高三物理总复习指导-第九章 磁场

高三物理总复习指导-第九章 磁场内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 、知识目标内 容 要 求 说 明1电流的磁场 2磁感应强度 磁感线 地磁场 3磁性材料 分子电流假说 4磁场对通电直导线的作用 安培力 左手定则 5磁电式电表原理 6磁场对运动电荷的作用 洛伦兹力 带电粒子在匀强磁场中的运动 7质谱仪 回旋加速器 1安培力的计算限于直导线跟 B 平行或垂直的两种情况2洛伦兹力的计算限于 v 跟 B 平行或垂直的两种情况二、能力要求1会使用右手螺旋定则判断电流的磁场方向2会使用左手定则判断电流在磁场中受安培力的方向；会计算安培力的大小3会使用左手定则判断运动电荷在磁场中受洛伦兹力的方向；会计算洛伦兹力的大小4会确定带电粒子 2、在匀强磁场中做匀速圆周运动轨迹的圆心、半径；会计算带电粒子在匀强磁场中运动的时间5会运用相关力学规律来求解带电粒子在重力场、电场、磁场中的运动问题三、解题示例例 1 两光滑平行导轨与水平成 放置导轨下端接有电池和滑动变阻器，导轨上与导轨垂直放置有导体 图所示，整个装置处在磁感强度为 B 的匀强磁场中若磁场方向竖直向上，导体 的电流为 ，导体 静止在导轨上；若磁场方向垂直导轨平面斜向上时，导体 的电流为 ，也可以静止在导轨上求 2分析：首先确定以 研究对象，两种情况下，处于平衡状态，受合力为0再分析两种情况下 受力情况，根据物体的平衡条件列方程解：两种情景中，受力情况分别如图所示设 L，质量为 3、m根据物体平衡条件可得 21世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 为了方便画出导体 受力图，学会将立体图形平面化画投影图是非常必要的；2两种情景中，导轨对 弹力也不相同，请同学们思考 2。 例 2 如图所示，在直线 右侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场，方向垂直低面向里电子( 电量 e、质量 m)以某一垂直磁场方向的速度，从 的孔 A 垂直 入匀强磁场电子在运动过程中经过 P 点，并最终打在 的 C 点已知 APd，且 初速度方向的夹角 30 不计电子受到的重力求：(1)电子进入磁场时的速度大小 v；(2)电子从 A 运动到 P 点所用的时间 t分析：电子射入磁场后，受洛仑兹力，根据左手定则判断， 4、电子在 A 点受洛伦兹力方向从 电子在磁场中做匀速圆周运动，轨迹圆心必在 上；轨迹圆的一条弦，弦的中垂线一定过圆心做 中垂线与 于点 O，则点 O 为轨迹圆的圆心根据几何关系可以求出轨迹圆的半径，继而可以求出 v 和 t解：(1)电子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹如图所示，根据几何关系可以求出轨迹圆的半径为 r d由牛顿第二定律得 得 d(2)粒子做圆周运动的周期 30 所对应的圆心角为 260，所以电子从 A 运动到 P 所用的时间为 讨论：画出电子的运动轨迹，根据洛伦兹力和已知条件确定轨迹圆的圆心，再根据几何关系光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 例 3 如图所示，充电的两平行金属板间有 5、场强为 E 的匀强电场，和方向与电场垂直(垂直纸面向里)的匀强磁场，磁感应强度为 B，构成了速度选择器氕、氘、氚核以相同的动能( 两极板中间，垂直于电场和磁场射入速度选择器，且氘核沿直线射出则射出时 ( )A动能增加的是氚核 B动能增加的是氕核C偏向正极板的是氚核 D偏向正级板的是氕核分析：带电粒子在运动过程中，受到了电场力和洛仑兹力两个力的作用，因此，这是一个复合场问题依然可以从受力分析和运动分析入手带电粒子垂直于电场和磁场方向射入速度选择器后，同时受到电场力 F洛仑兹力 f若粒子的速度为 ，B则粒子将做匀速直线运动，反过来说，设想粒子若以左侧挡板的中央孔射入，并从右侧中央孔射出，则粒子受电 6、场力与洛仑兹力平衡，做匀速直线运动则 若 vv 0，则 子将向逆电力线方向偏向正极板且由于洛仑兹力不做功，而电场力做负功，则粒子射出时的动能小于射入时的动能反之，若 vv 0，则 子将偏向负极板运动，由于电场力做正功，则粒子射出时的动能大于射入时的动能本题给出三个粒子的动能 它们射入速度选择器时的速度 见射入时氕核的速度 大，氚核的速度 小基于氘核沿直线运动，所以氕核将偏向正极板运动，射出时的动能小于射入时的动能，氚核则恰好相反解：本题答案是选项 A、D讨论：所谓速度选择，就是指对于确定的 E 和 B，可以获得确定的 还需说明的一点是，作为速度选择器，与粒子带电的性质(正、负) 没有关系，但与 7、粒子射入电磁场的方向有关粒子的速度 vE/B 时，射入速度选择器后，将做曲线运动，由于洛仑兹力始终与速度方向垂直，而电场力是恒力，所以粒子所受的合力大小和方向都在不断地变化，故不可能用牛顿运动定律来描述粒子的运动但却可如上述分析的那样，用动能定理来讨论粒子从射入到射出的动能变化例 4 电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的电子束经过电压为光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，进入一圆形匀强磁场区，如图所示，磁场方向垂直于圆面，磁场区的中心为 O，半径为 r当不加磁场时，电子束将通过 O 点而打到屏幕的中心 M 点为了让电子束射到屏幕边缘 P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度 8、，此时磁场的磁感应强度B 应为多少。 