磁場復習教學案

1、建湖外國語高二期末復習校本練習 2010-6-17磁場復習教學案知識方法·難點1磁場及特性 和電場一樣，磁場是一種以特殊形態(tài)場的形態(tài)存在著的物質(zhì)；和電場不一樣，電場是存在于電荷或帶電體周圍的物質(zhì)，而磁場的場源則可以是如下三種特殊物體之一：磁體，電流，運動電荷，此三種磁場的場源都可以歸結(jié)為同一種類型運動電荷。 作為一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，磁場應(yīng)具備各種特性，物理學最為關(guān)心的是所謂的力的特性，即：磁場能對處在磁場中的磁極、電流及運動電荷施加力的作用。 為了量化磁場的力特性，我們引入磁感強度的概念，其定義方式為：取檢驗電流，長為L，電流強度為I，并將其垂直于磁場放置，若所受到的磁場力大小為F，

2、則電流所在處的磁感強度為 B=F/(IL).而對B的形象描繪是用磁感線：疏密反映B的大小，切線方向描繪了B的方向。2磁場的作用規(guī)律（1）磁場對磁極的作用。N(S)極處在磁場中，所受到的磁場力方向與磁極所在處的磁場方向相同（反）；同一磁極所在處磁感強度越大，所受磁場力越大；不同磁極處在磁場中同一處時，所受磁場力一般不同。（2）磁場對電流的作用。電流強度為I、長度為L的電流處在磁感強度為B的勻強磁場中時，所受到的作用稱為安培力，其大小FB的取值范圍為 0FBBIL當電流與磁場方向平行時，安培力取值最小，為零；當電流與磁場方向垂直時，安培力取值最大，為BIL。如果電流與磁場方向夾角為，可采用正交分解

3、的方式來處理安培力大小的計算問題，而安培力的方向則是用所謂的“左手定則”來判斷的。（3）磁場對運動電荷的作用。帶電量為q、以速度在磁感強度為B的均強磁場中運動的帶電粒子所受到的作用為稱為洛侖茲力，其大小fB的取值范圍為 0fBqB.當速度方向與磁場方向平行時，洛侖茲力取值最小，為零；當速度方向與磁場方向垂直時，洛侖茲力取值最大，為qB.如果速度方向與磁場方向夾角為，可采用正交分解的方式來處理洛侖茲力大小的計算問題。而洛侖茲力的方向則是用所謂的“左手定則”來判斷的。磁場對運動電荷的洛侖茲力作用具備著如下特征，即洛侖茲力必與運動電荷的速度方向垂直，這一特征保證了“洛侖茲力總不做功”，把握住這一特征

4、，對帶電粒子在更為復雜的磁場中做復雜運動時的有關(guān)問題的分析是極有幫助的。3帶電粒子在磁場中的運動（1）電荷的勻強磁場中的三種運動形式。如運動電荷在勻強磁場中除洛侖茲力外其他力均忽略不計（或均被平衡），則其運動有如下三種形式：當B時，所受洛侖茲力為零，做勻速直線運動；當B時，所受洛侖力充分向心力，做半徑和周期分別為 R=，T= 的勻速圓周運動；當與B夾一般角度時，由于可以將正交分解為和（分別平行于和垂直于）B，因此電荷一方向以的速度在平行于B的方向上做勻速直線運動，另一方向以的速度在垂直于B的平面內(nèi)做勻速圓周運動。此時，電荷的合運動在中學階段一般不要求定量掌握。（2）電荷垂直進入勻強磁場和勻強電

5、場時運動的比較。由于和電場相比，磁場的基本特征以及對運動電荷的作用特征存在著較大的差異，因此電荷垂直進入勻強磁場和勻強電場時所做的所謂“磁偏轉(zhuǎn)”和“電偏轉(zhuǎn)”運動，有著如下諸方面的差異：“電偏轉(zhuǎn)”中偏轉(zhuǎn)力fe=qE與運動速度無關(guān)，“磁偏轉(zhuǎn)”中偏轉(zhuǎn)力fB=qB隨運動速度變化?！半娖D(zhuǎn)”時做的是類平拋運動，其運動規(guī)律為x=0t，y=；“磁偏轉(zhuǎn)”時做的是勻速圓周運動，其運動規(guī)律是從時、空兩個角度反映了運動的特征：T=，B=?！半娖D(zhuǎn)”中偏轉(zhuǎn)角度受到e的限制；“磁偏轉(zhuǎn)”中偏轉(zhuǎn)角度B=，則可取任意值?！半娖D(zhuǎn)”中偏轉(zhuǎn)的快慢程度越來越慢（單位長時間內(nèi)偏轉(zhuǎn)角越來越小），“磁偏轉(zhuǎn)”中偏轉(zhuǎn)的快慢程度則保持恒定（任

