高考物理专题辅导-第十一讲磁场.ppt

1 第十一讲磁场 2 3 1 空间有一足够大的水平匀强磁场区域 磁感应强度B的方向如图所示 场区中a b两点相距s a b连线水平且与B垂直 带电量为q o 质量为m的粒子 以初速V0从a点对着b点射出 为使粒子能击中b点 试问V0可取什么值 4 5 2 如图 横截面积为矩形的管道长为l 宽为a 高为b 上下两个侧面是绝缘体 前后两个侧面是电阻可忽略的导体 与负载电阻RL相连 整个装置放在匀强磁场B中 含有正 负带电粒子的电离气体持续匀速地流经管道 已知流速与电离气体所受的摩擦力成正比 且无论有无磁场存在时 都维持管两端电离气体的压强差为p 如果无磁场存在时电离气体的流速为v0 那么有磁场存在时此磁流体发电机的电动势 的大小是多少 电离气体的平均电阻率为 6 解1 从力的角度来解 设有磁场存在时电离气体 相当于长度为a的导体 的流速为v 其产生的横向感生电动势为 vaB 当电离气体匀速流动时 管两端的压力差给气体一个向前的力 而感应电流 当外电路接通时存在 受到的安培力和摩擦力给气体一个向后的力 这两部分力应该相互平衡 由欧姆定律可知I R a lb RL 管内气体所受安培力F Iba Ba a lb RL 当管周围无磁场时 用f表示摩擦力 应有pab f 当管周围有磁场时 用f 表示摩擦力 应有pab F f 因为流速与摩擦力成正比 所以v0 v f f pab pab F 由以上诸式可解得 7 解2 从能量守恒的角度来考虑 无磁场时 外界压力的功率 克服摩擦力的功率pabv0 kv0 v0 k为比例系数 有磁场时 外界压力的功率 克服摩擦力的功率 消耗在磁流体本身及负载电阻上的功率 当气体稳定时 应有 代入 可得 同样可得 8 3 如图 a 所示 半径为R的圆筒形真空管中有两个隔板A和A 中心有小孔 相距L 区域I中有水平方向的电场 中有水平方向的匀强磁场 中无电 磁场 由阴极K发出的电子由电场加速后穿过小孔A成发散电子束进入区域 设所有电子穿过小孔A时的水平分速度都为v 调节区域 中的磁感强度使之为能使电子束穿过A 小孔的最小值B 从这时开始计时 且使B的方向做周期为T的变化 图b 设真空管中碰到管壁的电子均不弹回 1 求有电子束穿过A 时T 的最小值T0 2 设T 2T0 哪些时间内有电子束穿过A 3 进入区域 的电子中 运动方向与管轴间的最大夹角为多少 9 10 11 12 13 思考 以什么角发射的离子 在SO变化的过程中 有50 概率击中圆屏 14 5 A1和A2是两块面积很大 互相平行又相距较近的带电金属板 相距为d 两板问的电势差为U 同时 在这两板间还有方向与均匀电场正交而垂直纸面向外的均匀磁场 一束电子通过左侧带负电的板A1上的小孔 沿垂直于金属板的方向射入 为使该电子束不碰到右侧带正电的板A2 问所加磁场的磁感应强度至少要多大 设电子所受到的重力及从小孔进入时的初速度均可不计 15 16 17 18 19 解 20 21 7 两个互相咬合 良好导通 的金属齿轮A B 它们均可绕水平轴自由转动 匀强磁场B与轮面垂直 与A共轴的轮C上绕有绝缘细绳 下挂一重物 带动轮子转动 A B C三轮的半径分别为l1 l2和l3 O1 O2处用电刷 导线与电阻R相连 其余电阻均不计 摩擦也不计 若重物下落达到匀速运动时速度为v 求重物的质量 22 23 24 25 26 27 8 28 29 30 9 电源的电动势为U 电容器的电容为C MN PQ是两根位于同一水平面内的平行光滑长导轨 它们的电阻忽略不计 两导轨间距为L 导轨处在磁感强度为B的均匀磁场中 磁场方向垂直于两导轨所在的平面 l1和l2是两根横放在导轨上的导体棒 不计摩擦 两小棒的电阻相同 质量分别为m1和m2 且m1 m2 开始时两根小棒均静止在导轨上 现将开关S先合向1 然后合向2 求 1 两根小棒最终的速度大小 2 整个过程中的焦耳热损耗 31 解 1 开关S由1合向2之后 电容器通过导轨及两小棒构成的回路放电 外磁场B对两小棒施加安培力 使两小棒从静止开始向右做加速运动 开始时两棒受到的安培力相等 但由于两棒质量不等 故加速度不等 导致1棒的速度较大 产生的感生电动势亦较大 使流经该棒的电流较小 以致1棒所受的安培力小于2棒 相应的加速度亦变小 最终导致两棒以相同的速度运动 两棒产生的感生电动势均等于电容器两端的电压 流经两棒的电流为零 它们所受的安培力消失 32 此时作用于l1与l2上的安培力分别为 1 2 在 到 时间内 两棒增加的动量由动量定理给出 3 即 4 由于开始时两棒均静止 最终两棒速度相等 设最终速度为v 则有 5 6 上两式相加 得 7 33 任何时刻 通过l1与l2的电流的代数和等于电容器的放电电流i 即 8 而 9 式中Q为刚开始