第三章 磁场(复习)
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第三章 磁场(复习). 一、本章的基本问题. 学习一个“场”(磁场). 本章纲要. 弄清二个(磁场)力(安培力、洛仑兹力). 学会三种计算: ①磁感强度与磁通量的计算;②独立磁场 的磁场力计算;③复合场中磁场力的计算。. 掌握四个概念(磁感线、磁感强度、磁通量、磁现象的电 本质). 二、本章的知识脉络. 磁感强度 要求B、I垂直,矢量B与F、I无关,是用比值定义的物理量. 磁通量 ,S是垂直于B方向上的投影面积,是标量,有正负之分。. 产生:. 电流(运动电荷)产生磁场-- 磁现象的电本质. 知识归类. 物理量. 描述. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
学习一个“场”(磁场)弄清二个(磁场)力(安培力、洛仑兹力)学会三种计算:①磁感强度与磁通量的计算;②独立磁场 的磁场力计算;③复合场中磁场力的计算。
掌握四个概念(磁感线、磁感强度、磁通量、磁现象的电本质)
本章纲
要
一、本章的基本问题
二、本章的知识脉络
磁场
产生:
描述
物理量
形象描述
磁感强度 要求B、I垂直,矢量B与F、I无关,是用比值定义的物理量
ILFB /
磁通量 ,S是垂直于B方向上的投影面积,是标量,有正负之分。
BS
磁感线 用来描述磁场的人为曲线,方向代表磁场方向,疏密代表场强。
几种典型磁场的磁感线分布,直线电流、环形电流通电螺线管、匀强磁场。
相互作用
安培
力 磁场对电流的作用:方向:左手定则直线电流间的相互作用:同向相吸、反向相斥。
电流(运动电荷)产生磁场--磁现象的电本质知识归
类
BILF BI BI // 0安F
sinBILF 时夹与 BI
磁场
洛仑兹力
安培力:(续上)1、磁场对运动电荷的作用
2、方向:左手定则
4、特点:洛仑兹力对对带电粒子永远都不做功。
3、带电粒子在匀强磁场中运动:--是匀速圆周运动,其中: 。
qB
mT
qB
mvRFF
2; ;向洛
qvBF Bv ( 1 )当 时,Bv // 时,( 2 )当 0洛F
当 v 与 B 夹 时,F 洛 =Bqv⊥ 等距螺旋( 0< θ< 90
°)
匀速圆周运动匀速直线运动
三、在复合中电磁力问题的解题思路(1)能忽略带电体重力的情况,可忽略重力
(3)电场和匀强磁场共存区域
(2)电场和磁场成独立区域
运用二力平衡——匀速直线运动列方程求解不平衡——复杂的曲线运动 功能关系
分阶段求解① 带电粒子在独立的电场区域: BILF 安
② 带电粒子在独立的磁场区域: qvBf 洛
四、知识巩固与拓展 1、练习:右图 abcd 中,试判断 磁场对电流的作用
2、下列关于磁场的说法中,正确的是 A 、只有磁铁周围才存在磁场 B 、磁场是假想的,不是客观存在的 C 、磁场只有在磁极与磁极、磁极和电流发生相互作用时才产生 D .磁极与磁极,磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发 生相互作用
3 、下面有关磁感应强度的理解,正确的是: A .磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量 B .某点磁感应强度的方向就是通过该点的磁感线的切线方向 C .磁感应强度的方向就是通电导体在该处的受力方向 D .磁场某处磁感应强度越大,该处磁通量就越大4 、下列关于磁通量的说法,正确的是: A. 在磁场中,磁感应强度 B 与平面面积的乘积叫做磁通量 B. 在磁场中,穿过某一平面单位面积的磁感线条数,就叫做穿过 这个面积的磁通量 C. 某个面的磁通量等于穿过这个面的磁感线的总条数 D. 磁通量是矢量,它的正负表示它的方向
C
A B
5 、把一根水平放置的导线沿东西方向垂直放在小磁针的上方,当给导线通电时 ,磁针将: A .偏转 90° B .偏转 180° C .偏转 360° D .不发生偏转6、如图所示,一束电子流沿 y轴正方向运动,在 x 轴 和 z 轴上 a 、 b两处的磁场方向为: A .在 a 处沿 -z方向 B 、在 a 处沿 -x方向 C 、在 b 处沿 -x方向 D .在 b 处沿 +z方向 x
y
za
b
电子
7、如图所示,为两个通电螺线管, a 、 b 为电源的两个极,当 S闭合时,两螺线管间的小磁针 A逆时针偏转,则关于电源的极性及B 、 C两小磁针的偏转方向的判断,正确的是: A . a 为电源正极, B顺时针偏转 B . a 为电源正极, C逆时针偏转 C . b 为电源正极, B顺时针偏转 D . b 为电源正极, C顺时针偏转
B D
D
C
8、如图所示,环形导线周围有三只小磁针 a 、 b 、c ,闭合开关 S后,三只小磁针N极的偏转方向是: A .全向里 B .全向外 C . a 向里, b 、 c 向外 D . a 、 c 、向外, b 向里9、下列说法正确的是: A.奥斯特实验说明电流能产生磁场,安培假说提出了磁场的电本
质 B.硬磁性材料与软磁性材料的重要区 别在于是否易于去磁 C. 无论是磁体的磁场还是电流的磁场都来源与运动电荷 D. 磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的相互作用都是运
