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1、
第三章 電磁感應(yīng) 磁場
(產(chǎn)生:由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生,存在于磁體或通電導(dǎo)體周圍的一種特殊物質(zhì)
'概啟''性質(zhì):對處在磁場中的運(yùn)動(dòng)電荷(或通電導(dǎo)體)有力的作用
(意義:表征磁場性質(zhì)的物理量
磁感應(yīng)強(qiáng)度{定義式:B=^( B丄L)
(定量描述
磁場彳描述'
〔形象描述:磁感線
〔方向:小磁針靜止時(shí)理極所指的方向 磁通量:g=BS( B_LS)
外部:N->S
內(nèi)部:S—N
磁體磁場
'電流磁場——安培定則(左手螺旋定則)
(大小:F= TLBsin 9, tJ為衛(wèi)與]的夾角,L為有效長度
'安九力'方向:由左手定則判斷
(大?。篎=qQBsin 0, &為目
2、與孚的夾角
萬向:由左手定則判斷
特點(diǎn):洛倫茲力不做功
〔洛倫茲力彳特例:沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子,在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周
運(yùn)動(dòng)5血=機(jī)匚八=迢,丁=歴
I應(yīng)用:質(zhì)譜儀、回旋加速器
專題?整合區(qū) 歸納同類專題熟練解題技巧
一、通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動(dòng)的判斷四法
(1)電流元法:把整段通電導(dǎo)體等效為許多小段的直線電流元,用左手定則判斷出每小 段電流元所受安培力的方向,從而判斷整段通電導(dǎo)體所受合力方向.
(2)特殊位置法:把通電導(dǎo)體或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷安培力的方 向.
(3)等效法:環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵,條形磁鐵也可以等效
3、成環(huán) 形電流或通電螺線管,通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流.
⑷利用結(jié)論法:①兩通電導(dǎo)線相互平行時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢,同向電流相互吸引,反向電流 相互排斥;②兩者不平行時(shí),有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢.
【例1如圖1所示,把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近,磁鐵的軸線穿過線圈
的圓心且垂直線圈平面.當(dāng)線圈內(nèi)通以圖示方向的電流后,線圈的運(yùn)動(dòng)情況是 ( )
圖1
A. 線圈向左運(yùn)動(dòng)
B. 線圈向右運(yùn)動(dòng)
C. 從上往下看順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
D. 從上往下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
二、安培力作用下導(dǎo)體的平衡
(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(qiáng)度方向垂直又跟電流方向
4、垂直;
(2) 一般是先把立體圖改畫成平面圖,并將題中的角度、電流的方向、磁場的方向標(biāo)注 在圖上,然后根據(jù)平衡條件列方程.
【例2 如圖2所示,光滑導(dǎo)軌與水平面成a角,導(dǎo)軌寬L.勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.金屬桿
長為L,質(zhì)量為m,水平放在導(dǎo)軌上.當(dāng)回路總電流為I]時(shí),金屬桿正好能靜止.求:
圖2
⑴這時(shí)B至少多大? B的方向如何?
(2)若保持B的大小不變而將B的方向改為豎直向上,應(yīng)把回路總電流I2調(diào)到多大才能 使金屬桿保持靜止?
答案 (1)mgsin a/I1L 垂直于導(dǎo)軌平面向上
(2)I1/cos a
三、帶電粒子在疊加場或組合場中的運(yùn)動(dòng) 正確分析帶電粒子的受力
5、情況和運(yùn)動(dòng)情況,明確運(yùn)動(dòng)過程和運(yùn)動(dòng)性質(zhì),選擇恰當(dāng)?shù)囊?guī)律 解答
1.帶電粒子在組合場中運(yùn)動(dòng)
要依據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)過程的先后順序和受力特點(diǎn)辨別清楚在電場中做什么運(yùn)動(dòng),在磁場中做 什么運(yùn)動(dòng).
2.帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動(dòng)
(1)當(dāng)帶電粒子(帶電體)在疊加場中做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)平衡條件列方程求解.
(2)當(dāng)帶電粒子(帶電體)在疊加場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),往往同時(shí)應(yīng)用牛頓第二定律和平 衡條件列方程求解.
