磁场专题复习

高二第一学期期末复习

资料3评讲隆昌一中高2016届物理备课组基础知识

一、磁场1、磁场：磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一种物质．它的基本特性是：对处于其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用．2、磁现象的电本质：所有的磁现象都可归结为运动电荷之间通过磁场而发生的相互作用．二、磁感线为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线．1．疏密表示磁场的强弱．2．每一点切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向．3．是闭合的曲线，在磁体外部由N极至S极，在磁体的内部由S极至N极．磁线不相切不相交。4．匀强磁场的磁感线平行且距离相等．没有画出磁感线的地方不一定没有磁场．5．安培定则：姆指指向电流方向，四指指向磁场的方向．注意这里的磁感线是一个个同心圆，每点磁场方向是在该点切线方向·熟记常用的几种磁场的磁感线三、磁感应强度1．磁场的最基本的性质是对放入其中的电流或磁极有力的作用，电流垂直于磁场时受磁场力最大，电流与磁场方向平行时，磁场力为零。2．磁感应强度的特点：①表示磁场强弱的物理量．是矢量．②大小：B=F/IL（电流方向与磁感线垂直时的公式）．③方向：左手定则：是磁感线的切线方向；是小磁针N极受力方向；是小磁针静止时N极的指向．不是导线受力方向；不是正电荷受力方向；也不是电流方向．④磁场的叠加:空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场,则该点的磁感应强度是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和,满足矢量运算法则.1、如图所示，直导线、螺旋管、电磁铁三者相距较远，它们的磁场互不影响，当电键S闭合后，小磁针的北极N（黑色），指示出磁场方向正确的（）A．aB．bC．cD．dAC5、如图所示，电流从A点分两路通过环形支路再汇合于B点，已知两个支路的金属材料相同，但截面积不相同，上面部分的截面积较大，则环形中心O处的磁感应强度方向是（）A．垂直于环面指向纸内B．垂直于环面指向纸外C．磁感应强度为零D．斜向纸内A6、如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与直面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、o、b在M、N的连线上，o为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到o点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是A.o点处的磁感应强度为零B.a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C.c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D.a、c两点处磁感应强度的方向不同C7、如图所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度B1＝1T。位于纸面内的细直导线，长L＝1m，通有I＝1A的恒定电流。当导线与B成600夹角时，发现其受到的安培力为零。则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2的大小不可能是()A．B．C．1TD．A四、磁通量与磁通密度1．磁通量Φ：穿过某一面积磁力线条数，是标量．2．磁通密度B：垂直磁场方向穿过单位面积磁力线条数，即磁感应强度，是矢量．3．二者关系：B＝Φ/S（当B与面垂直时），Φ＝BScosθ，Scosθ为面积垂直于B方向上的投影，θ是B与S法线的夹角．如图所示边长为100cm的正方形闭合线圈置于磁场中，线圈AB、CD两边中点连线OO/的左右两侧分别存在方向相同、磁感强度大小各为B1＝0．6T，B2=0．4T的匀强磁场。若从上往下看，线圈逆时针转过370时，穿过线圈的磁通量改变了多少？０.1Wb10、弹簧秤下挂一条形磁棒，其中条形磁棒N极的一部分位于未通电的螺丝管内，如图，下列说法正确的是()A．将a接电源正极，b接负极，弹簧秤示数将减小B．若将a接电源正极，b接负极，弹簧秤示数将增大C．若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤示数将增大D．若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤示数将减小AC11、始终静止在斜面上的条形磁铁，当其上方水平导线L中通以如图所示的电流流向时，斜面对磁铁的弹力N和摩擦力f将（）A．N增大，f减小B．N减小，f增大C．N、f均增大D．N、f均减小C磁场对电流的作用力—安培力1.安培力的大小:F=B⊥IL=BILsinL⊥B→F=BILL∥B→F=02.左手定则F⊥L,F⊥B(F垂直于B、I所决定的平面)12、一根通有电流I的直铜棒用软导线挂在如图所示匀强磁场中，此时悬线中的张力大于零而小于铜棒的重力．欲使悬线中张力为零，可采用的方法有[

