《浙江省桐乡市高级中学高考物理一轮复习课件：磁场复习 （共45张PPT）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江省桐乡市高级中学高考物理一轮复习课件：磁场复习 （共45张PPT）（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、磁场 期终复习 几种磁场的磁感线 条形磁体的磁场 蹄形磁铁的磁场 通电直导线的磁场 N 环形电流的磁场 通电螺线管的磁场 磁感线与电场线 电场线从正电荷出发 到负电荷终止 每一条磁感线都是封闭曲线 相异点 电场中没有电荷的地方 两条电场线不相交 在磁场中没有磁极的地方 两条磁感线不相交 电场线的疏密可表示电场的强弱 磁感线的疏密可表示磁场的强弱 电场线上各点的切线方向 即正电荷在该点所受电场力的方向 磁感线上各点的切线方向 即小磁针在该点磁场静止时N极指向 亦即N极在该点受力方向 描述电场力的分布情况 描述磁场力的分布情况 相似点 电场线 磁感线 比较 如图所示 通电直导线ab质量为m 长为L
2、 水平地放置在倾角为 的光滑斜面上 通以图示方向 大小为I的电流 要求导线ab静止在斜面上 若磁场方向竖直向上 则磁感应强度为多大 若要求磁感应强度最小 则磁感应强度如何 如果棒静止在斜面上且要求B垂直L 则外加磁场的方向及范围满足什么条件 作受力右视图 当安培力最小且磁场与电流垂直时Bm最小 当安培力平衡重力时 方向与斜面夹角 运动电荷所受的磁场力 洛伦兹力 带电粒子在匀强磁场中 在垂直于磁场的平面内作匀速圆周运动 匀变速直线运动 速度为vo的匀速直线运动 匀变速曲线运动 类平抛 轨迹为半支抛物线 匀速圆周运动 轨道圆平面与磁场垂直 v0方向与场的方向垂直 v0方向与场的方向平行 匀强磁场中
3、 匀强电场中 比较 带电粒子在匀强电场与匀强磁场中运动对照 真空中两根长直金属导线平行放置 其中只有一根导线中通有恒定电流 一电子从P点射入两导线之间区域 初速度方向在两导线所确定的平面内 如下图所示 今用某种方向记录到电子轨迹的一部分如图中曲线PQ所示 由此对两导线的通电情况判断正确的是A ab导线中通有从a到b方向的电流B ab导线中通有从b到a方向的电流C cd导线中通有从c到d方向的电流D cd导线中通有从d到c方向的电流 P Q F v 磁场方向应为垂直轨道平面向里 轨迹曲率半径小的地方 a大 磁场B大 I 本题答案 C P Q 带电粒子在有界磁场中的运动 带电粒子在有界匀强磁场中运
4、动轨迹的有关规律 磁场边界 正电荷轨迹 负电荷轨迹 B 匀强磁场边界为直线时 边界成为带电粒子轨道圆的弦 根据 圆心角为弦切角的两倍 的几何关系 以与边界成 角入射的带电粒子射出时方向与入射方向成2 角 轨迹为2 圆心角所对的优弧或劣弧 如图所示 长1 5a 宽a的矩形区域内存在匀强磁场 一质量m带正电荷q的粒子从坐标原点以一定的速度v沿y轴正向入射 为使粒子能从左边界AB离开磁场 不计重力 求 磁感应强度B的取值及AB边有粒子射出段的长度 当轨迹半径大于a时从上边界出磁场 当轨迹半径不大于0 75a时从下边界出磁场 O A B C 当轨迹半径小于a而大于0 75a时从侧边界出磁场 y x 如
5、图所示 A B为水平放置足够长的平行感光板 板间距离d 1 0 10 2m 板中间有一电子源S 在纸面内能向各个方向发射速度在0 3 2 107m s范围内的电子 N为S点正上方B板上的一点 若匀强磁场垂直纸面向里 磁感应强度大小B 9 1 10 3T 已知电子的质量m 9 1 10 31kg 不计电子间相互作用力 且电子到达板上均被吸收 并转移到大地 求 沿SN方向射出的电子击中A B两板上的范围 从S向A板上方各个方向射出的电子击中A B两板上的范围 若从S点出发的电子恰好击中N点 则电子的发射方向 用图中 角表示 与电子速度大小之间应满足的关系及各自相应的取值范围是什么 解答 沿SN方向
