磁場(chǎng)典型例題解析.ppt

1、例題一,如圖所示，金屬導(dǎo)電板置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通電時(shí)板中電流方向向下，由于磁場(chǎng)的作用，則（ ） A板左側(cè)聚集較多電子，使b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn) B板左側(cè)聚集較多電子，使a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn) C板右側(cè)聚集較多電子，使a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn) D板右側(cè)聚集較多電子，使b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn),例題分析與解答,電子的定向移動(dòng)方向與電流方向相反 根據(jù)左手定則電子所受洛侖茲力方向右 所以右側(cè)聚集較多電子 a點(diǎn)的電勢(shì)較高。 正確選項(xiàng)是C。,例題二,如圖，L1和L2為兩平行的虛線，L1上方和L2下方都是垂直紙面向里的相同勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A、B兩點(diǎn)都在L2上。帶電粒子從A點(diǎn)以初速度v與L2成30角斜向上射出，經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)后正好過(guò)B點(diǎn)，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速

2、度方向也斜向上成30角，不計(jì)重力，下列說(shuō)法中正確的是（ ） A帶電粒子經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速度一定跟在A點(diǎn)時(shí)速度相同 B若將帶電粒子在A點(diǎn)時(shí)的初速度變大（方向不變），它仍能經(jīng)過(guò)B點(diǎn) C若將帶電粒子在A點(diǎn)時(shí)的初速度方向改為與L2成60角斜向上，它就不一定經(jīng)過(guò)B點(diǎn) D此粒子一定帶正電荷,例題分析與解答,據(jù)題意“帶電粒子從A點(diǎn)以初速度v與L2成30角斜向上射出，經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)后正好過(guò)B點(diǎn)，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速度方向也斜向上成30角，不計(jì)重力”可以畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡示意圖如下。,A1,A2,B1,B,d,由圖可知A1A2=B1B=R，出射點(diǎn)B與A的距離,D=,續(xù),如果速度的大小變化， 則R變化但D不變，所以粒子仍從B點(diǎn)射出；

3、 如果速度的方向變化， 雖然D有變化，但在一個(gè)完整的周期內(nèi)，出射點(diǎn)向右移,說(shuō)明粒子運(yùn)動(dòng)三個(gè)完整的周期仍從B點(diǎn)射出。,正確選項(xiàng)是ABD。,例題三,K介子衰變的方程為K+0，其中K介子和介子帶負(fù)的基元電荷，0介子不帶電，一個(gè)K介子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其軌跡為圓弧AP。衰變后產(chǎn)生的介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點(diǎn)相切，它們的半徑Rk與R之比為2：1。0介子的軌跡未畫(huà)出。由此可知的動(dòng)量大小與0的動(dòng)量大小之比為 （ ） A1：1 B1：2 C1：3 D1：6,例題分析與解答,由圖可知 衰變后介子的動(dòng)量方向與K介子的動(dòng)量方向相反， 衰變前后總動(dòng)量守恒：Pk=P+P- Pk=2ReB, P-

4、=-ReB, P=3ReB, P=-3P； 正確選項(xiàng)是C。,例題四,磁場(chǎng)具有能量，磁場(chǎng)中單位體積所具有的能量叫做能量密度，其值為B2/2，式中B是磁感強(qiáng)度，是磁導(dǎo)率，在空氣中為一已知常數(shù)。為了近似測(cè)得條形磁鐵磁極端面附近的磁感強(qiáng)度B，一學(xué)生用一根端面面積為A的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片P，再用力將鐵片與磁鐵拉開(kāi)一段微小距離l，并測(cè)出拉力F，如圖所示。因?yàn)镕所作的功等于間隙中磁場(chǎng)的能量，所以由此可得磁感強(qiáng)度B與F、A之間的關(guān)系為B 。,例題分析與解答,外力做的功等于增加的磁場(chǎng)能,例題五,在xoy平面內(nèi)有許多電子（質(zhì)量為m，電量為e），從坐標(biāo)原點(diǎn)不斷地以大小相同的速度V0沿不同方向射入第象限。現(xiàn)

