2019-2020年高中物理 第3章 磁場教案 教科版選修3-1.doc
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2019-2020年高中物理 第3章 磁場教案 教科版選修3-1知識結(jié)構(gòu)一、主要概念和規(guī)律1、磁場的基本概念(1)磁場磁場:存在于磁體、電流和運(yùn)動電荷周圍空間的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)。磁場的基本特性:磁場對處于其中的磁體、電流和運(yùn)動電荷有磁場力的作用。磁現(xiàn)象的電本質(zhì):磁體、電流和運(yùn)動電荷的磁場都產(chǎn)生于電荷的運(yùn)動,并通過磁場而相互作用?!纠?】下列敘述正確的是:(A)安培假設(shè)中的分子電流是不存在;(B)通電直導(dǎo)線周圍的磁場是內(nèi)部的分子電流產(chǎn)生的;(C)軟鐵棒在磁場中被磁化是因?yàn)樵谕獯艌鲎饔孟拢涜F棒中分子電流取向變得大致相同;軟鐵棒中分子電流取向變得大致相同;(D)軟鐵棒在磁場中被磁化是因?yàn)榘糁蟹肿与娏飨Т鸢福篊(2)磁感強(qiáng)度(B)B:是從力的角度描述磁場性質(zhì)的矢量。大小的定義式:B=F/IL,式中的F為I與磁場方向垂直時(shí)的磁場力(此時(shí)的磁場力最大,電流I與磁場方向平行時(shí),磁場力為零),l為通電導(dǎo)體的長度。方向規(guī)定:小磁針的N極所受磁場力的方向,即小磁針靜止時(shí)N極的指向,也即磁場的方向。單位:T【例2】有一小段通電導(dǎo)線,長為1cm,電流強(qiáng)度為5A,把它置于磁場中某點(diǎn),受到的磁場力為0.1N,則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定是(A)B=2T(B)B2T(C)B2T(D)以上情況均有可能 答案:C【例3】abcd在同一平面內(nèi),如圖所示放置六根通電導(dǎo)線,通以相等的電流,方向如圖。則在a、b、c、d四個(gè)面積相等的正方形區(qū)域中,磁感線指向紙外且磁通量最大的區(qū)域是:(A)僅在a區(qū)(B)僅在b區(qū)(C)僅在c區(qū)(D)僅在d區(qū)答案:C(3)磁感線在磁場中畫出一些有方向的曲線,在這些曲線上,每一點(diǎn)的曲線方向,亦即該點(diǎn)的切線方向,都跟該點(diǎn)的磁場方向相同,這些曲線稱為磁感線。磁感線的疏密:表示磁場的強(qiáng)弱,磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向。磁感線不相交、不相切、不中斷、是閉合曲線。在磁體外部,從N極指向S極;在磁體內(nèi)部,由S極指向N極。磁感線是為了形象描述磁場和電流的磁場中,磁感線在空間都是立體分布的,為了能正確地分析和解答各種磁場問題,不僅應(yīng)熟悉條形磁體、蹄形磁體、直線電流、通電螺線管、磁電式電流計(jì)內(nèi)的磁場、地磁場等幾種典型磁場的磁感線分布,還要善于將磁感線分布的空間圖轉(zhuǎn)化為不同方向的平面圖,如下視圖、俯視圖、側(cè)視圖、和相應(yīng)的剖視圖。地磁場:地球的磁場與條形磁體的磁場相似,其主要特點(diǎn)有三個(gè):1)地磁場的N極在地球南極附近、S極在地球北極附近;2)地磁場的B的水平分量(Bx),總是從地球南極指向北極,而豎直分量(By)則南北相反,在南北球豎直向上,在北半球豎直向下;3)在赤道平面內(nèi)(即地磁場的中性面)上,距離地球表面相等的各點(diǎn),磁感強(qiáng)度相等,且方向水平。勻強(qiáng)磁場:磁感強(qiáng)度的大小處處相等、方向處處相同的磁場稱為勻強(qiáng)磁場。勻強(qiáng)磁場中的磁感線是分布均勻、方向相同的平行直線。距離很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場和通電螺線管內(nèi)部的磁場(邊緣部分除外),都可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場。在應(yīng)用安培右手定則,判定直線電流和通電螺線管(環(huán)形電流可視為單匝螺線宇航局)的磁場方向時(shí),應(yīng)注意分清“因”和“果”:在判定直線電流的磁場方向時(shí),大拇指指“原因-電流方向”;四指指“結(jié)果-磁場繞向”,在判定通電螺線管磁場方向時(shí),四指指“原因-電流繞向”,大拇指指“結(jié)果-螺線管內(nèi)部沿中心軸線的磁感線方向,即指螺線管的N極”。