(dǎo)軌平面向上時(shí)安培力才最小,B也最小。根據(jù)左手定則,這時(shí)B應(yīng)垂直于導(dǎo)軌平面向上,大小滿足:BI1L
6、=mgsin, B=mgsin/I1L。B當(dāng)B的方向改為豎直向上時(shí),這時(shí)安培力的方向變?yōu)樗较蛴?,沿?dǎo)軌方向合力為零,得BI2Lcos=mgsin,I2=I1/cos。(在解這類題時(shí)必須畫(huà)出截面圖,只有在截面圖上才能正確表示各力的準(zhǔn)確方向,從而弄清各矢量方向間的關(guān)系)。2、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)E B例2. 一個(gè)帶電微粒在圖示的正交勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則該帶電微粒必然帶_,旋轉(zhuǎn)方向?yàn)開(kāi)。若已知圓半徑為r,電場(chǎng)強(qiáng)度為E磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則線速度為_(kāi)。解:因?yàn)楸仨氂须妶?chǎng)力與重力平衡,所以必為負(fù)電;由左手定則得逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);再由3、帶電粒子在有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題帶電粒子
7、進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),其軌跡是一段或多段圓弧,解決問(wèn)題的關(guān)鍵:根據(jù)洛侖茲力方向時(shí)刻垂直于粒子運(yùn)動(dòng)方向指向軌跡圓心的特點(diǎn),正確判定和畫(huà)出軌跡圓心的位置和所對(duì)應(yīng)的圓心角,因?yàn)閳A心和圓心角一旦確定,有關(guān)圓運(yùn)動(dòng)的半徑在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等問(wèn)題就可以根據(jù)已知條件迎刃而解。注意分析粒子運(yùn)動(dòng)軌跡所具有的對(duì)稱性,簡(jiǎn)化時(shí)問(wèn)題的分析和處理,注意粒子的周期性重復(fù)性,防止因解答結(jié)果的片面性而遺漏部分答案。MNBOv例3. 如圖直線MN上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。正、負(fù)電子同時(shí)從同一點(diǎn)O以與MN成30°角的同樣速度v射入磁場(chǎng)(電子質(zhì)量為m,電荷為e),它們從磁場(chǎng)中射出時(shí)相距多遠(yuǎn)?射出的時(shí)間差是多少?解:
8、正負(fù)電子的半徑和周期是相同的。只是偏轉(zhuǎn)方向相反。先確定圓心,畫(huà)出半徑,由對(duì)稱性知:射入、射出點(diǎn)和圓心恰好組成正三角形。所以兩個(gè)射出點(diǎn)相距2r,由圖還看出經(jīng)歷時(shí)間相差2T/3。答案為射出點(diǎn)相距,時(shí)間差為。關(guān)鍵是找圓心、找半徑和用對(duì)稱。II.重難知識(shí)點(diǎn)薦入1.磁場(chǎng)的產(chǎn)生 磁體 、 電流 、 變化的電場(chǎng) 周圍有磁場(chǎng)。 安培提出分子電流假說(shuō)(又叫磁性起源假說(shuō)),認(rèn)為磁極的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)都是由電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。(但這并不等于說(shuō)所有磁場(chǎng)都是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的,因?yàn)辂溈怂鬼f發(fā)現(xiàn)變化的電場(chǎng)也能產(chǎn)生磁場(chǎng)。)2.磁場(chǎng)的基本性質(zhì):磁場(chǎng)對(duì)放入其中的 磁極 和 電流 有磁場(chǎng)力的作用(對(duì)磁極一定有力的作用;對(duì)電流只是可能
