期末复习磁场PPT市公开课获奖课件

1、磁场第1页第1页 一个工具:磁感线 两个作用:安培力 F安=IlB （B I ） 洛仑兹力 f洛=qvB （ Bv ） 三个思绪:受力分析 运动分析 能量动量四个应用:速度选择器 质谱仪 回旋加速器 磁流体发电机五个细节:立体问题 模块问题 比较问题 迁移问题 选择问题第2页第2页一、基本概念1磁场产生磁极周围有磁场。电流周围有磁场（奥斯特）。 安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说），认为磁极磁场和电流磁场都是由电荷运动产生。改变电场在周围空间产生磁场（麦克斯韦）。第3页第3页2磁场基本性质 磁场对放入其中磁极和电流有磁场力作用（对磁极一定有力作用；对电流只是也许有力作用，当电流和磁感线平行

2、时不受磁场力作用）。这一点应当跟电场基本性质相比较。3磁感应强度 条件：匀强磁场；或L很小，且LB 磁感应强度是矢量。单位是特斯拉，符号为T1T=1N/(Am)=1kg/(As2)第4页第4页4磁感线 用来形象地描述磁场中各点磁场方向和强弱曲线。磁感线上每一点切线方向就是该点磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N极指向。磁感线疏密表示磁场强弱。 磁感线是闭合曲线（和静电场电场线不同）。 几种磁场磁感线： 第5页第5页安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部磁感线方向。 第6页第6页5磁通量 能够认为磁通量就是穿

3、过某个面磁感线条数。1Wb=1Tm2=1Vs=1kgm2/(As2) 假如在磁感应强度为B匀强磁场中有一个与磁场方向垂直平面，其面积为S，则定义B与S乘积为穿过这个面磁通量，用表示。是标量，但是有方向（进该面或出该面）。单位为韦伯，符号为Wb。 在匀强磁场中，当B与S夹角为时，有=BS 。第7页第7页二、安培力 （磁场对电流作用力） 方向由左手定则拟定条件： L 与 B 垂直（两者平行时不受安培力）第8页第8页例1如图所表示，能够自由移动竖直导线中通有向下电流，不计通电导线重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？ INSPQB从左向右看，导线将顺时针转动，同时向右运动第9页第9页例2条形磁铁放

4、在粗糙水平面上，正中正上方有一导线，通有图示方向电流后，磁铁对水平面压力将会_（增大、减小还是不变？）。水平面对磁铁摩擦力大小为_。NSIFF第10页第10页例4如图所表示，光滑导轨与水平面成角，导轨宽L。匀强磁场磁感应强度为B。金属杆长也为L ，质量为m，水平放在导轨上。当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止。求：B至少多大？这时B方向如何？若保持B大小不变而将B方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才干使金属杆保持静止？E30BARmgNFGFminB方向垂直导轨平面向上第11页第11页mgNFGFminBFmgNFGFminB画侧视图！第12页第12页例5如图所表示，质量为 m 铜

5、棒搭在 U 形导线框右端，棒长和框宽均为 L，磁感应强度为B匀强磁场方向竖直向下电键闭合后，在磁场力作用下铜棒被平抛出去，下落 h 后落在水平面上，水平位移为 s 求闭合电键后通过铜棒电荷量 Q Bhs第13页第13页三、洛伦兹力 方向用左手定则判断，四指必须指电流方向（不是速度方向），即正电荷定向移动方向；对负电荷，四指应指负电荷定向移动方向反方向。 正电荷：v 方向，负电荷：-v 方向 运动电荷在磁场中受到磁场力叫洛伦兹力，它是安培力微观表现。 IBF安F条件：v 与 B 垂直（v 与B 平行时不受洛仑兹力）第14页第14页例6. 电视机显象管偏转线圈示意图如右，即时电流方向如图所表示。该

6、时刻由里向外射出电子流将向哪个方向偏转？i向左偏F第15页第15页例7磁流体发电机原理如图。相距为 d 极板A、B间有高速等离子体喷射，两极板间有如图方向匀强磁场。该发电机哪个极板为正极？两板间最大电压为多少？vB为正极板即磁流体发电机电动势第16页第16页例8半导体靠自由电子和空穴（可等效为带 +e 电量粒子）导电，分为p型和n型两种。p型半导体中空穴为多数载流子；n型半导体中自由电子为多数载流子。用下列试验能够鉴定一块半导体材料是p型还是n型：将材料放在匀强磁场中，通以图示方向电流I，用电压表比较上下两个表面电势高下，若上极板电势高，就是p型半导体；若下极板电势高，就是n型半导体。试分析原

