高中物理--磁场专题

磁场磁场 1 知识点梳理知识点梳理 考试要点考试要点 基本概念基本概念 一 磁场和磁感线 三合一 1 磁场的来源 磁铁和电流 变化的电场 2 磁场的基本性质 对放入其中的磁铁和电流有力的作用 3 磁场的方向 矢量 方向的规定 磁针北极的受力方向 磁针静止时 N 极指向 地球磁场 通电直导线周围磁场 通电环行导 线周围磁场 4 磁感线 切线 磁针北极 磁场方向 5 典型磁场 磁铁磁场和电流磁场 安培定则 右手螺旋定则 6 磁感线特点 客观不存在 外部 N 极出发到 S 内部 S 极到 N 极 闭合 不 相交 描述磁场的方向和强弱 二 磁通量 韦伯 Wb 标量 通过磁场中某一面积的磁感线的条数 称为磁通量 或磁通 二 磁通密度 磁感应强度 B 特斯拉 T 矢量 大小 通过垂直于磁感线方向的单位面积的磁感线的条数叫磁通密度 1 T 1 Wb m2 S B 方向 B 的方向即为磁感线的切线方向 意义 1 描述磁场的方向和强弱 2 由场的本身性质决定 三 匀强磁场 1 定义 B 的大小和方向处处相同 磁感线平行 等距 同向 2 来源 距离很近的异名磁极之间 通电螺线管或条形磁铁的内部 边缘除外 四 了解一些磁场的强弱四 了解一些磁场的强弱 永磁铁 10 3 T 电机和变压器的铁芯中 0 8 1 4 T 超导材料的电流产生的磁场 1000T 地球表面附近 3 10 5 7 10 5 T 比较两个面的磁通的大小关系 如果将底面绕轴 L 旋转 则磁通量如何 变化 N S L 磁场对电流的作用磁场对电流的作用 安培力安培力 一 安培力的方向一 安培力的方向 左手定则 伸开左手 使大拇指与四指在同一个平面内 并跟四 指垂直 让磁感线穿入手心 使四指指向电流的流向 这时大拇指的方向就是导线所受安 培力的方向 向里和向外的表示方法 类比射箭射箭 规律 规律 1 左手定则 左手定则 2 F B F I F 垂直于垂直于 B 和和 I 所决定的平面 但所决定的平面 但 B I 不一定垂直不一定垂直 安培力的大小与磁场的方向和电流的方向有关 两者夹角为 900时 力最大 夹角为 00时 力 0 猜想由 90 度到 0 度力的大小是怎样变化的 二 安培力的大小 二 安培力的大小 匀强磁场 当 B I 时 F B I L 在匀强磁场中 当通电导线与磁场方向垂直时 电流所受的安培力等于磁感应将在匀强磁场中 当通电导线与磁场方向垂直时 电流所受的安培力等于磁感应将 度度 B 电流 电流 I 和导线的长度和导线的长度 L 三者的乘积三者的乘积 在非匀强磁场中 公式 F BIL 近似适用于很短的一段通电导线 三 磁感应强度的另一种定义三 磁感应强度的另一种定义 匀强磁场 当 B I 时 IL F B 练习 有磁场就有安培力 磁场强的地方安培力一定大 磁感线越密的地方 安培力越大 判断安培力的方向 I F 力向外 B 力向外不受力 B B 电流间的相互作用和等效长度电流间的相互作用和等效长度 一 电流间的相互作用一 电流间的相互作用 总结 通电导线有转向电流同向的趋势总结 通电导线有转向电流同向的趋势 二 等效长度二 等效长度 推导 水平方向 向左 F1 sin BIL1 sin B I h 向右 F2 sin BIL2 sin B I h 水平方向平衡 竖直方向 左导 F1 cos BIL1 cos 右导 F2 cos BIL2 cos F B I L 推广 等效长度为导线两端连线的长度等效长度为导线两端连线的长度 一一 洛伦兹力的方向 洛伦兹力的方向 左手定则 左手定则 四指指向正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向四指指向正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向 F 同向吸引同向吸引 F 同向排斥同向排斥 F 转向同向 同时靠近 转向同向 同 时靠近 L NS a d b c L2 L1 向上看 a b 大拇指指向洛伦兹力的方向大拇指指向洛伦兹力的方向 f B f v 4 q v B 三者有一个或三个三者有一个或三个 反向反向 则 则 f 变向变向 若有两个若有两个 反向反向 则则 f 反向不变反向不变 1 电荷静止 f 0 2 v B f 0 3 v B f 最大 二 洛伦兹力的大小二 洛伦兹力的大小 已知 I B 匀强 导线截面积 s 电荷电量 q 电荷定向移动速率 v 单位体积内电荷数 n 导线长度 L 有 nqsvI BILF 三 洛伦兹力不做功三 洛伦兹力不做功 