9、有力的作用,當(dāng)電流和磁感線平行時(shí)不受磁場(chǎng)力作用)。這一點(diǎn)應(yīng)該跟電場(chǎng)的基本性質(zhì)相比較。3.磁場(chǎng)方向:五種表述是等效的磁場(chǎng)的方向小磁針靜止時(shí)N極指向N極的受力方向磁感線某點(diǎn)的切線方向磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向4.磁感線 用來(lái)形象地描述磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng) 強(qiáng)弱 和 方向 的曲線。磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,也就是在該點(diǎn)小磁針靜止時(shí)N極的指向。磁感線的 疏密 表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。 磁感線是 封閉 曲線(和靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線不同)。 要熟記常見(jiàn)的幾種磁場(chǎng)的磁感線: 地球磁場(chǎng) 通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng) 通電環(huán)行導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)安培定則(右手螺旋定則):對(duì)直導(dǎo)線,四指指磁感線方向;對(duì)環(huán)行電流,大拇指指中心軸線上的磁感線方
10、向;對(duì)長(zhǎng)直螺線管大拇指指螺線管內(nèi)部的磁感線方向。5.磁感應(yīng)強(qiáng)度:(條件是勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,或L很小,并且LB )。磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量。單位是 特斯拉 ,符號(hào)為T(mén)。由磁場(chǎng)本身決定,和放不放入電流無(wú)關(guān)。6安培力 (磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力)(1)安培力方向的判定用左手定則。用“同性相斥,異性相吸”(只適用于磁鐵之間或磁體位于螺線管外部時(shí))。SNI用“同向電流相吸,反向電流相斥”(反映了磁現(xiàn)象的電本質(zhì))??梢园褩l形磁鐵等效為長(zhǎng)直螺線管(不要把長(zhǎng)直螺線管等效為條形磁鐵)。例1. 如圖所示,可以自由移動(dòng)的豎直導(dǎo)線中通有向下的電流,不計(jì)通電導(dǎo)線的重力,僅在磁場(chǎng)力作用下,導(dǎo)線將如何移動(dòng)?解:先畫(huà)出導(dǎo)線所在處的磁感線,上下
11、兩部分導(dǎo)線所受安培力的方向相反,使導(dǎo)線從左向右看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);同時(shí)又受到豎直向上的磁場(chǎng)的作用而向右移動(dòng)(不要說(shuō)成先轉(zhuǎn)90°后平移)。分析的關(guān)鍵是畫(huà)出相關(guān)的磁感線。NSFFF /F例2. 條形磁鐵放在粗糙水平面上,正中的正上方有一導(dǎo)線,通有圖示方向的電流后,磁鐵對(duì)水平面的壓力將會(huì)(增大、減小還是不變?)。水平面對(duì)磁鐵的摩擦力大小為。解:本題有多種分析方法。畫(huà)出通電導(dǎo)線中電流的磁場(chǎng)中通過(guò)兩極的那條磁感線(如圖中粗虛線所示),可看出兩極受的磁場(chǎng)力i的合力豎直向上。磁鐵對(duì)水平面的壓力減小,但不受摩擦力。畫(huà)出條形磁鐵的磁感線中通過(guò)通電導(dǎo)線的那一條(如圖中細(xì)虛線所示),可看出導(dǎo)線受到的安培力豎直向
12、下,因此條形磁鐵受的反作用力豎直向上。把條形磁鐵等效為通電螺線管,上方的電流是向里的,與通電導(dǎo)線中的電流是同向電流,所以互相吸引。例3. 電視機(jī)顯象管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖如右,即時(shí)電流方向如圖所示。該時(shí)刻由里向外射出的電子流將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)?解:畫(huà)出偏轉(zhuǎn)線圈內(nèi)側(cè)的電流,是左半線圈靠電子流的一側(cè)為向里,右半線圈靠電子流的一側(cè)為向外。電子流的等效電流方向是向里的,根據(jù)“同向電流互相吸引,反向電流互相排斥”,可判定電子流向左偏轉(zhuǎn)。(本題用其它方法判斷也行,但不如這個(gè)方法簡(jiǎn)潔)。(2)安培力大小的計(jì)算F=BLIsin(為B、L間的夾角)高中只要求會(huì)計(jì)算=0(不受安培力)和=90°兩種情況。例4.
