第十三單元磁場(chǎng)講義上海市高三物理二輪專(zhuān)題等級(jí)總復(fù)習(xí)精講

第十三單元磁場(chǎng)目錄TOC\o"13"\h\u第1講磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用 1第2講磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 15課標(biāo)要求:1.通過(guò)實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)安培力。能判斷安培力的方向,會(huì)計(jì)算安培力的大小。了解安培力在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)洛倫茲力。能判斷洛倫茲力的方向,會(huì)計(jì)算洛倫茲力的大小。3.能用洛倫茲力分析帶電粒子在勺強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)。了解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)及其應(yīng)用。知識(shí)結(jié)構(gòu)第1講磁場(chǎng)及其對(duì)電流的作用內(nèi)容梳理【概念規(guī)律】1.磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度(1)磁場(chǎng)__________或__________周?chē)嬖诖艌?chǎng)(后者是由__________發(fā)現(xiàn)的,又被稱(chēng)為電流的磁效應(yīng))。磁場(chǎng)的方向規(guī)定為_(kāi)_________受力方向。磁場(chǎng)的基本性質(zhì):磁場(chǎng)對(duì)處于其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有__________的作用。(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度物理意義:描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和__________。磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義:B=__________(比值定義),單位:磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向是由磁場(chǎng)本身決定的,跟放在該處的__________無(wú)關(guān);矢量:合成時(shí)遵循__________。(3)磁感線(xiàn)磁感線(xiàn)上任一點(diǎn)的切線(xiàn)方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。磁感線(xiàn)在空間分布的疏密程度可以表示磁場(chǎng)的__________。磁體外部從__________出發(fā),經(jīng)過(guò)空間到達(dá)__________;磁體內(nèi)部又從__________回到__________;磁感線(xiàn)是封閉(或閉合)曲線(xiàn)。電流產(chǎn)生的磁感線(xiàn)是由__________定則判斷的。磁場(chǎng)中任意兩條磁感線(xiàn)不可能相交。(4)常見(jiàn)磁體的磁場(chǎng)(5)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小__________、方向__________,磁感線(xiàn)的疏密程度相同、方向相同的平行直線(xiàn)。(6)幾種典型電流周?chē)拇艌?chǎng)直線(xiàn)電流的磁場(chǎng)通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)無(wú)磁極、非勻強(qiáng)，且距導(dǎo)線(xiàn)越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越弱與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)且磁場(chǎng)由S→N,管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)形電流的兩側(cè)是N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱安培定則(右手螺旋定則)直線(xiàn)電流的磁場(chǎng)通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)環(huán)形電流的磁場(chǎng)立體圖橫截面圖縱截面圖2.安培力(1)安培力的大小F=BILsin?θ(其中θ為磁場(chǎng)和電流垂直時(shí):F=磁場(chǎng)和電流平行時(shí):F=(2)安培力的方向左手定則判斷:如圖,伸開(kāi)左手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)。讓磁感線(xiàn)從掌心垂直進(jìn)入,并使四指指向__________的方向。__________所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。答案:1.磁體電流奧斯特小磁針N極力方向B=FIL特斯拉(T)電流元平行四邊形定則強(qiáng)弱NSSN右手螺旋定則2.F=BILF=0【問(wèn)題情境舉隅】亥姆霍茲線(xiàn)圈如圖所示,兩個(gè)半徑和匝數(shù)完全相同的線(xiàn)圈串接,并將兩個(gè)線(xiàn)圈同軸排列,且兩個(gè)線(xiàn)圈的間距等于線(xiàn)圈的半徑,滿(mǎn)足此條件的這對(duì)線(xiàn)圈稱(chēng)為亥姆霍茲線(xiàn)圈(Helmholtzcoil)。