磁場一輪復習.doc

2012屆東?？h第二中學高三物理教學案 時間 12.14.2011 設(shè)計人：卞光彩 審核人： 張慶亮 第一課時：磁場及其對電流的作用一、磁場 磁感應(yīng)強度 磁感線 問題1：下列關(guān)于磁感應(yīng)強度大小的說法中正確的是（ ） A磁感應(yīng)強度的大小等于通電導線受到的磁場力的大小F與電流I及導線長度L的乘積的比值 B通電導線磁場力大的地方感應(yīng)強度一定大 C電流在磁場中的某點不受磁場力，則該點的磁感應(yīng)強度一定為零 D磁感應(yīng)強度的大小跟放在磁場中的導線受力大小無關(guān)【知識與方法】1.磁場的基本性質(zhì)及對其描述： yxPQR第2題圖問題2：如圖所示，三根通電長直導線P、Q、R互相平行且通過正三角形的三個頂點，三條導線中通入的電流大小相等、方向垂直紙面向里；通過直導線產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度B=kI/r,I為通電導線的電流大小，r為距通電導線的垂直距離，k為常量；則通電導線R受到的磁場力的方向是（ ）A垂直R，指向y軸負方向B垂直R，指向y軸正方向C垂直R，指向x軸負方向D垂直R，指向x軸正方向二磁通量問題3：如圖所示，通有恒定電流的直導線mn與閉合金屬框共面，第一次將金屬框由位置 平移到虛線所示的位置；第二次將金屬框由位置繞Cd邊翻轉(zhuǎn)到位置，設(shè)先后兩種情況下通過金屬框的磁通量變化分別為1、2，則（ ）A12 B1=2 C12 D1=2三左手定則問題4：如圖6所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面向上的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導線的截面，導線中無電流時，磁軼對斜面的壓力為N1；當導線中有電流流過時，磁鐵對斜面的壓力為N2，此時彈簧的伸長量減小了，則（ ） AN1N2, A中電流方向向內(nèi) BN1N2, A中電流方向向內(nèi) DN1N2, A中電流方向向外變式1：如圖所示，把一導線用彈簧掛在蹄形磁鐵磁極的正上方，當導線中通以圖示電流I時，導線的運動情況是（從上往下看）（ ） A順時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 B順時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升 C逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時下降 D逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時上升四安培力的平衡問題問題5：如圖所示，通電導體棒AC靜止于水平軌道上，棒的質(zhì)量為m，長為L，通過的電流為I，勻強磁場的磁感強度為B，方向和軌道平面成q角。求軌道受到AC棒的壓力和摩擦力各多大。變式2： 在傾角=30的斜面上，固定一金屬框，寬l=0.25m，接入電動勢E=12V、內(nèi)阻不計的電池垂直框面放有一根質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒ab，它與框架的動摩擦因數(shù)為，整個裝置放在磁感應(yīng)強度B0.8T的垂直框面向上的勻強磁場中（如圖11.2-）當調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)時，可使金屬棒靜止在框架上？（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，框架與棒的電阻不計，g10m/s2）【練習】1、長L的直導線ab放在相互平行的金屬導軌上，導軌寬為d，通過ab的電流強度為I，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里，ab與導軌的夾角為，則ab所受的磁場力的大小為：（ ） A、BILB、BIdC、D、圖11.2-122條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方靠近S極一側(cè)懸掛一根與它垂直的導電棒，如圖11.2-12所示(圖中只畫出棒的截面圖)在棒中通以垂直紙面向里的電流的瞬間，可能產(chǎn)生的情況是（ ）A磁鐵對桌面的壓力減小B磁鐵對桌面的壓力增大C磁鐵受到向左的摩擦力D磁鐵受到向右的摩擦力3如圖11.2-1所示，一金屬直桿MN兩端接有導線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內(nèi)，為使MN垂直紙面向外運動，可以( )圖11.2-1A將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負極B將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負極C將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負極D將a、c端接交流電源的一端，b、d端接在交流電源的另一端4一通電細桿置于傾斜的導軌上，桿與導軌間有摩擦，當有電流時直桿恰好在導軌上靜止圖11.2-16是它的四個側(cè)視圖，標出了四種可能的磁場方向，其中直桿與導軌間的摩擦力可能為零的是( )ABCD圖11.2-16第二課時：磁場對運動電荷的作用一洛侖茲力的作用特點：問題1有關(guān)洛倫茲力和安培力的描述，正確的是( )A通電直導線在勻強磁場中一定受到安培力的作用B安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)C帶電粒子在勻強磁場中運動受到的洛倫茲力做正功D通電直導線在磁場中受到的安培力方向與磁場方向平行【知識與方法】1. 