动电荷通过磁场对运动电荷的作用
D
ABCD
12 、如图所示,两根长通电导线M、 N中通有同方向等大小的电流,一闭合线框 abcd 位于两平行通电导线所在平面上,并可自由运动,线框两侧与导线平行且等距,当线框中通有图示方向电流时,该线框将: A . ab边向里, cd边向外转动 B . ab边向外, cd边向里转动 C .线框向左平动,靠近导线M D .线框向右平动,靠近导线 N
C
10、如图所示,直导线 AB 在磁铁的正上方,AB 能够在磁场力的作用下 自由运动.当在导线中通入如图所示的电流时,导线 AB 的运动状况应是 ( 从上向下看 ): A .逆时针转动且向上运动 B .顺时针转动且向上运动 C .逆时针转动且向下运动 D .顺时针转动且向下运动
D
13 、图为一测定磁感应强度 B 的实验装置,天平右端挂一矩形线圈,其匝数为 5匝,底边 cd长 20 厘米,放在待测匀强磁场中,设磁场方向垂直于纸面向里,当线圈中通入如图方向的电流 I=100 毫安时,天平平衡.如电流方向相反,则要在 天平左盘加质量m=8.2克砝码才能平衡.求磁感应强度 B 的量值。 原来状况:
F
Lmg
通反向电流时:GL
F
解:当通于由 C至 d 的电流时 : BILFG 磁线
当通于由 d至 C 的电流时,由平衡条件得 :
臂臂线)( lmglGBIL mgBIL2即:
TTIL
mgB 41.0
11.02
10102.8
2
3
14 、如图所示 , 光滑的 U形导电轨道与水平面的夹角为 , 空间有一范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场,一质量为m的光滑裸导体棒 ab恰能静止在导轨上,试确定图中电池的正负极并求导体中的电流所受磁场力的大小 (当地的重力加速度为 g).
mgtgF 磁
mg
F 磁
N F
解答: 只有当 d 为正极、 c 为负极时 ab棒才可能静止。对 ab棒进行受力分析如图,由平衡条件可得: tgmgF 磁
受力分析如图 :
15 、如图,质量为m、带电量 +q的小圆环沿着穿过它的竖直杆下落,杆与圆环间的动摩擦因数为 μ,电场与磁场方向如图中所示,在圆环下落的过程中 ( 1)它的速度为多大时具有最大的加速度?( 2 )圆环可达到的最大速度是多?
( 1)当 F 合最大时 a最大,此时:
mgFFf 合;0B
Ev 得:EqqvB 由于:
( 2 )当 F 合 =0 时 ,速度最大,
)( EqBqvFFmg mNf
那么: )(1
Eqmg
Bqvm
解答:E
B
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16、如图所示,一质量为m,电荷量为 q的粒子从容器 A 下方小孔S1飘入电势差为 U的加速电场,然后让粒子垂直进入磁感应强度为 B 的磁场中,最后打到底片 D 上 . (1)粒子进入磁场时的速率。(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径。
2/2 qBmu
解:( 1)粒子在 S1区做初速度为零的匀加速直线运动 .由动能定理知,粒子在电场中得到的动能等于电场对它所做的功。即: 由此可得:qUmv 2/2 mqUv /2( 2 )粒子做匀速圆周运动所需的向心力是由粒子所受的洛伦兹力提供,即: ,所以粒子的轨道半径为:rmvqvB /2
2
2
qB
mv
qB
mvr
17、质子和 粒子由静止出发经过同一加速电场加速后,沿垂直磁感线的方向进入同一匀强磁场,则它们在磁场中各个运动参量间的关系为:A、动能之比为 1:2 B 、速率之比为C、轨迹半径之比为 D 、运动周期之比为 1:2
1:22:2
解:质子是氢原子核, 粒子氦原子核: ; 4:1:2:1: mmqq HH
因为自静止由同一加速电场加速后动能: qUE 2:1:: UqUqEE HH 故:
根据 2/2mvE 有
m
E
m
Evv
H
HH
2:
2: 22 则 1:2: vvH
带电粒子在匀强磁场做匀速圆周运动的轨迹:qB
Em
qB
mvr
2
所以有: 2:22
:2
:
mE
q
q
mE
Bq
mE
Bq
mErr
H
HH
HH
HHH
粒子运行周期: qBmT /2 则 2:1: TTH
17 、
18 、
例例 1919、一回旋加速器 D 形电极圆壳的最大半径为 R =60cm,用它来加速质量为 1.67×10-27kg 、电荷量为 1.6×10-19C 的质子,要把它 从静止加速到 4.0MeV的能量。 (1)求所需的磁感应强度; (2) 设两 D 形电极间的距离为 1.0cm电压为 2.0×104V极间的电场是均匀的。求加速到上述能量 所需的时间。
解 (1)2B
Em
q 2
=2 R 2
=0.48T2
BEm
q= 2R 2
(2)质子每旋转一周增加能量 2UeV
到最大能量所需的旋转次数 kE2U
T π2=
mqB
旋转周期为时间 = kE
2Ut π2 m
qB4.0×106 =
2×2.0×104 π2
1.6×10-19×0.48 ×1.67×10-27. =1.37×10-7s