通電后兩個(gè)載流線(xiàn)圈中心連線(xiàn)的中點(diǎn)附近一定范圍內(nèi)存在近似的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。磁電式電表磁電式電表是指針式電表。無(wú)論是指針式電壓表還是電流表或多用電表,原理都是利用磁場(chǎng)對(duì)通電小線(xiàn)圈的安培力使線(xiàn)圈偏轉(zhuǎn)帶動(dòng)指針指示示數(shù),從而達(dá)到測(cè)量的目的,所以這類(lèi)電表叫做磁電式電表。電磁炮電磁炮是利用電磁系統(tǒng)中磁場(chǎng)產(chǎn)生的安培力來(lái)對(duì)拋射體(金屬炮彈)加速,使其獲得打擊目標(biāo)所需的動(dòng)能。電磁炮的基本原理如圖所示,拋射體與導(dǎo)軌有良好的電接觸,并與電源連接,構(gòu)成回路。通過(guò)給導(dǎo)軌回路通以很大的電流,可使拋射體在導(dǎo)軌電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的安培力作用下沿導(dǎo)軌加速運(yùn)動(dòng),最終以很高的速度將拋射體發(fā)射出去。關(guān)鍵點(diǎn)撥磁場(chǎng)的疊加【例題1】(多選)如圖,三根通電長(zhǎng)直細(xì)導(dǎo)線(xiàn)垂直于紙面固定,導(dǎo)線(xiàn)的橫截面(截面積不計(jì))分別位于以O(shè)點(diǎn)為圓心的圓環(huán)上a、c、d三處,已知每根導(dǎo)線(xiàn)在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為A.O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于aO向右B.O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向從O指向aC.O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(D.O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！军c(diǎn)撥1】磁場(chǎng)疊加的解題思路(1)確定磁場(chǎng)場(chǎng)源,如通電導(dǎo)線(xiàn)。(2)定位空間中需要求解磁場(chǎng)的點(diǎn),利用安培定則判定各個(gè)場(chǎng)源在這一點(diǎn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向。(3)應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行合成求合磁場(chǎng)。通電導(dǎo)線(xiàn)有效長(zhǎng)度【例題2】如圖,等腰梯形線(xiàn)框abcd是由相同材料、相同橫截面積的導(dǎo)線(xiàn)制成,梯形上底和腰長(zhǎng)度均為L(zhǎng),且腰與下底夾角為60°。整個(gè)線(xiàn)框處在與線(xiàn)框平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)給線(xiàn)框通人圖示電流,若下底cd受到的安培力為F,則整個(gè)線(xiàn)框受到的安培力為 A.43F B.53F C.課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！军c(diǎn)撥2】通電導(dǎo)線(xiàn)有效長(zhǎng)度計(jì)算方法安培力公式F=(1)l與B垂直。(2)l是指有效長(zhǎng)度。彎曲通電導(dǎo)線(xiàn)的有效長(zhǎng)度l等于連接導(dǎo)線(xiàn)兩端點(diǎn)的直線(xiàn)的長(zhǎng)度,相應(yīng)的電流方向沿兩端點(diǎn)連線(xiàn)由始端流向末端,如圖所示。安培力作用下導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況判斷【例題3】一個(gè)可以沿過(guò)圓心的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)的線(xiàn)圈L1和一個(gè)固定的線(xiàn)圈L2互相絕緣垂直放置,且兩個(gè)線(xiàn)圈的圓心重合,如圖所示。當(dāng)兩線(xiàn)圈中通以圖示方向的電流時(shí),從左向右看,線(xiàn)圈L1A.不動(dòng) B.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D.在紙面內(nèi)平動(dòng)課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【點(diǎn)撥3】安培力作用下導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況五種判斷方法電流元法左手定則分割為電流元安培力方向→整段導(dǎo)體所受合力方向→運(yùn)動(dòng)方向特殊位置法在特殊位置→安培力方向→運(yùn)動(dòng)方向等效法環(huán)形電流等效為小磁針，通電螺線(xiàn)管等效為條形磁鐵結(jié)論法同向電流互相吸引，異向電流互相排斥；兩不平行的直線(xiàn)電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢(shì)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的問(wèn)題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場(chǎng)的作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向安培力作用下的平衡和加速問(wèn)題【例題4】如圖所示,寬為L(zhǎng)=0.5m的光滑導(dǎo)軌與水平面成θ=37°角,質(zhì)量為m=0.1kg、長(zhǎng)也為L(zhǎng)=0.5m的金屬桿ab水平放置在導(dǎo)軌上,電源電動(dòng)勢(shì)E=3V,內(nèi)阻r(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;(2)保持其他條件不變,當(dāng)電阻箱的電阻調(diào)為R2'=0.5Ω課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！