7、因。BIyxzvF第17页第17页zBIyxFvn 型：注意：电流方向相同时，正、负离子在同一个磁场中所受洛伦兹力方向相同，偏转方向相同。 第18页第18页四、带电粒子在磁场中运动 带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力时做匀速圆周运动时，洛伦兹力充当向心力： 进而可知其半径公式和周期公式： 第19页第19页例9图中MN表示真空室中垂直于纸面平板，它一侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B。一带电粒子从平板上狭缝O处以垂直于平板初速v射入磁场区域，最后到达平板上P点。已知B、v以及P到O距离l ，不计重力，求此粒子电荷e与质量m之比。 MNOPlBv第20页第20页例10如图直线M

8、N上方有磁感应强度为B匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与MN成30角同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷为e），它们出射点相距多远？出射时间差是多少？ MNvBO画好示意图，找圆心、找半径和用对称。 第21页第21页LB yROvv磁偏转穿过矩形磁场区。要先画好辅助线（半径、速度及延长线） 偏转角 sin=L/R侧移由 R 2=L2+(R-y)2经历时间注意：这里出射速度反向延长线与初速度延长线交点不再是宽度线段中点，区别于抛物线。第22页第22页穿过圆形磁场区 。画好辅助线（半径、速度、轨迹圆圆心、连心线） vrArvAvRO偏角： 经历时间： 注意：由对称性，出射线反向延长必过磁场圆

9、圆心第23页第23页五、带电粒子在复合场中运动1速度选择器 正交匀强磁场和匀强电场构成速度选择器。 qEqvBv 若vE/B，则向上偏转，偏转过程速率减小； 若vE/B，则向下偏转，偏转过程速率增大。 带电粒子必须以唯一拟定速度（v=E/B 、方向向右）才干沿直线匀速通过速度选择器。不然将发生偏转。第24页第24页例11某带电粒子从图中速度选择器左端由中点O以垂直于电场和磁场速度v0向右射去，从右端中心a下方b点以速度v1射出；若增大磁感应强度B，该粒子将打到a点上方c点，且有ac=ab，则该粒子带_电；第二次射出时速度为_。 cabv0qEqvB第25页第25页例12如图所表示，一个带电粒子

10、两次以同样垂直于场线初速度v0分别穿越匀强电场区和匀强磁场区， 场区宽度均为L偏转角度均为，求EBLEv0BLv0在磁场中偏转： 在电场中偏转： 能够证实：当偏转角相同时侧移必定不同(电场中侧移较大)；当侧移相同时，偏转角必定不同（磁场中偏转角较大） 第26页第26页2带电微粒在重力、电场力、磁场力共同作用下运动（电场、磁场均为匀强场） 例13一个带电微粒在图示正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动。则该带电微粒必定带_，旋转方向为_。若已知圆半径为r，电场强度为 E 磁感应强度为 B，则线速度为_。 BE负电， 带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动。必定是电场力和重力平衡，而洛

11、伦兹力充当向心力 ！逆时针，v = qBr/m = gBr/E第27页第27页例14质量为 m 带电量为 q 小球套在竖直放置绝缘杆上，球与杆间动摩擦因数为。匀强电场和匀强磁场方向如图所表示，电场强度为 E，磁感应强度为 B。小球由静止释放后沿杆下滑。设杆足够长，电场和磁场也足够大， 求运动过程中小球最大加速度和最大速度。 EBqEqvBmgfN最大加速度为 g，此时有：qvB=qE，N=0，f=0当摩擦力和重力大小相等时，小球速度达到最大 第28页第28页问题：若将磁场反向，其余条件不变。最大加速度和最大速度又各是多少？何时出现？开始加速度最大为摩擦力等于重力时速度最大，为EBqEqvBmg

12、fN第29页第29页六、质谱仪 加速器 1质谱仪。能够用来测定带电粒子荷质比。也能够在已知电量情况下测定粒子质量。 带电粒子质量m，电荷量q，由电压U加速后垂直进入磁感应强度为B匀强磁场，设轨道半径为r ，有： 第30页第30页 带电粒子质量m，电荷量q，以速度v穿过速度选择器（电场强度E，磁感应强度B1），垂直进入磁感应强度为B2匀强磁场。设轨道半径为r，则有： 第31页第31页3回旋加速器 2直线加速器 第32页第32页 一个工具:磁感线 两个作用:安培力 F安=IlB （B I ） 洛仑兹力 f洛=qvB （ Bv ） 三个思绪:受力分析 运动分析 能量动量四个应用:速度选择器 质谱仪

