物理高二年级人教新课标选修第三章磁场复习精品课件

1、 磁磁 场场高三物理知识块高三物理知识块系列复习复习知识要求知识要求类：电流的磁场，磁现象的本质；磁类：电流的磁场，磁现象的本质；磁 性材料，性材料，分子电流假说；磁电式电表原理；质谱仪，回旋加速分子电流假说；磁电式电表原理；质谱仪，回旋加速器。器。类：磁感应强度，磁感线，地磁场，磁通量；磁场类：磁感应强度，磁感线，地磁场，磁通量；磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则；磁场对运对通电直导线的作用，安培力，左手定则；磁场对运动电荷的作用，洛仑兹力，带电粒子在匀强磁场中的动电荷的作用，洛仑兹力，带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。圆周运动。 技能要求技能要求一、利用磁场研究带电粒子的物理属性（电性

2、、质荷一、利用磁场研究带电粒子的物理属性（电性、质荷比、动量、能量）比、动量、能量）二、研究带电粒子在复合场（重力场、电场、磁场的二、研究带电粒子在复合场（重力场、电场、磁场的复合场）中的运动。解决这类问题动能定理是首选，复合场）中的运动。解决这类问题动能定理是首选，（因为洛仑兹力不做功，而重力、电场力做功与路径（因为洛仑兹力不做功，而重力、电场力做功与路径无关）找圆心、画轨迹是突破口。无关）找圆心、画轨迹是突破口。 例题一例题一如图所示，金属导电板置于匀强磁场中，通电时板中电流方向如图所示，金属导电板置于匀强磁场中，通电时板中电流方向向下，由于磁场的作用，则（向下，由于磁场的作用，则（ ）A

3、板左侧聚集较多电子，使板左侧聚集较多电子，使b点电势高于点电势高于a点点B板左侧聚集较多电子，使板左侧聚集较多电子，使a点电势高于点电势高于b点点C板右侧聚集较多电子，使板右侧聚集较多电子，使a点电势高于点电势高于b点点D板右侧聚集较多电子，使板右侧聚集较多电子，使b点电势高于点电势高于a点点 例题分析与解答例题分析与解答电子的定向移动方向与电流方向相反电子的定向移动方向与电流方向相反根据左手定则电子所受洛仑兹力方向右根据左手定则电子所受洛仑兹力方向右所以右侧聚集较多电子所以右侧聚集较多电子a点的电势较高。点的电势较高。正确选项是正确选项是C。 例题二例题二如图，如图，L1和和L2为两平行的虚

4、线，为两平行的虚线，L1上方和上方和L2下方都是垂直纸面向里的相下方都是垂直纸面向里的相同匀强磁场，同匀强磁场，A、B两点都在两点都在L2上。带电粒子从上。带电粒子从A点以初速度点以初速度v与与L2成成30角斜向上射出，经过偏转后正好过角斜向上射出，经过偏转后正好过B点，经过点，经过B点时速度方向也斜点时速度方向也斜向上成向上成30角，不计重力，下列说法中正确的是（角，不计重力，下列说法中正确的是（ ）A带电粒子经过带电粒子经过B点时速度一定跟在点时速度一定跟在A点时速度相同点时速度相同B若将带电粒子在若将带电粒子在A点时的初速度变大（方向不变），它仍能经过点时的初速度变大（方向不变），它仍能

5、经过B点点C若将带电粒子在若将带电粒子在A点时的初速度方向改为与点时的初速度方向改为与L2成成60角斜向上，它角斜向上，它就不一定经过就不一定经过B点点D此粒子一定带正电荷此粒子一定带正电荷例题分析与解答例题分析与解答据题意据题意“带电粒子从带电粒子从A点以初速度点以初速度v与与L2成成30角斜向上射出，经角斜向上射出，经过偏转后正好过过偏转后正好过B点，经过点，经过B点时速度方向也斜向上成点时速度方向也斜向上成30角，不角，不计重力计重力”可以画出粒子运动的轨迹示意图如下。可以画出粒子运动的轨迹示意图如下。A1A2B1BddtandRRtand32302302由图可知A1A2=B1B=R，出