6、发射的电子最大半径 x1 2cm 1cm 解 从S沿各方向以最大半径发射的电子射中B的情况 从S发射击中N的电子轨迹为 读题 磁场范围圆r 轨道圆 B 小圆直径为两圆公共弦时 带电粒子偏转最大 带电粒子射入圆形有界匀强磁场发生偏转 偏转角与公共弦长度有关 最大偏转角 max为 在该区域运动时间最长 max 如图所示某空间实验室中 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 1T 磁场区域半径r 左侧区圆心为O1 磁场方向向里 右侧区圆心为O2 磁场方向向外 两区边界相切于C点 今有质量m 3 2 10 26kg 带电荷量q 1 6 10 19C的某种粒子
7、从左侧边缘的A点以速度v 106m s正对O1的方向垂直进入磁场 它将穿越C点后再从右侧磁场区穿出 求 该离子通过两磁场区域所用的时间 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多大 解答 由粒子在洛伦兹力作用下作圆周运动 轨道圆半径为 由几何关系 由对称关系 由几何关系 读题 x y v0 30 O 轨道圆半径为 公共弦作范围圆直径时磁场区域最小 经历时间 b点坐标为 b 质量为m 带电量为q的粒子 以速度v0从坐标原点沿y轴正向射入一圆形匀强磁场区域 磁场方向垂直于xOy平面 磁感应强度大小为B 粒子飞出磁场区域后 从b处穿过x轴 速度方向与x轴正向夹角为30 如图所示 重力忽略不
8、计 求 圆形磁场区域的最小面积 粒子从O点进入磁场区到达b点所经历的时间及b点坐标 轨道圆半径为 磁场区域范围圆半径 在真空中半径r 3 0 10 2m的圆柱区域内有一匀强磁场 磁感应强度B 0 20T 方向如图 一批带负电的粒子以初速度v0 1 0 106m s 从磁场边界上直径ab的一端a向各个方向 均在水平面内 射入磁场 且初速度方向与磁场均垂直 已知粒子比荷为1 0 108C kg 不计重力 求粒子在磁场中运动的最长时间 若射入速度为v0 3 0 105m s 其它条件不变 试用斜线画出该批粒子可能出射的区域 v 当有界磁场范围小于轨道范围时 以小圆直径作公共弦确定的轨道是使粒子在磁场
9、中偏转角最大 时间最长的情况 a b 当有界磁场范围大于轨道范围时 以小圆直径作公共弦确定的轨道是使粒子在磁场中到达边界最大的情况 轨道圆半径为1 5cm 带电粒子在复合场中的运动 带电粒子在 电磁重力 复合场中的典型运动形式 1 直线运动 2 匀速圆周运动 3 轨迹为抛物线的曲线运动 当带电粒子所受场力的合力为0时做匀速直线运动 当带电粒子所受场力的合力大小恒定而始终与速度方向垂直时 做匀速圆周运动 在匀强电场与重力场的复合场中 带电粒子的初速度与合场强方向不在一直线时可能作轨迹为抛物线的匀变速曲线运动 3 轨迹为摆线的曲线运动 在正交的匀强电场与匀强磁场中 电荷以垂直于两场方向进入 可能作
10、轨迹为摆线的运动 在正交的匀强电场与匀强磁场中 电荷以垂直于两场方向进入 可能作匀速直线运动 v0 fB mg Fe 在匀强磁场 匀强电场及重力场的复合场中 电荷可能作匀速直线运动 mg qvB 如图所示 两块水平放置的平行金属板A B 板长L 18 5cm 两板间距d 3cm 两板之间有垂直于纸面向里的匀强磁场 磁感在强度B 6 0 10 2T 两板间加上如图所示的周期性电压 带电时A板带正电 当t 0时 有一个质量m 1 0 10 12kg 带电荷量q 1 0 10 6C的粒子 以速度v 600m s 从距A板2 5cm处沿垂直于磁场 平行于两板的方向射入两板之间 若不计粒子重力 求 粒子