]A．适当增大电流，方向不变B．适当减小电流，并使它反向C．电流大小、方向不变，适当增强磁场D．使原电流反向，并适当减弱磁场AC13、如图所示质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行导轨上，导轨间的动摩擦因数为μ，有电流时ab恰好在导轨上静止，如图所示是沿b→a方向观察时的四个平面图，标出了四种不同的匀强磁场方向，其中杆与导轨间的摩擦力可能为零的是（）AB14、把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈中心,且在线圈平面内。当线圈通以图示方向的电流时线圈将（）A．发生转动,同时靠近磁铁B．发生转动,同时远离磁铁C．不发生转动,只靠近磁铁D．不发生转动,只远离磁铁SNA14、如右图所示，把一重力不计可自由运动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，当通以图示方向的电流时，导线的运动情况是（从上往下看）（）A.顺时针方向转动，同时下降B.顺时针方向转动，同时上升C.逆时针方向转动，同时下降D.逆时针方向转动，同时上升C17、如图所示，长为L的导线AB放在相互平行的金属导轨上，导轨宽度为d，通过的电流为I，垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为B，则AB所受的磁场力的大小为【】A．BILB．BIdcosθC．BId/sinθD．BIdsinθC10、在倾角为α的光滑斜面上置一通有电流I，长为L、质量为m的导体棒，如图所示。（1）欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向；（2）欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度的大小和方向；（3）若使棒静止在斜面上且要求B垂直于L,可加外磁场的方向范围。磁场对运动电荷的作用力已知导线L⊥B,单位体积内自由电子数n,电子的电荷量为q,定向运动速率为v,磁感强度为B.试证明磁场对运动电荷的作用力为:

F=qvB洛仑兹力的大小和方向1.洛仑兹力的大小:F=qvB⊥=qvBsinv⊥B→F=qvBv∥B→F=02.洛仑兹力的方向:左手定则F⊥v,F⊥B(F垂直于B、v所决定的平面)BBILBF=0F=qvBF=qvBsin-v-v-v带电粒子在磁场的运动空间有+x方向的匀强磁场,磁感强度为B,不计粒子重力.质量为m,电荷量为+q的带正电的粒子,以v进入该磁场,分别做什么运动?(1)v沿+x方向.(2)v沿-z方向.(3)v与+x成角方向.zxyo(4)如果带电粒子以垂直磁场方向的速度v进入磁场,求粒子做圆周运动的半径R和周期T.B××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××vFvFF⊥v,洛仑兹力一定不做功.WF=0磁偏转的两个基本模型1.定圆心.(两种方法)2.求半径和速度的偏转角.3.R=mv/qB;T=2m/qB;t=T/24.几何关系,对称性.20、如图，在x>0、y>0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于oxy平面向里，大小为B。现有一质量为m电量为q的带电粒子，在x轴上到原点的距离为x0的P点，以平行于y轴的初速度射入此磁场，