1 判断三种粒子电荷的正负 2 三个完全相同的金属带电球 同一高度 同时下落 1 落地速度 V1 V3 V2 2 下落时间 t1 t2 t3 v F F v v 力向里 vqvBf nsL F fB条件 v F e H 4 2 f 2eBv E B A B 四 带四 带 电电 粒粒 子子 的的 圆圆 周周 运运 动动 1 运动状态 运动状态 v 匀强 B 忽略重力 f v 洛伦兹力不做功 速率不变 f q v B 充当向心力 2 轨道半径和周期 轨道半径和周期 半径半径 qB mv r r mv qvB 2 周期周期 qB m T qB mv r v r T 22 周期与速率无关 对于确定的磁场 周期取决于荷质比 五 电流表构造五 电流表构造 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地福向分布的 2 铝框上绕有线囵 铝框转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指 针 六 安培分子电流假说六 安培分子电流假说 导体中的电流是由大量的自由电子的定向移动而形成的 而电流的周国又有磁场 所 以电流的磁场应该是由于电荷的运动产生的 那么 磁铁的磁场是否也是由电荷的运动产 生的呢 安培提出在磁铁中分子 原于存在着一种环形电流一一分子电流 分子电流使每个物 质微粒都成为微小的磁体 磁铁的分子电流的取向大致相同时 对外显磁性 磁铁的分子电流取向杂乱无章时 对外 不显磁性 近代的原子结构理论证实了分子电流的存在 根据物质的微观结构理论 微粒原子由原子核和核外电子组成 原子核带正电 核外电子 带负电 电子在库仑力的作用下 绕核高速旋转 形成分子电流 可见 磁铁和电流的磁 场本质上都是运动电荷产生的 三种场力的特点三种场力的特点 1 重力的特点 其大小为 mg 方向竖直向下 做功与路径无关 与带电粒子的质量及起 讫点的高度差有关 2 电场力的特点 大小为 qE 方向与 E 的方向及电荷的种类有关 做功与路径无关 与 带电粒子的带电量及起 终点的电势差有关 匀速圆周运动匀速圆周运动 3 洛伦兹力的特点 大小与带电粒子的速度 磁感应强度 带电量及速度与磁感应强度间 的夹角有关 方向垂直于 B 和 V 决定的平面 无论带电粒子在磁场中做什么运动 洛伦兹 力都不做功 一一 速度选择器的原理 速度选择器的原理 1 原理图 2 带电粒子的受力特点 电场力 F 与洛仑兹力 f 方向相反 3 带电粒子匀速通过速度选择器的条件 带电粒子匀速通过速度选择器是指粒子从 S1水 平射入 沿直线匀速通过叠加场区 并从 S2水平射出 从力的角度看 电场力 F 与洛仑兹力 f 平衡 即 推出 BqVqE B E V 二 质谱仪二 质谱仪 分离同位素测定荷质比的仪器分离同位素测定荷质比的仪器 经速度选择器的各种带电粒子 射入偏转磁场 B 不同电性 不同荷质比的粒子就会沉积在不同的地方 由 qE qvB s 2R 联立 得不同粒子的荷质比 R v mBqv 2 即与沉积处离出口的距离 s 成反比 三 磁流体发电机三 磁流体发电机 磁流体发电 高速的等离子流射入平行板中间的匀强磁场区域 在洛仑兹力作用下使正 负电荷分别聚集在 A B 两板 于是在 板间形成电场 当板间电场对电荷的作用力等于电荷所受的洛仑 兹力时 两板间形成一定的电势差 合上电键 S 后 就能对负载 供电 由 qvB qE 和 U Ed 得两板间的电势差 电源电动势 为 U vBd 即决定于两板间距 V f F U 加速电场 带电粒子束 V 偏转电场 E 偏转磁场 B q S2S1 板间磁感强度和入射离子的速度 四 电磁流量计四 电磁流量计 如图所示为电磁流量计的示意图 直径为 d 的非磁性材料制成的圆形导管内 有可以导电 的液体流动 磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直液体流动方向而穿过一段圆形管道 若测得 管壁内 a b 两点的电势差为 U 试求管中液体的流量 Q 为多少 m3 s 解 得 qVB d U q VdQ 2 4 1 B dU Q 4 五 霍尔效应五 霍尔效应 如图所示 厚度为 h 宽度为 d 的导体板放在垂直 于它的磁感应强度为 B 的匀强磁场中 当电流通 过导体板时 在导体板的上侧面 A 和下侧面 A 会 产生电势差 这种现象称为霍尔效应 实验表明 当磁场不太强时 电势差 U 电流 I 的 B 的关系为 式中的比例系数 K 称为霍尔系数 d IB KU 