..磁場分類復習一、磁場的描述：1、關于磁場和磁感線的下列說法中,正確的是〔A．磁極對磁極、電流對電流及磁極對電流的作用力都是通過磁場發(fā)生的B．磁感線總是從磁體北極出發(fā),到磁體南極終止C．磁場中某點的磁場方向就是小磁針在該點時北極的指向D．磁場中某點磁場方向就是小磁針北極在該點的受力方向2、下列說法中正確的是〔A．通電導線受安培力小的地方磁感應強度一定小B．磁感線的指向就是磁感應強度減小的方向C．放在勻強磁場中各處的通電導線,受力大小和方向處處相同D．磁感應強度的大小和方向跟放在磁場中的通電導線受力的大小和方向無關3、關于磁感強度B,下列說法中正確的是〔A．磁場中某點B的大小,跟放在該點的試探電流元的情況有關B．磁場中某點B的方向,跟放在該點的試探電流元所受磁場力方向一致C．在磁場中某點的試探電流元不受磁場力作用時,該點B值大小為零D．在磁場中磁感線越密集的地方,磁感強度越大4.兩導線互相垂直且互相絕緣,兩導線中電流強度大小相等,方向如圖11.1-7所示,則a、b、c、d四個區(qū)域中,磁場較強的兩個區(qū)域是〔A．區(qū)域a和bB．區(qū)域b和dC．區(qū)域a和dD．區(qū)域b和c圖11.1-55、如圖11.1-5所示,兩根垂直紙面平行放置的直導線A、C通有等大電流．在紙面上距A、C等遠處有一點P．若P點磁感應強度的方向水平向左,則導線A、C中的電流方向是如下哪種說法？〔圖11.1-5A．A中向紙里,C中向紙外B．A中向紙外,C中向紙里C．A、C中均向紙外D．A、C中均向紙里二、磁場對電流的作用1.如圖所示,光滑的平行導軌與電源連接后,與水平方向成θ角傾斜放置,導軌上放一個質量為m的金屬導體棒．當S閉合后,在棒所在區(qū)域內(nèi)加一個合適的勻強磁場,可以使導體棒靜止平衡,下面四個圖中分別加了不同方向的磁場,其中一定不能平衡的是<>．2、條形磁鐵放在水平桌面上,它的上方靠近S極一側懸掛一根與它垂直的導電棒,如圖所示<圖中只畫出棒的截面圖>．在棒中通以垂直紙面向里的電流的瞬間,產(chǎn)生的情況是〔A．磁鐵對桌面的壓力減小B．磁鐵對桌面的壓力增大C．磁鐵受到向左的摩擦力D．磁鐵受到向右的摩擦力3、如圖所示,光滑的金屬軌道分水平段和圓弧段兩部分,O點為圓弧的圓心。兩金屬軌道之間的寬度為0.5m,勻強磁場方向如圖所示,大小為0.5T。質量為0.05kg、長為0.5m的金屬細桿置于金屬軌道上的M點。當在金屬細桿內(nèi)通以電流強度為2A的恒定電流時,金屬細桿可以沿桿向右由靜止開始運動。已知MN＝OP＝1m,則<>A．金屬細桿開始運動時的加速度大小為5m/s2B．金屬細桿運動到P點時的速度大小為5m/sC．金屬細桿運動到P點時的向心加速度大小為10m/s2D．金屬細桿運動到P點時對每一條軌道的作用力大小為0.75N4、如圖所示,兩平行金屬導軌間的距離L=0.40m,金屬導軌所在的平面與水平面夾角θ=37°,在導軌所在平面內(nèi),分布著磁感應強度B=0.50T、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場．金屬導軌的一端接有電動勢E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源．現(xiàn)把一個質量m=0.040kg的導體棒ab放在金屬導軌上,導體棒恰好靜止．導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好,導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R0=2.5Ω,金屬導軌電阻不計,g取10m/s2．已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求：⑴通過導體棒的電流；⑵導體棒受到的安培力大??；⑶導體棒受到的摩擦力．三、磁場對運動電荷的作用力1、如圖所示,一電子以與磁場垂直的速度v從P沿PQ方向進入長為d,寬為h的勻強磁場區(qū)域,從N處離開磁場,若電子質量為m,電量為e、磁感應強度為B,則〔A．電子在磁場中運動的時間t=d/vB。電子在磁場中運動的時間t=PN/vC．洛侖茲力對電子做的功是BevhD。電子在N處的速度大小也是v2、如圖所示,x軸上方有垂直紙面向里的勻強磁場.有兩個質量相同,電荷量也相同的帶正、負電的離子〔不計重力,以相同速度從O點射入磁場中,射入方向與x軸夾角均為θ.