S【例4】如圖所示,一束帶電粒子沿水平方向平行地飛過靜止小磁針的正上方時(shí),磁針的南極向西轉(zhuǎn)動,這一帶電粒子束可能是:(A)由北向南飛行的正離子束;(B)由南向北的正離子束;(C)由北向南的負(fù)離子束;(D)由南向北的負(fù)離子束。答案:AD(4)磁通量(f)穿過某一面積(S)的磁感線條數(shù)。f=BScosq,式中Scosq為面積S在垂直于磁場方向的平面(中性面)上投影的大小。在使用此公式時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)公式的適用條件:一般只適用于計(jì)算平面在勻強(qiáng)磁場中磁通量;2)q角的物理意義:表示平面法線方向(n)與磁場方向(B)的夾角或平面(S)的夾角或平面中性面(oo)的夾角,如圖所示,而不是平面(S)與磁場(B)的夾角(a)。因?yàn)閝+a=90,所以磁通量公式還可以表示為f=BSsina;3)f是雙向變量,其正負(fù)表示與規(guī)定的正方向(如平面法線的方向)是相同還是相反。若磁感線沿相反方向穿過同一平面,且正向磁感線條數(shù)為f1,反向磁感線條數(shù)為f2,則磁通量等于穿過平面的磁感線的條數(shù)(磁通量的代數(shù)和)即f=f1-f2。abNS【例5】如圖所示,兩個(gè)同平面、同圓心放置的金屬圓環(huán)a和b,條形磁鐵放在其中,通過兩環(huán)的磁通量fa、fb相比較(A)fafb(B)fafb(C)fa=fb(D)無法確定答案:B2、磁場對電流的作用(1)安培力大?。篎=BILsinq。其中B為通電導(dǎo)線所在處的勻強(qiáng)磁場;I為電流強(qiáng)度;L為導(dǎo)線的有效長度;q為B與I(或L)夾角;Bsinq為B垂直于I的分量。方向:總垂直于B、I所決定的平面,即一定垂直B和I,但B與I不一定垂直。故一般使用(電動機(jī))左手定則判定安培力方向時(shí),左手心應(yīng)迎B的垂直于I的分量(B=Bsinq)。公式的適用范圍:一般只適用于勻強(qiáng)磁場;彎曲導(dǎo)線的有效長度l等于兩端點(diǎn)所連直線的長度,相應(yīng)的電流方向由始端指向末端,因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈,其有效長度l=0,所以通電后在勻強(qiáng)磁場中,受到的安培力的矢量和一定為零。安培力的做功特點(diǎn):可以做功,但起的是傳遞能量的作用。與靜摩擦力做功的作用有些相似。 Babc【例6】如圖所示,在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,有一段彎成直角的金屬導(dǎo)線abc,且ab=bc=l0,通有電流I,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,若要使該導(dǎo)線靜止不動,在b點(diǎn)應(yīng)該施加一個(gè)力F0,則F0的方向?yàn)?;B的大小為 。答案:斜向上45,I l0B(2)通過線圈在磁場中的安培力矩安培力矩的大?。篗=NBIS=NBISsinq。其中N為線圈的匝數(shù),B為線圈所在處的勻強(qiáng)磁場,I為通過每一匝線圈的電流強(qiáng)度,S為線圈的面積,q為線圈法向與磁場方向的夾角。可見,當(dāng)線圈平面與磁場方向一致時(shí)(即線圈法向與磁場方向夾角為90時(shí)),安培力矩最大,而當(dāng)線圈平面與磁場方向垂直時(shí)(即線圈法向與磁場一致時(shí)),安培力矩最小。 BOR公式的適用條件:1)勻強(qiáng)磁場;2)轉(zhuǎn)軸(oo)與B垂直,位置可以是任意的,而對于平行于B的任意轉(zhuǎn)軸,安培力矩為零;3)任意形狀的平面線圈,如三角形、圓形和梯形等;因?yàn)槿我庑螤畹钠矫婢€圈,都可以通過微元不視為無數(shù)矩形元組成的?!纠?】如圖所示,半徑為r的金屬圓盤置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于盤面向下。將盤心O和盤邊緣接入電路后,通過電路的電流強(qiáng)度為I。求圓盤受到的磁力矩。答案:IBr2/2(3)磁場對運(yùn)動電荷的作用力(洛侖茲力)大小:f=qvB sinq方向:f、v、B滿足左手定則。注意:四指應(yīng)指正電荷運(yùn)動方向或負(fù)電荷運(yùn)動的反方向;f既垂直v、B所決定的平面。