1、配粵教版物理選修3-1章 末 總 結(jié)配粵教版物理選修3-1配粵教版物理選修3-1配粵教版物理選修3-1一、通電導(dǎo)體在磁場中的運動問題1. 通電導(dǎo)線在磁場中會受到安培力作用，由于安培力的 方向與電流的方向、磁場的方向之間存在著較復(fù)雜的空間方位 關(guān)系，因此要求學(xué)生有較強的空間想象力，并且善于把立體圖 改畫成平面圖將此類題目處理好要注意兩點：(1) 分析安培力的方向應(yīng)牢記安培力方向既跟磁感應(yīng)強度 方向垂直又跟電流方向垂直；(2) 畫出導(dǎo)體受力的平面圖物理選修3-1配粵教版2. 安培力與以前各章節(jié)知識均能綜合到一起，其分析與 解決問題的方法與力學(xué)方法相同，只不過是在分析受力時再加 一種安培力即可(1)

2、 利用畫出的平面圖對導(dǎo)體棒進行詳細的受力分析分 析安培力時如果F、B、I兩兩垂直，可根據(jù)左手定則判斷安培力的方向，如果B和I不垂直，可把B進行正交分解，利用B的 方向判斷出安培力的方向(2) 根據(jù)平衡條件或運動情況列方程求解 例1 如圖甲所示，光滑的平行導(dǎo)軌傾角為，處在磁感應(yīng)強度為B方向豎直向下的勻強磁場中，導(dǎo)軌中接入電動 勢為E、內(nèi)阻為r的直流電源，電路中有一阻值為R的電阻，其 余電阻不計將質(zhì)量為m，長度為L的導(dǎo)體棒ab由靜止釋放， 求導(dǎo)體棒在釋放的瞬間加速度的大小甲乙解析：對導(dǎo)體棒受力分析，畫出側(cè)面受力圖如圖乙所示，導(dǎo)體棒受重力 mg、支持力 FN 和安培力 F，對力使用正交分解法，利用閉

3、合電路歐姆定律和牛頓第二定律可求解由閉合電路歐姆定律得 I E， Rr安培力 FBIL， 沿斜面方向由牛頓第二定律得mamgsin Fcos ， ( )解得 agsin BELcos m Rr( )答案：gsin BELcos m Rr物理選修3-1配粵教版二、帶電粒子的電磁偏轉(zhuǎn)“電偏轉(zhuǎn)”和“磁偏轉(zhuǎn)”分別是利用電場和磁場對運動電 荷施加作用力，從而控制其運動方向，由于磁場和電場對電荷 的作用具有不同的特征，使得兩種偏轉(zhuǎn)存在著差別1. 受力特征(1) “磁偏轉(zhuǎn)”：質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子以速度v垂直 射入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，所受的磁場力(即洛倫茲 力)fqvB與粒子的速度v有關(guān)，f所產(chǎn)

4、生的加速度使粒子的速 度方向發(fā)生變化，而速度方向的變化反過來又導(dǎo)致f的方向變 化，f是變力(2) “電偏轉(zhuǎn)”：質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子以速度v0垂 直射入電場強度為E的勻強電場中時，所受的電場力FqE， 與粒子的速度v0無關(guān)，F(xiàn)是恒力2. 運動規(guī)律(1) “磁偏轉(zhuǎn)”：變化的 f 使粒子做勻速圓周運動，其運動規(guī)律分別從時間(周期)、空間(半徑)兩個側(cè)面給出如下表達形式：T2m，rmvBqqB(2) “電偏轉(zhuǎn)”：恒定的 F 使粒子做勻變速曲線運動，即“類平拋運動”，其運動規(guī)律分別沿垂直于和平行于電場的兩 個相互垂直的方向給出為v v ，xvt；vqEt，y1qE 2x00y m2 m t物理選修

5、3-1配粵教版3. 動能變化的差別在“磁偏轉(zhuǎn)”中，由于f始終與粒子的運動速度垂直，所 以其動能的數(shù)值保持不變，在“電偏轉(zhuǎn)”中，由于電場力F做 功，其動能發(fā)生變化 例2 如圖所示，在直角坐標系的第一、二象限內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，第三象限有沿y軸負方向的勻強電 場，第四象限內(nèi)無電場和磁場質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子 從M點以速度v0沿x軸負方向進入電場，不計粒子的重力，粒 子經(jīng)N、P最后又回到M點，設(shè)OML，ON2L(1) 則電場強度E的大小等于()04mv2A. qL0mv2mv20B. qL02mv2C. 2qLD. qL(2) 勻強磁場的方向是 (3) 磁感應(yīng)強度 B 的大小是多少？物理選