則正、負離子在磁場中〔A.運動時間相同B.運動軌道半徑相同C.重新回到x軸時速度大小和方向均相同D.重新回到x軸時距O點的距離相同3、如圖,空間有垂直于xoy平面的勻強磁場.t=0的時刻,一電子以速度v0經(jīng)過x軸上的A點,方向沿x軸正方向.A點坐標為<-R/2,0>,其中R為電子在磁場中做圓周運動的軌道半徑.不計重力影響,則以上說法正確的是<>v0<-R/2v0<-R/2,0>OxAyB.電子在時,第一次經(jīng)過y軸C.電子第一次經(jīng)過y軸的坐標為<0,>D.電子第一次經(jīng)過y軸的坐標為<0,>4、如圖所示,一束電子〔電量為e以速度v垂直射入磁感強度為B,寬度為d的勻強磁場中,穿透磁場時速度方向與電子原來入射方向夾角是30°,則電子的質量是和穿透磁場的時間分別是多少？5.長為L、間距也為L的兩平行金屬板間有垂直紙面向里的勻強磁場,如圖所示,磁感應強度為B。今有質量為m、帶電荷量為q的正離子從平行板左端中點以平行于金屬板的方向射入磁場。欲使離子不打在極板上,求入射離子的速度大小應滿足的條件。6、如圖所示,在y＜0的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場,磁場方向垂直于xy平面并指向紙里,磁感應強度為B.一帶負電的粒子〔質量為m、電荷量為q以速度v0從O點射入磁場,入射方向在xy平面內(nèi),與x軸正向的夾角為θ.求：〔1該粒子射出磁場的位置；〔2該粒子在磁場中運動的時間.〔粒子所受重力不計<3>若粒子射出磁場的位置與O點的距離為l,求該粒子的電荷量和質量之比q/m。四,帶電粒子在磁場中運動應用〔一、質譜儀：①構造：如圖所示,由粒子源、加速電場、和照相底片等構成．②原理：粒子由靜止被加速電場加速,根據(jù)動能定理可得關系式qU=mv2/2；粒子在磁場中受洛倫茲力作用而偏轉,做勻速圓周運動,根據(jù)牛頓第二定律得關系式qvB=mv2/r；由兩式可得出需要研究的物理量,如粒子軌道半徑、粒子質量、比荷；r=、m=、=．〔二．回旋加速器：①構造：如圖所示,D1、D2是半圓金屬盒,D形盒的縫隙處接交流電源．D形盒處于磁場中．②原理：交流電的周期和粒子做圓周運動的周期,粒子在圓周運動的過程中一次一次地經(jīng)過D形盒縫隙,兩盒間的電勢差一次一次地反向,粒子就會被一次一次地加速．由qvB=mv2/R,得Ekm=,可見粒子獲得的最大動能由磁感應強度和D形盒決定,與加速無關．1、質譜儀是一種測定帶電粒子質量和分析同位素的重要工具,它的構造原理如圖所示,離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束<速度可看作為零>,經(jīng)加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場,到達記錄它的照相底片P上,設離子在P上的位置到入口處S1的距離為x,可以判斷：〔A.若離子束是同位素,則x越大,離子質量越大B.若離子束是同位素,則x越大,離子質量越小C.只要x相同,則離子質量一定相同D.只要x相同,則離子的荷質比一定相同2．如圖所示,一個質量為m、電荷量為e的粒子從容器A下方的小孔S,無初速度地飄入電勢差為U的加速電場,然后垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中,最后打在照相底片M上．則〔A．粒子進入磁場時的速率v=eq\r<\f<2eU,m>>B．粒子在磁場中運動的時間t=eq\f<2πm,eB>C．粒子在磁場中運動的軌道半徑r=eq\f<1,B>eq\r<\f<2mU,e>>D．若容器A中的粒子有初速度,則粒子仍將打在照相底片上的同一位置3、如圖所示回旋加速器兩個D形盒的半徑均為R用來加速質量為m,電荷量為q的質子,使質子由靜止加速度當速度達到v后,由A孔射出求：〔1加速器中勻強磁場的大小和方向？〔2設兩個D形盒間距為d,其間所加電壓為U質子每次經(jīng)過電場后能量增加,加速到上述速度所需回旋的周數(shù)〔3假設離子經(jīng)加速電場的時間忽略不計,離子在回旋加速器中運動的時間五、帶電粒子在復合場中的運動復合場是指電場、磁場和重力場并存,或其中某兩場并存、或分區(qū)域存在,帶電粒子在復合場中的運動形式一般有兩種1、靜止或勻速直線運動特點〔重力、電場力、洛倫茲力合力為零2、勻速圓周運動特點：重力與電場力等大反向,帶電粒子在洛倫茲力作用下,在垂直與磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動、1、如圖所示,質量為m,帶電荷量為–q的微粒以速度v與水平方向成45°角進入勻強電場和勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里．