洛侖茲力的做功特性:不做功當(dāng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動時(shí),若vB,則帶電粒子做勻速直線運(yùn)動。當(dāng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動時(shí),若vB:則帶電粒子滿足的基本方程為qvB=ma=m由此可推導(dǎo)得式表明:T與v、R無關(guān),如回旋加速器;只與磁感強(qiáng)度、荷質(zhì)比有關(guān),如速率選擇器、質(zhì)譜儀等。故有結(jié)論:荷質(zhì)比相同的帶電粒子,在同樣的勻強(qiáng)磁場中,T、f和w相同。注意:當(dāng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動時(shí),帶電粒子的動能Ek可寫為NSEk=【例8】示波器的示波管熒光屏上有一條水平亮線,此亮線是管內(nèi)電子束自左向右的掃描線,若將一個(gè)U形磁鐵按圖示的方式沿水平方向靠近屏,則掃描線將(A)向上彎曲(B)向下彎曲(C)左邊向上彎曲,右邊向下彎曲(D)左邊向下彎曲,右邊向上彎曲答案:B。關(guān)鍵是判斷電子流是如何行進(jìn)的。【例9】質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子在洛侖茲力作用下,在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動,相當(dāng)于一個(gè)環(huán)形電流,這個(gè)環(huán)形電流的強(qiáng)度大?。ˋ)與帶電量成正比(B)與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比(C)與粒子的運(yùn)動速率成正比(D)與帶電粒子的質(zhì)量m成反比。答案:BD ba【例10】一個(gè)帶電粒子,沿垂直于磁場的方向射入一勻強(qiáng)磁場,粒子的一段徑跡如圖所示,徑跡上的每一小段都可近似看成是圓弧,由于帶電粒子使沿途的空氣電離,粒子的能量逐漸減?。◣щ娏坎蛔儯?,從圖中可以確定:(A)粒子從a到b,帶正電(B)粒子從b到a,帶正電(C)粒子從a到b,帶負(fù)電(D)粒子從b到a,帶負(fù)電。答案:B【例11】兩極板M、N相距為d,板長為5d,兩板未帶電,板間有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,如圖所示,一大群電子沿平行于板的方向從各個(gè)位置以速度v射入板間。為了使電子都不從板間穿出,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的范圍為_(設(shè)電子量為e,質(zhì)量為m)。 答案:BB+B0;(D)B=B-B0;(E)B+B0BB-B0答案:D【例13】得出上題結(jié)論的原因是:外加磁場后:(A)洛侖茲力不做功,電子速率不變;(B)洛侖茲力沿半徑向外,電子速率變大;(C)洛侖茲力沿半徑向外,電子速率變??;(D)洛侖茲力沿半徑向里,電子速率變?。唬‥)洛侖茲力沿半徑向外,電子速率變大答案:E二、主要概念及規(guī)律的辨析1、 電力線與磁力線電力線是用于形象描述靜電場的分布的,磁力線是用于形象描述靜磁場的分布的。靜電場的電力線是不閉合的;靜磁場的磁力線是閉合的。靜電場電力線上某點(diǎn)切向(沿電力線向)既表示該點(diǎn)場強(qiáng)方向,又表示電荷在該點(diǎn)所受電場力的方向;靜磁場磁力線上某點(diǎn)切向既表示該點(diǎn)磁場方向,又表示小磁針在該點(diǎn)所受磁場力的方向,但不表示該點(diǎn)置放帶電導(dǎo)線元或運(yùn)動電荷所受力的方向。2、 磁感強(qiáng)度與磁通量磁感強(qiáng)度是描述磁場強(qiáng)弱的一個(gè)物理量,是指空間某點(diǎn)垂直于磁場方向單位面積的磁力線條數(shù)(故也稱磁通密度);磁通量是指空間某區(qū)域垂直于磁場方向某一定面積S的磁力線條數(shù)。3、 安培定則與左手定則判斷情形的因果關(guān)系有所不同。安培定則是用于判定電流或電荷產(chǎn)生磁場的情形;左手定則是用于判定磁場對電流或電荷產(chǎn)生安培力或洛侖茲力的情形。使用方法也用所不同。安培定則:右手彎曲;左手定則:左手伸直。