磁场和电磁感应.doc

46（1）磁场及磁现象的电本质高考要求：1、了解磁场的基本特性及磁现象的电本质。 2、掌握磁感应强度的概念。 3、理解磁感线的概念。 4、知道磁通量的概念。学习内容：一、磁场1、磁场和电场一样，也是一种客观存在的物质。它存在磁体、电流和运动电荷周围。2、磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间的相互作用是通过磁场发生的。3、_实验表明，通电导体周围和磁体周围一样存在着磁场。二、磁现象的电本质1、安培假说认为，在原子、分子等物质微粒内部存在着分子电流，分子电流使每个微粒都成为一个微小的磁体。2、分子电流实际上是由_而形成的。思考：磁体的磁场和电流的磁场是由运动电荷产生的。能不能认为有电荷就有磁场？三、磁感线1、磁感线是为了形象地描述磁场而由人们假象的。2、磁感线上各点的切线方向与_的方向相同。3、磁感线的疏、密能大致表示各处磁感强度的_。4、磁感线都是闭合曲线。在磁体外部，磁感线都是从N极出来，进入S极；在磁体内部，磁感线则由S极指向N极。请画出条形磁体、直线电流、环形电流、通电螺线管的磁感线的分布。例1、关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是（ ）A、磁感线总是N极出发，到S极终止B、磁感线就是细铁屑连成的曲线C、异名磁极间相互吸引，各同名磁极相互排斥都是通过磁场发生的作用D、磁感线永远不会相交四、磁感强度与磁通量1、磁感强度是描述磁场强弱和方向的物理量，定义：B=_，式中电流元IL与磁场方向垂直。B的大小与磁场本身有关，与电流元IL无关。2、磁感强度B是矢量，方向为小磁针静止时_即为磁场方向。国际单位制中，B的单位是T。O例2、如图所示，把两个完全相同的环形线圈相互垂直地放置，它们的圆心位于一个共同点O上。当通以相同大小的电流时，O点处的磁感强度与一个线圈单独产生的磁感强度大小之比为多少？例3、有两条垂直交叉，但不接触的导线，通过大小相等的电流I，如图所示，则具有某些点的磁感强度B=0的区域必定在_。例4、由磁感强度的定义式B=F/IL可知（ ）A、磁场中某处磁感强度的大小与F成正比，IL成反比B、磁感强度B的方向与F方向一致C、当B与I不垂直时，F不垂直B，或不垂直ID、对于磁场中某一点处B的大小与F及I、L均无关3、穿过某一面积的磁感线条数叫穿过这个面积的磁通量。=_，式s为平面在垂直B方向上的投影的面积，磁通量的单位是_。4、由于B=_，所以B也称为磁通密度。例5、纸面内有一边长为a的正方形线圈，垂直纸面的匀强磁场的磁感强度B，若将正方形线圈改为圆，但导线的长度没有改变，则穿过线圈的磁通量如何变化？改变了多少？例6、磁场垂直纸面向内如图，线圈abcd绕ab轴转过180，则磁通量改变是多少？abcd注意：磁通量是双向标量，当磁感线沿相反方向穿过同一平面时，磁通量应等于穿过的磁感线的净条数。思考：磁通量与磁感强度的区别和联系例7、在北京地区做如下实验，一个可以在水平面自由转动的小磁针，在地磁场作用下保持静止。一根长直导线位于磁针的北方，竖直放置，且通有竖直向上的电流。已知地磁场的水平分量B0，长直导线电流磁场在小磁针处的磁感强度B，则小磁针的N极将（ ）A、向东偏转角度=arctan（B0/B）而静止B、向东偏转角度=arctan（B /B0）而静止C、向西偏转角度=arctan（B0/B）而静止D、向西偏转角度=arctan（B /B0）而静止46（2）磁场及磁电本质现象1、磁通量的单位是韦伯，1Wb相当于（ ）A、1Nm/A B、1Am C、1Tm2 D、1VSl1l2I1I2aObcOab2、如图所示，无限长载流直导线l1、l2，直线aa与l1、l2垂直相交于OO。已知aO=Ob=bc=cb=bO=Oa，对这两个电流的磁场，下列说法正确的是（ ）A、过c点平行于l的直线上，磁感应强度处处于零B、b、b两点的磁感应强度等大、同向C、a、a两点的磁感应强度等大、反向D、Ba Bb Bc3、关于磁场的下列叙述中正确的是（ ）A、磁体的磁场和电流的磁场一样，本质上都是由电荷运动产生的B、磁场中任一点的磁感强度的方向，就是一小段通电直导线在该点所受安培力的方向C、若一段通电直导线在某点所受的安培力为零，则该点的磁感强度为零D、磁感强度为B的匀强磁场中有一面积为S的线圈，则穿过线圈的磁通量=BS4、如图所示，A为通电线圈，电流方向如图所示，B、C为与A在同一平面内的两同心圆，B、C分别为通过两圆面的磁通量的大小。