第八讲、磁场.doc

第四讲、磁场41、磁场的基本性质一、磁场1磁场的产生（1）磁铁周围存在磁场（2）电流周围存在磁场 奥斯特实验（3）磁现象电本质2磁场的基本性质：对磁极（或电流）有力的作用3磁场的方向、磁感线（1）磁场方向的规定：处于磁场中某点小磁针N极受力的方向为该点磁场的方向。（2）是假想的线，实际不存在磁体外部从N到S，磁体内部从S到N，是闭合曲线疏密表示磁场的强弱、曲线上的切线方向表示磁场方向（3）地磁场：（4）几种磁场的磁感线条形磁铁、蹄形磁铁的磁场方向（外部：实验的方法、内部）直线电流、环形电流、通电螺线管（与条形磁铁相似）-安培定则（右手螺旋定则）二、磁感应强度B：表示该处磁场的强弱和方向1定义式： B=F/IL 单位：特斯拉(T)，1T=1N/(Am2方向定义：磁场中某点的磁场方向为该点的磁感应强度的方向。-是矢量3匀强磁场：三、磁通量：平面与匀强磁场垂直时 BS叫做穿过这个面的磁通量四、安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫做安培力说明:磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用，磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力安培力的计算公式：FBILsin（是I与B的夹角）；安培力的方向：左手定则五、洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力的大小（1）推导：导线中的电流I=nqvs，F安BIL 洛伦兹力FF安/nLS=qvB（2）大小计算：vB 时：F最大 FqvB vB 时：F最小 F0一般性当v与B成角时： FqvBSin（3）洛伦兹力的方向：左手定则1重要特点：既与磁场方向垂直，又跟电荷运动方向垂直洛伦兹力不做功2判断方法：左手定则（两种情况）例题：1如图所示，同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2，通有大小相等、方向相反的电流，a、b两点与两导线共面，a点在两导线的中间与两导线的距离均为r，b点在导线2右侧，与导线2的距离也为r现测得a点磁感应强度的大小为B，则去掉导线1后，b点的磁感应强度：（ ）A大小为B/2，方向垂直于纸面向里B大小为B/2，方向垂直于纸面向外C大小为B，方向垂直于纸面向里D大小为B，方向垂直于纸面向外2欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时由于无电源和电流表，他就利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源，用小磁针的偏转检测电流，具体做法是：在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流时，小磁针会发生偏转；当通过该导线电流为I时，小磁针偏转了30，问当他发现小磁针偏转了60，通过该直导线的电流为（已知直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比）（ ）A2I BI C3I DI 3如图所示，虚线框中存在匀强电场E和匀强磁场B，它们相互正交或平行，有一个带负电的小球从该复合场上方的某一高度处自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过下列的哪些复合场区域？（ ）4如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为B=1T的匀强磁场中，以导线为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，已知a点的实际磁感应强度是零，则下列叙述中正确的是 （ ）Ad点的实际磁感应强度是T，方向斜向下，与B夹角为45度Bc点的实际磁感应强度也是零C 直导线中电流的方向是垂直于纸面向里D以上均不正确5如图所示，有两组（六根）相互垂直的通电导线。（交叉点是绝缘的）围成1、2、3、4四个正方形区域，导线中电流均为I，则磁场在：（ ）A区域1打叉，磁场最强 B区域2打叉，磁场最强C区域3打点，磁场最强 D区域4打点，磁场最强6把一小段通电直导线放入磁场中，导线受安培力的作用。关于安培力的方向，下列说法正确的是：（ ）A安培力的方向一定与磁感应强度的方向相同B安培力的方向一定与磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流的方向垂直C安培力的方向一定与电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度的方向垂直D安培力的方向一定，既与磁感应强度的方向垂直，又跟电流方向垂直7如图所示的天平可用来测量磁感强度B，天平的右臂下挂有一个矩形线圈，宽度为L，匝数为N，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有方向如图的电流，在天平左右两盘加上质量为m1、m2的砝码时，天平平衡。