【渐进式】人教版物理选修3-1第三章《磁场》单元复习.doc

高二物理第三章磁场章末总结
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一、磁场的描述
1、产生：运动的电荷产生磁场——对放入其中的磁极或电流有
速度选择器、
霍尔效应、
例题分析课后作业一.有关
安培力的计算
1.如图3・19所示，金属杆〃的质量为〃?，长为厶通过的电流为/,处在磁感应强度为3的匀强磁场屮，结果弘静止且紧压于平肓导轨上。

若磁场的方向与导轨平面成&角，求：（1）杆“受到的摩擦力？（2）杆对导轨的压力？
二、有关洛伦兹力的计算
2.板长和板距之比为3:2的两块带电平行板之间有相互垂直的匀强磁场和匀, J ’ 强电场。

质虽为加、电荷量为q
2、磁感强度: B=（3丄厶）方向：小磁针N极的受力方向、磁感线切线方向
3、磁通量:
4、磁感线:
.磁场的作用
1、安培力:
大小：
方向：
应用：
0= _______ （S丄B）标量，但有正负之分（分正反向穿过S而）
用来描述磁场强弱方向分布的假象曲线，磁感线从北极出发___________ 南极。

磁感线的疏密程度表示_________ ;切线方向表示 _________ ;
磁场对电流的作川
①尸二此时安培力最
② F= _______ （3〃厶），
垂直于3、/所在的平面，
磁电式电流表（辐向磁场）；导线在安培力作用下的运动分析F
2、洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用
大小：
此时安培力最_____ 0
左手定则判断（如上图）
方向:
应用:
©/= _________ （v丄E）,
②/= ________ （u〃B）,
垂直于8、卩所在的平面，洛伦兹力不做功，
不改变电荷的速度大小。

「只在洛伦兹力作用下：Bqv^m-得：
此时洛伦兹力最______ 。

此时洛伦兹力最_____ O
左手定则判断（如上图）
的作用
速度越大，半径越大；T=________ 运动周期与速度无关
等离子体发电机、质谱仪、回旋加速器（电场加速、磁场回旋）电磁流
量计、粒子在有界磁场屮的运动（找圆心、定半径、求时间）实例:
图
3-19
的带正电的粒子（重力不计），以速度-沿图示方向•■•••中间进入。

若撤掉电场，粒子恰好从极板边缘射出；若撤掉磁场，粒子也恰好从丁. . \ 极板边缘射岀；则磁感应强度和电场强度的大小之比B : E= ________________________ o| | 1
3. 图9J0表示磁流休的发电原理：将一束等离子体沿图示方向以速度卩喷射入磁场，金属板 A 、B 就形成一个总流电源，设磁感应强度为B,金属板A 、B 相距d,外接电阻R, A 、B 间弥漫
的电离气体电阻为几则下述说法正确的是
（
）
A. 金属板A 为电源的正极
B. 开关断开时，金属板间的电势差为3诙
C. 开关闭合时，金属板间的电势差为BvdR/（R+" D ・等离了体发生偏转的原因是洛伦兹力人于所受电场力
4. ______________ 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，当电流通过导体板吋，在导体板的上侧面A 和下侧面 A ，之间会产牛.电势差，这种现象称为霍尔效应.达到稳定状态时，导体板上 侧面A 的电势 ___ 卜-侧面A ，的电势（填“高于”“低于,或“等于”）；假
设该导体每立方米有"个自山电子，测得AA ，电势差为U,则导体的电流强 度是 O
5. 如图所示为质谱仪的原理图，/为粒子加速器，电压为3； B 为速度选择器，磁场与电场 正交，磁感应强度为5,板间距离为丛C 为偏转分离器，磁感应强度为园。

今有一质量为也、电 量为q 的正离子由静止加速后，恰好通过速度选择器，进入分离器后做半径为7?的匀速圆周运动, 求：（1）粒了的
速度v ； （2）速度选择器的电压6； （3）粒了在血磁场屮做圆周运动的半径R 。

6. 回旋加速器是用來加速-群带电粒子使它们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，以便在盒内的窄缝屮形成匀强电场，使粒子每次
穿过狭缝时都得到加速（不考虑粒了通过狭缝所经历的时间），两盒放在匀强磁场屮，磁场方向垂肓 于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒了源射出的粒了电荷量为q,质量为加，粒了最大回旋 半径为尺咲 求： ⑴粒子在盒内做何种运动；（2）所加交变电流频率及粒子角速度；（3）粒子
7. 真空区域有宽度为厶、磁感应强度为3的匀强磁场，磁场方向如图2所示，MN 、P0是磁 场的边界
磁场纵向范围足够大。