军c(diǎn)撥4】解題思路(1)選定研究對(duì)象。(2)受力分析時(shí),變立體圖為平面圖,如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等,并畫(huà)出平面受力分析圖,安培力的方向F女安(3)根據(jù)平衡條件或者牛頓定律列式解題。磁傳感器測(cè)量螺線(xiàn)管磁感應(yīng)強(qiáng)度【例題5】如圖所示,在用“DIS研究通電螺線(xiàn)管的磁感應(yīng)強(qiáng)度”的實(shí)驗(yàn)中,M、管軸線(xiàn)上的兩點(diǎn),且這兩點(diǎn)到螺線(xiàn)管中心的距離相等。用磁傳感器測(cè)量軸線(xiàn)上M、N之間各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小,并將磁傳感器頂端與M點(diǎn)的距離記作(1)如果實(shí)驗(yàn)操作正確,得到的B?x圖線(xiàn)應(yīng)如圖中的(2)請(qǐng)寫(xiě)出通電螺線(xiàn)管中軸線(xiàn)上各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨x變化的特點(diǎn)(請(qǐng)寫(xiě)兩個(gè)):________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【點(diǎn)撥5】實(shí)驗(yàn)要選用密繞細(xì)長(zhǎng)螺線(xiàn)管,實(shí)驗(yàn)中要確保磁傳感器的探測(cè)管指向與螺線(xiàn)管軸線(xiàn)重合。當(dāng)傳感器的探測(cè)管指向與磁感線(xiàn)方向相同時(shí),測(cè)量值顯示正值;當(dāng)傳感器的探測(cè)管指向與磁感線(xiàn)方向相反時(shí),測(cè)量值顯示負(fù)值。過(guò)關(guān)演練【經(jīng)典過(guò)關(guān)】1.有人根據(jù)B=FIlA.磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受的磁場(chǎng)力F成正比B.磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與Il的乘積成反比C.磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B不一定等于FD.通電直導(dǎo)線(xiàn)在某點(diǎn)所受磁場(chǎng)力為零,則該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為零2.安裝適當(dāng)?shù)能浖?利用智能中的磁傳感器可以測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B。如圖,在上建立直角坐標(biāo)系,顯示屏所在平面為xOy面。某同學(xué)在某地對(duì)地磁場(chǎng)進(jìn)行了四次測(cè)量,每次測(cè)量時(shí)y軸指向不同方向而z軸正向保持豎直向上。根據(jù)表中測(cè)量結(jié)果可推知 ()測(cè)量序號(hào)BBB1152002025032500415200A.測(cè)量地點(diǎn)位于南極極點(diǎn)附近 B.測(cè)量地點(diǎn)位于北極極點(diǎn)附近C.當(dāng)?shù)氐牡卮艌?chǎng)大小約為25μT D.第3次測(cè)量時(shí)3.水平桌面上一條形磁體的上方,有一根通電直導(dǎo)線(xiàn)由S極的上端平行于桌面移到N極上端的過(guò)程中,磁體始終保持靜止,導(dǎo)線(xiàn)始終保持與磁體垂直,電流方向如圖所示。則在這個(gè)過(guò)程中,磁體受到的摩擦力的方向和桌面對(duì)磁體的彈力 ()A.摩擦力始終為零,彈力大于磁體重力B.摩擦力始終不為零,彈力大于磁體重力C.摩擦力方向由向左變?yōu)橄蛴?彈力大于磁體重力D.摩擦力方向由向右變?yōu)橄蜃?彈力小于磁體重力4.題圖所示為探究安培力大小的實(shí)驗(yàn)裝置,其中有:學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)和線(xiàn)圈等器材。將線(xiàn)圈放入磁場(chǎng)中,使磁場(chǎng)和線(xiàn)圈相互垂直;線(xiàn)圈上端是測(cè)量安培力大小的__________,該器件與線(xiàn)圈連接。由于在磁場(chǎng)中豎直兩側(cè)導(dǎo)線(xiàn)的安培力相互抵消,測(cè)量到的安培力是磁場(chǎng)中水平導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力。利用__________來(lái)測(cè)量線(xiàn)圈中電流的大小。閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值改變電路中的電流,得到電流與對(duì)應(yīng)安培力的關(guān)系。