霍尔效应可解释如下 外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧 在导体板 的另一侧会出现多余的正电荷 从而形成横向电场 横向电场对电子施加与洛仑兹力方向 相反的静电力 当静电力与洛仑兹力达到平衡时 导体板上下两侧之间就会形成稳定的电 势差 六 测定电子的比荷六 测定电子的比荷 在实验中 汤姆生采用了如图所示的阴 极射线管 从电子枪 C 出来的电子经 过 A B 间的电场加速后 水平射入长 度为 L 的 D E 平行板间 接着在荧光 屏 F 中心出现荧光斑 若在 D E 间加 上方向向下 场强为 E 的匀强电场 电 子将向上偏转 如果再利用通电线圈在 D E 电场区加上一垂直纸面的磁感应 强度为 B 的匀强磁场 图中未画出 荧光斑恰好回到荧光屏中心 接着再去掉电场 电子 向下偏转 偏转角为 七 回旋加速器七 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 1932 年美国物理学家应用了带电粒子在磁场中运动的特点发明了回旋加速器 其原理如图 所示 A0处带正电的粒子源发出带正电的粒子以速度 v0垂直进入匀强磁场 在磁场中匀速 转动半个周期 到达 A1时 在 A1 A1 处造成向上的电场 粒子被加速 速率由 v0增加到 v1 然后粒子以 v1在磁场中匀速转动半个周期 到达 A2 时 在 A2 A2处造成向下的电场 粒子又一次被加速 速率由 v1增加到 v2 如此继续下去 每当粒子经过 A A 的交界面时都 是它被加速 从而速度不断地增加 带电粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期为 d b a 导电 液体 h d B I A A 阴 极 阴极 C A B D E F 为达到不断加速的目的 只要在 A A 上加上周期也为 T 的交变电压就可以了 qB T 2 即 T电 qB T 2 实际应用中 回旋加速是用两个 D 形金属盒做外壳 两个 D 形金属盒分别充当交流电源的两极 同时金 属盒对带电粒子可起到静电屏蔽作用 金属盒可以 屏蔽外界电场 盒内电场很弱 这样才能保证粒子 在盒内只受磁场力作用而做匀速圆周运动 2 带电粒子在 D 形金属盒内运动的轨道半径是 不等距分布的 设粒子的质量为 m 电荷量为 q 两 D 形金属盒间 的加速电压为 U 匀强磁场的磁感应强度为 B 粒子第一次进入 D 形金属盒 被电场加 速 1 次 以后每次进入 D 形金属盒 都要被电场加速 2 次 粒子第 n 次进入 D 形金属盒 时 已经被加速 2n 1 次 由动能定理得 2n 1 qU Mvn2 第 n 次进入 D 形金属盒 后 由牛顿第二定律得 qvnB m n n r v 2 由 两式得 n qB qUn m 12 2 同理可得第 n 1 次进入 D 形金属盒 时的轨道半径 rn 1 qB qUn m 12 2 所以带电粒子在 D 形金属盒内任意两个相邻的圆形轨道半径之比为 可见 12 12 1 n n r r n n 带电粒子在 D 形金属盒内运动时 轨道是不等距分布的 越靠近 D 形金属盒的边缘 相邻 两轨道的间距越小 3 带电粒子在回旋加速器内运动 决定其最终能量的因素 由于 D 形金属盒的大小一定 所以不管粒子的大小及带电量如何 粒子最终从加速器内设 出时应具有相同的旋转半径 由 qvnB m 和 m vn 得 Ek n n n r v2 kn mE2 m rBq n 2 222 可见 粒子获得的能量与回旋加速器的直径有关 直径越大 粒子获得的能量就越大 2 典型例题典型例题 例 1 根据安培假说的物理思想 磁场来源于运动电荷 如果用这种思想解释地球磁场 的形成 根据地球上空并无相对地球定向移动的电荷的事实 那么由此推断 地球总体上 应该是 A 带负电 B 带正电 C 不带电 D 不能确定 例 2 如图所示 正四棱柱 abed 一 a b c d 的中心轴线 00 处有一 无限长的载流直导线 对该电流的磁场 下列说法中正确的是 A 同一条侧棱上各点的磁感应强度都相等 B 四条侧棱上的磁感应强度都相同 C 在直线 ab 上 从 a 到 b 磁感应强度是先增大后减小 D 棱柱内任一点的磁感应强度比棱柱侧面上所有点都大 例 3 如图所示 一根通电直导线放在磁感应强度 B 1T 的匀 强磁场中 在以导线为圆心 半径为 r 的圆周上有 a b c d 四个点 若 a 点的实际磁感应强度为 0 则下列说法中正确的是 A 直导线中电流方向是垂直纸面向里的 