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时间:2018-07-30
《高中物理 第三章 磁场章末知识整合 粤教版选修3-1》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、专题一 磁场对电流的作用1.+公式F=BIL中L为导线的有效长度.2.安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心.3.安培力做功:做功的结果将电能转化成其他形式的能.4.分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤.①画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况.②用左手定则确定各段通电导线所受安培力.③据初速度方向结合牛顿定律确定导体运动情况. 如图所示:在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L,质量为m的直导体棒.当导体棒中的电流I垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,可将导体棒置于匀强磁场中,当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针转至水平
2、向左的过程中,关于B大小的变化,正确的说法是( )A.逐渐增大B.逐渐减小C.先减小后增大D.先增大后减小解析:根据外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针至水平向左的条件,受力分析,再根据力的平行四边形定则作出力的合成变化图,由此可得B大小的变化情况是先减小后增大.答案:C练习1.如右图所示,一根长度为L的均匀金属杆用两根劲度系数为k的轻弹簧水平悬挂在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里.当金属棒中通有由左向右的电流I时,两根轻弹簧比原长缩短Δx后金属杆平衡,保持电流大小不变,方向相反流过金属杆时,两弹簧伸长Δx后金属杆平衡,求匀强磁场的磁感应强度B
3、为多大?解析:根据安培力和力的平衡条件有(设棒的重力为mg):当电流方向由左向右时:BIL=2kΔx+mg,当电流方向由右向左时:BIL+mg=2kΔx,将重力mg消去得:B=.答案:B=2.如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的
4、电阻R=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求:(1)通过导体棒的电流;(2)导体棒受到的安培力大小;(3)导体棒受到的摩擦力.解析:(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路,根据闭合电路欧姆定律有:I==1.5A(2)导体棒受到的安培力:F安=BIL=0.30N(3)导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1=mgsin37°=0.24N,由于F1小于安培力,故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f;根据共点力平衡条件mgsin37°+f=F安,解得:f=0.06N.答案:(1)I=1.5A (2)F安=0.30N(3)f=0.
5、06N专题二 磁场对运动电荷的作用1.带电粒子在无界匀强磁场中的运动:完整的圆周运动.2.带电粒子在有界匀强磁场中的运动:部分圆周运动(偏转).解题一般思路和步骤:①利用辅助线确定圆心.②利用几何关系确定和计算轨道半径.③利用有关公式列方程求解. 如图所示,在x轴的上方(y>0的空间内)存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一个不计重力的带正电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成45°角,若粒子的质量为m,电量为q,求:(1)该粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径.(2)粒子在磁场中运动的时间.解析:先作圆O′
6、,根据题目条件过O作直线L即x轴,交圆O′于O″,即可得到粒子进入磁场的运动轨迹:过入射点O沿逆时针再经O″出射.再分别过O、O″作垂线交于O′,既为粒子作圆周运动轨迹的圆心.如图(a)这样作出的图既准确又标准,且易判断粒子做圆周运动的圆心角为270°.(1)粒子轨迹如图(b).粒子进入磁场在洛伦兹力的作用下做圆周运动:qvB=m,r=.(2)粒子运动周期:T==,粒子做圆周运动的圆心角为270°,所以t=T=.答案:(1) (2)3.(2013·广东)(双选)两个初速度大小相同的同种离子a和b,从O点沿垂直磁场方向进人匀强磁场,最后打到屏P上.不计重力,下列说法正
7、确的有( )A.a、b均带正电B.a在磁场中飞行的时间比b的短C.a在磁场中飞行的路程比b的短D.a在P上的落点与O点的距离比b的近解析:a、b粒子的运动轨迹如图所示:粒子a、b都向下由左手定则可知,a、b均带正电,故A正确;由r=可知,两粒子半径相等,根据上图中两粒子运动轨迹可知a粒子运动轨迹长度大于b粒子运动轨迹长度,运动时间a在磁场中飞行的时间比b的长,故B、C错误;根据运动轨迹可知,在P上的落点与O点的距离a比b的近,故D正确.故选AD.答案:AD练习4.如图所示,分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.电量为q、质量为
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