下述判断中正确的是（ ）ABCIA、穿过两圆面的磁通方向是垂直纸面向外B、穿过两圆面的磁通方向是垂直纸面向里C、BCD、BUbB、电势UbUaC、电流增大时，|Ua-Ub|增大D、其他条件不变，将铜板改为NaCl水溶液时，电势结果仍然一样5、如图所示，在阴极射线管上方平行放置一通电长直导线，则阴极射线管将（ ）+A、向上偏B、向下偏C、向纸内偏D、向纸外偏ABO6、一根长为L的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一质量为m，电量为q的带正电小球，使小球由图中的A点从静止开始释放，已知匀强磁场沿水平方向，且垂直于水平线OA，磁感强度为B，当小球摆到最低点时，如图所示，细线所受拉力大小为。+7、单摆摆长为1，摆球质量为m，带有电荷+q，在垂直于纸面向里，磁感强度为B的匀强磁场中摆动，如图所示，当其向左、向右通过最低点时，摆线上拉力大小是否相等？E8、如图所示，在正交的匀强电、磁场中，电场方向如图，磁场方向垂直于纸面，一带负电的小球自绝缘光滑的竖直圆环的顶点由静止释放。设小球受到的电场力和重力大小相等，则当它滑过的孤度为下列何值时受到的洛仑兹力最大？（ ）A、/4B、/2C、D、9、图中OA是一光滑、绝缘斜面。倾角=37，一质量m=0.02kg的带电体从斜面上的A点由静止开始下滑。如果物体的带电量q=+10-2C，垂直于纸面向里的匀强磁场B=4.0T，试求：当物体离开斜面时，物体运动的速率及其沿斜面下滑的距离（g取10/s2, sin37=0.6,cos37=0.8，斜面足够长）。M+PBKNOA10、图中MN为水平放置的带电平行板，相距为d，电势差为U，两板间有方向垂直于纸面向里、磁感强度为B的匀强磁场。某时刻，一个质量为m，带电量为q的负电荷，从N板的p点由静止进入电、磁场中，当它经过轨迹最高点位置K时，正好与原来静止在K点，质量为m的中性油滴相结合。随之，从K点开始做匀速直线运动，不计重力，试求：（1）电荷与油滴结合后的运动速度。（2）电荷到达K点与油滴作用前的速度。（3）电荷与油滴作用过程中消耗的能量；（4）K点到N板的距离。Bv0d11、如图所示，荷质比为e/m的电子垂直射入宽度为d，磁感强度B的匀强磁场区域，则电子能穿越这个区域至少应具有的初速度大小为（ ）A、2eBd/mB、eBd/mC、eBd/2mD、eBd/mB1B212、如图所示，在两个不同的匀强磁场中，磁感强度关系为B1=2B2，当不计重力的带电粒子从B1磁场区域运动到B2磁场区域时，粒子的（ ）A、速率将加倍B、轨迹半径将加倍C、周期将加倍D、做圆周运动的角速度将加倍KL13、如图为电视机显像管及其偏转线圈L的示意图，如果发现电视画画的辐度比正常时偏小，可能是下列哪些原因引起的？（ ）A、电子枪发射能力减弱，电子数减少B、加速电场的电压过高，电子速率偏大C、偏转线圈匝间短路，线圈匝数减少LD、偏转线圈的电流过小，偏转磁场减弱14、在上题中如果一束电子沿偏转线圈中心垂直纸面向外运动，如图所示，电子将向什么方向偏转？US1S2OBPx放射源15、钍核TH发生衰变生成镭核Ra并放出一个粒子，设该粒子的质量为m、电荷电为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行板电极S1和S2间的电场时，其速度为0，经电场加速后，沿Ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox垂直平板电极S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与Ox方向的夹角=60，如图所示，整个装置处于真空中。（1）写出钍核衰变方程；（2）求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；（3）求粒子在磁场中运动的用时间t。16、加速器是用来产生高能离子的装置，图中虚线框内为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b处有很高的正电势U，a、c两端增有电极接地（电势为零）。现将速度很低的负一价碳离子从a端输入，当离到达b处时，可被设在b处的特殊装置将其电子剥离，成为n价正离子，而不改变其速度大小，这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中，在磁场中做半径为R的圆周运动，已知碳离子的质量m=2.010-26kg,U=7.5105V, B=0.05T, n=2，基元电荷e=1.610-19C，求R。加速管加速管49（1）带电粒子在复合场中的运动高考要求：1、掌握带电粒子在复合场的受力特点及各力对带电粒子运动状态的改变情况：2、能从动力学、动量和能量等角度处理有关复合场的问题。学习内容：一、带电粒子在复合场中运动的基本分析1、复合场是指电场、磁场、重力场中两个或三个并存。带电粒子在这些复合场中运动时，必须同时考虑电场力、洛仑兹力和重力的作用或其中两个力的作用。2、当带电粒在复合场所受的合力为零时，微粒将。