13、 如圖所示,光滑導(dǎo)軌與水平面成角,導(dǎo)軌寬L。勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。金屬桿長(zhǎng)也為L(zhǎng) ,質(zhì)量為m,水平放在導(dǎo)軌上。當(dāng)回路總電流為I1時(shí),金屬桿正好能靜止。求:B至少多大?這時(shí)B的方向如何?若保持B的大小不變而將B的方向改為豎直向上,應(yīng)把回路總電流I2調(diào)到多大才能使金屬桿保持靜止?B解:畫(huà)出金屬桿的截面圖。由三角形定則得,只有當(dāng)安培力方向沿導(dǎo)軌平面向上時(shí)安培力才最小,B也最小。根據(jù)左手定則,這時(shí)B應(yīng)垂直于導(dǎo)軌平面向上,大小滿足:BI1L=mgsin, B=mgsin/I1L。當(dāng)B的方向改為豎直向上時(shí),這時(shí)安培力的方向變?yōu)樗较蛴?,沿?dǎo)軌方向合力為零,得BI2Lcos=mgsin,I2=I1/cos
14、。(在解這類題時(shí)必須畫(huà)出截面圖,只有在截面圖上才能正確表示各力的準(zhǔn)確方向,從而弄清各矢量方向間的關(guān)系)。Bhs例6. 如圖所示,質(zhì)量為m的銅棒搭在U形導(dǎo)線框右端,棒長(zhǎng)和框?qū)捑鶠長(zhǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下。電鍵閉合后,在磁場(chǎng)力作用下銅棒被平拋出去,下落h后的水平位移為s。求閉合電鍵后通過(guò)銅棒的電荷量Q。解:閉合電鍵后的極短時(shí)間內(nèi),銅棒受安培力向右的沖量Ft=mv0而被平拋出去,其中F=BIL,而瞬時(shí)電流和時(shí)間的乘積等于電荷量Q=It,由平拋規(guī)律可算銅棒離開(kāi)導(dǎo)線框時(shí)的初速度,最終可得。7洛倫茲力IBF安F(1)洛倫茲力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力叫洛倫茲力,它是安培力的 微觀解釋 。
15、公式F= qvB 。條件是v與B垂直。(2)洛倫茲力方向的判定:在用左手定則時(shí),四指必須指電流方向(不是速度方向),即 正電荷 定向移動(dòng)的方向;對(duì)負(fù)電荷,四指應(yīng)指負(fù)電荷定向移動(dòng)方向的反方向。BR + 例7. 磁流體發(fā)電機(jī)原理圖如右。等離子體高速?gòu)淖笙蛴覈娚?,兩極板間有如圖方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。該發(fā)電機(jī)哪個(gè)極板為正極??jī)砂彘g最大電壓為多少?解:由左手定則,正、負(fù)離子受的洛倫茲力分別向上、向下。所以上極板為正。正、負(fù)極板間會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。當(dāng)剛進(jìn)入的正負(fù)離子受的洛倫茲力與電場(chǎng)力等值反向時(shí),達(dá)到最大電壓:U=Bdv。當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí),這也就是電動(dòng)勢(shì)E。當(dāng)外電路接通時(shí),極板上的電荷量減小,板間場(chǎng)強(qiáng)減小,洛倫茲力將大
16、于電場(chǎng)力,進(jìn)入的正負(fù)離子又將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這時(shí)電動(dòng)勢(shì)仍是E=Bdv,但路端電壓將小于Bdv。在定性分析時(shí)特別需要注意的是: 正負(fù)離子速度方向相同時(shí),在同一磁場(chǎng)中受洛倫茲力方向相反。 外電路接通時(shí),電路中有電流,洛倫茲力大于電場(chǎng)力,兩板間電壓將小于Bdv,但電動(dòng)勢(shì)不變(和所有電源一樣,電動(dòng)勢(shì)是電源本身的性質(zhì)。) 注意在帶電粒子偏轉(zhuǎn)聚集在極板上以后新產(chǎn)生的電場(chǎng)的分析。在外電路斷開(kāi)時(shí)最終將達(dá)到平衡態(tài)。(3)洛倫茲力大小的計(jì)算帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中僅受洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),洛倫茲力充當(dāng)向心力,由此可以推導(dǎo)出該圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式和周期公式:R= mv/qB T= 2m/qB MNBOv例8. 如圖直線M
17、N上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。正、負(fù)電子同時(shí)從同一點(diǎn)O以與MN成30°角的同樣速度v射入磁場(chǎng)(電子質(zhì)量為m,電荷為e),它們從磁場(chǎng)中射出時(shí)相距多遠(yuǎn)?射出的時(shí)間差是多少?(提示:關(guān)鍵是找圓心、找半徑和用對(duì)稱。)解:由公式知,它們的半徑和周期是相同的。只是偏轉(zhuǎn)方向相反。先確定圓心,畫(huà)出半徑,由對(duì)稱性知:射入、射出點(diǎn)和圓心恰好組成正三角形。所以兩個(gè)射出點(diǎn)相距2r,由圖還可看出,經(jīng)歷時(shí)間相差2T/3。答案為射出點(diǎn)相距,時(shí)間差為。關(guān)鍵是找圓心、找半徑和用對(duì)稱。yxoBvvaO/例9. 一個(gè)質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子從x軸上的P(a,0)點(diǎn)以速度v,沿與x正方向成60°的方向射入