6、意相等的時間內(nèi)偏轉(zhuǎn)的角度均相等）?！半娖D(zhuǎn)”中由于偏轉(zhuǎn)力fe做功，因而兼有加速功能，動能將增加；“磁偏轉(zhuǎn)”中由于偏轉(zhuǎn)力fB總不做功，動能保護定值。“電偏轉(zhuǎn)”最常見的是應(yīng)用于示波管中，“磁偏轉(zhuǎn)”則常被應(yīng)用于回旋加速器中?？键c1 磁場、安培力1、如圖，一段導線abcd位于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，且與磁場方向（垂直于紙面向里）垂直。線段ab、bc和cd的長度均為L，且。流經(jīng)導線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。導線段abcd所受到的磁場的作用力的合力 （ ）A. 方向沿紙面向上，大小為B. 方向沿紙面向上，大小為C. 方向沿紙面向下，大小為D. 方向沿紙面向下，大小為2、帶電粒子垂直勻強磁場方

7、向運動時，會受到洛倫茲力的作用。下列表述正確的是 （ ） A洛倫茲力對帶電粒子做功B洛倫茲力不改變帶電粒子的動能 C洛倫茲力的大小與速度無關(guān) D洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向3、如圖所示，一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右勻速進入磁場，直徑CD始絡(luò)與MN垂直。從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止，下列結(jié)論正確的是 （ ）A感應(yīng)電流方向不變BCD段直線始終不受安培力C感應(yīng)電動勢最大值EBavD感應(yīng)電動勢平均值4、在等邊三角形的三個頂點a、b、c處，各有一條長直導線垂直穿過紙面，導線中通有大小相等的恒定電流，方向

8、如圖。過c點的導線所受安培力的方向（ ）A.與ab邊平行，豎直向上B.與ab邊平行，豎直向下C.與ab邊垂直，指向左邊D.與ab邊垂直，指向右邊考點2 帶電粒子在磁場中的運動、洛倫茲力5、有關(guān)洛侖茲力和安培力的描述，正確的是 ( )A通電直導線處于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侖茲力的宏觀表現(xiàn)C帶電粒子在勻強磁場中運動受到洛侖茲力做正功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6、電子在勻強磁場中做勻速圓周運動，下列說法正確的是 ( )A速率越大，周期越大 B速率越小，周期越大C速度方向與磁場方向平行 D度方向與磁場方向垂直7、帶電粒子進入云室會使云室中的氣

9、體電離，從而顯示其運動軌跡圖是在有勻強磁場云室中觀察到的粒子的軌跡，a和b是軌跡上的兩點，勻強磁場B垂直紙面向里該粒子在運動時，其質(zhì)量和電量不變，而動能逐漸減少，下列說法正確的是( )A粒子先經(jīng)過a點，再經(jīng)過b點B粒子先經(jīng)過b點，再經(jīng)過a點C粒子帶負電D粒子帶正電8、如圖所示，在x軸的上方（y0的空間內(nèi)）存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，一個不計重力的帶正電粒子從坐標原點O處以速度v進入磁場，粒子進入磁場時的速度方向垂直于磁場且與x軸正方向成45°角，若粒子的質(zhì)量為m，電量為q，求：（1）該粒子在磁場中作圓周運動的軌道半徑；（2）粒子在磁場中運動的時間。考點3 帶電粒子

10、在復合場中的運動9、磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù)它可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能如圖是它的示意圖。平行金屬板A、B之間有一個很強的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大世正、負帶電粒子)垂直于 B的方向噴入磁場，每個離子的速度為v，電荷量大小為q，A、B兩扳間距為d，穩(wěn)定時下列說法中正確的是（ ） A圖中A板是電源的正極 B圖中B板是電源的正極 C電源的電動勢為Bvd D電源的電動勢為Bvq 10、如圖所示，直角坐標系xOy位于豎直平面內(nèi)，在水平的x軸下方存在勻強磁場和勻強電場，磁場的磁感應(yīng)為B,方向垂直xOy平面向里，電場線平行于y軸。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的