11、在0 1 10 4s内做怎样的运动 位移多大 带电粒子从射入到射出极板间所用时间 有电场时 粒子做匀速直线运动 无电场时 粒子做匀速圆周运动 1cm 0 5cm 如图所示 两块平行金属板M N竖直放置 板长为L 两板间距为d 且L d 0 4m 两板间的电势差U 1 0 103V 竖直边界PF QK之间存在着正交的匀强电场和匀强磁场 其中电场强度E 2 5 103N C 方向竖直向上 磁感应强度B 1 0 103T 方向垂直纸面向里 C点与N板下端点A在同一水平线上 光滑绝缘斜面CD足够长 倾角为45 斜面底端与C点重合 现将一电荷量q 4 0 10 5C的带电小球自M板上边缘由静止释放 沿直
12、线运动到A点后进入叠加场区域 恰好从C点滑上斜面CD 若重力加速度g 10m s2 求 1 带电小球的质量 2 A点到C点的距离 3 带电小球沿斜面CD上滑的最大高度 复合场中的圆运动 vA F P K C A 带电粒子在MN两板间所受电场力与重力的合力恒定 做初速度为零的匀加速直线运动 由轨迹与重力 电场力均成45 可知 在两板间 到A点时速度 vA 由动能定理 重力 电场力平衡 洛仑兹力作向心力 粒子做匀速圆周运动 将氢原子中电子的运动看作是绕氢核做匀速圆周运动 这时在研究电子运动的磁效应时 可将电子的运动等效为一个环形电流 环的半径等于电子的轨道半径r 现对一氢原子加上一磁感应强度大小为
13、B 方向垂直于电子轨道平面的外磁场 这时电子运动的等效电流用I1表示 将外磁场反向但磁感应强度大小不变 这时电子运动的等效电流用I2表示 假设加上外磁场及外磁场反向时 氢核的位置 电子的运动轨道平面以及轨道半径都不变 求外磁场反向前后电子运动的等效电流之差即 用m e表示电子质量与电量 其中 磁场反向时 Fe fB fB 两式相减得 返回 如图所示 带电平行板间匀强电场方向竖直向上 匀强磁场方向垂直纸面向里 一带电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由下滑 经轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做直线运动 现使小球从较低的b点开始下滑 经P点进入板间后 下列判断正确的是A 在开始一段时间内 小球动能将会
14、增大B 在开始一段时间内 小球势能将会增大C 若板间电场和磁场范围足够大 小球始终克服电场力做功D 若板间电场和磁场范围足够大 小球所受洛仑兹力将一直增大 小球必带正电 小球从A点下滑进入板间作直线运动必有 小球从b点下滑进入板间时速度小于va mg Fe fB 故轨迹开始一段向下弯曲 则重力与电场力的总功为正功 动能增加 小球重力势能减少 电势能增加 总势能减少 洛伦兹力的科技应用 如图为一电磁流量计的示意图 截面为正方形 其边长为d 上下两面为非磁性材料金属板 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 磁感应强度为B 现测得靠近上下两表面a b两点间的电势差为U 求管内导电液体的流量Q为多少 解 设液体中离子的带电量为q 所以流量Q VS Vd2 dU B 电磁流量计 Bqv qU d v U Bd A B 液流方向 a b 液体 V 流量Q即为 电磁流量计 质谱仪 通过速度选择器的粒子具有相同的速度 同位素离子以相同速度垂直进入匀强磁场 沿不同半径的圆运动半周后打在照相底片上形成质谱线 每条谱线与对应质量关系为 A B1 B2 E S1 S2 S3 U 电离室 加速电场 速度选择器 偏转磁场 底片 x 磁流体发电 v fB fB 洛伦兹力移送电荷形成电动势 达到稳定时有 电动势 外电路接通时构成闭合电路 fB FE 回旋加速器