6、修3-1配粵教版解析：(1)帶電粒子在第三象限：1 qEmv2L2 m t2，且 2Lv0t，則解得 E0，選項 C 正確2qL(2) 粒子帶負電，由左手定則可知勻強磁場的方向為垂直紙面向里(3) 設(shè)粒子到達 N 點的速度為 v，如圖所示設(shè)運動方向與 x 軸負方向的夾角為 ，由動能定理得qEL1mv21v2，22m0將 E 代入可得 v2v0，所以 45粒子在磁場中做勻速圓周運動，經(jīng)過 P 點時速度方向也與x 軸負方向成 45角則 OPOML，NPNOOP3L，粒子在磁場中的軌道半徑為：R1 132，2NPcos 45又 Rmv2LB2mv0qB，解得：3qL答案：(1)C (2)垂直紙面向里

7、 2mv0(3)3qL三、帶電粒子在復(fù)合場中的運動問題1. 帶電粒子在電場、磁場或重力場并存的復(fù)合場中運動 分類：(1) 若粒子所受的電場力、洛倫茲力和重力的合力為零， 則粒子做勻速直線運動；(2) 若粒子所受勻強電場的電場力和重力平衡，那么粒子 在勻強磁場的洛倫茲力作用下有可能做勻速圓周運動；物理選修3-1配粵教版(3) 若粒子所受的電場力、洛倫茲力和重力的合力方向與 速度方向不在同一直線上，粒子做非勻變速曲線運動，在這種 情況下，雖然粒子的軌跡不是簡單的曲線，但由于洛倫茲力不 做功，重力和電場力做的功只由初末位置的高度差和電勢差決 定，所以一般應(yīng)用動能定理或能量守恒定律來解會比較方便物理選

8、修3-1配粵教版2. 應(yīng)用舉例(1) 電視機顯像管中的電子束，先經(jīng)過加速電場加速后， 再進入磁場區(qū)進行偏轉(zhuǎn)；(2) 測比荷的質(zhì)譜儀，先使待測粒子經(jīng)過加速電場加速， 再經(jīng)過速度選擇器，最后進入磁場進行偏轉(zhuǎn)；(3) 回旋加速器，通過電場和磁場交替作用，使帶電粒子 獲得足夠的能量物理選修3-1配粵教版(4) 磁流體發(fā)電機磁流體發(fā)電機就是利用等離子體來發(fā)電在高溫條件下 (例如2 000 K)氣體發(fā)生電離，電離后的氣體中含有離子、電子和未經(jīng)電離的中性粒子因為正、負電荷的密度幾乎相等，故 從整體看來呈電中性，這種高度電離的氣體就稱為等離子體， 也有人稱它為“物質(zhì)的第四態(tài)”物理選修3-1配粵教版磁流體發(fā)電機

9、原理如圖甲所示，其平面圖如圖乙所示甲乙物理選修3-1配粵教版(5) 電磁流量計下圖是電磁流量計的示意圖在非磁性材料做成的圓管道 外加一勻強磁場區(qū)域，當管中的導(dǎo)電液體流過此磁場區(qū)域時， 測出管壁上的a、b兩點間的電動勢E，就可以知道管中液體的 流量Q單位時間內(nèi)流過的液體體積(m3/s)(6) 霍爾效應(yīng)如圖所示，厚度為 h，寬度為 d 的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為 B 的勻強磁場中，當電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A 和下側(cè)面A之間會產(chǎn)生d電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)實驗表明，當磁場不太強時， 電勢差 U、電流 I 和 B 的關(guān)系為 UkIB，式中的比例系數(shù) k稱為霍爾系數(shù)物理選修3-1

10、配粵教版霍爾效應(yīng)可解釋為：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在 導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而 形成橫向電場，橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的電 場力，當電場力與洛倫茲力達到平衡時，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間 就會形成穩(wěn)定的電勢差例 3 目前世界上正在研究的一種新型發(fā)電機叫作磁流體發(fā)電機如圖，這種發(fā)電機與一般發(fā)電機不同，它可以直接把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能，它的發(fā)電原理是：將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負電的微粒，而 從整體來說呈中性)噴射入磁場，磁場中 A、B 金屬板上會聚集電荷，產(chǎn)生電壓，設(shè) A、B 兩平行金屬板的面積為 S，彼此相距 L，等離子體氣體的導(dǎo)電率為 P(即電阻率的倒數(shù))，噴入速度為 v，板間磁感應(yīng)強度 B 與氣流方向垂直，與板相連的電阻的阻值為 R.問流過 R 的電流 I 為多少？解析：電源電動勢為外電路斷開時電源兩極間的電勢差，當?shù)入x子體勻速通過 A、B 極板時，A