4、 電場力和洛侖茲力電場力是電場對電荷的作用力,電荷可以是運(yùn)動的,也可以是靜止的,其大小方向與電場力的特征量E和帶電粒子特征量q有關(guān);洛侖茲力是磁場對運(yùn)動電荷的作用力,電荷必須是運(yùn)動的,且在磁場的垂直方向須有運(yùn)動分量,其大小方向與磁場特征量B或帶電粒子特征量q、v有關(guān)。電場力可以對電荷做正功、負(fù)功或不做功;而洛侖茲力總是不做功的。5、 帶電運(yùn)動粒子在勻強(qiáng)磁場中和勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動特征兩種方式都可以使帶電運(yùn)動粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)。帶電運(yùn)動粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動是勻加速運(yùn)動,其軌跡是拋物線(若運(yùn)動方向與電場方向不平行);帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動是變加速運(yùn)動,其軌跡是圓弧(若運(yùn)動方向與磁場方向不平行)。三、主要問題與分析方法1、通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動及其分析方法通電導(dǎo)體和通電線圈,在安碚力作用下的運(yùn)動方向問題,有下列幾種定性分析方法:(1)電流元法:即把整段電流等效為多段直線電流元,先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向,從而判斷出整段電流所受合力的方向,最后確定運(yùn)動方向。(2)特殊位置法:把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷安培力方向,從而確定運(yùn)動方向。(3)等效法:環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵,條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管。通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來分析。(4)利用現(xiàn)成結(jié)論:兩電流相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動趨勢,同向電流相互吸引,反向電流相互排斥;兩電流不平行時(shí),有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方向相同的趨勢。NS【例14】如圖所示,條形磁鐵放在水平桌面上,其正上方略偏右處固定一根直導(dǎo)線,導(dǎo)線和磁鐵垂直,并通以垂直紙面向外的電流,則(A)磁鐵對桌面的壓力減?。˙)磁鐵對桌面的壓力增大(C)磁鐵受向左的摩擦力(D)磁鐵受向右的摩擦力答案:BDNS【例15】如圖所示,將通電線圈懸掛在磁鐵N極附近,磁鐵處于水平位置和線圈在同一平面內(nèi),且磁鐵的軸線經(jīng)過線圈圓心。線圈將(A)轉(zhuǎn)動同時(shí)靠近磁鐵(B)轉(zhuǎn)動同時(shí)離開磁鐵(C)不轉(zhuǎn)動只靠近磁鐵(D)不轉(zhuǎn)動只離開磁鐵答案:AAOIBI【例16】如圖所示,原來靜止的圓形線圈通以逆時(shí)針方向的電流I,在其直徑AB上靠近B端放一根垂直于線圈平面的固定不動的長直導(dǎo)線,并通以垂直紙面向里的電流I。在磁場作用下圓線圈將:(A)向左平動(B)向右平動(C)以直徑AB為軸轉(zhuǎn)動(D)靜止不動答案:C BS【例17】如圖所示,一段銅導(dǎo)線折成“”形,它的質(zhì)量為m,水平段長l,處在勻強(qiáng)磁場中,導(dǎo)線下端分別插入兩個(gè)淺水銀槽中,與一帶開關(guān)的、內(nèi)電阻很小的電源連接,當(dāng)S接通的一瞬間,導(dǎo)線便從水銀槽中跳起,其上升的高度為h,求通過導(dǎo)線的橫截面的電量。答案:QPMNS-+【例18】如圖所示,質(zhì)量為m,長度為l的均勻金屬棒MN,通過兩細(xì)金屬絲懸掛在絕緣架PQ上,PQ又和已充電的電壓為U、電容量為C的電容及開關(guān)S相連,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,先接通S,當(dāng)電容器在極短時(shí)間內(nèi)放電結(jié)束時(shí),立即斷開電鍵S,則金屬棒MN能擺起的最大高度為多大?