5、加上一個(gè)垂直于xoy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，要求這些電子穿過(guò)磁場(chǎng)后都能平行于x軸向+x方向運(yùn)動(dòng)，求符合該條件的磁場(chǎng)的最小面積。,例題分析與解答,沿+x方向射入的電子不需要磁場(chǎng)就滿足題意； 沿+y方向射入且運(yùn)動(dòng)滿足題意的電子，其運(yùn)動(dòng)軌跡如右圖示,設(shè)電子入射方向與x軸成角，其運(yùn)動(dòng)軌跡是右圖中的圓弧obd。電子只有在b處離開(kāi)磁場(chǎng)才能滿足題意,x,y,o,R,a,c,b,d,所以確定動(dòng)點(diǎn)b的軌跡方程即可確定磁場(chǎng)的下邊界。由圖可知,x=Rsin y=R(1-cos) 得x2+(y-R)2=R2,可知b點(diǎn)的軌跡方程是以點(diǎn)的坐標(biāo)是（0，R）為圓心、R為半徑的圓弧。,磁場(chǎng)的最小區(qū)域由兩個(gè)圓(x-R)2+y2=R2、x

6、2+(y-R)2=R2相交的區(qū)域組成,此圓的方程為(x-R)2+y2=R2。,所以磁場(chǎng)的上邊界由圓弧oac確定。,例題六,圖示為一種可用于測(cè)量電子電量e與質(zhì)量m比例e/m的陰極射線管，管內(nèi)處于真空狀態(tài)。圖中L是燈絲，當(dāng)接上電源時(shí)可發(fā)出電子。A是中央有小圓孔的金屬板，當(dāng)L和A間加上電壓時(shí)(其電壓值比燈絲電壓大很多)，電子將被加速并沿圖中虛直線所示的路徑到達(dá)熒光屏S上的O點(diǎn)，發(fā)出熒光。P1、P2為兩塊平行于虛直線的金屬板，已知兩板間距為d。在虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)可施加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知其磁感強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向外。a、b1、b2、c1、c2都是固定在管殼上的金屬引線，E1、E2、E3是三個(gè)電壓可

7、調(diào)并可讀出其電壓值的直流電源。（1）試在圖中畫(huà)出三個(gè)電源與陰極射線管的有關(guān)引線的連線。（2）導(dǎo)出計(jì)算e/m的表達(dá)式。要求用應(yīng)測(cè)物理量及題給已知量表示,例題分析與解答,（1）三個(gè)電源與陰極射線管的連線如下圖所示。,（2）E1的作用是加熱燈絲，使燈絲發(fā)射電子，因?yàn)镋3遠(yuǎn)大于E2，所以電子的初速度可忽略；E2e=mV02/2；再經(jīng)過(guò)一個(gè)速度選擇器,滿足上式的電子可沿直線到達(dá)O點(diǎn)。,e/m=E32/2E2B2d2。,例題七,如圖所示為利用電磁作用輸送非導(dǎo)電液體裝置的示意圖。一水平放置的塑料管道截面為邊長(zhǎng)是L的正方形、，其右端面上有一截面積為A的小噴口，噴口離地的高度為h。管道中有一絕緣活塞。在活塞的中

8、部和上部分別嵌有兩根金屬棒a、b，其中棒b的兩端與一電壓表相連，整個(gè)裝置放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)棒a中通有垂直紙面向里的恒定電流I時(shí)，活塞向右勻速推動(dòng)液體從噴口水平射出，液體落地點(diǎn)離噴口的水平距離為S。若液體的密度為，不計(jì)所有阻力，求： （1）活塞移動(dòng)的速度； （2）該裝置的功率； （3）磁感強(qiáng)度B的大??； （4）若在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)電壓表的讀數(shù)變小，試分析其可能的原因。,例題分析與解答,（1）設(shè)液體從噴口水平射出的速度為V0，活塞移動(dòng)的速度為v,液體的體積不變 V0AVL2,V=,（2）設(shè)裝置功率為P，t時(shí)間內(nèi)有m質(zhì)量的液體從噴口射出,Ptm(v02v2)/2,mL2vt,PL2v(v02