分析：带电粒子在匀强电场的加速运动，有界圆磁场中做圆周运动解：电子在磁场中沿圆弧 动，圆心为 C，半径为 R以 v 表示电子进入磁场时的速度，m、e 分别表示电子的质量和电量，则21 以上各式解得 论：在圆形区域的磁场中，利用弦的中垂线找圆心(圆心在垂直于初速度的直线上，也在弦的中垂线上，两条线的交点即为圆心)和几何关系弦是磁场圆和轨迹圆的公共弦，所以弦的中垂线既过磁场圆的圆心也过轨迹圆的圆心仅从习题特征看，它属于电场力与洛伦兹力对电荷的递次作用带电粒子经电场力加速后进入磁场，然后在磁场中运动解题时，只要抓住转化作用时带电粒子的速度这一“交接棒”，就可以将前 9、后两部分运动联系起来四、综合训练1如图所示，一根长直导线穿过通有恒定电流的金属环的中心，且垂直于金属环的平面导线和环中的电流方向如图所示那么金属环受到的磁场力 ( )光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 沿环半径向外 B沿环半径向里C沿直导线向右 D为零2如图所示，在用软线悬挂的圆形线圈近旁，有一水平放置的条形磁铁，线圈平面与磁铁的中轴线重合当线圈通以顺时针方向的电流后 ( )A线圈向左摆动靠近磁铁B线圈向左摆动远离磁铁C从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁3如图所示，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中有一光滑斜面体，倾角为 ，在斜面体上放了一根长 10、为 L、质量为 m 的导线当通以垂直纸面向里的恒定电流 I 时，导线恰能静止在图示位置上那么磁感应强度 ( )ABL，方向垂直斜面向上BBL，方向垂直斜面向下CBL ，方向竖直向下DBL，方向水平向右4如图所示，通电矩形导线框 无限长通电直导线 同一平面内，电流方向如图所示与 行关于 磁场对线框的作用，下列叙述正确的是 ( )A线框有两条边所受的安培力方向相同B线框有两条边所受的安培力大小相同C线框所受安培力的合力向左D线框所受安培力的合力为零5初速为 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，则电子 ( )光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 将向 11、右偏转，速率不变 B将向左偏转，速率改变C将向左偏转，速率不变 D将向右偏转，速率改变6如图所示，一个电量为 e、动量大小为 p 的电子，垂直磁场边界穿过宽度为 d、磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，并发生了偏转，偏转角 等于 ( )A BDtr 图所示，正方形区域 充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里一个氢核从 m 沿着既垂直于 又垂直于磁场的方向，以一定的速度射入磁场，正好从 n 射出磁场若将磁场的磁感应强度变为原来的 2 倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是 ( )A在 b、n 之间某点 B在 n、a 之间某点Ca 点 D在 a、m 之间某点8如图所示，在半径为 R 的 12、范围内有匀强磁场一个电子从 M 点沿半径方向以速度 v 垂直于磁感线射入磁场，从 N 点射出时的速度方向偏转了 60电子从 M 运行到 N 的时间是( )A BD3光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 如图所示，在一水平放置的平板的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为 B，磁场方向垂直于纸面向里许多质量为 m 带电量为q 的粒子，以相同的速率 v 沿位于纸面上的各个方向，由小孔 O 射入磁场区域，不计重力，不计粒子间的相互影响其中R ，下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中正确的是 )10如图所示，匀强磁场的方向沿 x 轴正向，一个带负电的粒子沿 z 轴正方向射入其中，欲使粒子不发生偏转，应加一个匀强电场，电场的方向是 ( )A沿 y 轴正方向 B沿 y 轴负方向C与 y 轴成 45角斜向上 D与 y 轴成 45角斜向下11如图所示，一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀。