高中生物一輪復(fù)習(xí)教案

高考物理第一輪磁場對電流的作用力復(fù)習(xí)學(xué)案。

第二課時磁場對電流的作用力

【教學(xué)要求】
1．會用左手定則確定安培力方向，計算勻強(qiáng)磁場中安培力的大小。
2．知道磁電式電表構(gòu)造及測電流大小和方向的原理。
【知識再現(xiàn)】
一、安培力：
磁場對電流的叫安培力．
二、安培力的大小計算
1．當(dāng)B、I、L兩兩垂直時，．若B與I(L)夾角為θ，則．
2．公式的適用條件：一般只適用于勻強(qiáng)磁場．
三、安培力的方向判定
用左手定則判定：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿人手心，并使指向電流的方向，那么，所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向．
議一議：安培力公式F＝BIL只適用于勻強(qiáng)磁場嗎?
知識點(diǎn)一安培力的大小與方向
要判斷求解安培力,首先要明確導(dǎo)線所在處的磁場,再根據(jù)安培力公式F=BIL求解.
【應(yīng)用1】如圖所示，平行于紙面水平向右的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度。位于紙面內(nèi)的細(xì)直導(dǎo)線，長L=1m，通有I=1A的恒定電流。當(dāng)導(dǎo)線與B1成60°夾角時，發(fā)現(xiàn)其受到的安培力為零，則該區(qū)域同時存在的另一勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的可能值為（）
A．B．C．D．
導(dǎo)示:安培力為零的可能是磁場與導(dǎo)線平行或合磁場為零。如圖為求得磁場最小時的矢量圖，由圖可知另一磁場的最小值為，故選BCD。
本題的重點(diǎn)是在求解磁場，并非安培力公式的使用，但要對安培力公式使用條件要熟悉。
知識點(diǎn)二磁電式電表的工作原理
1．磁電式電流表的構(gòu)造：如圖所示，在一個磁性很強(qiáng)的蹄形磁鐵的兩極間有一個固定的圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一個可以繞軸轉(zhuǎn)動的鋁框，鋁框上繞有線圈，鋁框的轉(zhuǎn)軸上裝有兩個螺旋彈簧和—個指針，線圈的兩端分別接在這兩個螺旋彈簧上，被測電流經(jīng)過這兩個彈簧流入線圈。
2．磁電式電流表的工作原理：如圖所示，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻輻向分布的磁場。放在其中的通電線圈不論轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行，線框兩邊所受的磁場力始終與線框平面垂直。線圈轉(zhuǎn)動時，通過轉(zhuǎn)軸收緊兩根螺旋彈簧。這樣，線圈在通電時除了受到磁力外，還受到彈簧的反抗力，當(dāng)兩種力的作用效果達(dá)到平衡時，線圈停在一定的位置上。線圈的偏轉(zhuǎn)角度θ與電流I成正比，這樣，在線圈上裝上指針，由于指針偏轉(zhuǎn)角度跟電流大小成正比，就能根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)角度的大小得出電流的數(shù)值。它的優(yōu)點(diǎn)是電流表刻度是均勻的．靈敏度高。
【應(yīng)用2】矩形線圈abcd放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向沿z軸，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.34×10—2T．如圖所示．線圈邊長ad=6cm，ab=8cm，線圈是均勻的，總質(zhì)量為2.8×10—3kg，此線圈可繞ad邊自由轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈靜止在與xOz平面成30°角的位置，則通過線圈的電流的大小為，方向?yàn)?g取10m／s2)
導(dǎo)示:設(shè)矩形線圈abcd的總質(zhì)量為m0
方向沿abcda(用左手定則判斷bc邊。
電磁力矩就是安培力的力矩，可用M電=BIScosθ計算，其中S為線圈的面積，θ為勻強(qiáng)磁場B與線圈平面的夾角，該公式不僅僅適用于矩形線圈，對其他形狀的線圈，包括形狀不規(guī)則的線圈都適用．
類型一有關(guān)安培力的計算
【例1】水平面上有電阻不計的U形導(dǎo)軌NMPQ，它們之間的寬度為L，M和P之間接入電動勢為E的電源(不計內(nèi)阻)。現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為m，電阻為R的金屬棒ab，并加一個范圍較大的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方，如圖所示，問：
(1)當(dāng)ab棒靜止時，受到的支持力和摩擦力各為多少?
(2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少?此時B的方向如何?
導(dǎo)示:從b向a看視圖如圖所示。
根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右。
該題為安培力與力學(xué)，電路相聯(lián)系的綜合問題，求解時要注意：①要正確地對通電導(dǎo)體進(jìn)行受力分析，特別是安培力的方向，牢記安培力的方向既和B垂直又和L垂直。②由于B、I、L的方向關(guān)系涉及三維的立體空間，為便于分析，要善于選擇合理的角度，將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖(俯視圖、剖視圖、側(cè)視圖等)。
類型二導(dǎo)線之間的安培力
【例2】如圖所示，兩根平行放置的長直導(dǎo)線a和b載有大小相同，方向相反的電流，a受到的磁場力大小為F1．當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)镕2，則此時b受到的磁場力大小變?yōu)?)
A．F1B．F1-F2C．F1+F2D．2F1-F2
導(dǎo)示:根據(jù)安培定則和左手定則，可以判定a導(dǎo)線受b中電流形成的磁場的作用力F1，方向向左．同理b受a磁場的作用力大小也是F1，方向向右．新加入的磁場無論什么方向，a、b受到的這個磁場的作用力F總是大小相等方向相反．如果F與F1方向相同，則兩導(dǎo)線受到的力大小都是F1+F2，若F與F1方向相反，a、b受到的力的大小都是│F-F1│．因此當(dāng)再加上磁場時若a受的磁場力大小是F2，b受的磁場力大小也是F2，所以A對。故選A。
此題沒有指明外加磁場確切方向，應(yīng)該立即意識到可能有兩種情況，然后分別進(jìn)行分析，但這樣終究稍微麻煩些．左手定則中涉及電流、磁場、磁場力三個量的方向．此題中外加磁場一旦確定以后其方向是不變的．但a、b兩電流方向相反，故a、b所受外加磁場的力必定反向，然后再與F1合成就行了．
類型二磁感應(yīng)強(qiáng)度的測量
要測量一個物理量，首先要確定測量的原理，這里提供的方法是利用安培力的方法來測量的。
【例2】如圖所示是一個可以用來測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的裝置．一長方體絕緣容器內(nèi)部高為L，厚為d，左右兩管等高處裝有兩根完全相同的開口向上的管子a、b，上、下兩側(cè)裝有電極C(正極)和D(負(fù)極)，并經(jīng)開關(guān)S與電源連接．容器中注滿能導(dǎo)電的液體，液體的密度為ρ．將容器置于一勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里，當(dāng)開關(guān)斷開時，豎直管子a、b中的液面高度相同；開關(guān)S閉合后，a、b管中液面將出現(xiàn)高度差．若閉合開關(guān)S后，a、b管中液面將出現(xiàn)高度差為h，電路中電流表的讀數(shù)為I，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小．
導(dǎo)示:開關(guān)S閉合后，導(dǎo)電液體中有電流由C流向D，根據(jù)左手定則可知導(dǎo)電液體要受到向右的安培力F的作用，在液體中產(chǎn)生附加壓強(qiáng)p，這樣a、b管中液面將出現(xiàn)高度差．設(shè)液體中產(chǎn)生附加壓強(qiáng)為p，則：所以磁感應(yīng)強(qiáng)度月的大小為：
此類問題的特點(diǎn)是題干長，解答簡單．解答時需要認(rèn)真審題，弄清題目所敘述的物理實(shí)質(zhì)，轉(zhuǎn)化成熟悉的物理模型來求解．
1．如圖所示，在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導(dǎo)線a、b和c，各導(dǎo)線中的電流大小相同，其中a、c導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外，b導(dǎo)線電流垂直紙面向內(nèi)。每根導(dǎo)線都受到另外兩根導(dǎo)線對它的安培力作用，則關(guān)于每根導(dǎo)線所受安培力的合力，以下說法正確的是（）
A．導(dǎo)線a所受合力方向水平向右
B．導(dǎo)線c所受合力方向水平向右
C．導(dǎo)線c所受合力方向水平向左
D．導(dǎo)線b所受合力方向水平向左
2．（07廣東茂名模考）如圖所示，用兩條一樣的彈簧秤吊著一根銅棒，銅棒所在的虛線框范圍內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，棒中通入自左向右的電流。當(dāng)棒靜止時，彈簧秤示數(shù)為F1；若將棒中電流反向，當(dāng)棒靜止時，彈簧秤的示數(shù)為F2，且F2＞F1，根據(jù)上面所給的信息，可以確定（）
A．磁場的方向
B．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小
C．安培力的大小
D．銅棒的重力
3．（07南京二模）如圖所示，用三條細(xì)線懸掛的水平圓形線圈共有n匝，線圈由粗細(xì)均勻、單位長度的質(zhì)量為2.5g的導(dǎo)線繞制而成，三條細(xì)線呈對稱分布，穩(wěn)定時線圈平面水平，在線圈正下方放有一個圓柱形條形磁鐵，磁鐵的中軸線OO′垂直于線圈平面且通過其圓心O，測得線圈的導(dǎo)線所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5T，方向與豎直線成30°角，要使三條細(xì)線上的張力為零，線圈中通過的電流至少為（）
A．0.1AB．0.2A
Ｃ．0.05AＤ．0.01A
4．（07海南卷）據(jù)報道，最近已研制出一種可投入使用的電磁軌道炮，其原理如圖所示。炮彈（可視為長方形導(dǎo)體）置于兩固定的平行導(dǎo)軌之間，并與軌道壁密接。開始時炮彈在導(dǎo)軌的一端，通以電流后炮彈會被磁力加速，最后從位于導(dǎo)軌另一端的出口高速射出。設(shè)兩導(dǎo)軌之間的距離m，導(dǎo)軌長Ｌ＝5.0m，炮彈質(zhì)量。導(dǎo)軌上的電流I的方向如圖中箭頭所示?？梢哉J(rèn)為，炮彈在軌道內(nèi)運(yùn)動時，它所在處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終為Ｂ＝2.0Ｔ，方向垂直于紙面向里。若炮彈出口速度為，求通過導(dǎo)軌的電流I。忽略摩擦力與重力的影響。
參考答案
1．B2．ACD3．A
4．

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高考物理第一輪考綱知識復(fù)習(xí):磁場及其對電流的作用

第1節(jié)磁場及其對電流的作用
【高考目標(biāo)導(dǎo)航】
考綱點(diǎn)擊熱點(diǎn)提示
磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線
通電電流導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向
安培力、安培力的方向
勻場磁場中的安培力
洛倫茲力、洛倫茲力方向
洛倫茲力公式
帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動
質(zhì)譜儀和回旋加速器
說明：（1）安培力的計算只限于電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的情形
（2）洛倫茲力的計算只限于速度與磁場方向垂直的情形1.考查磁場的基本概念，如磁感線、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量等，一般以選擇題的形式出現(xiàn)
2.結(jié)合左手定則分析解決通電導(dǎo)體在磁場中的平衡，運(yùn)動類問題，以非選擇題的形式考查居多
3.帶電粒子在勻場磁場中的勻速圓周運(yùn)動，確定其圓心、半徑、運(yùn)動軌跡等
4.帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動問題，以及分析解決電磁式電表、電流天平、粒子速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)、質(zhì)譜儀、回旋加速器、霍爾效應(yīng)、電磁流量計等磁場知識在生活和科技方面的應(yīng)用問題，幾乎是每年高考考查的重點(diǎn)，常以計算題的形式出現(xiàn)。
【考綱知識梳理】
磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度
磁場：
（1）基本特性：對放入磁場中的（磁極、電流、運(yùn)動的電荷）有力的作用，它們的相互作用通過磁場發(fā)生。
（2）方向：磁場中任一點(diǎn)小磁針北極(N極)的受力方向(小磁針靜止時N的指向)為該處的磁場方向。
2、磁感應(yīng)強(qiáng)度：
（1）表示磁場強(qiáng)弱的物理量
（2）大?。築=F/IL
（3）方向：；是小磁針靜止時N極的指向
3、磁通量
（1）概念：磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直磁場方向的面積S的乘積叫穿過這個面積的磁通量，Φ＝B×S
（2）單位：1wb=1Tm2
4、安培分子環(huán)型電流假說：分子、原子等物質(zhì)的微粒內(nèi)部存在一種環(huán)形電流，叫分子電流。這種環(huán)形電流使得每個物質(zhì)微粒成為一個很小的磁體。這就是安培分子電流假說。
二、磁感線及幾種常見的磁場分布
1、磁感線：磁場中人為地畫出一系列曲線，曲線的切線方向表示該位置的磁場方向，曲線的疏密能定性地表示磁場的強(qiáng)弱，這一系列曲線稱為磁感線。
2、幾種常見的磁場分布
（1）
（2）地磁場
三、安培力的大小和方向
1、安培力的大?。?br> （1）在勻強(qiáng)磁場中，在通電直導(dǎo)線與磁場方向垂直的情況下,電流所受的安培力F安等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和導(dǎo)線長度L三者的乘積．F安＝BIL通電導(dǎo)線方向與磁場方向成θ角時,F安＝BILsinθ
（2）當(dāng)I⊥B時(θ=90°),Fmax=BIL;
（3）當(dāng)I∥B時(θ=0°),Fmin=0;
2、安培力的方向
（1）左手定則：
伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向．
（2）安培力方向的特點(diǎn)：
總是垂直于B和I所決定的平面，即F安⊥B且F安⊥I（但B、L不一定垂直）。
①已知B和I的方向，可用左手定則唯一確定F安的方向；
②已知B和F安的方向，當(dāng)導(dǎo)線的位置確定時，可唯一確定I的方向；
③已知I和F安的方向，不能唯一確定B的方向；
四、磁電式電流表工作原理
由于這種磁場的方向總是沿著徑向均勻地分布的，在距軸線等距離處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小總是相等的，這樣不管線圈轉(zhuǎn)到什么位置，線圈平面總是跟它所在位置的磁感線平行，I與指針偏角θ成正比，I越大指針偏角越大，因而電流表可以量出電流I的大小，且刻度是均勻的，當(dāng)線圈中的電流方向改變時，安培力的方向隨著改變，指針偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變，又可知道被測電流的方向。
【要點(diǎn)名師透析】
一、對磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解
1.磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場性質(zhì)的物理量，是用比值法定義的.
2.勻強(qiáng)磁場：磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相同，磁感線是一組平行且等間距的直線.
【例1】關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法正確的是()
A.一小段通電導(dǎo)線放在B為零的位置，那么它受到的磁場力也一定為零
B.通電導(dǎo)線所受的磁場力為零，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度也一定為零
C.放置在磁場中1m長的通電導(dǎo)線，通過1A的電流，受到的磁場力為1N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度就是1T
D.磁場中某處的B的方向跟電流在該處受到的磁場力F的方向相同
【答案】選A.
【詳解】根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，A選項(xiàng)對.B選項(xiàng)通電導(dǎo)線(電流I)與磁場方向平行時，磁場力為零，磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，B選項(xiàng)錯.C選項(xiàng)只有通電導(dǎo)線(電流I)與磁場方向垂直時，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小才為1T，C選項(xiàng)錯.D選項(xiàng)B與F方向一定垂直，D選項(xiàng)錯.
二、通電導(dǎo)體在安培力作用下運(yùn)動的判斷
判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況，然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動方向或運(yùn)動趨勢的方向.現(xiàn)對五種常用的方法列表如下：
【例2】如圖所示，把一重力不計的通電直導(dǎo)線放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由移動.當(dāng)導(dǎo)線中通有如圖所示方向的電流I時，試判斷導(dǎo)線的運(yùn)動情況.
【詳解】(1)根據(jù)如圖所示的導(dǎo)線所處的特殊位置判斷其運(yùn)動情況.將導(dǎo)線AB從N、S極的中間O分成兩段，由左手定則可得AO段所受安培力的方向垂直于紙面向外，BO段所受安培力的方向垂直于紙面向里，可見從上向下看，導(dǎo)線AB將繞O點(diǎn)逆時針轉(zhuǎn)動.
(2)根據(jù)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90°時的特殊位置判斷其上下運(yùn)動情況.如圖所示，導(dǎo)線AB此時所受安培力方向豎直向下，導(dǎo)線將向下運(yùn)動.
(3)由上述兩個特殊位置的判斷可知，當(dāng)導(dǎo)線不在上述的特殊位置時，所受安培力使AB逆時針轉(zhuǎn)動的同時還要向下運(yùn)動.
三、與安培力有關(guān)的力學(xué)綜合問題
1.安培力的大小
安培力常用公式F=BIL，要求兩兩垂直，應(yīng)用時要滿足：
(1)B與L垂直；
(2)L是有效長度，即垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的長度；如彎曲導(dǎo)線的有效長度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長度(如圖所示)，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端.因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線圈，其有效長度為零，所以閉合線圈通電后在勻強(qiáng)磁場中，受到的安培力的矢量和為零.
2.通電導(dǎo)線在磁場中的平衡和加速問題的分析思路
(1)選定研究對象;
(2)變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I.
(3)列平衡方程或牛頓第二定律的方程式進(jìn)行求解.
3.安培力做功的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)
(1)安培力做功與路徑有關(guān)，不像重力、電場力做功與路徑無關(guān).
(2)安培力做功的實(shí)質(zhì)：起傳遞能量的作用.
①安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線后轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動能或轉(zhuǎn)化為其他形式的能.
②安培力做負(fù)功：是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能后儲存起來或轉(zhuǎn)化為其他形式的能.
【例3】(20xx泉州模擬)(14分)如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37°，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場.金屬導(dǎo)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(zhì)量m=0.040kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止.導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0=2.5Ω，金屬導(dǎo)軌電阻不計，g取10m/s2.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80，求：
(1)通過導(dǎo)體棒的電流；
(2)導(dǎo)體棒受到的安培力大小；
(3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力.
【答案】(1)1.5A(2)0.30N(3)0.06N，方向沿斜面向下
【詳解】(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律(4分)
(2)導(dǎo)體棒受到的安培力F安=BIL=0.30N(4分)
(3)將重力正交分解，設(shè)導(dǎo)體棒所受重力沿斜面的分力為F1，則F1=mgsin37°=0.24N(2分)
所以F1F安,導(dǎo)體棒受力如圖,根據(jù)平衡條件有mgsin37°+Ff=F安(2分)
解得Ff=0.06N，方向沿斜面向下(2分)
【感悟高考真題】
1.（20xx上海高考物理T18）如圖，質(zhì)量為、長為的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于，并處于勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)導(dǎo)線中通以沿正方向的電流，且導(dǎo)線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為。則磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為
(A)正向，(B)正向，
(C)負(fù)向，(D)沿懸線向上，
【答案】選BC.
【詳解】對于A選項(xiàng)，安培力水平向內(nèi)，三力合力不可能為零,A錯誤；對于B選項(xiàng)，安培力豎直向上，當(dāng)安培力時，可以平衡，此時，B選項(xiàng)正確；對于C選項(xiàng)，安培力水平向外，三力平衡時安培力，此時，C選項(xiàng)正確；對于D選項(xiàng)，安培力垂直于繩子的方向向內(nèi)，三力不可能平衡，D錯誤.
2.（20xx大綱版全國T15）如圖，兩根相互平行的長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流和，且；a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn)，且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是
A.a點(diǎn)B.b點(diǎn)C.c點(diǎn)D.d點(diǎn)
【答案】選C
【詳解】空間某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向是兩條直線電流各自產(chǎn)生的磁場疊加的結(jié)果。距離導(dǎo)線越近的地方，磁場越強(qiáng)。根據(jù)安培定則，只有在c點(diǎn)，兩條導(dǎo)線電流各自產(chǎn)生的磁場才有可能大小相等，方向相反，疊加后互相抵消，磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。
3.（20xx海南物理T7）自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的，很多物理學(xué)家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻(xiàn)。下列說法正確的是（）
A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系
B.歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，說明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存在聯(lián)系
C.法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系
D.焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，定量經(jīng)出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系
【答案】選ACD。
【詳解】奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系，故A正確；歐姆定律是反映了導(dǎo)體中的電流與電壓和電阻的關(guān)系，B錯誤；法拉第實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)磁為電的夢想，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象的關(guān)系，故C正確；焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，并且定量給出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，故D正確.
4.（20xx新課標(biāo)全國卷T14）為了解釋地球的磁性，19世紀(jì)安培假設(shè)：地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的。在下列四個圖中，正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是
【答案】選B。
【詳解】由于地磁場的北極在地球的南極附近，由安培定則可知，安培假設(shè)中環(huán)形電流方向如B圖所示，故A、C、D錯，B正確。
5.（20xx新課標(biāo)全國卷T18）電磁軌道炮工作原理如圖所示。待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸。電流I從一條軌道流入，通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場（可視為勻強(qiáng)磁場），磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與I成正比。通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出。現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的方法是
A.只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍
B.只將電流I增加至原來的2倍
C.只將彈體質(zhì)量減至原來的一半
D.將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其它量不變
【答案】選B、D。
【詳解】設(shè)發(fā)射速度為v時，對應(yīng)的電流為I，彈體的質(zhì)量為m，軌道長度為L，當(dāng)速度為2v時，對應(yīng)的電流為I′，彈體的質(zhì)量為m′，軌道長度為L′，依題意有，B=kI，F(xiàn)=BIa=kI2a，由動能定理得，F(xiàn)L=12mv2，即kI2aL=12mv2，同理有kI′2aL′=12m′4v2，兩式相比可得：I2Lm′I′2L′m=14，四個選項(xiàng)中只有BD兩個選項(xiàng)使前式成立，故A、C錯，B、D正確。
6.（20xx安徽卷）20．如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，兩個邊長相等的但匝閉合正方形線圈Ⅰ和Ⅱ，分別用相同材料，不同粗細(xì)的導(dǎo)線繞制（Ⅰ為細(xì)導(dǎo)線）。兩線圈在距磁場上界面高處由靜止開始自由下落，再進(jìn)入磁場，最后落到地面。運(yùn)動過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界。設(shè)線圈Ⅰ、Ⅱ落地時的速度大小分別為、，在磁場中運(yùn)動時產(chǎn)生的熱量分別為、。不計空氣阻力，則
A．B．
C．D．
答案：D
7.（20xx江蘇卷）9.如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中附加另一勻強(qiáng)磁場，附加磁場位于圖中陰影區(qū)域，附加磁場區(qū)域的對稱軸OO’與SS’垂直。a、b、c三個質(zhì)子先后從S點(diǎn)沿垂直于磁場的方向攝入磁場，它們的速度大小相等，b的速度方向與SS’垂直，a、c的速度方向與b的速度方向間的夾角分別為，且。三個質(zhì)子經(jīng)過附加磁場區(qū)域后能達(dá)到同一點(diǎn)S’，則下列說法中正確的有
A．三個質(zhì)子從S運(yùn)動到S’的時間相等
B．三個質(zhì)子在附加磁場以外區(qū)域運(yùn)動時，運(yùn)動軌跡的圓心均在OO’軸上
C．若撤去附加磁場，a到達(dá)SS’連線上的位置距S點(diǎn)最近
D．附加磁場方向與原磁場方向相同
答案：CD
解析：
A.三個質(zhì)子從S運(yùn)動到S’的時間不相等，A錯誤；
B.三個質(zhì)子在附加磁場意外區(qū)域運(yùn)動時，只有b運(yùn)動軌跡的圓心在OO’軸上，因?yàn)榘霃较嗟龋鴪A心在初速度方向的垂線上，所以B錯誤；
C.用作圖法可知，若撤去附加電場，a到達(dá)SS’連線上的位置距S點(diǎn)最近，b最遠(yuǎn)；C正確；
D.因b要增大曲率，才能使到達(dá)SS’連線上的位置向S點(diǎn)靠近，所以附加磁場方向與原磁場方向相同，D正確；
本體選CD。
本體考查帶電粒子在磁場中的運(yùn)動。
難度：難。
8.（20xx上海物理）13.如圖，長為的直導(dǎo)線拆成邊長相等，夾角為的形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為的電流時，該形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為
（A）0（B）0.5（C）（D）
答案：C
解析：導(dǎo)線有效長度為2lsin30°=l，所以該V形通電導(dǎo)線收到的安培力大小為。選C。
本題考查安培力大小的計算。
難度：易。
9.（20xx重慶卷）21.如題21圖所示，矩形MNPQ區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，有5個帶電粒子從圖中箭頭所示位置垂直于磁場邊界進(jìn)入磁塊，在紙面民內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動軌跡為相應(yīng)的圓弧，這些粒子的質(zhì)量，電荷量以及速度大小如下表所示
由以上信息可知，從圖中a、b、c處進(jìn)大的粒子對應(yīng)表中的編號分別為
A3、5、4B4、2、5
C5、3、2D2、4、5
答案：D
【解析】根據(jù)半徑公式結(jié)合表格中數(shù)據(jù)可求得1—5各組粒子的半徑之比依次為0.5︰2︰3︰3︰2，說明第一組正粒子的半徑最小，該粒子從MQ邊界進(jìn)入磁場逆時針運(yùn)動。由圖a、b粒子進(jìn)入磁場也是逆時針運(yùn)動，則都為正電荷，而且a、b粒子的半徑比為2︰3，則a一定是第2組粒子，b是第4組粒子。c順時針運(yùn)動，都為負(fù)電荷，半徑與a相等是第5組粒子。正確答案D。
10.（09年廣東理科基礎(chǔ)）1．發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線周圍存在磁場的科學(xué)家是（B）
A．洛倫茲B．庫侖
C．法拉第D．奧斯特
解析：發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)的科學(xué)家是丹麥的奧斯特.而法拉第是發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
11.（09年海南物理）2．一根容易形變的彈性導(dǎo)線，兩端固定。導(dǎo)線中通有電流，方向如圖中箭頭所示。當(dāng)沒有磁場時，導(dǎo)線呈直線狀態(tài)：當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場時，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個圖示中正確的是（D）

12..（09年寧夏卷）16.醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度。電磁血流計由一對電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的。使用時，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場中運(yùn)動，電極a、b之間會有微小電勢差。在達(dá)到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看作是勻強(qiáng)電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零。在某次監(jiān)測中，兩觸點(diǎn)的距離為3.0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢差為160V，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040T。則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為（A）
A.1.3m/s，a正、b負(fù)B.2.7m/s，a正、b負(fù)
C．1.3m/s，a負(fù)、b正D.2.7m/s，a負(fù)、b正
【考點(diǎn)模擬演練】
1．一段直導(dǎo)線L＝1m，其中通有I＝1A的電流，受到垂直于紙面向外的大小為F＝1N的磁場力作用，據(jù)此
()
A．既可以確定這個磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，又可以確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向
B．僅能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，不能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向
C．僅能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，不能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小
D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向均無法確定
【答案】D
【詳解】考慮到I與B的方向不明確，無法用B＝FIL確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；僅知道F的方向，無法用左手定則判斷磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向．故選D.
2．將一個質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線吊起來，在其附近放一塊條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個平面內(nèi)，且通過圓環(huán)中心，如圖23所示，當(dāng)圓環(huán)中通以順時針方向的電流時，從上往下看
()
A．圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵
B．圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動，遠(yuǎn)離磁鐵
C．圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，靠近磁鐵
D．圓環(huán)逆時針轉(zhuǎn)動，遠(yuǎn)離磁鐵
【答案】C
【詳解】該通電圓環(huán)相當(dāng)于一個垂直于紙面的小磁針，N極在內(nèi)，S極在外，根據(jù)同極相互排斥，異極相互吸引，可得C項(xiàng)正確．
3．如圖所示，金屬細(xì)棒質(zhì)量為m，用兩根相同輕彈簧吊放在水平方向的勻強(qiáng)磁場中，彈簧的勁度系數(shù)為k，棒ab中通有穩(wěn)恒電流，棒處于平衡，并且彈簧的彈力恰好為零．若電流大小不變而方向相反，則()
A．每根彈簧彈力的大小為mg
B．每根彈簧彈力的大小為2mg
C．彈簧形變量為mg/k
D．彈簧形變量為2mg/k
【答案】AC
【詳解】彈簧的彈力恰好為零，說明安培力應(yīng)向上與重力平衡，即F安＝mg，若電流大小不變而方向相反時，則安培力應(yīng)向下，但大小不變，彈簧彈力與安培力和重力平衡，即2kx＝F安＋mg＝2mg，所以每根彈簧彈力的大小為mg，彈簧形變量為mg/k，選項(xiàng)A、C正確．
4．如圖所示是云層之間閃電的模擬圖，圖中A、B是位于東、西方向帶有電荷的兩塊陰雨云，在放電的過程中，在兩云的尖端之間形成了一個放電通道，發(fā)現(xiàn)位于通道正上方的小磁針N極轉(zhuǎn)向紙里，S極轉(zhuǎn)向紙外，則關(guān)于A、B帶電情況的說法中正確的是()
A．帶同種電荷B．帶異種電荷
C．B帶正電D．A帶正電
【答案】BD
【詳解】云層間閃電必須發(fā)生在異種電荷之間，故B正確；在云層間放電時，形成的強(qiáng)電場和高溫將空氣電離成正離子和負(fù)離子，并在強(qiáng)電場的作用下做定向移動，形成電流，所以此題是考查通電直導(dǎo)線的右手定則，由題意知，從西向東看，磁場是逆時針的，根據(jù)右手定則可以判斷電流是從A流向B的，故可知A帶正電，B帶負(fù)電，所以D選項(xiàng)正確．
5．(20xx年北京海淀區(qū)期末測試)有兩根長直導(dǎo)線a、b互相平行放置，如圖所示為垂直于導(dǎo)線的截面圖．在圖中所示的平面內(nèi)，O點(diǎn)為兩根導(dǎo)線連線的中點(diǎn)，M、N為兩導(dǎo)線附近的兩點(diǎn)，它們在兩導(dǎo)線連線的中垂線上，且與O點(diǎn)的距離相等．若兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，則關(guān)于線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法中正確的是()
A．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同
B．M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反
C．在線段MN上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都不可能為零
D．在線段MN上只有一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零
【答案】選BD.
【詳解】根據(jù)安培定則和磁場的疊加原理，M點(diǎn)和N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，選項(xiàng)A錯B對；在線段MN上只有在O點(diǎn)處，a、b兩電流形成的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向，即只有O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，選項(xiàng)C錯D正確．
6．(20xx年廣東六校聯(lián)考)一段長0.2m，通過2.5A電流的直導(dǎo)線，關(guān)于在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中所受安培力F的情況，正確的是()
A．如果B＝2T，F(xiàn)一定是1N
B．如果F＝0，B也一定為零
C．如果B＝4T，F(xiàn)有可能是1N
D．如果F有最大值時，通電導(dǎo)線一定與B平行
【答案】選C.
【詳解】當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向垂直放置時，F(xiàn)＝BIL，力最大，當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向平行放置時，F(xiàn)＝0，當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向成任意其他角度放置時，0FBIL，A、D不正確，C正確；磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場本身的性質(zhì)，與受力F無關(guān)，B不正確．
7．(20xx年吉林模擬)如圖所示，平行于紙面水平向右的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1＝1T．位于紙面內(nèi)的細(xì)直導(dǎo)線，長L＝1m，通有I＝1A的恒定電流．當(dāng)導(dǎo)線與B1成60°夾角時，發(fā)現(xiàn)其受到的安培力為零．則該區(qū)域同時存在的另一勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小可能為()
A.12TB.32T
C．1TD.3T
【答案】選BCD.
【詳解】導(dǎo)線受到的安培力為零，可判斷出合磁感應(yīng)強(qiáng)度為零或沿導(dǎo)線方向，可求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的最小值，B2?。紹1sin60°＝32T，故B、C、D均正確．
8．(20xx年濟(jì)南模擬)如圖所示，質(zhì)量為m的回形針系在細(xì)線下端被磁鐵吸引保持靜止，此時細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，則下列說法正確的是()
A．回形針靜止時受到的磁鐵對它的磁力大小為mgtanθ
B．回形針靜止時受到的細(xì)線的拉力大小為mgcosθ
C．現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對回形針加熱，過一會發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了，原因是回形針加熱后，分子電流排列無序了
D．現(xiàn)用點(diǎn)燃的火柴對回形針加熱，過一會發(fā)現(xiàn)回形針不被磁鐵吸引了，原因是回形針加熱后，分子電流消失了
【答案】選C.
【詳解】回形針靜止時受到的磁鐵對它的磁力大小和方向都不確定，拉力大小也不能確定，故A、B錯誤；對回形針加熱，回形針磁性消失是因?yàn)榉肿与娏髋帕袩o序了，所以選項(xiàng)C正確，D錯誤．
9．(20xx年泉州模擬)如圖所示，在傾角為α的光滑斜面上，垂直斜面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)線，當(dāng)通以電流I時，欲使導(dǎo)線靜止在斜面上，外加勻強(qiáng)磁場B的大小和方向可能是()
A．B＝mgtanα/(IL)，方向垂直斜面向上
B．B＝mgsinα/(IL)，方向垂直斜面向下
C．B＝mgtanα/(IL)，方向豎直向上
D．B＝mg/(IL)，方向水平向右
【答案】選B.
【詳解】B方向垂直斜面向上，由左手定則可知，安培力方向沿斜面向下，導(dǎo)線不可能靜止，A錯；同理可知C、D錯；B方向垂直斜面向下，安培力沿斜面向上，由平衡條件得：BIL＝mgsinα，解得B＝mgsinαIL，故B項(xiàng)對．
10．(20xx年黃岡質(zhì)檢)如圖所示，用粗細(xì)均勻的電阻絲折成平面梯形框架，ab、cd邊均與ad邊成60°角，ab＝bc＝cd＝L，長度為L的電阻絲電阻為r，框架與一電動勢為E，內(nèi)阻為r的電源相連接，垂直于框架平面有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，則框架受到的安培力的合力大小為()
A．0B.5BEL11r
C.10BEL11rD.BELr
【答案】選C.
【詳解】總電阻R＝3r2r3r＋2r＋r＝115r，總電流I＝ER＝5E11r，梯形框架受的安培力可等效為I通過ad邊時受到的安培力，F(xiàn)＝BIad＝BI2L＝10BEL11r，所以C選項(xiàng)正確．
11．如圖所示，在傾角為37°的光滑斜面上有一根長為0.4m，質(zhì)量為6×10－2kg的通電直導(dǎo)線，電流強(qiáng)度I＝1A，方向垂直于紙面向外，導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩拴住不動，整個裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加0.4T，方向豎直向上的磁場中，設(shè)t＝0時，B＝0，則需要幾秒，斜面對導(dǎo)線的支持力為零？(g取10m/s2)
【答案】5s
【詳解】斜面對導(dǎo)線的支持力為零時導(dǎo)線的受力如圖所示
由平衡條件FTcos37°＝F
FTsin37°＝mg
由①②解得：F＝mgtan37°
代入數(shù)值得：F＝0.8N
由F＝BIL得B＝FIL＝0.81×0.4T＝2T
B與t的變化關(guān)系為B＝0.4t
解得t＝5s
12．水平面上有電阻不計的U形導(dǎo)軌NMPQ，它們之間的寬度為L，M和P之間接入電動勢為E的電源(不計內(nèi)阻)．現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為m，電阻為R的金屬棒ab，并加一個范圍較大的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方，如圖所示，問：
(1)當(dāng)ab棒靜止時，受到的支持力和摩擦力各為多少？
(2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時B的方向如何？
【答案】(1)mg－BLEcosθRBLEsinθR
(2)Bmin＝mgREL水平向右
從b向a看側(cè)視圖如圖所示
【詳解】(1)水平方向：f＝F安sinθ①
豎直方向：N＋F安cosθ＝mg②
又F安＝BIL＝BERL③
聯(lián)立①②③得：N＝mg－BLEcosθR
f＝BLEsinθR
(2)使ab棒受支持力為零，且讓磁場最小，則受安培力豎直向上．則有F安＝mg，Bmin＝mgREL，根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右．

高考物理第一輪磁場對運(yùn)動電荷的作用復(fù)習(xí)學(xué)案

第三課時磁場對運(yùn)動電荷的作用

【教學(xué)要求】
1．會用左手定則判斷洛侖茲力方向，計算洛侖茲力的大小。
2．了解電子束在磁場中的偏轉(zhuǎn)，會分析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動，進(jìn)行有關(guān)計算。
【知識再現(xiàn)】
一、洛倫茲力
1．洛倫茲力是磁場對電荷的作用力．
2．大?。篎＝(θ為B與v之間的夾角)，當(dāng)θ＝0°時，F(xiàn)＝；當(dāng)θ＝90°時，F(xiàn)＝。
3．方向：由判定(注意正負(fù)電荷的不同)．F一定垂直與所決定的平面，但B與v不一定垂直．
4．特點(diǎn)：①不論帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做何種運(yùn)動，因?yàn)?，故F一定不做功．F只改變速度的而不改變速度的。②F與運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)．速度變化會引起F的變化，對電荷進(jìn)行受力分析和運(yùn)動狀態(tài)分析時應(yīng)注意．
二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(不計其他作用)
1．若v∥B時，帶電粒子所受的洛倫茲力F＝0，因此帶電粒子以速度v做運(yùn)動．
2．若v⊥B時，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v做運(yùn)動．
結(jié)論：①向心力由洛倫茲力提供，即
②軌道半徑公式：R＝③周期：T=④頻率：f＝。
知識點(diǎn)一洛倫茲力的方向判斷方法
判斷洛倫茲力的方向用“左手定則”，在方法上比判斷安培力稍復(fù)雜一些．這是因?yàn)閷?dǎo)線中電流的方向(規(guī)定為正電荷運(yùn)動的方向)是惟一明確的．而運(yùn)動的電荷有正、負(fù)電之分，對于運(yùn)動的正電荷方向就相當(dāng)于電流的方向；對于運(yùn)動的負(fù)電荷方向相當(dāng)于與電流相反的方向．
【應(yīng)用1】有一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電的小球停在絕緣平面上，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直指向紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示，為了使小球飄離平面，勻強(qiáng)磁場在紙面內(nèi)移動的最小速度應(yīng)為多少?方向如何?
導(dǎo)示:小球飄離條件是：mg=Bqv，v=mg/Bq。
由左手定則知：小球應(yīng)向右運(yùn)動，也就是磁場要向左運(yùn)動。
應(yīng)審清題目中要求的是勻強(qiáng)磁場的運(yùn)動，而不是帶電小球的運(yùn)動。
知識點(diǎn)二帶電粒子的圓周運(yùn)動
帶電粒子以一定的初速度與磁場方向垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場時，由于洛倫茲力總是與粒子的運(yùn)動方向垂直，對粒子不做功，它只改變粒子運(yùn)動的方向，而不改變粒于的速率，所以粒子受到的洛倫茲力的大小恒定，且F的方向始終與速度垂直，故這個力F充當(dāng)向心力，因此，只在洛倫茲力作用下，粒予的運(yùn)動一定是勻速圓周運(yùn)動．
由有關(guān)公式可得出下列關(guān)系式：
T、f的兩個特點(diǎn)：1．T、f的大小與軌道半徑R和運(yùn)行速率v無關(guān)，只與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和粒子的荷質(zhì)比有關(guān)．2．荷質(zhì)比相同的帶電粒于，在同樣的勻強(qiáng)磁場中，T、f相同．
【應(yīng)用2】質(zhì)子()和α粒子()從靜止開始經(jīng)相同的電壓加速后垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場做圓周運(yùn)動，則這兩粒子的動能之比凰：Ek1：Ek2＝，軌道半徑之比r1：r2＝，周期之比T1：T2=．
導(dǎo)示:動能Ek=qU，所以Ek1：Ek2＝1：2。半徑，所以r1：r2＝1：。周期T=2πm/Bq，所以T1：T2=1：2。
作比的方法，在解題中經(jīng)常用到，使用時應(yīng)先求出要求的物理量的表達(dá)式，然后再求出要求的結(jié)果。
類型一帶電粒子在磁場中圓心的確定
1.已知入射方向和出射方向時，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心．
2.已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn),作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心。
【例1】如圖所示，一束電子(電量為e)以速度v垂直射人磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，穿過磁場時，速度方向與電子原來的入射方向的夾角是30°，則電子的質(zhì)量是，穿過磁場的時間是。
導(dǎo)示:電子在磁場中只受洛倫茲力作用，(重力忽略)其運(yùn)動軌跡是圓的一部分。又因?yàn)槁鍌惼澚εc速度始終垂直，故圓心在電子穿入a點(diǎn)和穿出b點(diǎn)所受洛倫茲力指向的交點(diǎn)O處，由幾何知識可知：ab弧圓心角θ=30°Ob為半徑r，
類型二帶電粒子在磁場中半徑的計算
利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑（或圓心角）．并注意以下兩個重要的幾何特點(diǎn)：粒子速度的偏向角（ф）等于回旋角（圓心角α），并等于AB弦與切線的夾角（弦切角θ）的2倍（如圖），即ф=α＝2θ＝ωt.
【例2】(06天津卷)在以坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，如圖所示。一個不計重力的帶電粒子從磁場邊界與x軸的交點(diǎn)A處以速度v沿一x方向射入磁場，它恰好從磁場邊界與y軸的交點(diǎn)C處沿+y方向飛出。
(1)請判斷該粒子帶何種電荷，并求出其比荷
(2)若磁場的方向和所在空間范圍不變，而磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小變?yōu)锽′，該粒子仍從A處以相同的速度射入磁場，但飛出磁場時的速度方向相對于入射方向改變了60°角，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B′多大?此次粒子在磁場中運(yùn)動所用時間是多少?
導(dǎo)示:(1)由粒子的飛行軌跡，利用左手定則可知，該粒予帶負(fù)電荷。粒子由A點(diǎn)射入，由C點(diǎn)飛出，其速度方向改變了90°，則粒子軌跡
(2)粒子從D點(diǎn)飛出磁場速度方向改變了60°角，故AD弧所對圓心角為60°，粒子做圓周運(yùn)動的半徑
類型三帶電粒子在磁場中運(yùn)動時間
1.直接根據(jù)公式t=s/v或t=α/ω求運(yùn)動時間t；
2.粒子在磁場中運(yùn)動時間的確定:利用回旋角（即圓心角α）與弦切角的關(guān)系，或者利用四邊形內(nèi)角和等于360°,計算出圓心角α的大小，由公式t=αT/360°,可求出粒子在磁場中的運(yùn)動時間。
【例3】（07丹陽）如圖所示，在一勻強(qiáng)磁場中有三個帶電粒子，其中1和2為質(zhì)子、3為α粒子的徑跡．它們在同一平面內(nèi)沿逆時針方向作勻速圓周運(yùn)動，三者軌道半徑r1＞r2＞r3，并相切于P點(diǎn)．設(shè)T、v、a、t分別表示它們作圓周運(yùn)動的周期、線速度、向心加速度以及各自從經(jīng)過P點(diǎn)算起到第一次通過圖中虛線MN所經(jīng)歷的時間，則（）
A．B．
C．D．
導(dǎo)示:，故A正確。，故B錯。，故C正確。1與2軌跡比較，1的圓心角小，，3的圓心角最大，而α粒子的周期又是最大，所以D正確。答案為ACD。
類型四注意圓周運(yùn)動中有關(guān)對稱規(guī)律
如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場區(qū)域內(nèi)．沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出等等。
【例2】（06連云港模擬）平行金屬板M、N間距離為d。其上有一內(nèi)壁光滑的半徑為R的絕緣圓筒與N板相切，切點(diǎn)處有一小孔S。圓筒內(nèi)有垂直圓筒截面方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電子與孔S及圓心O在同一直線上。M板內(nèi)側(cè)中點(diǎn)處有一質(zhì)量為m，電荷量為e的靜止電子，經(jīng)過M、N間電壓為U的電場加速后射入圓筒，在圓筒壁上碰撞n次后，恰好沿原路返回到出發(fā)點(diǎn)。（不考慮重力，設(shè)碰撞過程中無動能損失）求：⑴電子到達(dá)小孔S時的速度大??；⑵電子第一次到達(dá)S所需要的時間；⑶電子第一次返回出發(fā)點(diǎn)所需的時間。
導(dǎo)示:⑴設(shè)加速后獲得的速度為v，根據(jù)得v=
⑵設(shè)電子從M到N所需時間為t1
則，得
⑶電子在磁場做圓周運(yùn)動的周期為
電子在圓筒內(nèi)經(jīng)過n次碰撞回到S，每段圓弧對應(yīng)的圓心角θ1=π-
n次碰撞對應(yīng)的總圓心角θ=(n+1)θ1=(n+1)π-2π=(n-1)π
在磁場內(nèi)運(yùn)動的時間為t2，
（n=1，2，3，…）
1．(08淮陰中學(xué)月考)如圖所示，下端封閉、上端開口、內(nèi)壁光滑的細(xì)玻璃管豎直放置，管底有一帶電的小球。整個裝置以水平向右的速度勻速運(yùn)動，垂直于磁場方向進(jìn)入方向水平的勻強(qiáng)磁場，由于外力的作用，玻璃管在磁場中的速度保持不變，最終小球從上端開口飛出，小球的電荷量始終保持不變，則從玻璃管進(jìn)入磁場到小球運(yùn)動到上端開口的過程中（）
A．洛侖茲力對小球做正功
B．洛侖茲力對小球不做功
C．小球運(yùn)動軌跡是拋物線
D．小球運(yùn)動軌跡是直線
2．(05全國卷)如圖，在一水平放置的平板MN的上方有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場方向垂直于紙面向里。許多質(zhì)量為m帶電量為+q的粒子，以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個方向，由小孔O射入磁場區(qū)域。不計重力，不計粒子間的相互影響。下圖中陰影部分表示帶電粒子可能經(jīng)過的區(qū)域，其中R=mv/Bq哪個圖是正確的?()
測定同位素組成的裝置里（質(zhì)譜儀），原子質(zhì)量Al=39和A2＝41鉀的單價離子先在電場里加速，接著進(jìn)入垂直離子運(yùn)動方向的均勻磁場中（如圖）．在實(shí)驗(yàn)過程中由于儀器不完善，加速電壓在乎均值U0附近變化±△U．求需要以多大相對精確度維持加速電壓值，才能使鉀同位素束不發(fā)生覆蓋?

參考答案：
1．BC2．A
3．

磁場對運(yùn)動電荷的作用力

俗話說，居安思危，思則有備，有備無患。準(zhǔn)備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識點(diǎn)，幫助教師更好的完成實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的教案呢？經(jīng)過搜索和整理，小編為大家呈現(xiàn)“磁場對運(yùn)動電荷的作用力”，但愿對您的學(xué)習(xí)工作帶來幫助。

選修3-1第三章
3．5磁場對運(yùn)動電荷的作用

一、教材分析
洛侖茲力的方向是重點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論探究洛侖茲力方向，再由安培力的表達(dá)式推導(dǎo)出洛侖茲力的表達(dá)式的過程是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的好機(jī)會，一定要讓全體學(xué)生都參與這一過程。
二、教學(xué)目標(biāo)：
（一）知識與技能
1、理解洛倫茲力對粒子不做功.
2、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時，粒子在勻磁場中做勻速圓周運(yùn)動.
3、會推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關(guān)問題.知道質(zhì)譜儀的工作原理。
4、知道回旋加速器的基本構(gòu)造、工作原理、及用途。
（二）過程與方法
通過綜合運(yùn)用力學(xué)知識、電磁學(xué)知識解決帶電粒子在復(fù)合場（電場、磁場）中的問題.
培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力.
（三）情感態(tài)度與價值觀
通過對本節(jié)的學(xué)習(xí)，充分了解科技的巨大威力，體會科技的創(chuàng)新歷程。
三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)
重點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑和周期公式，并能用來分析有關(guān)問題.
難點(diǎn)：1.粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動.
四、學(xué)情分析
本節(jié)是安培力的延續(xù)，又是后面學(xué)習(xí)帶電體在磁場中運(yùn)動的基礎(chǔ)，還是力學(xué)分析中重要的一部分。學(xué)好本節(jié)，對以后力學(xué)綜合中涉及洛倫茲力的分析，對利用功能關(guān)系解力學(xué)問題，有很大的幫助。
五、教學(xué)方法
實(shí)驗(yàn)觀察法、邏輯推理法、講解法
六、課前準(zhǔn)備
1、學(xué)生的準(zhǔn)備：認(rèn)真預(yù)習(xí)課本及學(xué)案內(nèi)容
2、教師的準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案
演示實(shí)驗(yàn)
七、課時安排：
1課時
八、教學(xué)過程
（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑
（二）情景引入、展示目標(biāo)
前面我們學(xué)習(xí)了磁場對電流的作用力，下面思考兩個問題：
（1）如圖，判定安培力的方向
若已知上圖中：B=4.0×10-2T，導(dǎo)線長L=10cm，I=1A。求：導(dǎo)線所受的安培力大小？
（2）電流是如何形成的？電荷的定向移動形成電流。
磁場對電流有力的作用，電流是由電荷的定向移動形成的，大家會想到什么？
這個力可能是作用在運(yùn)動電荷上的，而安培力是作用在運(yùn)動電荷上的力的宏觀表現(xiàn)。
［演示實(shí)驗(yàn)］用陰極射線管研究磁場對運(yùn)動電荷的作用。如圖3.5-1
說明電子射線管的原理：
從陰極發(fā)射出來電子，在陰陽兩極間的高壓作用下，使電子加速，形成電子束，轟擊到長條形的熒光屏上激發(fā)出熒光，可以顯示電子束的運(yùn)動軌跡。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在沒有外磁場時，電子束沿直線運(yùn)動，將蹄形磁鐵靠近陰極射線管，發(fā)現(xiàn)電子束運(yùn)動軌跡發(fā)生了彎曲。
分析得出結(jié)論：磁場對運(yùn)動電荷有作用。
（三）合作探究、精講點(diǎn)播
1、洛倫茲力的方向和大小
運(yùn)動電荷在磁場中受到的作用力稱為洛倫茲力。通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力實(shí)際是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。
方向（左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都和手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向正電荷運(yùn)動的方向，那么，大拇指所指的方向就是運(yùn)動的正電荷在磁場中所受洛倫茲力的方向。
如果運(yùn)動的是負(fù)電荷，則四指指向負(fù)電荷運(yùn)動的反方向，那么拇指所指的方向就是負(fù)電荷所受洛倫茲力的方向。
思考：
1、試判斷下圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向。
甲乙丙丁
下面我們來討論B、v、F三者方向間的相互關(guān)系。如圖所示。
結(jié)論：F總垂直于B與v所在的平面。B與v可以垂直，可以不垂直。
洛倫茲力的大小
若有一段長度為L的通電導(dǎo)線，橫截面積為S，單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電量為q，定向移動的平均速率為v，將這段導(dǎo)線垂直于磁場方向放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中。
這段導(dǎo)體所受的安培力為F安=BIL
電流強(qiáng)度I的微觀表達(dá)式為I=nqSv
這段導(dǎo)體中含有自由電荷數(shù)為N=nLS。
安培力可以看作是作用在每個運(yùn)動上的洛倫茲力F的合力，這段導(dǎo)體中含有的自由電荷數(shù)為nLS，所以每個自由電荷所受的洛倫茲力大小為
當(dāng)運(yùn)動電荷的速度v方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不垂直時，設(shè)夾角為θ，則電荷所受的洛倫茲力大小為
上式中各量的單位：
為牛（N），q為庫倫（C），v為米/秒（m/s），B為特斯拉（T）
思考與討論：
同學(xué)們討論一下帶電粒子在磁場中運(yùn)動時，洛倫茲力對帶電粒子是否做功？
教師引導(dǎo)學(xué)生分析得：
洛倫茲力的方向垂直于v和B組成的平面即洛倫茲力垂直于速度方向，因此
洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以洛倫茲力對電荷不做功。
思考：
2、電子的速率v=3×106m/s，垂直射入B=0.10T的勻強(qiáng)磁場中，它受到的洛倫茲力是多大？
3、、來自宇宙的質(zhì)子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時，將_______
A．豎直向下沿直線射向地面B．相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)
C．相對于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)D．相對于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn)
2、電視顯像管的工作原理
在圖3.5－4中，如圖所示：
（1）要是電子打在A點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？垂直紙面向外
（2）要是電子打在B點(diǎn)，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該沿什么方向？垂直紙面向里
（3）要是電子打從A點(diǎn)向B點(diǎn)逐漸移動，偏轉(zhuǎn)磁場應(yīng)該怎樣變化？
先垂直紙面向外并逐漸減小，然后垂直紙面向里并逐漸增大。
學(xué)生閱讀教材，進(jìn)一步了解顯像管的工作過程。
（四）反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測
（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè)
完成P103“問題與練習(xí)”第1、2、5題。書面完成第3、4題。
九、板書設(shè)計
1、洛倫茲力的方向：左手定則
2、洛倫茲力的大?。?br> 3、電視顯像管的工作原理
十、教學(xué)反思
“思考與討論”在課堂上可組織學(xué)生開展小組討論，根據(jù)線索的實(shí)際情況靈活鋪設(shè)臺階，讓不同層次的學(xué)生在討論中有比較深刻的感受，然后通過交流發(fā)言得出正確結(jié)論。
臨清三中—物理—朱廣明—盛淑貞
選修3-1第三章
3．5磁場對運(yùn)動電荷的作用
課前預(yù)習(xí)學(xué)案