在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场。不计重力的影响。由这些条件可知()A．能确定粒子通过y轴时的位置B．能确定粒子速度的大小C．能确定粒子在磁场中运动所经历的时间D．以上三个判断都不对ABC21、如图所示，第一象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，有一对正、负粒子分别以不同的速率从原点进入磁场，它们的轨道半径值比为3：1，则正、负粒子在磁场中运动的时间之比（）A．1∶2B．2∶1C．1∶3D．3∶1B22、如图所示，一重力不计的带正电的粒子，以速度v垂直于匀强磁场边界射入磁场中，磁场的宽度为L，磁感应强度为B，粒子的质量为m，电荷量为q，粒子能够从另一边界射出，求粒子射出磁场时的偏转位移和穿越磁场的时间。23、在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示.一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速率v沿-x方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出.（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷；(2)若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B′,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B′多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？24、如图所示，在x<0且y<0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面向里.磁感应强度大小为B，在x>0且y<0的区域内存在沿y轴正方向的匀强电场.一质量为m、电荷量为q的带电粒子从x轴上的M点沿y轴负方向垂直射入磁场，结果带电粒子从y轴的N点射出磁场而进入匀强电场，经电场偏转后打到x轴上的P点，已知OM=ON=OP=L。不计带电粒子所受重力，求：1）带电粒子进入匀强磁场时速度的大小；2）带电粒子从射入匀强磁场到射出匀强电场所用的时间；3）匀强电场的场强大小.25、质量为0.1g的小环带5×10-4C电荷量的负电荷，套在一根足够长的绝缘杆上，置于B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里与绝缘杆垂直如图所示，杆与水平方向成370角，环与杆间的动摩擦因素为μ=0.40，求小环由静止开始下滑的最大加速度和最大速度。（磁场范围足够大，g=10m/s2）26、如图所示，一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg、电荷量q=+1.0×10-5C，从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，微粒射出电场时的偏转角θ=30º，并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6cm的匀强磁场区域。已知偏转电场中金属板长L=20cm，两板间距d=17.3cm，重力忽略不计。计算中取，求：⑴带电微粒进入偏转电场时的速率v1；⑵偏转电场中两金属板间的电压U2；⑶为使带电微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度B至少多大？DθBU1U2vL实际应用(理论联系实际)1.速度选择器.2.质谱仪.3.磁流体发电机.4.电磁流量计.5.霍尔效应.6.回旋加速器.速度选择器空间有竖直向上的匀强电场E和水平向外的匀强磁场B,带电粒子m、+q,从两平行极板正中央垂直场的方向射入,恰好做直线运动.(1)求沿直线通过场区粒子的速度v.1.若为负电荷?2.若v＜E/B?3.若v＞E/B?4.若从右侧射入场区?v=E/B速度选择器(2)若使粒子的离开场区时的动能增大,可采取的措施是:A.使粒子带等量负电荷B.使粒子电荷量增加C.使磁场磁感强度增大D.使磁场磁感强度减小(3)今将磁感应强度增大到某一值,粒子将落到极板上.求粒子落到极板上的动能.【D】27、如图所示，有a、b、c、d四个离子，它们带等量同种电荷，质量不等，有ma=mb＜mc=md，以不等的速率va＜vb=vc＜vd进入速度选择器后，有两种离子从速度选择器中射出，进入B2磁场，由此可判定（）A．射向P1的是a离子B．射向P2的是b离子C．射向A1的是c离子D．射向A2的是d离子A质谱仪v

=U/dB1

q/m=2U/dxB1B2q/m=8U/B2x2磁流体发电机如果板间气体等效内电阻为r,两板电压为多大？E等于开路电压.28、为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计。该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口。在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法中正确的是()A．若污水中正离子较多，前表面比后表面电势高B．若污水中负离子较多，前表面比后表面电势高C．污水中离子浓度越高电压表的示数将越大D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关D电磁流量计如图所示为电磁流量计的示意图，其截面是边长为L的正方形的非磁性管，管内有导电液体流动.在垂直液体流动的方向加一指向纸内的匀强磁场，磁感强度为B.测得两电极a、b间的电势差为U,求管内液体的流量.(每秒钟通过管道液体的体积)f=qvBF=qU/hqvB=qU/hv=U/Bh(Ua＞Ub)Q=vhd=dU/B霍尔效应宽为d、厚为h的金属导体放在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与金属导体前后表面垂直.金属导体中通有方向自左向右的电流I,已知金属导体单位体积内的自由电子数为n,电子的电量为e.(1)上下表面电势差.(2)哪一面电势高?(3)设金属导体上下表面电势差U、电流I和B的关系为U=kIB/d，式中的比例系数k称为霍尔系数，求霍尔系数k。I

=nqvS=nqvdhf=qvB=IB/ndhF=qU/hF=fU=IB/nqd,上表面带负电霍尔效应与电磁流量计I=0U=IB/nqd下表面电势高Q=vhd=dU/B上表面电势高电势的高低与载流子有关回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒.两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间的窄缝中形成一匀强电场,高频交流电源的周期与带电粒子在D形盒中的运动周期相同,使粒子每穿过窄缝都得到加速.两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,磁场的磁感强度为B，离子源置于D形盒的中心附近，若离子源放射出粒子的电量为q，质量为m，最大回转半径为R，其运动轨迹如图所示，不计粒子的重力和初速以及相对论效应的影响，试求：(1)两盒所加交流电的周期为多大?(2)粒子离开回旋加速器时的最大动能为多少?(3)设两D形盒间电场的电势差为U，计算粒子在整个回旋加速器中运动所用的总时间t为多少?(忽略粒子在盒间窄缝电场中加速所用的时间)(4)带电粒子在电场中加速的总时间t’,并与带电粒子磁场中运动的总时间t相比较，说明t’为什么可以忽略不计；

1.