6、射点B与A的距离D=续续如果速度的大小变化，如果速度的大小变化，则则R变化但变化但D不变，所以粒子仍从不变，所以粒子仍从B点射出；点射出；如果速度的方向变化，如果速度的方向变化，虽然虽然D有变化，但在一个完整的周期内，出射点向右移有变化，但在一个完整的周期内，出射点向右移 32602dx，x,tandx时时33232ddxD说明粒子运动三个完整的周期仍从B点射出。正确选项是ABD。A1A2B1Bd例题三例题三（2003年全国理综）年全国理综）K介子衰变的方程为介子衰变的方程为K+0，其中，其中K介介子和子和介子带负的基元电荷，介子带负的基元电荷，0介子不带电，一个介子不带电，一个K介子沿垂直于

7、介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP。衰变后产生的。衰变后产生的介子的轨迹为圆弧介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在，两轨迹在P点相切，它们的半径点相切，它们的半径Rk与与R之比之比为为2：1。0介子的轨迹未画出。由此可知介子的轨迹未画出。由此可知的动量大小与的动量大小与0的动量的动量大小之比为大小之比为 （ ）A1：1 B1：2 C1：3 D1：6 例题分析与解答例题分析与解答由图可知由图可知衰变后衰变后介子的动量方向与介子的动量方向与K介子的动量方向相反，介子的动量方向相反，衰变前后总动量守恒：衰变前后总动量守恒：Pk=P+P-Pk=2Re

8、B, P-=-ReB, P=3ReB, P=-3P；正确选项是正确选项是C。 例题四例题四磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为其值为B2/2，式中，式中B是磁感强度，是磁感强度，是磁导率，在空气中是磁导率，在空气中为一已知常数。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁为一已知常数。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感强度感强度B，一学生用一根端面面积为，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相的条形磁铁吸住一相同面积的铁片同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离l，并测出

9、拉力并测出拉力F，如图所示。因为，如图所示。因为F所作的功等于间隙中磁场所作的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感强度的能量，所以由此可得磁感强度B与与F、A之间的关系为之间的关系为B 。 例题分析与解答例题分析与解答lABlF22AFB2外力做的功等于增加的磁场能例题五例题五在在xoy平面内有许多电子（质量为平面内有许多电子（质量为m，电量为，电量为e），从），从坐标原点不断地以大小相同的速度坐标原点不断地以大小相同的速度V0沿不同方向射入沿不同方向射入第第象限。现加上一个垂直于象限。现加上一个垂直于xoy平面的匀强磁场，平面的匀强磁场，要求这些电子穿过磁场后都能平行于要求这些电子穿过磁

10、场后都能平行于x轴向轴向+x方向运方向运动，求符合该条件的磁场的最小面积。动，求符合该条件的磁场的最小面积。 例题分析与解答例题分析与解答沿沿+x方向射入的电子不需要磁场就满足题意；方向射入的电子不需要磁场就满足题意；沿沿+y方向射入且运动满足题意的电子，其运动轨迹如右方向射入且运动满足题意的电子，其运动轨迹如右图示图示设电子入射方向与设电子入射方向与x轴成轴成角，其运角，其运动轨迹是右图中的圆弧动轨迹是右图中的圆弧obd。电子只。电子只有在有在b处离开磁场才能满足题意处离开磁场才能满足题意xyoRacbd所以确定动点所以确定动点b的轨迹方程即可确定磁的轨迹方程即可确定磁场的下边界。由图可知场

11、的下边界。由图可知x=Rsin y=R(1-cos) 得得x2+(y-R)2=R2可知可知b点的轨迹方程是以点的坐标是（点的轨迹方程是以点的坐标是（0，R）为圆心、）为圆心、R为半径的圆弧。为半径的圆弧。磁场的最小区域由两个圆磁场的最小区域由两个圆(x-R)2+y2=R2、x2+(y-R)2=R2相交的区域组成相交的区域组成 .BeVmRRRS22202222221222141此圆的方程为此圆的方程为(x-R)2+y2=R2。所以磁场的上边界由圆弧所以磁场的上边界由圆弧oac确定。确定。例题六例题六图示为一种可用于测量电子电量图示为一种可用于测量电子电量e与质量与质量m比例比例e/m的阴极射线