v0+B例1、如 图所示，匀强电场方向竖直向上，匀强磁场水平指向纸外，有一正离子（不计重力）恰能沿直线从左向右飞越此区域，则若从右向左水平飞入，则电子（ ）A、电子将向上偏转B、电子将向下偏C、电子将向纸外偏转D、也能沿直线飞越此区域3、当带电粒子在复合场中所受的合力与运动方向在一条直线上时微粒将作。例2、在绝缘的、竖直放置的塑料管内有一质量为0.1kg、带电量为q=410-4C的小球。管内放在如图所示的正交的匀强电场中E=10N/C。方向水平向右，B=0.5T，方向垂直纸面向里。小球与管壁的动摩擦因数=0.2。g=10m/s2求（1）小球沿管壁下滑的最大速度。（2）若其它条件不变，仅将电场方向改为反向时，小球下滑的最大速度又为多少？BE4、当带电微粒在复合场中所受的合力为向心力时，微粒将作。例3、如图所示，带电液滴从h高处自由下落，进入一个匀强电场与匀强磁场相互垂直的区域，刚好作匀速圆周运动，回旋半径为R，则磁感强度B与电场强度E之比为多少？h5、当带电微粒在复合场中所受的合力的大小、方向是不断变化的，则粒子将作，这类问题一般用能量关系来处理。例4、光滑水平面上方存在匀强E和匀强磁场B，电场线水平向右，磁感应线水平指向纸里。水平面左端固定着一块竖直挡板，离挡板相距L处放置一个质量m，带电量为-q的小物块m，如图所示，物块在电场力作用下从静止开始运动，而后相继多次与挡板碰撞，物块每次和挡板碰撞后速度都减为碰前的k倍（k0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y0的区域中，磁感应强度为B1，在yB1，如图的示。（1）把粒子在出发点x=0处作为第0次过x轴，试求离子第n次过x轴整个过程中，在x轴方向的平均速度v与v0之比，n只取奇数。v0yxB1B2O（2）若B2/B1=4，当n很大时，v:v0趋于何值。 50（2）本章小结1、已知一质量为m的带电液滴，经电压U加速后，水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，液滴在此空间的竖直平面内做匀速圆周运动，如图所示，则（ ）BvUA、液滴在空间可能受4个力作用B、液滴一定带负电C、液滴做圆周运动的半径D、液滴在磁场中运动时总能量不变2、如图所示，通电螺线管外套一个闭合的弹簧线圈。如果将弹簧线圈向外拉，使弹簧线圈围成的面积变大，这时穿过线圈的磁通量将（ ）A、增加B、先增后减 C、减少D、先减后增3、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其上方左侧的A处固定一根直导线，导线与磁场垂直，给直导线通以方向垂直纸面向内的电流，则（ ）A、磁铁对桌面的压力变小，受到向左的摩擦力作用SNAB、磁铁对桌面的压力变小，受到向右的摩擦力作用C、磁铁对桌面的压力变大，受到向左的摩擦力作用D、磁铁对桌面的压力变大，受到向右的摩擦力作用4、两个相同的圆柱形线圈能在一个光滑的圆柱上自由移动，设大小不同的电流按如图所示的方向通入线圈，则两线圈的运动情况是（ ）A、都绕圆柱转动B、彼此相向运动，且有大小相等的加速度C、彼此相向运动，电流大的加速度大NMBCADD、彼此相背运动，电流大的加速度大5、一根金属棒MN放在倾斜的导轨ABCD上处于静止状态，如图所示，若在垂直于导轨ADBC平面的方向加一个磁感强度均匀增大的匀强磁场，随着磁感强度的增大，金属棒在倾斜导轨上由静止变为运动，在这个过程中，关于导轨对金属棒的摩擦力f的大小变化情况是（ ）A、如果匀强磁场的方向垂直于导轨平面斜向下，则摩擦力f一直减小B、如果匀强磁场的方向垂直于导轨平面斜向下，则摩擦力f先减小后增大C、如果匀强磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，则摩擦力f一直增大D、如果匀强磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，则摩擦力f先增大后减小6、如图所示，一个质子和一个a粒子垂直于磁场方向从同一点射入匀强磁场中，若它们磁场中的运动轨迹是重合的，则它们在磁场运动的过程中（ ）A、磁场对它们的冲量为零B、磁场对它们的冲量相等C、磁场对质子的冲量是对a粒子冲量的2倍D、磁场对a粒了的冲量是对质子冲量的2倍Oyx7、如图所示，在x轴的上方（y0）存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感强度为B。在原点O有一个离子源向x轴上方的各个方向发射出质量为m、电量为q的正离子，速率都为v，对那些在xy平面内运动的离子，在磁场中可能到达的最大s= ，最大y= 。BDCOA8、如图所示，电压为U的两平行带电板间相距4r，两板正中间有半径为r的金属网状圆状圆筒，圆筒内有垂直纸面的匀强磁场，上板上圆筒正中心的上方有一小孔B，则圆筒中心点的电场强度为。若一带正电q，质量为m的微粒（不计