第三章磁场的单元复习

1第三章磁场的单元复习一、磁场1、磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有的作用．(2)方向：小磁针的所受磁场力的方向．2．磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的和．(2)大小：B＝(通电导线垂直于磁场)．(3)方向：小磁针静止时的指向．(4)单位：特斯拉(T)．3．匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小、方向的磁场称为匀强磁场．(2)特点：匀强磁场中的磁感线是直线．4．磁通量(1)概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S与B的乘积．(2)公式：Φ＝(3)单位：1Wb＝1_T·m2.二、几种常见的磁感线分布(1)磁感线：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上各点的方向跟这点的磁感应强度方向一致．(2)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线分布2．几种电流的磁场分布直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强、且距导线越远处磁场与条形磁铁的磁场相似，管内为匀强磁场，管外为非匀强磁场环形电流的两侧是N极与S极，且离圆环中心越远，磁场安培定则立体图横截面图纵截面图三.安培力1．安培力的大小F=(1)磁场和电流垂直时：F＝(2)磁场和电流平行时：F＝.2．安培力的方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内．让磁感线从掌心进入，并使四指指向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受．2(2)安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于决定的平面．四．洛伦兹力：磁场对的作用力叫洛伦兹力．1.洛伦兹力的大小：(1)v∥B时，洛伦兹力F＝.(θ＝0°或180°)(2)v⊥B时，洛伦兹力F=.(θ＝90°)(3)v＝0时，洛伦兹力F＝.2．洛伦兹力的方向(1)判定方法左手定则：掌心——磁感线垂直穿入掌心；四指——指向运动的方向或负电荷运动的；拇指——指向的方向．(2)方向特点：F⊥B，F⊥v，即F垂直于B和v决定的(注意：洛伦兹力不做功)．3．带电粒子在磁场中的运动1.若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做运动．2．若v⊥B，带电粒子仅受洛伦兹力作用，以入射速度v垂直于磁感线进入做运动．推导：，半径R=,周期T=,求时间t=1.质谱仪(1)构造：如图甲所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式.粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式.由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷．r＝1B2mUq，m＝qr2B22U，qm＝2UB2r2.1.质谱仪(1)构造：如图甲所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成．(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式qU＝12mv2.粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式qvB＝mv2r由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷．r＝1B2mUq，m＝qr2B22U，qm＝2UB2r2.2．回旋加速器(1)构造：如图乙所示，D1、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源．D形盒处于匀强磁场中．\(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速．由qvB＝mv2R，得Ekm＝q2B2R22m，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度和D形盒半径决定，与加速电压无关．图甲图乙3例1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向例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2T，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0D．d点的实际磁感应强度与b点相同例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？θBＢθBＣθBＡθBＤE第1题FGH4例4．如图，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转，这一束带电粒子可能是（）A．向右飞行的正离子B．向左飞行的正离子C．向右飞行的负离子D.向左飞行的负离子例5、初速度为V0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则（）A.电子将向右偏转，速率不变B.电子将向左偏转，速率改变C.电子将向左偏转，速率不变D.电子将向右偏转，速率改变例5．(2011·课标全国卷，18)电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是()．A．只将轨道长度L变为原来的2倍B．只将电流I增加至原来的2倍C．只将弹体质量减至原来的一半D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其他量不变例6.条形磁铁放在水平面上，在它的上方偏右处有一根固定的垂直纸面的直导线，如图所示，当直导线中通以图示方向的电流时，磁铁仍保持静止.下列结论正确的是（）A．通电后磁铁对水平面的压力比通电前相同B.磁铁对水平面的压力增大C.磁铁对水平面施加向左的静摩擦力D.磁铁所受的合外力增加第4题第8题左右V05第6题练习1．(单选)(2010·上海单科，13)如图，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B.当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()．A．0B．0.5BIlC．BIlD．2BIl2.(2011·大纲全国·15)如图3所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1和I2，且I1I2；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3.如图所示，水平放置的两根平行金属导轨相距O.2m，上面有一质量为O.04kg的均匀金属棒ab，电源电动势为6V、内阻为0.5Ω，滑动变阻器调到2.5Ω时，要在金属棒所在位置施加一个磁感应强度大小为________T，方向________的匀强磁场，才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零.(g=1Om／s2)4.如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L，质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是（）A.B=mgtanθ/IL，方向垂直斜面向下B.B=mgtanθ／IL，方向竖直向下C.B=mg／IL，方向水平向左D.B=mgcosθ/IL，方向水平向右5、带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹．图是在有匀强磁场云室中观察到的粒子的轨迹，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是()A．粒子先经过a点，再经过b点B．粒子先经过b点，再经过a点C．粒子带负电D．粒子带正电6．(2011·浙江卷，20)利用如图8－2－15所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子．图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度分别为2d和d的缝，两缝近端相距为L.一群质量为m、电荷量为q，具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场，对于能够从宽度为d的缝射出的粒子，下列说法正确的是()．第16题6A．粒子带正电B．射出粒子的最大速度为qB3d＋L2mC．保持d和L不变，增大B，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D．保持d和B不变，增大L，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大7.如图所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右，电场宽度为L；中间与右侧区域匀强磁场的磁感应强度大小都为B，方向相反。一个质量为m、电量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后，又回到O点，然后重复上述运动过程。求：（1）中间磁场区域的宽度d；（2）带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间t.8(2011·上海单科，18)如图8－1－13所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ.则磁感应强度方向和大小可能为()．图8－1－13A．z方向，mgILtanθB．y正向，mgILC．z负向，mgILtanθD．沿悬线向上，mgILsinθ17.（12分）如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37º，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω，金属导轨的其它电阻不计，g取10m/s2。已知sin37º=0.60，cos37º=0.80，试求：7（1）画出等效电路图（2）通过导体棒的电流；（3）导体棒受到的安培力大小；（4）导体棒受到的摩擦力的大小。θθabErB