B C 点的实际磁感应强度也为 0 C d 点实际磁感应强度为 方向斜向下 与 B 夹角为 4502T D 以上均不正确 例 4 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 A 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 B C D B C 例 5 如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图 一边长为 L 截面为正 方形的塑料管道水平放置 其右端面上有一截面积为 A 的小喷口 喷口离地的高度为 h 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 a b 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 匀强磁场中 当棒 a 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 不计所有阻力 求 1 活塞移动的速度 2 该装置的功率 3 磁感应强度 B 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 例 6 在两块平行金属板 A B 中 B 板的正中央有一 粒子源 可向各个方向射出速 率不同的 粒子 如图所示 若在 A B 板中加上 UAB U0的 B a b c d 电压后 A 板就没有 粒子射到 U0是 粒子不能到达 A 板的最小电压 若撤去 A B 间的电压 为了使 粒子不射到 A 板 而在 A B 之间加上匀强磁场 则匀强磁场的磁感 强度 B 必须符合什么条件 已知 粒子的荷质比 m q 2 l 10 8kg C A B 间的距离 d 10cm 电压 U0 4 2 104V 专题训练专题训练 1 如图所示 在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来 此时磁铁对水平 面的压力为 N1 现在磁铁左上方位置固定一导体棒 当导体棒中 通以垂直纸面向里的电流后 磁铁对水平面的压力为 N2 则以下 说法正确的是 A 弹簧长度将变长 B 弹簧长度将变短C N1 N2 D N1 N2 2 电子作近核运动的时候 产生了垂直于相对运动方向的磁场 如下图所示 为某种用来 束缚原子的磁场的磁感线分布情况 以 O 点 图中白点 为坐标原点 沿 z 轴正方向磁 感应强度大小的变化最有可能为 3 如图所示 一个半径为 R 的导电圆环与一个轴向对称的发散磁场处处正交 环上各点 的磁感应强度 B 大小相等 方向均与环面轴线方向成 角 环面轴线为竖直方向 若导 线环上载有如图所示的恒定电流 I 则下列说法正确的是 A 导电圆环所受安培力方向竖直向下 B 导电圆环所受安培力方向竖直向上 C 导电圆环所受安培力的大小为 2BIR D 导电圆环所受安培力的大小为 2 BIRsin 4 电视显像管上的图像是电子束打在荧光屏的荧光点上产生的 为了获得清晰的图像电子 束应该准确地打在相应的荧光点上 电子束飞行过程中受到地磁场的作用 会发生我们所 不希望的偏转 关于从电子枪射出后自西向东飞向荧光屏的过程中电子由于受到地磁场的 作用的运动情况 重力不计 正确的是 A 电子受到一个与速度方向垂直的恒力 B 电子在竖直平面内做匀变速曲线运动 C 电子向荧光屏运动的过程中速率不发生改变 NS D 电子在竖直平面内的运动轨迹是圆周 5 如图所示 有一个正方形的匀强磁场区域 abcd e 是 ad 的中点 f 是 cd 的中点 如果 在 a 点沿对角线方向以速度 v 射入一带负电的带电粒子 恰好从 e 点射出 则 A 如果粒子的速度增大为原来的二倍 将从 d 点射出 B 如果粒子的速度增大为原来的三倍 将从 f 点射出 C 如果粒子的速度不变 磁场的磁感应强度变为原来的二倍 也将从 d 点射出 D 只改变粒子的速度使其分别从 e d f 点射出时 从 f 点射出所用时间最短 6 正方形区域 ABCD 中有垂直于纸面向里的匀强磁场 一个粒子 不计重力 以一定 速度从 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 则这个粒子射出磁场的位置是 A A 点 B ND 之间的某一点 C CD 之间的某一点 D BC 之间的某一点 7 如图所示 两平行 正对金属板水平放置 使上面金属板带上一定量正电荷 