11、小球，從y軸上的A點水平向右拋出，經(jīng)x軸上的M點進入電場和磁場，恰能做勻速圓周運動，從x軸上的N點第一次離開電場和磁場，MN之間的距離為L,小球過M點時的速度方向與x軸的方向夾角為.不計空氣阻力，重力加速度為g,求(1) 電場強度E的大小和方向；(2) 小球從A點拋出時初速度v0的大小;(3) A點到x軸的高度h.11、如圖所示，一個質(zhì)量為m =2.0×10-11kg，電荷量q = +1.0×10-5C的帶電微粒（重力忽略不計），從靜止開始經(jīng)U1=100V電壓加速后，水平進入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場，偏轉(zhuǎn)電場的電壓U2=100V。金屬板長L=20cm，兩板間距d =cm。求

12、：（1）微粒進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度v0大?。唬?）微粒射出偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角；（3）若該勻強磁場的寬度為D=10cm，為使微粒不會由磁場右邊射出，該勻強磁場的磁感應(yīng)強度B至少多大？ 磁場復習1、A解析：本題考查安培力的大小與方向的判斷.該導線可以用a和d之間的直導線長為來等效代替,根據(jù),可知大小為,方向根據(jù)左手定則.A正確。2、B解析：根據(jù)洛倫茲力的特點, 洛倫茲力對帶電粒子不做功,A錯.B對.根據(jù),可知大小與速度有關(guān). 洛倫茲力的效果就是改變物體的運動方向,不改變速度的大小。3、ACD解析：在閉合電路進入磁場的過程中，通過閉合電路的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向為逆時針方向不變

13、， A正確。根據(jù)左手定則可以判斷，受安培力向下，B不正確。當半圓閉合回路進入磁場一半時，即這時等效長度最大為a，這時感應(yīng)電動勢最大E=Bav，C正確。感應(yīng)電動勢平均值，D正確?？键c：楞次定律、安培力、感應(yīng)電動勢、左手定則、右手定則提示：感應(yīng)電動勢公式只能來計算平均值，利用感應(yīng)電動勢公式計算時，l應(yīng)是等效長度，即垂直切割磁感線的長度。4、C【解析】本題考查了左手定則的應(yīng)用。導線a在c處產(chǎn)生的磁場方向由安培定則可判斷，即垂直ac向左，同理導線b在c處產(chǎn)生的磁場方向垂直bc向下，則由平行四邊形定則，過c點的合場方向平行于ab，根據(jù)左手定則可判斷導線c受到的安培力垂直ab邊，指向左邊。5、B【解析】通

14、電直導線與磁場平行，不受安培力，選項A錯誤，安培力方向與磁場垂直，選項D錯誤。洛侖茲力對帶電粒子不做功，選項C錯誤，安培力是大量運動電荷所受洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)，選項B正確。6、D【解析】由可知，選項A、B錯誤，做勻速圓周運動時，速度方向與磁場方向垂直，選項D正確。7、AC【解析】由可知，粒子的動能越小，圓周運動的半徑越小，結(jié)合粒子運動軌跡可知，粒子選經(jīng)過a點，再經(jīng)過b點，選項A正確。根據(jù)左手定則可以判斷粒子帶負電，選項C正確。8、解析：（1）qvB=mv2/R R =mv/qB（2）T = 2m/qB 粒子軌跡如圖示： t =T = 9【解析】根據(jù)左手定則判斷出，正離子偏向B板，所以B板是電源

15、的正極，因最后離子勻速運動，由平衡條件得，故電源的電動勢為Bvd【答案】BC10、解析：本題考查平拋運動和帶電小球在復合場中的運動。（1）小球在電場、磁場中恰能做勻速圓周運動，說明電場力和重力平衡（恒力不能充當圓周運動的向心力），有 重力的方向豎直向下，電場力方向只能向上，由于小球帶正電，所以電場強度方向豎直向上。（2）小球做勻速圓周運動，O為圓心，MN為弦長，如圖所示。設(shè)半徑為r，由幾何關(guān)系知 小球做勻速圓周運動的向心力由洛侖茲力白日提供，設(shè)小球做圓周運動的速率為v，有 由速度的合成與分解知 由式得 （3）設(shè)小球到M點時的豎直分速度為vy，它與水平分速度的關(guān)系為 由勻變速直線運動規(guī)律 由式得 11【解析】（1）微粒在加速電場中由動能定理得： 解得v0 =