18、第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并恰好垂直于y軸射出第一象限。求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和射出點(diǎn)的坐標(biāo)。解:由射入、射出點(diǎn)的半徑可找到圓心O/,并得出半徑為;射出點(diǎn)坐標(biāo)為(0,)。4.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)r vRvO/OBvLRO yv穿過(guò)矩形磁場(chǎng)區(qū)。一定要先畫(huà)好輔助線(半徑、速度及延長(zhǎng)線)。偏轉(zhuǎn)角由sin=L/R求出。側(cè)移由R2=L2-(R-y)2解出。經(jīng)歷時(shí)間由得出。注意,這里射出速度的反向延長(zhǎng)線與初速度延長(zhǎng)線的交點(diǎn)不再是寬度線段的中點(diǎn),這點(diǎn)與帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)結(jié)論不同!穿過(guò)圓形磁場(chǎng)區(qū)。畫(huà)好輔助線(半徑、速度、軌跡圓的圓心、連心線)。偏角可由求出。經(jīng)歷時(shí)間由得出。注意:由對(duì)稱性,射出線
19、的反向延長(zhǎng)線必過(guò)磁場(chǎng)圓的圓心。8帶電粒子在混合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.速度選擇器 v正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)組成速度選擇器。帶電粒子必須以唯一確定的速度(包括大小、方向)才能勻速(或者說(shuō)沿直線)通過(guò)速度選擇器。否則將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這個(gè)速度的大小可以由洛倫茲力和電場(chǎng)力的平衡得出:qvB=Eq,。在本圖中,速度方向必須向右。這個(gè)結(jié)論與離子帶何種電荷、電荷多少都無(wú)關(guān)。若速度小于這一速度,電場(chǎng)力將大于洛倫茲力,帶電粒子向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn),電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能將增大,洛倫茲力也將增大,粒子的軌跡既不是拋物線,也不是圓,而是一條復(fù)雜曲線;若大于這一速度,將向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn),電場(chǎng)力將做負(fù)功,動(dòng)能將減小,洛倫茲力也將減小,軌
20、跡是一條復(fù)雜曲線。abcov0例10. 某帶電粒子從圖中速度選擇器左端由中點(diǎn)O以速度v0向右射去,從右端中心a下方的b點(diǎn)以速度v1射出;若增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B,該粒子將打到a點(diǎn)上方的c點(diǎn),且有ac=ab,則該粒子帶 電;第二次射出時(shí)的速度為 。解:B增大后向上偏,說(shuō)明洛倫茲力向上,所以為帶正電。由于洛倫茲力總不做功,所以兩次都是只有電場(chǎng)力做功,第一次為正功,第二次為負(fù)功,但功的絕對(duì)值相同。例11. 如圖所示,一個(gè)帶電粒子兩次以同樣的垂直于場(chǎng)線的初速度v0分別穿越勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū), 場(chǎng)區(qū)的寬度均為L(zhǎng)偏轉(zhuǎn)角度均為,求EB解:分別利用帶電粒子的偏角公式。在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn):,在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn):,由以上兩式可
21、得??梢宰C明:當(dāng)偏轉(zhuǎn)角相同時(shí),側(cè)移必然不同(電場(chǎng)中側(cè)移較大);當(dāng)側(cè)移相同時(shí),偏轉(zhuǎn)角必然不同(磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)角較大)。2.帶電微粒在重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力共同作用下的運(yùn)動(dòng)E B 帶電微粒在三個(gè)場(chǎng)共同作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。必然是電場(chǎng)力和重力平衡,而洛倫茲力充當(dāng)向心力。例12. 一個(gè)帶電微粒在圖示的正交勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則該帶電微粒必然帶_,旋轉(zhuǎn)方向?yàn)開(kāi)。若已知圓半徑為r,電場(chǎng)強(qiáng)度為E磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則線速度為_(kāi)。解:因?yàn)楸仨氂须妶?chǎng)力與重力平衡,所以必為負(fù)電;由左手定則得逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);再由III.綜合能力提升測(cè)試一、選擇題:(每小題分,共40分,請(qǐng)將每小題正確答案的字母填入答卷的