對洛倫茲力的理解2.洛倫茲力的大小、方向二帶電粒子在磁場中的運動問題2一個長螺線管通有交流電.把一個帶電粒子沿管軸射入管中,粒子將在管中：（ ）A、作圓周運動 B、作勻加速直線運動 C、沿軸線來回運動 D、作勻速直線運動問題3質(zhì)子和a粒子由靜止出發(fā)經(jīng)同一電場加速后，沿垂直于磁感線方向進入同一勻強磁場則它們在磁場中各運動參量之間關(guān)系是：（ ）A、速率之比為 B、周期之比為 C、半徑之比為 D、向心加速度之比為圖3變式3-1.（質(zhì)譜儀）如圖3所示，一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子從容器A下方小孔S1飄入電勢差為U的加速電場。然后讓粒子垂直進入磁感應(yīng)強度為B的磁場中做勻速圓周運動，最后打到照相底片D上，如圖3所示。求 粒子進入磁場時的速率；粒子在磁場中運動的軌道半徑。三帶電粒子在磁場中運動的圓心、半徑及時間的確定問題4.如圖所示，一束電子（電量為e）以速度v垂直射入磁感應(yīng)強度為B，寬度為d的勻強磁場中，穿過磁場時速度方向與電子原來入射方向的夾角是300，則電子的質(zhì)量是 ，穿過磁場的時間是 。【知識與方法】1.找圓心2.求半徑3.求時間4.注意幾個角度Lv0圖11-3-13變式4-1.一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶電粒子以某一初速射入如圖11-3-13所示的勻強磁場中（磁感應(yīng)強度為B，磁場寬度為L） ，要使此帶電粒子穿過這個磁場，則帶電粒子的初速度應(yīng)為多大？問題5.在以坐標原點 O為圓心、半徑為 r的圓形區(qū)域內(nèi)，存在磁感應(yīng)強度大小為 B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場，如圖所示。 一個不計重力的帶電粒子從磁場邊界與 x軸的交點 A處以速度 v沿x方向射入磁場，它恰好從磁場邊界與 y軸的交點 C處沿+y方向飛出。 （1）請判斷該粒子帶何種電荷，并求出其比荷q/m ； （2）若磁場的方向和所在空間范圍不變，而磁感應(yīng)強度的大小變?yōu)?，該粒子仍?A處以相同的速度射入磁場，但飛出磁場時的速度方向相對于入射方向改變了60角，求磁感應(yīng)強度多大？此次粒子在磁場中運動所用時間 t是多少？變式5-1. 在真空中，半徑r3102 m的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強磁場，方向如圖8210所示，磁感應(yīng)強度B0.2 T，一個帶正電的粒子，以初速度v0106 m/s從磁場邊界上直徑ab的一端a射入磁場，已知該粒子的比荷 108 C/kg，不計粒子重力求：(1)粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑是多少？(2)若要使粒子飛離磁場時有最大偏轉(zhuǎn)角，求入射時v0方向與ab的夾角及粒子的最大偏轉(zhuǎn)角. 第三課時：帶電粒子在復合場中的運動（1）問題1.如圖所示，一束電子以大小不同的速率沿圖示方向飛入橫截面是一正方形的勻強磁場，下列判斷正確的是（ ） A、電子在磁場中運動時間越長，其軌跡線越長 B電子在磁場中運動時間越長。其軌跡線所對應(yīng)的圓心角越大 C在磁場中運動時間相同的電子，其軌跡線一定重合 D電子的速率不同，它們在磁場中運動時間一定不相同變式1-1.如右圖所示，在垂直紙面向里的勻強磁場的邊界上，有兩個質(zhì)量和電荷量均相同的正負離子(不計重力)，從點O以相同的速率先后射入磁場中，入射方向與邊界成角，則正負離子在磁場中( )A運動時間相同 B運動軌道的半徑相同C重新回到邊界時速度的大小和方向相同D重新回到邊界的位置與O點距離相等變式1-2.一帶電粒子以初速度v先后通過勻強電場E和勻強磁場B，如圖甲所示，電場和磁場對粒子做總功W1，若把上述電場和磁場正交疊加后，如圖乙所示，粒子仍以速度v(vW2C. W1W2 D. 無法比較 abcdO30問題2.如圖所示一足夠長的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感應(yīng)強度為B，垂直紙面向里的勻強磁場，現(xiàn)從矩形區(qū)域ad邊的中點O處，垂直磁場射入一速度方向與ad邊夾角30，大小為v0的帶正電粒子，已知粒子質(zhì)量為m，電量為q，ad邊長為l，重力影響不計。（1）試求粒子能從ab邊上射出磁場的v0的大小范圍。（2）粒子在磁場中運動的最長時間是多少？變式2-1.如右圖所示，長為L的水平極板間有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，板間距離也為L，板不帶電現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(不計重力)，從左邊極板間中點處垂直磁感線以速度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是()A使粒子的速度vC使粒子的速度v D使粒子的速度v，則下列說法中錯誤的是( )A液滴一定做勻變速直線運動 B液滴一定帶正電C電場線方向一定斜向上 D液滴一定做勻速直線運動4.如圖所示，勻強電場的場強E=4V/m，方向水平向左，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=2T，方向垂直紙面向里。