T交=T=2m/qB2.Ek=mv2/2=q2B2R2/2m3.t=nT/2=BR2/2U0回旋加速器B5、在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图。过c点的导线所受安培力的方向（）A.与ab边平行，竖直向上B.与ab边平行，竖直向下C.与ab边垂直，指向左边D.与ab边垂直，指向右边测试题评讲Ｃ６、如图所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是()A．，正电荷B．，正电荷C．，负电荷D．，负电荷Ａ９、如图所示，虚线EF的下方存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度为E，磁感应强度为B.一带电微粒自离EF为h的高处由静止下落，从B点进入场区，做了一段匀速圆周运动，从D点射出.下列说法正确的是()A．微粒受到的电场力的方向一定竖直向上B．微粒做圆周运动的半径为C．从B点运动到D点的过程中微粒的电势能和重力势能之和在最低点C最小D．从B点运动到D点的过程中微粒的电势能先增大后减小ＡＢＤ１０、如图所示，一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中．现给滑环施以一个水平向右的瞬时速度，使其由静止开始运动，则滑环在杆上的运动情况可能是()A．始终做匀速运动B．先做减速运动，最后静止于杆上C．先做加速运动，最后做匀速运动D．先做减速运动，最后做匀速运动ＡＢＤ１２、如图所示，一圆形区域内存在匀强磁场，AC为直径，O为圆心，一带电粒子从A沿AO方向垂直射入磁场，初速度为v1，从D点射出磁场时的速率为v2，则下列说法中正确的是(粒子重力不计)()A．v2>v1，v2的方向的反向延长线必过圆心B．v2＝v1，v2的方向的反向延长线必过圆心C．v2>v1，v2的方向的反向延长线可能不过圆心D．v2＝v1，v2的方向的反向延长线可能不过圆心Ｂ１３、如图所示，匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场的方向垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右做匀速运动，c向左做匀速运动，比较它们的重力Ga、Gb、Gc间的关系，正确的是()A．Ga最大B．Gb最大C．Gc最大D．Gb最小ＣＤ１４、如图所示，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器电阻为R，开关K闭合。两平行极板间有匀强磁场，一带电粒子(不计重力)正好以速度v匀速穿过两板。以下说法正确的是：()A．保持开关闭合，将滑片p向上滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出B．保持开关闭合，将滑片p向下滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出C．保持开关闭合，将a极板向下移动一点，粒子将一定向下偏转D．如果将开关断开，粒子将继续沿直线穿出ＡＢ１５、如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)，从A点沿半径方向以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并由B点射出，且∠AOB＝120°，则该粒子在磁场中运动的时间为()A.B.C.D.Ｄ16、质量为m，长为L的的金属棒ab用两根细金属丝悬挂在绝缘架MN下面，整个装置处在竖直方向的匀强磁场中，当金属棒通以由a向b的电流I后，将离开原位置向前偏转α角而重新平衡，如图，则磁感应强度B的方向

和大小是

。17、如图所示，在阴极射线管的正下方平行放置一根通有强直流电流的长直导线，且电流的方向水平向右，则阴极射线将会向

偏转。向上竖直向上１８、如图所示，磁流体发电机的通道是一长为L的矩形管道，其中通过电阻率为ρ的等离子体，通道中左、右一对侧壁是导电的，其高为h，相距为a,而通道的上下壁是绝缘的，所加匀强磁场的大小为B，与通道的上下壁垂直.左、右一对导电壁用电阻值为r的电阻经导线相接，通道两端气流的压强差为Δp，不计摩擦及粒子间的碰撞，求等离子体的速率是

.解：等离子体通过管道时，在洛伦兹力的作用下，正负离子分别偏向右、左两壁，由产产生的电压Ｕ：其值为，且与导线构成回路，令气流进出管时的压强分别为P1,P2，则气流进出管时压力做功的功率分别为P1Sv和P2Sv，其功率损失为：P1Sv－P2Sv＝ΔpSv由能量守恒，由此损失的功率等于回路的电功率，即：１９、如图所