22、表格內(nèi))1、磁體之間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的。對(duì)磁場(chǎng)認(rèn)識(shí)正確的是A磁感線有可能出現(xiàn)相交的情況B磁感線總是由N極出發(fā)指向S極C某點(diǎn)磁場(chǎng)的方向與放在該點(diǎn)小磁針靜止時(shí)N極所指方向一致D若在某區(qū)域內(nèi)通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力的作用,則該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零熒光屏狹縫電子束陰極陽(yáng)極2、右圖是電子射線管的示意圖。接通電源后,電子射線由陰極沿x軸方向射出,在熒光屏上會(huì)看到一條亮線。要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn),在下列措施中可采用的是 (填選項(xiàng)代號(hào))。A加一磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向B加一磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向沿y軸正方向C加一電場(chǎng),電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向D加一電場(chǎng),電場(chǎng)方向沿y軸正方向3、如圖,用兩根相同的
23、細(xì)繩水平懸掛一段均勻載流直導(dǎo)線MN,電流I方向從M到N,繩子的拉力均為F。為使F0,可能達(dá)到要求的方法是A加水平向右的磁場(chǎng)B加水平向左的磁場(chǎng)C加垂直紙面向里的磁場(chǎng)D加垂直紙面向外的磁場(chǎng)4、如圖,在陰極射管正下方平行放置一根通有足夠強(qiáng)直流電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線,且導(dǎo)線中電流方向水平向右,則陰極射線將會(huì)A向上偏轉(zhuǎn)B向下偏轉(zhuǎn)C向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)D向紙外偏轉(zhuǎn)(a)(b)5、取兩個(gè)完全相同的長(zhǎng)導(dǎo)線,用其中一根繞成如圖(a)所示的螺線管,當(dāng)該螺線管中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí),測(cè)得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,若將另一根長(zhǎng)導(dǎo)線對(duì)折后繞成如圖(b)所示的螺線管,并通以電流強(qiáng)度也為I的電流時(shí),則在螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大
24、小為A0B0.5BCB D2 B××××××××××××××××甲乙A××××××××××××××××甲乙B××××××××××××××
25、215;×乙甲C××××××××××××××××乙甲D6、粒子甲的質(zhì)量與電荷量分別是粒子乙的4倍與2倍,兩粒子均帶正電,讓它們?cè)趧驈?qiáng)磁場(chǎng)中同一點(diǎn)以大小相等、方向相反的速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。已知磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。以下四個(gè)圖中,能正確表示兩粒子子運(yùn)動(dòng)軌跡的是 abcdBveO××××××7、如圖所示,長(zhǎng)方形abcd長(zhǎng)ad0.6 m,寬ab0.3 m,O、e分別是ad、bc的中
26、點(diǎn),以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(邊界上無(wú)磁場(chǎng)),磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.25 T。一群不計(jì)重力、質(zhì)量m3×10-7 kg、電荷量q2×103 C的帶電粒子以速度v5×l02 m/s沿垂直ad方向且垂直于磁場(chǎng)射人磁場(chǎng)區(qū)域A從Od邊射人的粒子,出射點(diǎn)全部分布在Oa邊B從aO邊射人的粒子,出射點(diǎn)全部分布在ab邊C從Od邊射入的粒子,出射點(diǎn)分布在Oa邊和ab邊D從aO邊射人的粒子,出射點(diǎn)分布在ab邊和bc邊×××××××××××××&
27、#215;×OBxyv8、如圖所示,在x軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以速度v進(jìn)入磁場(chǎng),粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向垂直于磁場(chǎng)且與x軸正方向成120°角,若粒子穿過(guò)y軸正半軸后在磁場(chǎng)中到x軸的最大距離為a,則該粒子的比荷和所帶電荷的正負(fù)是A,正電荷 B,正電荷 C,負(fù)電荷 D,負(fù)電荷9、下列說(shuō)法中正確的有A只要帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),就會(huì)受到洛侖茲力的作用帶電粒子在空間定向運(yùn)動(dòng),其周圍空間一定形成磁場(chǎng)帶電粒子垂直射入磁場(chǎng)中,必做圓周運(yùn)動(dòng)洛侖茲力總是不做功10、如圖所示,一帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)在固定的正的點(diǎn)電荷作用下繞該正電荷做勻