析與解:在電容器放電的極短時(shí)間Dt內(nèi),導(dǎo)線中有從NM的電流,此電流受到垂直紙面向里的安培力作用,由于時(shí)間極短,在Dt內(nèi)可近似認(rèn)為水平方向只受安培力作用,根據(jù)動量定理得:BIlDt=mv其中v是導(dǎo)體棒獲得的速度。S斷開后導(dǎo)體在拉力T和重力作用下上升,只有重力作功,機(jī)械能守恒,有:mv2/2=mgh又:IDt=Q、C=Q/U由解得:h=Bdqab【例19】如圖所示,導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量為m,電阻為R,放置在與水平面夾角為的傾斜金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌間距為d,電阻不計(jì),系統(tǒng)處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電池內(nèi)阻不計(jì),求:(1)若導(dǎo)軌光滑,電源電動勢e多大才能使導(dǎo)體棒靜止在導(dǎo)軌上?(2)若棒與導(dǎo)軌之間的摩擦因數(shù)為m,且不通電時(shí)導(dǎo)體棒不能靜止在導(dǎo)體上,要使導(dǎo)體棒靜止在導(dǎo)軌上,電池的電動勢應(yīng)多大?答案與提示:(1)若棒與導(dǎo)軌間光滑,則受重力、支持力、安培力三力平衡,由平衡條件得:e=。(2)若棒與導(dǎo)軌間有摩擦,則有兩種可能。一是電動勢偏大,致導(dǎo)體棒有上滑趨勢,此時(shí)摩擦力沿斜面向下,利用平衡條件可求得:e1=;二是電動勢偏小,致導(dǎo)體棒有下滑趨勢,摩擦力沿斜面向上,同理可求得:e2=。因此電池電動勢的取值范圍是e2ee1注意:本章涉及載流導(dǎo)體受磁力作用的題型只能是靜電平衡。【例20】銅棒質(zhì)量為0.1kg,靜臥于相距8cm的水平軌道上,二者間的動摩擦因數(shù)為0.5,現(xiàn)從一軌道載送5A的電流至另一軌道,欲使銅棒滑動,兩軌道間所加的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為多少?答案與提示:設(shè)B與銅棒垂直,且與導(dǎo)軌平面夾90-q角,則有:BIlcosq=m(mg-BIlsinq),取sina=,可得:Bmin=T注意:使銅棒將開始滑動時(shí),安培力的水平方向分量等于銅棒所受的最大靜摩擦力。q【例21】在傾角為q的光滑斜面上置一通有電流I,長為L、質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒,如圖所示。(1)欲使棒靜止在斜面上,外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為 ,方向應(yīng) ;(2)欲使棒靜止在斜面上且對斜面無壓力,應(yīng)加勻強(qiáng)磁場B的最小值為 ,方向應(yīng)是 。答案:mgsinq/Il,垂直斜面向下;mg/Il,水平向左。2、確定軌道圓心和計(jì)算速度偏向角j、回旋角a和弦切角q的定量關(guān)系的方法。 120O在洛侖茲力作用下,一個(gè)做勻速圓周運(yùn)動的粒子,不論沿順時(shí)針方向還是逆時(shí)針方向,從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn),均具有三個(gè)重要特點(diǎn):1)軌道圓心(O)總是位于A、B兩點(diǎn)洛侖茲力(f)作用線的交點(diǎn)上或AB弦的中垂線(OO)與任一個(gè)f作用線的交點(diǎn)上;2)粒子的速度偏向角(j)等于回旋角(a),并等于AB弦與切線的夾角(弦切角q)的2倍,即j=a=2q=wt;3)相對的弦切角(q)相等,與相鄰的弦切角(q)互補(bǔ),即q+q=180【例22】如圖所示的理想圓形磁場,半徑為R,磁感強(qiáng)度為B,一質(zhì)子(質(zhì)量為m、電量為e)向著圓心方向射入磁場,離開磁場時(shí)方向與射入方向的夾角為120,則質(zhì)子通過磁場的時(shí)間t= 答案:pm/3Be -LL/2 a b d c【例23】如圖所示,矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的長為L、寬為L/2、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,質(zhì)量為m、電量為e的電子貼著矩形磁場的上方邊界射入磁場,欲使該電子由下方邊界穿出磁場。