磁场2010 安培力

安培力,1.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个圆线圈的圆心重合，当两线圈都通有如图所示方向的电流时，则从左向右看，线圈L1将()A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.向纸外平动,C,2.如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现()A.线圈向磁铁平移B.线圈远离磁铁平移C.从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D.从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁,D,3.原来静止的圆形线圈通有逆时针电流I，在其直径AB上靠近B点的位置上，放置了一根垂直于线圈平面且固定不动的长直导线，且通以电流I，方向如右图所示。则圆形线圈将()A向左平动；B向右平动；C依然静止；D以AB为轴转动。,D,4.如图11-2-8所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则,A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用；B.磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用C.磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用D.磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用,(A),【题后小结】本题步骤：1、先确定电流所在位置的磁场，2、再分析其受力3、最终要根据相互作用的原理以确定磁体的受力得出最终结果.,若不在中央？,5.一条形磁铁静止在斜面上，固定在磁铁中心的竖直上方的水平导线中通有垂直纸面向里的恒定电流，如图所示.若将磁铁的N极位置与S极位置对调后，仍放在斜面上原来的位置，则磁铁对斜面的压力F和摩擦力f的变化情况分别是()A.F增大，f减小B.F减小，f增大C.F与f都增大D.F与f都减小,C,6.如图11-2-5(a)，相距20cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为a=370，上面放着质量为80g的金属杆ab，整个装置放在B=0.2T的匀强磁场中.(1)若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流.(2)若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流。,(15A),(12A),7.如图所示，两根平行光滑轨道水平放置，相互间隔d=0.1m，质量为m=3g的金属棒置于轨道一端.匀强磁场B=0.1T，方向竖直向下，轨道平面距地面高度h=0.8m，当接通开关S时，金属棒由于受磁场力作用而被水平抛出，落地点水平距离s=2m，求接通S瞬间，通过金属棒的电量.,电流表的工作原理,构造,电流表的工作原理1、磁电式电表的构造：磁场、螺旋弹簧、线圈(连指针刻度等),2、极靴和铁芯使磁场都沿半径方向辐型均匀分布的3、电流表的刻度是均匀的磁场对电流的作用力跟电流成正比指针偏转的角度也与电流成正比,4、电表的指针转过的角度：,5、磁电式仪表的特点,（1）灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小。（2）电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的（3）电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。,带电粒子在有界磁场中的运动,例1、如图所示，一束电子(电量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，已知磁场的宽度为d，电子穿过磁场时速度方向与原来速度方向之间的夹角为30，则电子质量多大？穿过磁场时间为多长？(磁场中，当带电粒子运动轨迹为圆周的一部分时，其运动方向较入场时发生了偏转，通常称为磁偏转),m=2dBe/v,t=d/3v,结论1：偏转角等于粒子运动轨迹对应的圆心角,例2、如图所示，分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。电量为q、质量为m的带正电的粒子从磁场边缘A点沿圆的半径AO方向射入磁场，离开磁场时速度方向偏转了60角。由此可知（）A.粒子进入磁场后必将在AO下方离开磁场区域B.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为3rC带电粒子在磁场中运动的时间为其周期的1/3D若仅改变粒子的带电性质，则粒子离开磁场时的速度方向依旧将偏转60,BD,结论2：若粒子沿圆形磁场区域的半径方向进入磁场，则离开时速度方向一定沿过离开点的半径方向。,例3、在直角坐标系xOy中，有一半径为R的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为B，磁场方向垂直xOy平面指向纸面内，该区域的圆心坐标为(R，0)，如图所示，有一个质量为m、带电荷量为-q的离子，由静止经电场加速后从点(0，R/2)沿x轴正方向射入磁场，离子从射入到射出磁场通过了该磁场区域的最大宽度，不计重力影响。求：(1)离子在磁场区域经历的时间；(2)加速电场的加速电压U。,t=m/3Bq,例4、如图所示，一质量为m，带电荷量为+q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，粒子飞出磁场区域后，从点b处穿过x轴，速度方向与x轴正方向的夹角为30，同时进入场强为E、方向沿x轴负方向成60角斜向下的匀强电场中，通过了b点正下方的c点，如图所示。粒子的重力不计，试求：（1）圆形匀强磁场的最小面积。