改變通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度(實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)改變線(xiàn)圈的匝數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)),得到安培力大小與導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度的關(guān)系。探究安培力的大小(1)空格處填寫(xiě)的器件是:__________,__________。(2)該實(shí)驗(yàn)利用了__________的思想,結(jié)論是:_______________________________________。5.如題圖所示,在傾角為θ=37°的斜面上,固定一寬為L(zhǎng)=1.0m的平行金屬導(dǎo)軌?，F(xiàn)在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量m=0.4kg、電阻R0=2.0Ω、長(zhǎng)為1.0m的金屬棒ab,它與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5。整個(gè)裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2T(1)金屬棒所受安培力的取值范圍;(2)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值范圍。【綜合演練】6.電磁炮是利用電磁系統(tǒng)中磁場(chǎng)產(chǎn)生的安培力來(lái)對(duì)拋射體(金屬炮彈)加速,使其獲得打擊目標(biāo)所需的動(dòng)能。電磁炮的基本原理如圖所示,通過(guò)給導(dǎo)軌回路通以很大的電流,可使拋射體在導(dǎo)軌電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的安培力作用下沿導(dǎo)軌加速運(yùn)動(dòng),最終以很高的速度將拋射體發(fā)射出去。(1)下列各俯視圖中正確表示磁場(chǎng)方向的是 ()(2)下列說(shuō)法中正確的是 ()A.需要外加磁場(chǎng),才能完成發(fā)射 B.閉合電鍵后,炮彈沿軌道向右上方射出C.炮彈射出速度與其質(zhì)量無(wú)關(guān) D.若電源正負(fù)極對(duì)調(diào),炮彈將反方向發(fā)射(3)彈頭以初速度v0垂直射入一排豎直固定的鋼板,若鋼板對(duì)彈頭的阻力f與速度v成正比,則彈頭的速度v和加速度a隨時(shí)間t，加速度大小a隨速度大小v、速度平方v2隨位移x變化的下列關(guān)系圖像中可能正確的是(4)學(xué)校某興趣小組利用如圖器材模擬電磁炮,發(fā)射軌道被簡(jiǎn)化為兩個(gè)固定在水平面上、間距為L(zhǎng)且相互平行的金屬導(dǎo)軌,整個(gè)裝置處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。發(fā)射導(dǎo)軌的左端為充電電路,已知電源的電動(dòng)勢(shì)為E,電容器的電容為C,子彈載體被簡(jiǎn)化為一根質(zhì)量為m、長(zhǎng)度也為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)體棒,其電阻為r。金屬導(dǎo)體棒,其電阻為r。金屬導(dǎo)體棒垂直放置于平行金屬導(dǎo)軌上,忽略一切摩擦阻力以及導(dǎo)軌和導(dǎo)線(xiàn)的電阻。①發(fā)射前,將開(kāi)關(guān)S接a,先對(duì)電容器進(jìn)行充電。a.求電容器充電結(jié)束時(shí)所帶的電荷量__________；b.充電過(guò)程中電容器兩極板間的電壓y隨電容器所帶電荷量q發(fā)生變化。請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出u?q圖像;并借助圖像求出穩(wěn)定后電容器儲(chǔ)存的能量②電容器充電結(jié)束后,將開(kāi)關(guān)S接b,電容器通過(guò)導(dǎo)體棒放電,導(dǎo)體棒由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒離開(kāi)軌道時(shí)發(fā)射結(jié)束。電容器所釋放的能量不能完全轉(zhuǎn)化為金屬導(dǎo)體棒的動(dòng)能,將導(dǎo)體棒離開(kāi)軌道時(shí)的動(dòng)能與電容器所釋放能量的比值定義為能量轉(zhuǎn)化效率。若某次發(fā)射結(jié)束時(shí),電容器的電量減小為充電結(jié)束時(shí)的一半,不計(jì)放電電流帶來(lái)的磁場(chǎng)影響,求這次發(fā)射過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化效率η。第2講磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用內(nèi)容梳理【概念規(guī)律】1.洛倫茲力(1)洛倫茲力的定義:磁場(chǎng)對(duì)__________的作用力。(2)洛倫茲力的大?、賤//B時(shí),②v⊥B時(shí),③v與B的夾角為θ時(shí),F=(3)洛倫茲力的方向①判定方法:左手定則,注意四指應(yīng)指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向;②方向特點(diǎn):F⊥B,F⊥v,即F垂直于2.洛倫茲力提供向心力(1)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)帶電粒子平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí),粒子做__________運(yùn)動(dòng)。