9、v2),（3） PF安v,（4）UBLv,噴口液體的流量減少，活塞移動(dòng)速度減小，或磁場(chǎng)變小等會(huì)引起電壓表讀數(shù)變小,作業(yè)1,根據(jù)安培假設(shè)的思想，認(rèn)為磁場(chǎng)是由于運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的，這種思想如果對(duì)地磁場(chǎng)也適用，而目前在地球上并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相對(duì)地球定向移動(dòng)的電荷，那么由此推斷，地球應(yīng)該（ ） A帶負(fù)電 B帶正電 C不帶電 D無(wú)法確定,若地球帶正電則由左手定則知，地理北極應(yīng)是N極。,A,作業(yè)2,如圖所示，兩根平行放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線a和b載有大小相同方向相反的電流，a受到的磁場(chǎng)力大小為F1，當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，a受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)镕2，則此時(shí)b受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)椋?） AF2 BF1F2 CF

10、1F2 D2F1F2,A,作業(yè)3,在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一原來(lái)靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運(yùn)動(dòng)軌跡分別如圖中a、b所示。由圖可以判定（ ） A該核發(fā)生的是衰變 B該核發(fā)生的是衰變 C磁場(chǎng)方向一定是垂直紙面向里 D磁場(chǎng)方向向里還是向外不能判定,B,C,作業(yè)4,在圖中虛線所示的區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。取坐標(biāo)如圖，一帶電粒子沿x軸正方向進(jìn)入此區(qū)域，在穿過(guò)此區(qū)域的過(guò)程中運(yùn)動(dòng)方向始終不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。不計(jì)重力的影響，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感強(qiáng)度B的方向可能是：（ ） AE和B都沿x軸方向 BE沿y軸正向，B沿z 軸負(fù)向 CE沿z軸正向，B沿y軸正向 DE、B都沿z軸方向,A,作業(yè)5,兩

11、個(gè)粒子，帶電量相等，在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中只受磁場(chǎng)力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)（ ） A若速率相等，則半徑必相等 B若質(zhì)量相等，則周期必相等 C若動(dòng)量大小相等，則半徑必相等 D若動(dòng)能相等，則周期必相等,C,B,作業(yè)6,如圖所示，MN是勻強(qiáng)磁場(chǎng)的左邊界（右邊范圍很大），磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。在磁場(chǎng)中有一粒子源P，它可以不斷地沿垂直于磁場(chǎng)方向發(fā)射出速度為v，電荷為q、質(zhì)量為m的粒子（不計(jì)粒子重力）。已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，P到MN的垂直距離恰好等于粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。求在邊界MN上可以有粒子射出的范圍。,解答,關(guān)鍵是畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,O,B,A1,2R,R,A,60,由圖可知在AB兩點(diǎn)之間粒子可以

12、射出磁場(chǎng),OB=R,OA=,作業(yè)7,如圖所示，在y0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于xoy平面并指向紙面外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一帶正電的粒子以速度v0從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)，入射方向在xoy平面內(nèi)，與x軸正向的夾角為。若粒子射出磁場(chǎng)的位置與O點(diǎn)的距離為l，求該粒子的電量核質(zhì)量之比q/m。,解答,關(guān)鍵是畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,o,R,l,l/2R=sin ,R=mV/qB,q/m=2Vsin /lB,作業(yè)8,如圖所示，在x軸上方有垂直于xy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；在x軸下方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E。一質(zhì)量為m，電量為-q的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿著y軸正方向射出。射出之后，第三次到達(dá)x軸時(shí)

13、，它與點(diǎn)O的距離為L(zhǎng)。求此粒子射出時(shí)的速度v和運(yùn)動(dòng)的總路程s（重力不計(jì)）。,解答,關(guān)鍵是畫(huà)軌跡圖,R=mV/qB,L=4R,V=qBL/4m,電場(chǎng)中2ax=V2,a=Eq/m, x=qB2L2/32Em,作業(yè)9,S為電子源，它只能在圖中所示的紙面上360范圍內(nèi)發(fā)射速率相同，質(zhì)量為m、電量為e的電子，MN是一塊足夠大的豎直檔板，與S的水平距離為OSL，檔板左側(cè)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。求： （1）要使S發(fā)射的電子能夠到達(dá)檔板，發(fā)射電子的速度至少為多大？ （2）若電子的發(fā)射速度為eBL/m，則檔板被擊中的范圍多大？,解答,關(guān)鍵是畫(huà)軌跡圖,R=mV/qB,半徑最小則速度最小,最小半徑Ri=L/2,最小速度Vi=LBe/2m,(2)V=2Vi時(shí)，R=2Ri=L,V,B,2R,A,OB=R,OA=,AB=(1+ )L,作業(yè)10,如圖，兩個(gè)共軸的