如果微粒做勻速直線運動,則下列說法正確的是〔A．微粒受電場力、洛倫茲力、重力三個力作用B．微粒受電場力、洛倫茲力兩個力作用C．勻強電場的電場強度E=2mg/qD．勻強磁場的磁感應強度B=mg/qv2、如圖所示,在x軸上方有垂直于xy平面向里的勻強磁場,磁感應強度為B；在x軸下方有沿y軸負方向的勻強電場,場強為E。一質量為m,電量為-q的粒子從坐標原點Ｏ沿著y軸正方向射出。射出之后,經(jīng)過一段時間,粒子向上運動到達x軸時,它與點Ｏ的距離為L?！擦Ｗ又亓Σ挥嬊蟆?粒子的初速度v〔2此段運動時間t。3、如圖所示,在x＜0且y＜0的區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度大小為B,在x＞且y＜0的區(qū)域內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強電場。一質量為m、電荷量為q的帶電粒子從x軸上的M點沿y軸負方向垂直射入磁場,結果帶電粒子從y軸的N點射出磁場而進入勻強電場,經(jīng)電場偏轉后打到x軸上的P點,已知=l。不計帶電粒子所受重力,求：〔1帶電粒子從射入勻強磁場到射出勻強電場所用的時間；〔2勻強電場的場強大小。4、如圖甲所示,建立Oxy坐標系,兩平行極板P、Q垂直于y軸且關于x軸對稱,極板長度和板間距均為l,第一四象限有磁場,方向垂直于Oxy平面向里。位于極板左側的粒子源沿x軸間右連接發(fā)射質量為m、電量為+q、速度相同、重力不計的帶電粒子在0~3t0時間內(nèi)兩板間加上如圖乙所示的電壓〔不考慮極邊緣的影響。已知t=0時刻進入兩板間的帶電粒子恰好在t0時,刻經(jīng)極板邊緣射入磁場。上述m、q、l、t0、B為已知量?！膊豢紤]粒子間相互影響及返回板間的情況〔1求電壓U0的大小?！?求t0/2時進入兩板間的帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑。〔3何時把兩板間的帶電粒子在磁場中的運動時間最短？求此最短時間。六、帶電粒子在復合場中的運動的應用⑴速度選擇器：原理圖如圖所示,平行板中電場強度E和磁感應強度B互相垂直．這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來,所以叫做速度選擇器．帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是qE=qv0B,即v0=．思考：1、v=E/B的+2q能否直線通過？2、v=E/B的-q能否直線通過？3、v>E/B的+q呢？V<E/B的+q呢？4、v=E/B的+q能否從右側直線通過？⑵磁流體發(fā)電機：原理圖如圖所示,磁流體發(fā)電是一項新興技術,它可以把內(nèi)能直接轉化為電能．根據(jù)左手定則,如圖中的B是發(fā)電機極．磁流體發(fā)電機兩極板間的距離為l,等離子體速度為v,磁場磁感應強度為B,則兩極板間能達到的最大電勢差U=．練2.如圖所示為磁流體發(fā)電機的示意圖,將氣體加熱到很高的溫度,使它成為等離子體<含有大量正、負離子>,讓它以速度v通過磁感應強度為B的勻強磁場區(qū)。已知通道的長為L,寬為a,高為d,該等離子體充滿板間的空間,其電阻率為ρ。這里有間距為d的電極a和b.<1>哪個電極為正極？<2>求發(fā)電機的電動勢<3>求k閉合后電極間的電勢差.<4>求發(fā)電機的最大輸出功率⑶電磁流量計：原理圖如圖所示,圓形導管直徑為d,用非磁性材料制成,導電液體在管中向左流動,導電液體中的自由電荷〔正、負離子,在洛倫茲力的作用下橫向偏轉,a、b間出現(xiàn)電勢差,形成電場,當自由電荷所受的電場力和洛倫茲力平衡時,a、b間的電勢差就保持穩(wěn)定,即：qvB=qE=qU/D,所以v=,因此液體流量所以Q=vS=．⑷霍爾效應：原理圖如圖所示,在勻強磁場中放置一個矩形截面的載流導體,當磁場方向與電流方向垂直時,導體在與磁場、電流方向都垂直