(2)帶電粒子以速度v垂直磁場(chǎng)方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,若只受洛倫茲力,則帶電粒子在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做__________運(yùn)動(dòng)。①洛倫茲力提供向心力:qvB=②軌跡半徑:r=③周期:T=2πrv=2πmqB,可知④運(yùn)動(dòng)時(shí)間:當(dāng)帶電粒子轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為θ(弧度)時(shí),所用時(shí)間t=⑤動(dòng)能:Ek答案:1.運(yùn)動(dòng)電荷0qvBqvB2.勻速直線(xiàn)勻速圓周mvqB無(wú)關(guān)比荷磁感應(yīng)強(qiáng)度【問(wèn)題情境舉隅】洛倫茲力演示儀由電子槍產(chǎn)生電子束,玻璃泡內(nèi)充有稀薄氣體,當(dāng)電子通過(guò)時(shí)能夠顯示電子的徑跡。玻璃泡前后各有一個(gè)勵(lì)磁線(xiàn)圈,它們能夠在兩線(xiàn)圈之間產(chǎn)生與兩線(xiàn)圈中心的連線(xiàn)平行的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。電子的速度大小可以通過(guò)電子槍的加速電壓調(diào)節(jié),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度則可以通過(guò)勵(lì)磁線(xiàn)圈的電流調(diào)節(jié)。(圖1)質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀又稱(chēng)質(zhì)譜計(jì)。分離和檢測(cè)不同同位素的儀器。即根據(jù)帶電粒子在電磁場(chǎng)中能夠偏轉(zhuǎn)的原理,按物質(zhì)原子、分子或分子碎片的質(zhì)量差異進(jìn)行分離和檢測(cè)物質(zhì)組成的一類(lèi)儀器。(圖2)回旋加速器回旋加速器是利用磁場(chǎng)和電場(chǎng)共同使帶電粒子作回旋運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)中經(jīng)高頻電場(chǎng)反復(fù)加速的裝置。(圖3)電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)是測(cè)量導(dǎo)電液體流量的一種儀器。如圖4所示,當(dāng)導(dǎo)電液體沿測(cè)量管運(yùn)動(dòng)時(shí),液體中的正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn),左右管壁電極間出現(xiàn)電勢(shì)差。當(dāng)正、負(fù)離子所受電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí),電勢(shì)差就會(huì)保持穩(wěn)定。因此,通過(guò)測(cè)量左右管壁電極間的電勢(shì)差,即可間接確定管中導(dǎo)電液體的流量。>磁流體發(fā)電機(jī)磁流體發(fā)電機(jī)是利用磁偏轉(zhuǎn)作用發(fā)電的。如圖5所示,等離子體進(jìn)入磁場(chǎng)后在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),這樣在A、B間即產(chǎn)生了電壓,從而將粒子的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能,電流從B板流出,經(jīng)過(guò)外電路流向霍爾效應(yīng)霍爾元件能把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量。如圖6所示,厚度為?,寬度為d的金屬導(dǎo)體,當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí),在導(dǎo)體上、下表面會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差,這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。關(guān)鍵點(diǎn)撥帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)【例題1】在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,α粒子24He和質(zhì)子11A.運(yùn)動(dòng)半徑之比是2:1 B.運(yùn)動(dòng)周期之比是2:1C.運(yùn)動(dòng)速度大小之比是4:1 D.受到的洛倫茲力大小之比是2:1課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！军c(diǎn)撥1】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勺速圓周運(yùn)動(dòng)洛倫茲力F=帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)【例題2】如圖,圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的帶電粒子從圓周上的M點(diǎn)沿直徑MON方向射入磁場(chǎng)。若粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v1,離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)90°;若射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v2,離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)A.12 B.33 C.32課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！军c(diǎn)撥2】圓心的確定方法(1)若已知粒子軌跡上的兩點(diǎn)的速度方向,分別確定兩點(diǎn)處洛倫茲力F的方向,其交點(diǎn)即為圓心。(2)若已知粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)和其中某一點(diǎn)的速度方向,弦的中垂線(xiàn)與速度垂線(xiàn)的交點(diǎn)即為圓心。(3)若已知粒子軌跡上某點(diǎn)速度方向,又能根據(jù)r=mvqB計(jì)算出軌跡半徑r帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)多解問(wèn)題【例題3】(多選)如圖所示,A點(diǎn)的離子源沿紙面垂直O(jiān)Q方向向上射出一束負(fù)離子,離子的重力忽略不計(jì)。為把這束負(fù)離子約束在OP之下的區(qū)域,可加垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。已知O、A兩點(diǎn)間的距離為s,負(fù)離子的比荷為qm,速率為v,OP與OQ間的夾角為30°,則所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度A.B>mv3qs,垂直紙面向里C.B>mvqs,垂直紙面向外 課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！军c(diǎn)撥3】帶電粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由于帶電粒子電性不確定、磁場(chǎng)方向不確定、臨界狀態(tài)不確定、運(yùn)動(dòng)的往復(fù)性造成帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的多解問(wèn)題。(1)找出多解的原因。(2)畫(huà)出粒子的可能軌跡,找出圓心、半徑的可能情況。質(zhì)譜儀【例題4】如圖所示,質(zhì)譜儀的工作原理如下:一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的離子,從容器A下方的小孔S1飄人電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng),其初速度幾乎為0,然后經(jīng)過(guò)S的方向,進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,最后打到照相的底片D上。不計(jì)離子重力。則 ()A.離子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率為vB.離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為rC.離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為rD.若a、b是兩種同位素的原子核,從底片上獲知a、b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的直徑之比是1.08:1課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！军c(diǎn)撥4】1．作用：測(cè)量帶電粒子質(zhì)量和分離同位素。2.原理：(1)加速電場(chǎng):qU=(2)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng):qvB=由以上兩式可得r=回旋加速器【例題5】勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出回旋加速器,工作原理示意圖如圖所示。置于高真空中的D形金屬盒半徑為R,兩盒間的狹縫很小,帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可忽略。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直,高頻交流電頻率為f,加速電壓為U。若A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為+q,在加速器中被加速,且加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力的影響。則下列說(shuō)法中正確的是 A.質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過(guò)2B.質(zhì)子離開(kāi)回旋加速器時(shí)的最大動(dòng)能與加速電壓U成正比C.質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過(guò)兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為1:D.不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交流電頻率f,該回旋加速器也能加速α粒子課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【點(diǎn)撥5】1.原理交流電周期和粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等,使粒子每經(jīng)過(guò)一次D形盒