高二物理(选修)期末复习——磁场。
知识点一:磁感应强度b及安培力。
1.磁感应强度由磁场本身决定,就像电场强度由电场本身决定一样,跟该位置放不放通电导线无关,因此不能根据公式b=说b与f成正比,与il成反比.
2.磁感应强度b的定义式也是其度量式,但用来测量的小段通电导线必须垂直放入磁场,如果小段通电导线平行放入磁场,则所受安培力为零,但不能说该点的磁感应强度为零.
3.磁感应强度是矢量,其方向为放入其中的小磁针静止时n极的指向.
电流的磁场。
典型例题1例题1.1:关于磁场和磁感线的描述,下列说法中正确的是。
a.磁极与磁极之间、磁极与电流之间都可以通过磁场发生相互作用,但电流之间的相互作用是通过电场发生的。
b.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向,它每一点的切线方向都和小磁针在该点静止时北极所指的方向一致。
c.磁感线总是从磁铁的n极出发,到s极终止。
d.磁感线可以用细铁屑来显示,因而是真实存在的。
例题1.2:如图所示,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流i1和i2,且i1>i2;a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点且a、b、c与两导线共面;b点在两导线之间,b、d的连线与导线所在平面垂直.磁感应强度可能为零的点是( )
a.a点b.b点。
c.c点d.d点。
例题1.3:一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方,如图所示,如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流,则导线ab受磁场力后的运动情况为( )
a.从上向下看顺时针转动并靠近螺线管。
b.从上向下看顺时针转动并远离螺线管。
c.从上向下看逆时针转动并远离螺线管。
d.从上向下看逆时针转动并靠近螺线管。
例题1.4:如图所示,质量为m、长为l的直导线通有垂直纸面向外的电流i,被一绝缘线拴着并处在匀强磁场中,导线能静止在倾角为θ的光滑斜面上,则磁感应强度b的大小和方向不可能是 (
a.大小为mgtan θ/il,方向垂直纸面向外。
b.大小为mgsin θ/il,方向垂直纸面向里。
c.大小为mg/il,方向水平向右。
d.大小为mg/il,方向沿斜面向下。
知识点二:带电粒子在匀强磁场中的运动。
1.若v∥b,带电粒子不受洛伦兹力,在匀强磁场中做匀速直线运动.
2.若v⊥b,带电粒子仅受洛伦兹力作用,在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动.
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题“三步法”
1)画轨迹:即确定圆心,画出运动轨迹.
2)找联系:轨道半径与磁感应强度、运动速度的联系,偏转角度与圆心角、运动时间的联系,在磁场中的运动时间与周期的联系.
3)用规律:即牛顿运动定律和圆周运动的规律,特别是周期公式、半径公式.
例题2.1:在如图所示宽度范围内,用场强为e的匀强电场可使初速度为v0的某种正粒子偏转θ角.在同样宽度范围内,若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场(图中未画出),使该粒子穿过该区域,并使偏转角也为θ(不计粒子的重力),问:
1)匀强磁场的磁感应强度是多大?
2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大?
例题2.2:带电粒子以初速度v0从a点垂直y轴进入匀强磁场,如图所示.运动中经过b点,oa=ob,若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场,仍以v0从a点垂直y轴进入电场,粒子仍能通过b点,那么电场强度e与磁感应强度b之比为 (
a.v0b.1
c.2v0d.
例题2.3:如图,半径为r的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面),磁感应强度大小为b,方向垂直于纸面向外.一电荷量为q(q>0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域,射入点与ab的距离为,已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°,则粒子的速率为(不计重力。
abcd.
例题2.4:如图所示,在一个圆形区域内,两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径a2a4为边界的两个半圆形区域ⅰ、ⅱ中,a2a4与a1a3的夹角为60°.
一质量为m、带电荷量为+q的粒子以某一速度从ⅰ区的边缘点a1处沿与a1a3成30°角的方向射入磁场,随后该粒子沿垂直于a2a4的方向经过圆心o进入ⅱ区,最后再从a4处射出磁场.已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t,求:
1)画出粒子在磁场ⅰ和ⅱ中的运动轨迹;
2)粒子在磁场ⅰ和ⅱ中的轨道半径r1和r2的比值;
3)ⅰ区和ⅱ区中磁感应强度的大小(忽略粒子重力).
例题2.5:如图所示,在某空间实验室中,有两个靠在一起的等大的圆柱形区域,分别存在着等大反向的匀强磁场,磁感应强度b=0.
10 t,磁场区域半径r= m,左侧区域圆心为o1,磁场方向垂直纸面向里,右侧区域圆心为o2,磁场方向垂直纸面向外,两区域切点为c.今有一质量为m=3.2×10-26 kg、带电荷量为q=1.
6×10-19 c的某种离子,从左侧区域边缘的a点以速度v=1×106 m/s正对o1的方向垂直射入磁场,它将穿越c点后再从右侧区域穿出.求:
1)该离子通过两磁场区域所用的时间;
2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离为多大?(侧移距离指在垂直初速度方向上移动的距离)
例题2.6:如图所示,在一矩形区域内,不加磁场时,不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入,穿过此区域的时间为t.
若加上磁感应强度为b、垂直纸面向外的匀强磁场,带电粒子仍以原来的初速度入射,粒子飞出磁场时偏离原方向60°,利用以上数据可求出下列物理量中的。
带电粒子的比荷 ②带电粒子在磁场中运动的周期。
带电粒子的初速度 ④带电粒子在磁场中运动的半径。
abcd.①④
例题2.7:如图所示,在x>0、y>0的空间有恒定的匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于xoy平面向里,大小为b,现有四个质量及电荷量均相同的带电粒子,由x轴上的p点以不同的初速度平行于y轴射入此磁场,其出射方向如图所示,不计重力的影响,则 (
a.速度偏转角最大的粒子是沿①方向射出的粒子。
b.初速度最大的粒子是沿②方向射出的粒子。
c.在磁场中运动时间最长的是沿③方向射出的粒子。
d.在磁场中运动时间最长的是沿④方向射出的粒子。
例题2.8:如图所示,正方形区域abcd中有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个α粒子(不计重力)以速度v从ab边的中点m沿既垂直于ab边又垂直于磁场的方向射入磁场,正好从ad边的中点n射出.若将磁感应强度b变为原来的2倍,其他条件不变,则这个α粒子射出磁场的位置是。
a.a点b.n、d之间的某一点。
c.c、d之间的某一点d.b、c之间的某一点。
例题2.9:两极板m、n相距为d,板长为5d,两板未带电,板间有垂直于纸面的匀强磁场,如图所示,一大群电子沿平行于板的方向从各个位置以速度v射入板间,为了使电子都不从板间穿出,磁感应强度b的范围怎样?
(设电子电荷量为e,质量为m)
例题2.10:如图所示,在xoy坐标系中,x轴上的n点到o点的距离是12 cm,虚线np与x轴负向的夹角是30°.
第ⅰ象限内np的上方有匀强磁场,磁感应强度b=1 t,第ⅳ象限内有匀强电场,方向沿y轴正向.将一质量m=8×10-10 kg、电荷量q=1×10-4 c带正电粒子,从电场中m(12,-8)点由静止释放,经电场加速后从n点进入磁场,又从y轴上p点穿出磁场.不计粒子重力,取π=3,求:
1)粒子在磁场中运动的速度v;
2)粒子在磁场中运动的时间t;
3)匀强电场的电场强度e.
2019高二物理磁场复习学案 学生版
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