13、回旋加速器 磁流体发电机五个细节:立体问题 模块问题 比较问题 迁移问题 选择问题_81037第33页第33页例:如图所表示，能够自由移动竖直导线中通有向左电流，不计通电导线重力，仅在固定蹄形磁铁磁场力作用下，导线将如何移动？ 从上向下看，导线将逆时针转动，同时向下运动NSI_第34页第34页1.核电站反应堆是靠熔化钠来传递核燃料棒产生热量.为了避免核泄漏,惯用“电磁泵”来抽送这些高温金属液体. 下图表示这种泵结构，N、S为磁铁两极，c为放在磁场中耐热导管，熔融钠从其中流过，钠液流动方向如图中速度v所表示.要使钠液加速，加在导管中钠液电流方向应为: A.由上而下（ac） B.由下而上（ca）

14、C.逆着 v 方向（ba） D.顺着 v 方向（ab）_第35页第35页2.如图所表示，有一重力为G带电小球，从两竖直带等量异种电荷平行板电容器上方高h处自由落下，两板间尚有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.则小球在通过板间过程中: A.一定做曲线运动 B.也许做匀速直线运动 C.也许做变加速直线运动 D.机械能也许不变_第36页第36页3.如图甲所表示，一个质量为m、电荷量为+q带电粒子，不计重力.在a点以某一初速度水平向左射入磁场区域I，沿曲线abcd运动，ab、bc、cd都是半径为R圆弧.粒子在每段圆弧上运动时间都为t.要求由纸面垂直向外磁感应强度为正，则磁场区域I ,II, III三部分

15、磁感应强度B随x改变关系也许是乙图中: _第37页第37页4.一根容易形变弹性导线，两端固定.导线中通有电流，方向如图中箭头所表示.当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外匀强磁场时，描述导线状态四个图示中正确是:_第38页第38页5.如图所表示四种情况，通电导体均置于匀强磁场中，其中通电导线受安培力是:_II第39页第39页6.地球大气层外部有一层复杂电离层，既分布有地磁场，也分布有电场,假设某时刻在该空间中有一小区域存在如图所表示电场和磁场；电场方向在纸面内斜向左下方，磁场方向垂直纸面向里.此时一带电宇宙粒子，恰以速度v垂直于电场和磁场射入该区域，不计

16、重力作用，则在该区域中，相关该带电粒子运动情况也许是: A.仍作直线运动 B.马上向左下方偏转 C.马上向右上方偏转 D.也许做匀速圆周运动_第40页第40页7.北半球某处，地磁场水平分量B1=0.8104T，竖直分量B2=0.5104T，海水向北流动.海洋工作者测量海水流速时，将两极板插入此处海水中，保持两极板正对且垂线沿东西方向，两极板相距d=20m，如图所表示.与两极板相连电压表(可看作抱负电压表)示数为U=0.2mV，则： A.西极板电势高，东极板电势低 B.西极板电势低，东极板电势高 C.海水流速大小为0.125m/s D.海水流速大小为0.2m/s_第41页第41页8.带电粒子以速

17、度v沿CB方向点射入一横截面为正方形区域，C、B均为该正方形两边中点，不计粒子重力.当区域内有平行纸面竖直方向匀强电场E时，粒子从A点飞出，所用时间为t1，当区域内有垂直纸面向里匀强磁场B时，粒子也从A点飞出，所用时间为t2，则下列说法正确是: A.t1t2 C. D._第42页第42页9.真空中存在竖直向上匀强电场和水平方向匀强磁场，一质量为m，带电量为物体以速度在竖直平面内做半径为R匀速圆周运动，假设t=0时刻物体在轨迹最低点且重力势能为零，电势能也为零，那么，下列说法正确是: A.物体带正电且逆时针转动 B.物体运动过程中，机械能守恒， 且机械能为 C.物体运动过程中，重力势能随 时间改

18、变关系为 D.物体运动过程中，电势能随时间改变关系 为_第43页第43页10.某塑料球成型机工作时，能够喷出速度v0=10m/s塑料小球，已知喷出每个小球质量m=1.010-4kg，并且在喷出时已带了q=1.010-4C电荷量.如图所表示，小球从喷口飞出后，先滑过长d=1.5m水平光滑绝缘轨道，而后又过半径R=0.4m圆弧形竖立光滑绝缘轨道.今在水平轨道上方加上水平向右电场强度大小为E匀强电场，小球将正好从圆弧轨道最高点M处水平飞出；若再在圆形轨道区域加上垂直纸面向里匀强磁场后，小球将正好从圆弧轨道上与圆心等高N点脱离轨道，最后落入放在地面上接地良好金属容器内，g=10m/s2，求： （1）所加电场电场强度E； （2）所加磁场磁感应强度B._第44页第44页11.飞行时间质谱仪能够对气体分子进行分析.如图所表示，在真空状态下，脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生不同价位正离子，自a板小孔进入a、b间加速电场，从b板小孔射出，沿中线方向进入M、N板间偏转控制区，抵达荧光屏.已知元电荷电量为e，a、b板间距为d，极板M、N长度和间距均为L.不计离子重力及进入a板时初速