一、預(yù)習(xí)目標(biāo)
1、知道什么是洛倫茲力。
2、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向。
3、掌握垂直進(jìn)入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。
4、了解電視機(jī)顯像管的工作原理。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
1．運(yùn)動電荷在磁場中受到的作用力，叫做。
2．洛倫茲力的方向的判斷──左手定則：
讓磁感線手心，四指指向的方向，或負(fù)電荷運(yùn)動的，拇指所指電荷所受的方向。
3．洛倫茲力的大小:洛倫茲力公式。
4．洛倫茲力對運(yùn)動電荷，不會電荷運(yùn)動的速率。
5．顯像管中使電子束偏轉(zhuǎn)的磁場是由兩對線圈產(chǎn)生的,叫做偏轉(zhuǎn)線圈。為了與顯像管的管頸貼在一起,偏轉(zhuǎn)線圈做成。
三、提出疑惑
課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、利用左手定則會判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對電荷不做功。
2、掌握洛倫茲力大小的推理過程。
3、掌握垂直進(jìn)入磁場方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計算。
二、學(xué)習(xí)過程
例1．試判斷圖中所示的帶電粒子剛進(jìn)入磁場時所受的洛倫茲力的方向.
解答：甲中正電荷所受的洛倫茲力方向向上；乙中正電荷所受的洛倫茲力方向向下；丙中正電荷所受的洛倫茲力方向垂直于紙面指向讀者；丁中正電荷所受的洛倫茲力的方向垂直于紙面指向紙里。
例2：來自宇宙的電子流，以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些電子在進(jìn)入地球周圍的空間時，將（）
A．豎直向下沿直線射向地面B．相對于預(yù)定地面向東偏轉(zhuǎn)
C．相對于預(yù)定點(diǎn)稍向西偏轉(zhuǎn)D．相對于預(yù)定點(diǎn)稍向北偏轉(zhuǎn)
解答：。地球表面地磁場方向由南向北，電子是帶負(fù)電，根據(jù)左手定則可判定，電子自赤道上空豎直下落過程中受洛倫茲力方向向西。故C項(xiàng)正確
例3：如圖3所示，一個帶正電q的小帶電體處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若小帶電體的質(zhì)量為m，為了使它對水平絕緣面正好無壓力，應(yīng)該（）
A．使B的數(shù)值增大
B．使磁場以速率v＝mgqB，向上移動
C．使磁場以速率v＝mgqB，向右移動
D．使磁場以速率v＝mgqB，向左移動
解答：為使小球?qū)ζ矫鏌o壓力，則應(yīng)使它受到的洛倫茲力剛好平衡重力，磁場不動而只增大B，靜止電荷在磁場里不受洛倫茲力，A不可能；磁場向上移動相當(dāng)于電荷向下運(yùn)動，受洛倫茲力向右，不可能平衡重力；磁場以V向右移動，等同于電荷以速率v向左運(yùn)動，此時洛倫茲力向下，也不可能平衡重力。故B、C也不對；磁場以V向左移動，等同于電荷以速率v向右運(yùn)動，此時洛倫茲力向上。當(dāng)qvB＝mg時，帶電體對絕緣水平面無壓力，則v＝mgqB，選項(xiàng)D正確。
三、反思總結(jié)

四、當(dāng)堂檢測
1.一個電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則（）
A．此空間一定不存在磁場
B．此空間可能有方向與電子速度平行的磁場
C．此空間可能有磁場，方向與電子速度垂直
D．以上說法都不對
2.一束帶電粒子沿水平方向飛過靜止的小磁針的正上方，小磁針也是水平放置，這時小磁針的南極向西偏轉(zhuǎn)，則這束帶電粒子可能是（）
A．由北向南飛行的正離子束B．由南向北飛行的正離子束
C．由北向南飛行的負(fù)離子束D．由南向北飛行的負(fù)離子束
3.電子以速度v0垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，則（）
A．磁場對電子的作用力始終不做功
B．磁場對電子的作用力始終不變
C．電子的動能始終不變
D．電子的動量始終不變
4.如圖所示，帶電粒子所受洛倫茲力方向垂直紙面向外的是（）
5.如圖所示，空間有磁感應(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v從水平方向射入，為了使電子流經(jīng)過磁場時不偏轉(zhuǎn)（不計重力），則在磁場區(qū)域內(nèi)必須同時存在一個勻強(qiáng)電場，這個電場的場強(qiáng)大小與方向應(yīng)是（）
A．B/v，方向豎直向上B．B/v，方向水平向左
C．Bv，垂直紙面向里D．Bv，垂直紙面向外

課后練習(xí)與提高
1．有關(guān)電荷所受電場力和洛倫茲力的說法中，正確的是（）
A．電荷在磁場中一定受磁場力的作用
B．電荷在電場中一定受電場力的作用
C．電荷受電場力的方向與該處的電場方向一致
D．電荷若受磁場力，則受力方向與該處的磁場方向垂直
2．如果運(yùn)動電荷在磁場中運(yùn)動時除磁場力作用外不受其他任何力作用，則它在磁場中的運(yùn)動可能是（）
A．勻速圓周運(yùn)動B．勻變速直線運(yùn)動
C．變加速曲線運(yùn)動D．勻變速曲線運(yùn)動
3．電子束以一定的初速度沿軸線進(jìn)入螺線管內(nèi)，螺線管中通以方向隨時間而周期性變化的電流，如圖所示，則電子束在螺線管中做（）
A．勻速直線運(yùn)動B．勻速圓周運(yùn)動
C．加速減速交替的運(yùn)動D．來回振動
4．帶電荷量為+q的粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動,下面說法中正確的是
A．只要速度大小相同,所受洛倫茲力就相同()
B．如果把+q改為-q,且速度反向、大小不變,則洛倫茲力的大小不變
C．洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直,磁場方向一定與電荷運(yùn)動方向垂直
D．粒子只受到洛倫茲力的作用.不可能做勻速直線運(yùn)動
5．如圖，是電視機(jī)的像管的結(jié)構(gòu)示意圖,熒光屏平面位于坐標(biāo)平面xoy，y軸是顯像管的縱軸線,位于顯像管尾部的燈絲被電流加熱后會有電子逸出,這些電子在加速電壓的作用下以很高的速度沿y軸向十y方向射出.構(gòu)成了顯像管的“電子槍”。如果沒有其他力作用,從電子槍發(fā)射出的高速電子將做勻速直線運(yùn)動打到坐標(biāo)原O使熒光屏的正中間出現(xiàn)一個亮點(diǎn)。當(dāng)在顯像管的管頸處的較小區(qū)域(圖中B部分)加沿z方向的磁場(偏轉(zhuǎn)磁場),亮點(diǎn)將偏離原點(diǎn)0而打在x軸上的某一點(diǎn),偏離的方向和距離大小依賴于磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。為使熒光屏上出現(xiàn)沿x軸的一條貫穿全屏的水平亮線(電子束的水平掃描運(yùn)動)，偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律是圖中()