12、管，的阴极射线管，管内处于真空状态。图中管内处于真空状态。图中L是灯丝，当接上电源时可发出电子。是灯丝，当接上电源时可发出电子。A是中央有小圆孔的金属板，当是中央有小圆孔的金属板，当L和和A间加上电压时间加上电压时(其电压值比灯丝其电压值比灯丝电压大很多电压大很多)，电子将被加速并沿图中虚直线所示的路径到达荧光，电子将被加速并沿图中虚直线所示的路径到达荧光屏屏S上的上的O点，发出荧光。点，发出荧光。P1、P2为两块平行于虚直线的金属板，为两块平行于虚直线的金属板，已知两板间距为已知两板间距为d。在虚线所示的圆形区域内可施加一匀强磁场，。在虚线所示的圆形区域内可施加一匀强磁场，已知其磁感强度为已

13、知其磁感强度为B，方向垂直纸面向外。，方向垂直纸面向外。a、b1、b2、c1、c2都是都是固定在管壳上的金属引线，固定在管壳上的金属引线，E1、E2、E3是三个电压可调并可读出其是三个电压可调并可读出其电压值的直流电源。电压值的直流电源。（1）试在图中画出三个电源与阴极射线管的有关引线的连线。）试在图中画出三个电源与阴极射线管的有关引线的连线。（2）导出计算）导出计算e/m的表达式。要求用应测物理量及题给已知量表的表达式。要求用应测物理量及题给已知量表示示 例题分析与解答例题分析与解答（1）三个电源与阴极射线）三个电源与阴极射线管的连线如下图所示。管的连线如下图所示。 （2）E1的作用是加热灯

14、丝，使灯的作用是加热灯丝，使灯丝发射电子，因为丝发射电子，因为E3远大于远大于E2，所，所以电子的初速度可忽略；以电子的初速度可忽略；E2e=mV02/2；再经过一个速度选；再经过一个速度选择器择器 BeVedE03满足上式的电子可沿直线到达O点。 e/m=E32/2E2B2d2。 例题七例题七如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图。一水平放置的塑料如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图。一水平放置的塑料管道截面为边长是管道截面为边长是L的正方形、，其右端面上有一截面积为的正方形、，其右端面上有一截面积为A的小喷口，喷口的小喷口，喷口离地的高度为离地的高度为h。管道中有一绝

15、缘活塞。在活塞的中部和上部分别嵌有两根金。管道中有一绝缘活塞。在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒属棒a、b，其中棒，其中棒b的两端与一电压表相连，整个装置放在竖直向上的匀强的两端与一电压表相连，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中。当棒磁场中。当棒a中通有垂直纸面向里的恒定电流中通有垂直纸面向里的恒定电流I时，活塞向右匀速推动液体时，活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出，液体落地点离喷口的水平距离为从喷口水平射出，液体落地点离喷口的水平距离为S。若液体的密度为。若液体的密度为，不，不计所有阻力，求：计所有阻力，求：（1）活塞移动的速度；）活塞移动的速度；（2）该装置的功率；）该装置的功率；（3）磁

16、感强度）磁感强度B的大小；的大小；（4）若在实际使用中发现电压表的读数变小，试分析其可能的原因。）若在实际使用中发现电压表的读数变小，试分析其可能的原因。 例题分析与解答例题分析与解答（1）设液体从喷口水平射出的速度为）设液体从喷口水平射出的速度为V0，活塞移动的速度为，活塞移动的速度为v hgSV20液体的体积不变 V0AVL2 2LAshg2V=（2）设装置功率为P，t时间内有m质量的液体从喷口射出 Ptm(v02v2)/2 mL2vt PL2v(v02v2) 2A30)V-(142LA23432422)hg(Ls )AL( A（3） PF安v （4）UBLv喷口液体的流量减少，活塞移动速

17、度减小，或磁场变小等会引起电压表读数变小作业作业1、根据安培假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这根据安培假设的思想，认为磁场是由于运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并没有发现相种思想如果对地磁场也适用，而目前在地球上并没有发现相对地球定向移动的电荷，那么由此推断，地球应该（对地球定向移动的电荷，那么由此推断，地球应该（ ）A带负电带负电 B带正电带正电 C不带电不带电 D无法确定无法确定 若地球带正电则由左手定则知，地理北极应是N极。A作业作业2、如图所示，两根平行放置的长直导线如图所示，两根平行放置的长直导线a和和b载有大小相同方载有大小相同方向相反的电流，向