（2）c点到b点的距离s。,例5、人们到医院检查身体时，其中有一项就是做胸透，我们可以把做胸透的原理等效如下：如图所示，P是一个放射源，从开口处在纸面内向各个方向放出某种粒子（不计重力），而这些粒子最终必须全部垂直射到底片MN这一有效区域，并要求底片MN上每一地方都有粒子到达。假若放射源所放出的是质量为m电量为q的带正电的粒子，且所有的粒子速率都是v，M与放射源的出口在同一水平面，底片MN竖直放置，底片MN长为L。为了实现上述目的，我们必须在P的出口处放置一有界匀强磁场。求：（1）匀强磁场的方向（2）画出所需最小有界匀强磁场的区域，并用阴影表示（3）匀强磁场的磁感应强度B的大小以及最小有界匀强磁场的面积S,单一速率不同方向,(09海南）5.如图，ABCD是边长为a的正方形。质量为m、电荷量为e的电子以大小为v0的初速度沿纸面垂直于BC边射入正方形区域。在正方形内适当区域中有匀强磁场。电子从BC边上的任意点入射，都只能从A点射出磁场。不计重力，求：（1）此匀强磁场区域中磁感应强度的方向和大小；（2）此匀强磁场区域的最小面积。,单一速度不同位置,例6、如图所示，匀强磁场的边界为直角三角形abc。一束带正电的粒子以不同的速度v沿bc从b点射入磁场，不计粒子的重力，关于粒子在磁场中的运动情况以下说法正确的是（）A入射速率越大的，运动时间越长B入射速率越大的，运动轨迹越长C从ab边出射的粒子的运动时间都相等D从ac边出射的粒子的运动时间都相等,C,单一方向不同速率,例7、如图，一对平行极板长为x，板间距离为y，板间有垂直向里的磁感应强度为B的匀强磁场。一质量为m、带电荷量为q的电子，从左边界的中点沿平行于极板且垂直于磁感线的方向射入磁场，欲使电子不飞出匀强磁场区，它的速率应满足什么条件？,单一方向不同速率,例8、如图所示，在足够大的屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，P为屏上一小孔，PC与MN垂直。一束质量为m、电荷量为q的粒子（不计重力）以相同的速率v从P处射入磁场区域，粒子入射方向在与磁场垂直的平面里，且散开在与PC夹角为的范围内，则在屏MN上被粒子打中区域的长度为(),D,单一速率不同方向,带电粒子在非有界磁场中的运动,1.2m,例10、如图所示，匀强磁场垂直纸面向里，有一足够长的等腰三角形绝缘滑槽，两侧斜槽与水平面间夹角为，在斜槽的顶点两侧各放一个质量相等、带等量负电荷的小球A和B，两小球与斜槽动摩擦因数相等，且tan/2，将两小球同时由静止释放，下面说法正确的是()A.两球沿斜槽都做匀加速运动，且加速度相等B.两球沿斜槽都做匀加速运动，且aAaBC.两球沿斜槽都做变加速运动，且aAaBD.两球沿斜槽的最大位移关系是SASB,CD,带电粒子在复合场中的运动,例11、如图所示电磁场中，一质量m、电量q带正电荷的小球静止在倾角为、足够长的绝缘光滑斜面的顶端时，对斜面压力恰为零若迅速把电场方向改为竖直向下，则小球能在斜面上连续滑行多远？所用时间是多少？,粒子第一次过y轴的位置坐标为(0，0),粒子第二次过y轴的位置坐标为(0，0.2),B1=5m/6qtB2=5m/3qt,在交变电磁场中的运动,例15、电子扩速置由电子加速器、偏转电场和偏转磁场组成，偏转电场由加了电压的相距为d的两块水平放置的导体板组成，匀强磁场的左边界与偏转电场的右边界相距为S，如图甲所示。大量电子（重力不计）由静止开始，经加速电场加速后，连续不断地沿平行板方向从两板正中间射入偏转电场。当两板不带电时，这些电子通过两板之间的时间为2t0，当在两板间加如图乙所示的电压时，所有电子均从两板间通过，进入水平宽度为L，竖直宽度足够大的匀强磁场中，最后通过匀强磁场打在竖直放置的荧光屏上。问：,（1）电子在刚穿出两板之间时沿垂直于板面方向偏移的最大距离与最小距离之比是多少？,（2）要使偏移距离最大的电子能垂直打到荧光屏上，匀强磁场的磁感应强度为多大？,（3）在满足（2）问的情况下，打在荧光屏上的电子束的宽度为多少？（已知电子的质量为m，电荷量为e）,复合场中的能量问题,例16、如图所示，MN为一长为L的水平放置的绝缘板，绝缘板固定在匀强电场和匀强磁场中，但匀强磁场只占据右半部分空间。一质量为m、电荷量为q的小滑块从M端由静止开始被电场加速（向右运动），小滑块进入复合场（电磁场）后做匀速运动，直至右端与挡板碰撞弹回。碰撞之后，立即撤去电场，小滑块仍做匀速运动，小滑块离开磁场后，在距M端L/4的p点处停下。设小滑块与绝缘板间的动摩擦因数为，求小滑块与挡板碰撞后的速度值及匀强磁场的磁感应强度。,联系实际应用举例,应用1速度选择器,关于速度选择器总结：（1）任何一个正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器。（2）带电粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）才能匀速（或者说沿直线）通过速度选择器。否则将发生偏转。（3）这个结论与粒子带何种电荷、电荷多少都无关。,应用2、质谱仪,思考：1）质谱仪的工作原理是什么？,测定带电粒子的质量和分析同位素,2）质谱仪的主要作用是什么？,粒子加速,速度选择（过滤）,粒子偏转（分开）,(1)速度选择部分：路径不发生偏转的离子的条件是Eq=Bqv，即v=E/B.能通过速度选择器的带电粒子必是速度为该值的粒子，与它带多少电和电性、质量均无关.(2)质谱仪部分：经过速度选择器后的相同速率的不同离子在右侧的偏转磁场中做匀速圆周运动，不同荷质比的离子轨道半径不同.P位置为照相底片记录粒子的位置.,要点疑点考点,应用3、回旋加速器,（1）有关物理学史知识和回旋加速器的基本结构和原理,回旋加速器（劳伦斯1939获Nobelprize）,磁场什么作用？使粒子在D形盒内_。电场什么作用？重复多次对粒子_.最终速度取决于什么量？,b、条件：,交变电压的周期=粒子圆周运动的周期,交变电压频率=粒子回旋频率,偏转,加速,D形盒的最大半径,加速：qU=EK偏转：Bqv=mv2/r,V=Bqr/m,a、原理：,平衡时：Eq=Uq/d=Bqv,电动势：Bdv,电流：I=/（R+r）,粒子源（流体）：等离子束,目的：发电,应用4、磁流体发电