质屋为加、电荷量为+g 的粒了沿着与A7N 夹角为”=30。

的方向垂 直射入磁场中，
粒子刚好没能从PQ 边界射出磁场（不计粒子重力的影响）.求（1）粒子射入磁场的
速度及在磁场中运动的时间.（2）如果将电荷改为负电荷，结果乂是多少？
“冷耳咿
I I I I
；
X X J
离开加速器时的最大速度及授大动能。

5
5
高二物理 第三章 磁场 章末总结
答案
3. 从右向左看，磁场垂直纸面想外，所以正电荷受洛伦兹力向B 极板偏，负电荷向A 极板偏, 所以B 极板带正电。

断开K 时，AB 间电荷聚集到它产生的电场足够强，对后续飞入的 电荷产牛•的电场力与洛伦兹力平衡时，粒子不在偏转，电势差达到稳定 值。

即：
Bqv = qE = q^所以电势差U 二Bvd
一、磁场的描述
1、力
2、B= —
IL 4、进入、磁场的强弱、该点磁场的方向。

二磁场的作用
1、① F = BIL 、人
②尸=0、小
2、®f=Bqv > 大
②/=0、小
mv r =——
qB 仆
2兀皿
T = ----
qB
例题分析课后作业
一.有关安培力的计算
1、如图,金属棒受重力 mg 、安培力F, 摩擦力f 平衡。

(2) 棒对导轨的压力为重力与安培力的竖直分量之差
F N = mg-BILcos6
二、有关洛伦兹力的计算
2.撤掉电场，粒子做匀速圆周运动，设其半径为r,板长3d,板距 2do 则r 1
=(r-d)2
+(3d)3
所以r=5d
由Bqvf 亡得:“竺=竺 r qr 5qd
若撤掉磁场，粒了做类平抛运动，町得x 、y 两方向上的方程为： 3d = vt
宀丄力訂些『2
2 2 m
oY 曲电场时
联解可得：E = ^-
9qd 答案：詈
9 To?
3、<P=BS
闭合K时，形成回路，山闭合电路欧姆定律1=-^-得：
R + r
= = d—・R=^・R
R + r R + r
AB放电时，AB间电场强度就减小，电场力就会小于洛伦兹力，粒子就继续偏转，己补充减少的电荷。

选：BCD
4.导体内定向运动的是白由电子，受洛伦兹力向下，电子向A侧偏转，结杲A侧电势高。

AA电势差为U,形成的稳定电场场强为E = -
h
后续自由电了受洛伦兹力和反向的电场力作用，而不再偏转。

由此可得: eE = Bev所以：r Q n • hd • vt • e . ., . E . rr
/ =——= -------- =nhdev = nhae — = ndeU
t t B
5.⑴由动能定理得：qU、= —/w2丿0「以：v =、~-
2 V m
(2)粒子能通过两个正対的小孔，说明做的是匀速直线运动，电场力和洛伦兹力平衡。

qE = q —= 5]qv所以：U2 = B{dv = d V zw
v
⑶在C区，洛伦兹力充当向心力，因为B2qv = m —
R
6.(1)扁形盒由金属导体制成，扁形盒可屏蔽外电场，盒内只有磁场而无电场，带电粒子在扁形盒内做匀速圆周运动，在窄缝间做吋间极短的匀加速运动。

(2)由于离了在电场内运动时间极短，粒了在此段时间相对磁场中经历的时间可忽略。

因此高频
交流电压频率要符合离了冋旋频率。

因为回旋频率户+ = "^2，角速度血=2沪瞥
(3)设离了最人冋旋半径为心“,得出最人动能
7.
(1) ill图甲所示，设粒子在磁场中运动的轨迹半径为「恰好没能从右边界穿出时，其运动轨迹的鬪心角为a= (2兀・2)
由几何关系知：r+rcos0 = L,所以r = L/( 1 +cos0)=2L/(2+ V3 )
由向心力公式F f} = ma fl知:Bqv = m
所以心型=4^
巾加(2 + J3)
- 2/zr 2龙・2L〃?(2 + V^) 2mn
|大］为T = ---- = ------ 产--- ------ = -----
V (2 +A/3)2BqL Bq 与粒子的速度无关，所以粒子在磁场运动的时间“ _ (2兀一20) 丁 _ 2(71一0)m
I — 1 —
2龙Bq
(2)如果改为负电荷粒子运动轨迹如图乙所示。

粒子运动轨迹半径为r,则山儿何关系知：rcos0+L = r r = 17(1
-cos0)=2L/(2 -羽)
町以得到心致
m m(2 - A/3)
周期仍为r = —= 运动吋间为厂=—r =
v Bq2/r Bq。