求:(1)電子速率v的取值范圍(2)電子在磁場中運(yùn)動時(shí)間t的變化范圍。答案:(1)Bql/4mv5Bql/4m;(2)53pm/180qBtpm/qB a b d c【例24】如圖所示為一個(gè)動量為P,電量為e的電子穿過寬度為d、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場的情況,已知電子進(jìn)入磁場時(shí)與磁場左側(cè)的邊緣垂直,則電子穿過磁場而產(chǎn)生的運(yùn)動方向的偏轉(zhuǎn)角a= 。答案:sin-1Bqd/Pavv【例25】如圖所示,一足夠長的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里有勻強(qiáng)磁場,現(xiàn)從矩形區(qū)域邊的中點(diǎn)O處,垂直磁場射入一速度方向跟ad邊夾角為30O、大小為v0的帶電粒子。已知粒子質(zhì)量為m、電量為q,ad邊長為L,重力影響忽略不計(jì)。試求粒子能從ab邊上射出磁場的v0的大小范圍;問粒子在磁場中運(yùn)動的最長時(shí)間是多少?在這種情況下粒子從磁場區(qū)域的某條邊射出,試求射出點(diǎn)在這條邊上的范圍。析與解:當(dāng)粒子做圓弧運(yùn)動并分別與ab和cd相切時(shí),是粒子能從 ab邊上射出磁場的臨界狀態(tài)。由幾何關(guān)系可知:R1=L/3,R2=L,從而求得:v1=qBL/3m,v2=qBL/m,即從ab邊上射出磁場的速率范圍v1vE/B時(shí):粒子向f方向偏移,電場力做負(fù)功,粒子動能減少,電勢能增加。根據(jù)能量守恒定律有:mv02/2=qEDd+ mv2/2;則當(dāng)vE/B(B)Ob只能是速率等于E/B的帶電粒子的軌跡,與粒子所帶電荷性質(zhì)無關(guān)(C)Oc可能是帶負(fù)電荷粒子的軌跡,因?yàn)関E/B(D) Oc可能是帶正電荷粒子的軌跡,因?yàn)関E/B。答案:ABC+ + + + +- - - - - CAB【例30】設(shè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,如圖所示。已知一離子在電場力和洛侖茲力的作用下,從靜止開始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動,到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零。C點(diǎn)是運(yùn)動的最低點(diǎn),不計(jì)重力,以下說法中正確的是:(A)這離子必帶正電荷(B)A點(diǎn)和B點(diǎn)位于同一高度(C)離子在C點(diǎn)時(shí)速度最大(D)離子到達(dá)B點(diǎn)后,將沿原曲線返回A點(diǎn)。答案:ABC COA【例31】如圖所示,AC為一豎直放置的圓弧形細(xì)管,圓弧半徑為R,細(xì)管內(nèi)徑不計(jì),OA、OC分別為水平和豎直半徑,細(xì)管位于磁感強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中。一質(zhì)量為m的光滑帶電小球,從A點(diǎn)由靜止起下滑,到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對管恰好無壓力,則小球帶 電荷,到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速率vc= ,小球的電量q= 。答案:帶正電;A DB【例32】如圖,AD是一足夠長的水平放置的絕緣直桿,一質(zhì)量為m、帶電量為-q的環(huán)套在桿AD上,環(huán)與桿之間的動摩擦因數(shù)為m,勻強(qiáng)磁場的方向水平且與桿垂直,磁感強(qiáng)度B,(1)給環(huán)一水平向右的沖量I0,使環(huán)做勻速運(yùn)動,求I0的大??;(2)若給環(huán)一水平向右的沖量I,求環(huán)克服摩擦力所做的功。答案:(1)m2g/qB。(2)當(dāng)I= I0時(shí),W=0;當(dāng)II0時(shí),W=(I2-I02)/2m;當(dāng)II0時(shí),W=I2/2m。 