(3)當(dāng)帶電粒子(帶電體)在疊加場中做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),常選用動(dòng)能定理或能量守恒 定律列方程求解.
【例3在如圖所示的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場共存的區(qū)域內(nèi)(不計(jì)重力),電子可能沿水平方向向 右做直線運(yùn)
6、動(dòng)的是 ( )
E 廠
? E
X
X
X
*
*
?
x x b x ?
B
B
XXX a
X
X
X
?
■9
B
XXX ?
" °
X
X
X
?
?
?
A B
C
D
答案 BC
【例4 如圖3所示的直角坐標(biāo)系xOy中,,<0,,>0的區(qū)域內(nèi)有沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場,,三0 的區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場,x軸上P點(diǎn)坐標(biāo)為(一L,0), y軸上M 點(diǎn)
7、的坐標(biāo)為(0, ^3^L).有一個(gè)帶正電的粒子從P點(diǎn)以初速度v沿y軸正方向射入勻強(qiáng) 電場區(qū)域,經(jīng)過M點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)域,然后經(jīng)x軸上的C點(diǎn)(圖中未畫出)運(yùn)動(dòng)到坐
v
答案
0 厶
3
(
厶
2
2
鞏固提升
1.(通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動(dòng)方向的判斷)如圖所示,用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)導(dǎo)線框,導(dǎo)
線框是由兩同心半圓弧導(dǎo)線和直導(dǎo)線ab、cd(ab、cd在同一條水平直線上)連接而成的閉
合回路,導(dǎo)線框中通有圖示方向的電流,處于靜止?fàn)顟B(tài).在半圓弧導(dǎo)線的圓心處沿垂直
于導(dǎo)線框平面的方向放置一根長直導(dǎo)線P.當(dāng)P中通以方向向外的電流時(shí) ()
A. 導(dǎo)線框?qū)⑾蜃髷[動(dòng)
B. 導(dǎo)
8、線框?qū)⑾蛴覕[動(dòng)
C. 從上往下看,導(dǎo)線框?qū)㈨槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
D. 從上往下看,導(dǎo)線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
2.(安培力作用下導(dǎo)體的平衡)傾角為a的光滑斜面上,放一根長L、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒,
通以如圖所示方向電流I,為使其靜止在斜面上,可加一個(gè)強(qiáng)度、方向適當(dāng)?shù)膭驈?qiáng)磁場,
這磁場可能是
A. 垂直于斜面向上,B=mgsin a/IL
B. 垂直于斜面向下,B=mgsin a/IL
C. 豎直向下,B=mgtan a/IL
D. 水平向左,B=mg/IL
()
3.(帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng))如圖所示,有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場,
一束電子流以初速度 v 從水平方向射入,為
9、了使電子流經(jīng)過磁場時(shí)不偏轉(zhuǎn)(不計(jì)重力),
則磁場區(qū)域內(nèi)必須同時(shí)存在一個(gè)勻強(qiáng)電場,這個(gè)電場的場強(qiáng)大小和方向是 ( )
A. B/v,豎直向上
C. Bv,垂直于紙面向里
B. B/v,水平向左
D. Bv,垂直于紙面向外
4.(帶電粒子在組合場中的運(yùn)動(dòng))如圖所示的空間分為I、II、III三個(gè)區(qū)域,各邊界面相互
平行,1區(qū)域存在勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度E=1.0X104 V/m,方向垂直邊界面向右.II、III
區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場,磁場的方向分別為垂直紙面向外和垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度分別 為 B]=2.0 T, B2=4.0 T.三個(gè)區(qū)域?qū)挾确謩e為 d] = 5.0 m、d2=d3 =
10、6.25 m, —質(zhì)量 m = 1.0X10-8 kg、電荷量q=1.6X10-6 C的粒子從O點(diǎn)由靜止釋放,粒子的重力忽略不
計(jì).求:
(1)粒子離開I區(qū)域時(shí)的速度大小v;
(2) 粒子在II區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t;
(3) 粒子離開III區(qū)域時(shí)速度與邊界面的夾角a
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