下面金属 板带上等量的负电荷 再在它们之间加上垂直纸面向里的匀强磁场 一个带电粒子以 初速度 v0 沿垂直于电场和磁场的方向从两金属板左端中央射入 后向上偏转 若带电粒子所受重力可忽略不计 仍按上述方式将 带电粒子射入两板间 为使其向下偏转 下列措施中一定不可行 的是 A 仅增大带电粒子射入时的速度 B 仅增大两金属板所带的电荷量 C 仅减小粒子所带电荷量 D 仅改变粒子的电性 8 回旋加速器是加速带电粒子的装置 其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两 个 D 形金属盒 两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场 使粒子在通过狭缝时都能得到加 速 两 D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中 如图所示 设 D 形盒半径为 R 若用回 旋加速器加速质子时 匀强磁场的磁感应强度为 B 高频交流电频率 为 f 则下列说法正确的是 A 质子被加速后的最大速度不可能超过2 fR B 质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关 C 只要R足够大 质子的速度可以被加速到任意值 D 不改变B和f 该回旋加速器也能用于加速 粒子 9 如图甲所示是回旋加速器的示意图 其核心部分是两个 D 形金属盒 在加速带电粒子 时 两金属盒置于匀强磁场中 并分别与高频电源相连 带电粒子在磁场中运动的动能 Ek 随时间 t 的变化规律如图乙所示 若忽略带电粒子在电场中的加速时间 则下列判断中正 确的是 A 在 Ek t 图中应有 t4 t3 t3 t2 t2 t1 B 高频电源的变化周期应该等于 tn tn 1 C 粒子加速次数越多 粒子最大动能一定越大 D 要想粒子获得的最大动能越大 则要求 D 形盒的面积也越大 10 如右图所示 带有正电荷的 A 粒子和 B 粒子同时以同样大小的速度从宽度为 d 的有界 匀强磁场的边界上的 O 点分别以 30 和 60 与边界的交角 射入磁场 又恰好不从另一边 界飞出 则下列说法中正确的是 A A B 两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比是 3 1 B A B 两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比是 32 3 C A B 两粒子的 q m 之比是 3 1 D A B 两粒子的 q m 之比是 32 3 11 如图所示 在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系 O xyz 一质量为 m 电荷量为 q 的带正电粒子从原点 O 以速度 v 沿 x 轴正方向出发 下 列说法错误的是 A 若电场 磁场分别沿 z 轴正方向和 x 轴正方向 粒子只能做曲线运动 B 若电场 磁场均沿 z 轴正方向 粒子有可能做匀速圆周运动 C 若电场 磁场分别沿 z 轴负方向和 y 轴负方向 粒子有可能做匀速直线运动 D 若电场 磁场分别沿 y 轴负方向和 z 轴正方向 粒子有可能做平抛运动 12 如右图所示 距水平地面高度为 3h 处有一竖直向上的匀强磁场 磁感应强度大小为 B 从距地面 4h 高处的 A 点以初速度 v0水平抛出一带电 小球 可视作质点 带电小球电量为 q 质量为 m 若 q m h B 满足关系式 g h qB m25 则小球落点与抛 出点 A 的水平位移 S 是 A 22 2 0 2 Bq m g h v B 22 2 0 42 Bq m g h v C 22 2 0 44 Bq m g h v D 22 2 0 22 Bq m g h v 13 如图所示为测定带电粒子比荷 的装置 粒子以一定的初速度进入并沿直线通过 q m 速度选择器 速度选择器内有相互正交的匀强磁场和匀强电场 磁感应强度和电场强度 速度选分别为 B 和 E 然后粒子通过平板 S 上的狭缝 P 进入另一匀强磁场 最终打在能记录粒子位置的胶片 AlA2上 下列表述正确的是 A 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 B 能通过狭缝 P 的带电粒子的速率等于 E B C 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P 