一個質(zhì)量為m=1g、帶正電的小物塊A，從M點沿絕緣粗糙的豎直壁無初速度下滑，當它滑行0.8m到N點時就離開壁做曲線運動。當A運動到P點時，恰好處于平衡狀態(tài)，此時速度方向與水平成45角，設(shè)P與M的高度差H為1.6m。求：（1）A沿壁下滑時摩擦力做的功（2）P與M的水平距離s是多少？5.如圖8421所示，有位于豎直平面上的半徑為R的圓形光滑絕緣軌道，其上半部分處于豎直向下、場強為E的勻強電場中，下半部分處于垂直水平面向里的勻強磁場中；質(zhì)量為m，帶正電，電荷量為q的小球，從軌道的水平直徑的M端由靜止釋放，若小球在某一次通過最低點時對軌道的壓力為零，求：(1)磁感應(yīng)強度B的大小；(2)小球?qū)壍雷畹忘c的最大壓力；(3)若要小球在圓形軌道內(nèi)做完整的圓周運動，求小球從軌道的水平直徑的M端下滑的最小速度第五課時：帶電粒子在電、磁場中的運動圖1一速度選擇器問題1.一束混合的離子束，先徑直穿過正交勻強電、磁場，再進入一個磁場區(qū)域后分裂成幾束，如圖1所示，若粒子的重力不計，這分裂是因為（ ） A帶電性質(zhì)不同，有正離又有負離子 B速度不同 C質(zhì)量和電量的比值不同 D以上答案均不正確二磁流體發(fā)電機問題2.如圖是磁流體發(fā)電機，其原理是：等離子氣體噴入磁場，正、負離子在洛侖茲力作用下發(fā)生上、下偏轉(zhuǎn)而聚集到A、B板上，產(chǎn)生電勢差設(shè)A、B平行金屬板的面積為 S，相距 l，等離子氣體的電阻率為，噴入氣體速度為v，板間磁場的磁感強度為B，板外電阻為R，當?shù)入x子氣體勻速通過AB板間時，A、B板上聚集的電荷最多，板間電勢差最大，即為電源電動勢電動勢 E=_。 R中電流I=_變式2-1.目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機。如圖所示表示了它的發(fā)電原理：將一束等離子體垂直于磁場方向噴入磁場，在磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓。如果射入的等離子體速度均為v，兩金屬板的板長為L，板間距離為d，板平面的面積為S，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直于速度方向，負載電阻為R，等離子體充滿兩板間的空間。當發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，電流表示數(shù)為I，那么板間等離子體的電阻率為( )A. B. C.D.三回旋加速器問題3.回旋加速器是用來加速一群帶電粒子使它獲得很大動能的儀器，其核心部分是兩個D形金屬扁盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，以便在盒間窄縫中形成勻強電場，使粒子每穿過狹縫都得到加速，兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，粒子最大回旋半徑為Rmax，其運動軌跡如圖，問：（1）盒內(nèi)有無電場？（2）粒子在盒內(nèi)做何種運動？（3）所加交流電頻率應(yīng)是多大，粒子角速度為多大？（4）粒子離開加速器時速度為多大，最大動能為多少？（5）設(shè)兩D形盒間電場的電勢差為U，盒間距離為d，其電場均勻，求加速到上述能量所需時間。變式3-1.一個用于加速質(zhì)子的回旋加速器，其D形盒半徑為R，垂直D形盒底面的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，接在D形盒上的高頻電源頻率為f。下列說法正確的是 （ ）A質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2fRB質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場的電壓大小無關(guān)C只要R足夠大，質(zhì)子的速度可以被加速到任意值D不需要改變?nèi)魏瘟?，這個裝置也能用于加速粒子四電磁流量計問題4.電磁流量計原理可解釋為：如圖所示，一圓形導管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導電的液體向左流動導電液體中的自由電荷（正、負離子）在洛侖茲力作用下橫向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢差當自由電荷所受電場力和洛侖茲力平衡時，a、b間的電勢差就保持穩(wěn)定流量Q=_變式4-1.為了測量某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，在前后兩個內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U若用Q表示污水流量（單位時間內(nèi)排出的污水體積），下列說法中正確的是 （ ） A若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢高B前表面的電勢一定低于后表面的電勢，與哪種離子多無關(guān)C污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大D污水流量Q與U成正比，與a、b無關(guān)五霍爾效應(yīng)問題5.（2011蘇北四市二模）利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域。如圖是霍爾元件的工作原理示意圖,磁感應(yīng)強度B垂直于霍爾元件的工作面向下，通入圖示方向的電流I， C、D兩側(cè)面會形成電勢差UCD，下列說法中正確的