28、速圓周運(yùn)動(dòng),周期為T(mén)0,軌道平面位于紙面內(nèi),質(zhì)點(diǎn)的速度方向如圖中箭頭所示?,F(xiàn)加一垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),已知軌道半徑并不因此而改變,則+vA若磁場(chǎng)方向指向紙里,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0B若磁場(chǎng)方向指向紙里,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T0C若磁場(chǎng)方向指向紙外,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將大于T0D若磁場(chǎng)方向指向紙外,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期將小于T0二填空題:(每空3分,共18分)11、磁場(chǎng)對(duì)放入其中的長(zhǎng)為L(zhǎng)、電流強(qiáng)度為I、方向與磁場(chǎng)垂直的通電導(dǎo)線有力F的作用,可以用磁感應(yīng)強(qiáng)度B描述磁場(chǎng)的力的性質(zhì),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B_,在物理學(xué)中,用類似方法描述物質(zhì)基本性質(zhì)的物理量還有_等。12、在磁感應(yīng)強(qiáng)度B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,垂直于磁場(chǎng)放
29、入一段通電導(dǎo)線。若任意時(shí)刻該導(dǎo)線中有N個(gè)以速度v做定向移動(dòng)的電荷,每個(gè)電荷的電量為q。則每個(gè)電荷所受的洛倫茲力f_,該段導(dǎo)線所受的安培力為F_。13、邊長(zhǎng)為a的正方形,處于有界磁場(chǎng),如圖所示,一束電子以v0水平射入磁場(chǎng)后,分別從A處和C處射出,則vA:vC=_;所經(jīng)歷的時(shí)間之比tA:tB=_。三計(jì)算與簡(jiǎn)答:(14、15、16小題10分,17小題12分共42分。解答時(shí)要求寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟)I14、據(jù)報(bào)道,最近已研制出一種可以投入使用的電磁軌道炮,其原理如圖所示。炮彈(可視為長(zhǎng)方形導(dǎo)體)置于兩固定的平行導(dǎo)軌之間,并與軌道壁密接。開(kāi)始時(shí)炮彈在軌道的一端,通以電流后炮彈會(huì)被磁
30、力加速,最后從位于導(dǎo)軌另一端的出口高速射出。設(shè)兩導(dǎo)軌之間的距離w0.10 m,導(dǎo)軌長(zhǎng)L5.0 m,炮彈質(zhì)量m0.30 kg。導(dǎo)軌上的電流I的方向如圖中箭頭所示??烧J(rèn)為,炮彈在軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí),它所在處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終為B2.0 T,方向垂直于紙面向里。若炮彈出口速度為v2.0×103 m/s,求通過(guò)導(dǎo)軌的電流I。忽略摩擦力與重力的影響。QSPx15、磁譜儀是測(cè)量能譜的重要儀器。磁譜儀的工作原理如圖所示,放射源S發(fā)出質(zhì)量為m、電量為q的粒子沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),被限束光欄Q限制在2的小角度內(nèi),粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打到與束光欄平行的感光片P上。(重力影響不計(jì))若能量在E
31、EE(E0,且)范圍內(nèi)的粒子均垂直于限束光欄的方向進(jìn)入磁場(chǎng)。試求這些粒子打在膠片上的范圍x1。實(shí)際上,限束光欄有一定的寬度,粒子將在2角內(nèi)進(jìn)入磁場(chǎng)。試求能量均為E的 粒子打到感光膠片上的范圍x2 16、在半徑為R的半圓形區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向垂直于紙面,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m,帶有電量q的粒子以一定的速度沿垂直于半圓直徑AD方向經(jīng)P點(diǎn)(APd)射入磁場(chǎng)(不計(jì)重力影響)。 如果粒子恰好從A點(diǎn)射出磁場(chǎng),求入射粒子的速度。如果粒子經(jīng)紙面內(nèi)Q點(diǎn)從磁場(chǎng)中射出,出射方向與半圓在Q點(diǎn)切線方向的夾角為(如圖)。求入射粒子的速度。RAOPDQ17、兩平面熒光屏互相垂直放置,在兩屏內(nèi)分別取垂直于兩屏交線的直線為x軸和y軸,交點(diǎn)O為原點(diǎn),如圖所示,在y0,0xa的區(qū)域有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在y0,xa的區(qū)域有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),兩區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。在O點(diǎn)有一處小孔,一束質(zhì)量為m、帶電量為q(q0)的粒子沿x
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