6．如圖所示，帶電小球在勻強(qiáng)磁場中沿光滑絕緣的圓弧形軌道的內(nèi)側(cè)來回往復(fù)運(yùn)動，它向左或向右運(yùn)動通過最低點(diǎn)時（）
Ａ．速度相同
B．加速度相同
C．所受洛倫茲力相同
D．軌道給它的彈力相同
7．兩個帶電粒子以相同的速度垂直磁感線方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場，兩粒子質(zhì)量之比為1：4，電荷量之比為1：2，則兩帶電粒子受洛倫茲力之比為（）
A．2：1B．1：1C．1：2D．1：4

選修3-1第三章
3．5磁場對運(yùn)動電荷的作用答案
預(yù)習(xí)內(nèi)容
1．洛倫茲力．
2．垂直穿入正電荷運(yùn)動反方向洛倫茲力
3．F＝qvBsinθ
4．不做功改變
5．馬鞍形
當(dāng)堂檢測
1、B；2、AD；3、Ａ、C；4、C；5、C；
課后練習(xí)與提高
1、ＢＤ2、ＡＣ3、Ａ4、ＢＤ5、Ａ6、B7、C

高考物理第一輪導(dǎo)學(xué)案復(fù)習(xí):磁場

20xx屆高三物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案
九、磁場（7）

【課題】帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動
【目標(biāo)】
1、進(jìn)一步掌握帶電粒子在電磁場中的受力特點(diǎn)和運(yùn)動規(guī)律
2、會用力學(xué)有關(guān)規(guī)律分析和解決帶電粒子在電磁場中的實(shí)際應(yīng)用問題
【導(dǎo)入】
帶電粒子在電磁場中的實(shí)際應(yīng)用有很多，常見的有：速度選擇器、質(zhì)譜儀、回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)等。這些實(shí)例在近幾年高考中經(jīng)常出現(xiàn)，因此我們需要從它們的原理及應(yīng)用等方面去掌握。
【導(dǎo)研】
[例1]（09年寧夏卷）16.醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度。電磁血流計由一對電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的。使用時，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場中運(yùn)動，電極a、b之間會有微小電勢差。在達(dá)到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看作是勻強(qiáng)電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零。在某次監(jiān)測中，兩觸點(diǎn)的距離為3.0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢差為160V，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040T。則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為（）
A.1.3m/s，a正、b負(fù)
B.2.7m/s，a正、b負(fù)
C．1.3m/s，a負(fù)、b正
D.2.7m/s，a負(fù)、b正

[例2]（1）（09年廣東物理）12．如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場。下列表述正確的是（）
A．質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具
B．速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外
C．能通過的狹縫P的帶電粒子的速率等于E/B
D．打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子荷質(zhì)比越小

（2）測定同位素組成的裝置里（質(zhì)譜儀），原子質(zhì)量Al=39和A2＝41鉀的單價離子先在電場里加速，接著進(jìn)入垂直離子運(yùn)動方向的均勻磁場中（如圖）．在實(shí)驗(yàn)過程中由于儀器不完善，加速電壓在乎均值U0附近變化±△U．求需要以多大相對精確度維持加速電壓值，才能使鉀同位素束不發(fā)生覆蓋?

[例3]湯姆生用來測定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,真空管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子(不計初速、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后,穿過A中心小孔沿中心軸O1O的方向進(jìn)入到兩塊水平正對放置的平行板P和P間的區(qū)域.當(dāng)極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時,電子束打在熒光屏的中心O點(diǎn)處,形成了一個亮點(diǎn);加上偏轉(zhuǎn)電壓U后,亮點(diǎn)偏離到O點(diǎn),O點(diǎn)與O點(diǎn)的豎直距離為d,水平距離可忽略不計.此時,在P和P間的區(qū)域,再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,調(diào)節(jié)磁場的強(qiáng)弱,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時,亮點(diǎn)重新回到O點(diǎn).已知極板水平方向的長度為L1,極板間距為b,極板右端到熒光屏的距離為L2.
(1)求打在熒光屏O點(diǎn)的電子速度的大小;
(2)推導(dǎo)出電子比荷的表達(dá)式.

[例4](2007年蘇州市高三教學(xué)調(diào)研測試)（16分）一塊N型半導(dǎo)體薄片（稱霍爾元件），其橫載面為矩形，體積為b×c×d，如圖所示。已知其單位體積內(nèi)的電子數(shù)為n、電阻率為ρ、電子電荷量e.將此元件放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向沿Z軸方向，并通有沿x軸方向的電流I。
（1）此元件的CC/兩個側(cè)面中，哪個面電勢高？
（2）證明在磁感應(yīng)強(qiáng)度一定時，此元件的CC/兩個側(cè)面的電勢差與其中的電流成正比
（3）磁強(qiáng)計是利用霍爾效應(yīng)來測量磁感應(yīng)強(qiáng)度B的儀器。其測量方法為：將導(dǎo)體放在勻強(qiáng)磁場之中，用毫安表測量通以電流I，用毫伏表測量C、C/間的電壓UCC’，就可測得B。若已知其霍爾系數(shù)。并測得UCC’=0.6mV,I=3mA。試求該元件所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。

[例5]電子擴(kuò)束裝置由電子加速器、偏轉(zhuǎn)電場和偏轉(zhuǎn)磁場組成．偏轉(zhuǎn)電場由加了電壓的相距為d的兩塊水平平行放置的導(dǎo)體板形成，勻強(qiáng)磁場的左邊界與偏轉(zhuǎn)電場的右邊界相距為s，如圖甲所示．大量電子（其重力不計）由靜止開始，經(jīng)加速電場加速后，連續(xù)不斷地沿平行板的方向從兩板正中間射入偏轉(zhuǎn)電場．當(dāng)兩板不帶電時，這些電子通過兩板之間的時間為2t0，當(dāng)在兩板間加如圖乙所示的周期為2t0、幅值恒為U0的電壓時，所有電子均從兩板間通過，進(jìn)入水平寬度為l，豎直寬度足夠大的勻強(qiáng)磁場中，最后通過勻強(qiáng)磁場打在豎直放置的熒光屏上．問：
（1）電子在剛穿出兩板之間時的最大側(cè)向位移與最小側(cè)向位移之比為多少？
（2）要使側(cè)向位移最大的電子能垂直打在熒光屏上，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少？
（3）在滿足第（2）問的情況下，打在熒光屏上的電子束的寬度為多少？（已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e）
【導(dǎo)練】
1、如圖是某離子速度選擇器的原理示意圖，在一半徑為R=10cm的圓柱形筒內(nèi)有B=1×10－4T的勻強(qiáng)磁場，方向平行于軸線.在圓柱形筒上某一直徑兩端開有小孔a、b分別作為入射孔和出射孔.現(xiàn)有一束比荷為q/m=2×1011C/kg的正離子，以不同角度α入射，最后有不同速度的離子束射出.其中入射角α=30°，且不經(jīng)碰撞而直接從出射孔射出的離子的速度v大小是（）
A．4×105m/sB．2×105m/s
C．4×106m/sD．2×106m/s
2．磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，下圖是它的示意圖．平行金屬板A、B之間有一個很強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）垂直于B的方向噴入磁場，每個離子的速度為v，電荷量大小為q，A、B兩板間距為d，穩(wěn)定時下列說法中正確的是（）
A．圖中A板是電源的正極
B．圖中B板是電源的正極
C．電源的電動勢為Bvd
D．電源的電動勢為Bvq

3．（08廣東卷）4．1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，其原理如圖所示，這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形合D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙，下列說法正確的是()
A．離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器
B．離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器
C．離子從磁場中獲得能量
D．離子從電場中獲得能量

4．（浙江省金華一中20xx屆高三12月聯(lián)考）環(huán)形對撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置，其工作原理的示意圖如圖所示。正、負(fù)離子由靜止經(jīng)過電壓為U的直線加速器加速后，沿圓環(huán)切線方向射入對撞機(jī)的真空環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi)，沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運(yùn)動，從而在碰撞去迎面相撞。為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運(yùn)動，下列說法中正確的是（）
A．對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大
B．對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小
C．對于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，粒子運(yùn)動的周期越小
D．對于給定的帶電粒子，不管加速電壓U多大，粒子運(yùn)動的周期都不變