dMNACRB【例33】如圖所示,半徑為R的絕緣圓筒內(nèi)有勻強(qiáng)磁場B,方向垂直于紙面向里,圓筒正下方有一個(gè)小孔C與平行金屬板MN相通,平行板間距為d,兩極板間電勢差為 U?,F(xiàn)有質(zhì)量為m、帶電量為-q的粒子,開始時(shí)靜止于 C點(diǎn)正下方的N板附近A點(diǎn),經(jīng)電場加速后經(jīng)C孔射入圓筒內(nèi),與筒壁作無電量損失的彈性碰撞。求:(1)欲使粒子從C射入磁場后以最短的時(shí)間仍從C處射出,磁感強(qiáng)度B應(yīng)滿足什么條件?(2)粒子自A處開始加速到從C處射回極板所需的時(shí)間是多少?(以上計(jì)算均不計(jì)粒子的重力)答案:;ABOPNyx【例34】如圖,ON與x軸的夾角為30O,當(dāng)?shù)谝幌笙拗杏兄赶?y軸方向的勻強(qiáng)電場時(shí),在y軸上A處以指向+x軸方向的初速度射入一個(gè)正離子后,正好能垂直O(jiān)N打在P點(diǎn)上,將電場換成垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場時(shí),同樣的正離子在y軸上的B點(diǎn)處以完全相同的初速度射入后,也能垂直O(jiān)N打在P點(diǎn),不計(jì)正離子受的重力,求OA:OB的值。 yav0BdocE【例35】如圖所示,在Ox軸上方有一個(gè)方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,在Ox軸下方有一個(gè)方向平行于Ox軸向右的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)為E,一個(gè)帶電粒子的質(zhì)量為m,電量為q,初速度為v0,從a點(diǎn)垂直于磁場且水平地飛入磁場,然后運(yùn)動到d點(diǎn)再垂直于Ox軸方向飛入電場中,最后經(jīng)過c點(diǎn)(粒子的重力可忽略不計(jì)),試問:(1)粒子自a點(diǎn)飛入,需經(jīng)過多少時(shí)間到達(dá)c點(diǎn)?(2)Oc之間的距離等于多少?(3)粒子飛過c點(diǎn)的速度有多大?答案:(1);(2);(3)【例36】在y軸右方有方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的質(zhì)子以速度v水平向右通過x軸上P點(diǎn),最后從y軸上的M點(diǎn)射出磁場。已知M點(diǎn)到原點(diǎn)O點(diǎn)的距離為H,質(zhì)子射出磁場時(shí)速度方向與y軸負(fù)方向夾角=30,求:(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向。(2)適當(dāng)?shù)臅r(shí)候,在y軸右方再加一個(gè)勻強(qiáng)電場就可以使質(zhì)子最終能沿y軸正方向作勻速直線運(yùn)動,從質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過P點(diǎn)開始計(jì)時(shí),再經(jīng)多長時(shí)間加這個(gè)勻強(qiáng)電場?電場強(qiáng)度多大?方向如何?8BCAvEE00246BB00246【例37】某空間存在著一個(gè)變化的電場與磁場,電場方向向右,電場變化如圖所示,磁感強(qiáng)度變化如圖所示。在A點(diǎn),從t等于1s開始,每隔斷2s有一個(gè)相同的帶電粒子(重力不計(jì))沿AB方向以速度v射出,恰好擊中C點(diǎn),若AC=2BC,且粒子在AC間運(yùn)動的時(shí)間小于是1s,求:圖線上E0和B0的比值B的方向;若第一個(gè)粒子擊中C點(diǎn)的時(shí)刻已知為(t+Dt)s,那么第2個(gè)粒子擊中C點(diǎn)的時(shí)刻是多少?答案:adIbc【例38】橫截面是矩形abcd 的金屬導(dǎo)體,放在勻強(qiáng)磁場中,通過電流為I時(shí),測得ab邊比cd邊的電勢高,若導(dǎo)體中單位長度的電子數(shù)為n,電子電量為e,ab和b c邊的長度分別為L1和L2,要使ab邊比cd邊電勢高U,所加磁場的磁感強(qiáng)度的最小值為多少?方向如何?答案:B=menL1/I;dc- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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