当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知（ ）A磁感强度的方向垂直纸面向里，B=（m1-m2）g/NIL B磁感强度方向垂直纸面向里，B=mg/2NILC磁感强度方向垂直纸面向外，B=（m1-m2）g/NIL D磁感强度方向垂直纸面向外，B=mg/2NIL8在赤道上方某处竖立天空的避雷针，当带正电的云层经过避雷针的上方时，避雷针中的电流流向和地磁场对避雷针的作用力的方向分别为（ ）A指向地面，向西 B指向天空，向东 C指向天空，向西 D指向地面，向东9三个质量与带电量都相同的小球甲乙丙，由同一水平高度从静止自由落下，在下落过程中空气阻力不计，乙、丙小球分别穿过水平方向的匀强电场、匀强磁场，如上右图所示，关于三球从下落到地面的时间和到达地面时的动能大小的正确说法是：（ ）A甲乙丙下落时间相等，到地面时动能也相等 B甲乙丙下落时间与到达地面时的动能都不相等C甲乙下落时间相等，乙丙达地面时动能相等 D乙达地面时动能最大，丙下落时间最长E10一质量为m的带电小球，从电场外的某处自由下落，进入水平方向的匀强电场区域，最后落在水平面上的P点，动能为E1，运动时间为t1；若在电场区域再加一个垂直于纸面向里的匀强磁场，仍然使小球从场外的同一位置自由下落进入场区，仍能落在水平面上，动能为E2，运动时间为t2。则它们的大小关系是：（ ）AE1E2；t1t2 BE1=E2；t1=t2 CE1=E2；t1t2 DE12R），请设计一种匀强磁场分布，使得从上述磁场边界射出的粒子都能够汇聚到P点。9如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场。现从矩形区域ad边的中点O处垂直磁场射入一速度方向跟ad边夹角为30，大小为v0的带电粒子。已知粒子质量为m，电量为+q，ad边长为L，重力影响忽略不计。（1）试求粒子能从ab边上射出磁场的v0的大小范围？（2）问粒子在磁场中运动的最长时间是多少？在这种情况下，粒子从磁场区域的某条边射出，试求射出点在这条边上的范围。10如图所示，在真空区域内，有宽度为L的匀强磁场，磁感强度为B，磁场方向垂直纸面向里，MN、PQ是磁场的边界，质量为m，带电为-q的粒子，先后两次，沿着与MN夹角为(0mg/q)的匀强电场时，小球从0点静止释放后获得的最大速率vm4如图所示，水平虚线Ll、L2间的高度差h=5cm,L1的上方和L2的下方都存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向上的匀强电场，下方磁场的磁感应强度是上方的2倍；一带电微粒正好能在竖直平面内沿图中轨迹作周期性运动，在两磁场中的轨迹都是半圆。当运动到轨迹最低点时，如果撤去电场，微粒将做匀速直线运动。取g=10ms2。(1)说出微粒的绕行方向；(2)分别求出微粒在两磁场中的速度大小；(3)求出微粒在两磁场中的偏转半径。5如图所示，虚线上方有场强为E的匀强电场，方向竖直向下，虚线上下有磁感强度相同的匀强磁场，方向垂直纸面向外。ab是一根长L的绝缘细杆，沿电场线放置在虚线上方的场中，b端在虚线上。将一套在杆上的带正电小球从a端由静止释放后，小球先是加速运动，后是匀速运动则达b端。已知小球与绝缘杆间的动因摩擦数=0.3，小球的重力可忽略不计。当小球脱离杆进入虚线下方后，运动轨迹是半圆，圆半径为L/3。求：带电小球以a到b运动过程中克服摩擦力做的功与电场力所做功的比值。6如图甲所示，两个几何形状完全相同的平行板电容器PQ和MN，水平置于水平方向的匀强磁场中（磁场区域足够大），两电容器极板的左端和右端分别在同一竖直线上，已知P、Q之间和M、N之间的距离都是d，极板本身的厚度不计，板间电压都是U，两电容器的极板长相等。今有一电子从极板PQ中轴线左边缘的O点，以速度v0沿其中轴线进入电容器，并做匀速直线运动，此后经过磁场偏转又沿水平方向进入到电容器MN之间，且沿MN的中轴线做匀速直线运动，再经过磁场偏转又通过O点沿水平方向进入电容器PQ之间，如此循环往复。已知电子质量为m，电荷量为e。不计重力，不计电容之外的电场对电子运动的影响。（1）试分析极板P、Q、M、N各带什么电荷？（2）求Q板和M板间的距离x ；（3）若只保留电容器右侧区域的磁场，如图乙所示。电子仍从PQ极板中轴线左边缘的O点，以速度v0沿原方向进入电容器，已知电容器极板长均为。则电子进入电容器MN时距MN中心线的距离？要让电子通过电容器MN后又能回到O点，还需在电容器左侧区域加一个怎样的匀强磁场？xy7如图所示，匀强磁场沿水平方向，垂直纸面向里，磁感强度B