2015高中物理第3章磁场单元复习新人教版选修3-1

1高二物理第三章磁场章末总结1、产生：运动的电荷产生磁场——对放入其中的磁极或电流有的作用2、磁感强度：B=（LB）方向：小磁针N极的受力方向、磁感线切线方向3、磁通量：Φ=（BS）标量，但有正负之分（分正反向穿过S面）4、磁感线：用来描述磁场强弱方向分布的假象曲线，磁感线从北极出发南极。磁感线的疏密程度表示；切线方向表示；1、安培力：磁场对电流的作用大小：①F=（B⊥L），此时安培力最。②F=（B∥L），此时安培力最。方向：垂直于B、I所在的平面，左手定则判断（如上图）应用：磁电式电流表（辐向磁场）；导线在安培力作用下的运动分析2、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用大小：①f=（v⊥B），此时洛伦兹力最。②f=（v∥B），此时洛伦兹力最。方向：垂直于B、v所在的平面，左手定则判断（如上图）应用：洛伦兹力不做功，不改变电荷的速度大小。只在洛伦兹力作用下：rvmBqv2得：r=速度越大，半径越大；T=运动周期与速度无关实例：速度选择器、等离子体发电机、质谱仪、回旋加速器（电场加速、磁场回旋）霍尔效应、电磁流量计、粒子在有界磁场中的运动（找圆心、定半径、求时间）1．如图3-19所示，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，结果ab静止且紧压于平直导轨上。若磁场的方向与导轨平面成θ角，求：（1）杆ab受到的摩擦力？（2）杆对导轨的压力？2．板长和板距之比为3:2的两块带电平行板之间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场。质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(重力不计)，以速度v沿图示方向中间进入。若撤掉电场，粒子恰好从极板边缘射出；若撤掉磁场，粒子也恰好从极板边缘射出；则磁感应强度和电场强度的大小之比B:E=。θ图3-19BLab23．图9-10表示磁流体的发电原理：将一束等离子体沿图示方向以速度v喷射入磁场，金属板A、B就形成一个直流电源，设磁感应强度为B，金属板A、B相距d，外接电阻R，A、B间弥漫的电离气体电阻为r。则下述说法正确的是()A．金属板A为电源的正极B．开关断开时，金属板间的电势差为BvdC．开关闭合时，金属板间的电势差为BvdR/(R+r)D．等离子体发生偏转的原因是洛伦兹力大于所受电场力4．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应强度为B的匀强磁场中，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．达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势__________下侧面A'的电势（填“高于”“低于”或“等于”）；假设该导体每立方米有n个自由电子，测得AA'电势差为U，则导体的电流强度是。5．如图所示为质谱仪的原理图，A为粒子加速器，电压为U1；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为B2。今有一质量为m、电量为q的正离子由静止加速后，恰好通过速度选择器，进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动，求：(1)粒子的速度v；(2)速度选择器的电压U2；(3)粒子在B2磁场中做圆周运动的半径R。6．回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒内的窄缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝时都得到加速(不考虑粒子通过狭缝所经历的时间)，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为Rmax.求：(1)粒子在盒内做何种运动；(2)所加交变电流频率及粒子角速度；(3)粒子离开加速器时的最大速度及最大动能。7．真空区域有宽度为L、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向如图2所示，MN、PQ是磁场的边界磁场纵向范围足够大。质量为m、电荷量为＋q的粒子沿着与MN夹角为θ＝30°的方向垂直射入磁场中，粒子刚好没能从PQ边界射出磁场(不计粒子重力的影响)．求（1）粒子射入磁场的速度及在磁场中运动的时间．（2）如果将电荷改为负电荷，结果又是多少？3高二物理第三章磁场章末总结答案1、力2、B=ILF3、Φ=BS4、进入、磁场的强弱、该点磁场的方向。1、①F=BIL、大②F=0、小2、①f=Bqv、大②f=0、小qBmvrqBmT21、如图，金属棒受重力mg、安培力F，摩擦力f平衡。（1）摩擦力等于安培力的水平分量F1，f=F1=Fsinθ=BILsinθ（2）棒对导轨的压力为重力与安培力的竖直分量之差FN＝mg–BILcosθ2．撤掉电场，粒子做匀速圆周运动，设其半径为r，板长3d，板距2d。则322)3()(ddrr所以r=5d由rvmBqv2得：qdmvqrmvB5若撤掉磁场，粒子做类平抛运动，可得x、y两方向上的方程为：vtd3222121tmqEatd联解可得：qdmvE922答案：vEB1093．从右向左看，磁场垂直纸面想外，所以正电荷受洛伦兹力向B极板偏，负电荷向A极板偏，所以B极板带正电。断开K时，AB间电荷聚集到它产生的电场足够强，对后续飞入的电荷产生的电场力与洛伦兹力平衡时，粒子不在偏转，电势差达到稳定值。即：dUqqEBqv所以电势差BvdU闭合K时，形成回路，由闭合电路欧姆定律rRUI得：4RrRBdvRrRUIRUAB放电时，AB间电场强度就减小，电场力就会小于洛伦兹力，粒子就继续偏转，已补充减少的电荷。选：BCD4．导体内定向运动的是自由电子，受洛伦兹力向下，电子向A'侧偏转，结果A侧电势高。AA'电势差为U，形成的稳定电场场强为hUE后续自由电子受洛伦兹力和反向的电场力作用，而不再偏转。由此可得：BeveE所以：ndeUBEnhdenhdevtevthdntQI5．(1)由动能定理得：2121mvqU所以：mqUv12(2)粒子能通过两个正对的小孔，说明做的是匀速直线运动，电场力和洛伦兹力平衡。qvBdUqqE12所以：mqUdBdvBU11122(3)在C区，洛伦兹力充当向心力，因为RvmqvB22所以qmUBmqUqBmqBmvR121222126．（1）扁形盒由金属导体制成，扁形盒可屏蔽外电场，盒内只有磁场而无电场，带电粒子在扁形盒内做匀速圆周运动，在窄缝间做时间极短的匀加速运动。（2）由于离子在电场内运动时间极短，粒子在此段时间相对磁场中经历的时间可忽略。因此高频交流电压频率要符合离子回旋频率。因为T=，回旋频率f=，角速度ω=2πf=。（3）设离子最大回旋半径为Rm，有Rm=vm=，得出最大动能Ek=mv2=7．（1）如图甲所示，设粒子在磁场中运动的轨迹半径为r，恰好没能从右5边界穿出时，其运动轨迹的圆心角为α=（2π-2）由几何关系知：r+rcosθ=L，所以r=L/(1+cosθ)=2L/(2+3)由向心力公式nnmaF知：rvmBqv2所以)32(2mBqLmBqrv因为BqmBqLmLvrT22)32()32(222与粒子的速度无关，所以粒子在磁场运动的时间BqmTt)(22)22(（2）如果改为负电荷粒子运动轨迹如图乙所示。粒子运动轨迹半径为r，则由几何关系知：rcosθ+L=rr=L/(1-cosθ)=2L/(2-3)可以得到)3-2(2mBqLmBqrv周期仍为BqmvrT22运动时间为BqmTt222