粒子的比荷越小 D 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P 粒子的比荷越大 14 如图 11 4 13 所示 将一束等离子体喷射入磁场 在场中有两块金属板 A B 这时金 属板上就会聚集电荷 产生电压 如果射入的等离子体速度均为 v 两金属板的板长为 L 板间距离为 d 板平面的面积为 S 匀强磁场的磁感应 强度为 B 方向垂直于速度方向 负载电阻为 R 电离气体 充满两板间的空间 当发电机稳定发电时 电流表示数为 I 那么板间电离气体的电阻率为 A B R I Bdv s d R I Bdv d S C D R I BLv d S R I Bdv L S 15 如图 14 所示 一个质量为 m 带电量为 q 的小球 以初速度 v0自 h 高度处水平抛出 不计空气阻力 重力加速度为 g 1 若在空间竖直方向加一个匀强电场 发现小球水平抛出后做匀速直线运动 求该匀强 电场的场强 E 的大小 2 若在空间再加一个垂直纸面向外的匀强磁场 小球水平抛出 后恰沿圆弧轨迹运动 落地点 P 到抛出点的距离为h3 求该磁场磁感应强度 B 的 大小 16 如图 12 所示 PR 是一块长为 L 4 m 的绝缘平板固定在水平地面上 整个空间有一个平 行于 PR 的匀强电场 E 在板的右半部分有一个垂直于纸面向外的匀强磁场 B 一个质量为 m 0 1 kg 带电量为 q 0 5 C 的物体 从板的 P 端由静止开始在电场力和摩擦力的作用 下向右做匀加速运动 进入磁场后恰能做匀速运动 当物体碰到板 R 端的挡板后被弹回 若在碰撞瞬间撤去电场 物体返回时在磁场中仍做匀速运动 离开磁场后做匀减速运动停 在 C 点 PC L 4 物体与平板间的动摩擦因数为 0 4 取 g 10m s2 求 1 判断物体带电性质 正电荷还是负电荷 2 物体与挡板碰撞前后的速度 v1和 v2 3 磁感应强度 B 的大小 4 电场强度 E 的大小和方向 图图 12 2 课后训练课后训练 1 如图 10 所示 空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场 左侧匀强电场的场强大小为 E 方向水平向右 其宽度为 L 中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为 B 方向垂直 纸面向外 右侧匀强磁场的磁感应强度大小也为 B 方向垂直纸面向里 一个带正电 的粒子 质量 m 电量 q 不计重力 从电场左边缘 a 点由静止开始运动 穿过中间磁场 区域进入右侧磁场区域后 又回到了 a 点 然后重复上述运动过 程 图中虚线为电场与磁场 相反方向磁场间的分界面 并不表 示有什么障碍物 1 中间磁场区域的宽度 d 为多大 2 带电粒子在两个磁场区域中的运动时间之比 3 带电粒子从 a 点开始运动到第一次回到 a 点时所用的时间 t 2 空间存在着以 x 0 平面为分界面的两个匀强磁场 左右两边磁场的磁感应强度分别为 B1 和 B2 且 B1 B2 4 3 方向如图所示 现在原点 O 处一静止的中性原子 突然分裂成两个 带电粒子 a 和 b 已知 a 带正电荷 分裂时初速度方向为沿 x 轴正方向 若 a 粒子在第四 次经过 y 轴时 恰好与 b 粒子第一次相遇 求 1 a 粒子在磁场 B1中作圆周运动的半径与 b 粒子在磁场 B2中圆周运动的半径之比 2 a 粒子和 b 粒子的质量之比 1 解析解析 因在地球的内部地磁场从地球北极指向地球的南极 根据右手螺旋定则可判断出地 球表现环形电流的方向应从东到西 而地球是从西向东自转 所以只有地球表面带负电荷 才能形成上述电流 故选 A 2 解析解析 因通电直导线的磁场分布规律是 B 1 r 故 A C 正确 D 错误 四条侧棱上的磁感 应强度大小相等 但不同侧棱上的点的磁感应强度方向不同 故 B 错误 3 解析解析 题中的磁场是由直导线电流的磁场和匀强磁场共同形成的 磁场中任一点的磁感应 强度应为两磁场分别产生的磁感应强度的矢量和 a 处磁感应强度为 0 说明直线电流在该 处产生的磁感应强度大小与匀强磁场 B 的大小相等 方向相反 可得直导线中电流方向应 是垂直纸面向里 在圆周上任一点 由直导线产生的磁感应强度大小均为 B 1T 方向沿 圆周切线方向 可知 C 点的磁感应强度大小为 2T 方向向右 d 点的磁感应强度大小为 方向与 B 成 450斜向右下方 2T 4 解析解析 由安培定则判断 凡是垂直纸面向外的磁感线都集中在是线