18、相反的电流，a受到的磁场力大小为受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为受到的磁场力大小变为F2，则此时则此时b受到的磁场力大小变为（受到的磁场力大小变为（ ）AF2 BF1F2 CF1F2 D2F1F2 A作业作业3、在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中轨迹分别如图中a、b所示。由图可以判定（所示。由图可以判定（ ）A该核发生的是该核发生的是衰变衰变B该

19、核发生的是该核发生的是衰变衰变C磁场方向一定是垂直纸面向里磁场方向一定是垂直纸面向里D磁场方向向里还是向外不能判定磁场方向向里还是向外不能判定 B C作业作业4、在图中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场。取坐标如图，在图中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场。取坐标如图，一带电粒子沿一带电粒子沿x轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转。不计重力的影响，电场强度动方向始终不发生偏转。不计重力的影响，电场强度E和磁感强和磁感强度度B的方向可能是：（的方向可能是：（ ）AE和和B都沿都沿x轴方向轴方向 BE沿沿y轴正向，轴正向，B沿

20、沿z 轴负向轴负向CE沿沿z轴正向，轴正向，B沿沿y轴正向轴正向DE、B都沿都沿z轴方向轴方向xzyE , BOA作业作业5、两个粒子，带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁两个粒子，带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动（场力而做匀速圆周运动（ ）A若速率相等，则半径必相等若速率相等，则半径必相等 B若质量相等，则周期必相等若质量相等，则周期必相等C若动量大小相等，则半径必相等若动量大小相等，则半径必相等 D若动能相等，则周期必相等若动能相等，则周期必相等 CB作业作业6、如图所示，如图所示，MN是匀强磁场的左边界（右边范围很大），磁是匀强磁场的左边界（右边范围很大），磁场方向垂

21、直纸面向里。在磁场中有一粒子源场方向垂直纸面向里。在磁场中有一粒子源P，它可以不断，它可以不断地沿垂直于磁场方向发射出速度为地沿垂直于磁场方向发射出速度为v，电荷为，电荷为q、质量为、质量为m的粒子（不计粒子重力）。已知匀强磁场的磁感应强度为的粒子（不计粒子重力）。已知匀强磁场的磁感应强度为B，P到到MN的垂直距离恰好等于粒子在磁场中运动的轨道半径。的垂直距离恰好等于粒子在磁场中运动的轨道半径。求在边界求在边界MN上可以有粒子射出的范围。上可以有粒子射出的范围。 解答解答关键是画出粒子的运动轨迹关键是画出粒子的运动轨迹OBA12RRA60由图可知在AB两点之间粒子可以射出磁场OB=ROA=R3

22、qBmVABqBmVR,RAB3131作业作业7、如图所示，在如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xoy平面并指向纸面外，磁感应强度为平面并指向纸面外，磁感应强度为B。一带正电的粒子以速度。一带正电的粒子以速度v0从从O点射入磁场，入射方向在点射入磁场，入射方向在xoy平面内，与平面内，与x轴正向的夹角为轴正向的夹角为。若粒子射出磁场的位置与。若粒子射出磁场的位置与O点的距离为点的距离为l，求该粒子的电量，求该粒子的电量核质量之比核质量之比q/m。 解答解答关键是画出粒子的运动轨迹关键是画出粒子的运动轨迹oRll/2R=sin R=mV/qB

23、q/m=2Vsin /lB作业作业8、如图所示，在如图所示，在x轴上方有垂直于轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁平面向里的匀强磁场，磁感应强度为感应强度为B；在；在x轴下方有沿轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强轴负方向的匀强电场，场强为为E。一质量为。一质量为m，电量为，电量为-q的粒子从坐标原点的粒子从坐标原点O沿着沿着y轴正轴正方向射出。射出之后，第三次到达方向射出。射出之后，第三次到达x轴时，它与点轴时，它与点O的距离的距离为为L。求此粒子射出时的速度。求此粒子射出时的速度v和运动的总路程和运动的总路程s（重力不（重力不计）。计）。 解答解答 关键是画轨迹图关键是画轨迹图R=mV/qBL=4R,V=qBL/4m电场中2ax=V2,a=Eq/m,x=qB2L2/32EmEmLqBLxRS1622222总总作业作业9、S为电子源，它只能在图中所示的纸面上为电子源，它只能在图中所示的纸面上360范围内发射速率相范围内发射速率相同，质量为同，质量为m、电量为、电量为e的电子，的电子，MN是一块足够大的竖直档板，是一块足够大的竖直档板，与与S的水平距离为