高二物理第21讲：磁场单元复习（教师版）

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1、第21讲磁场草无衣习大脑体操）（上课教师填充）作业完丽处知识梳理）教学重•难点）（1）安培力的求解问题（2）洛伦兹力的求解问（3）带电粒子在磁场屮的运动问题（上课教师填充）4【例1］如图所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流,不计通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？答案：从左向右看顺时针转动；同时向右移动解析：先画出导线所在处的磁感线，上下两部分导线所受安培力的方向相反，使导线从左向右看顺时针转动；同时又受到竖直向上的磁场的作用而向右移动（不要说成先转90。后平移）。分析的关键是画出相关的磁感线。【例2】条形磁铁放在粗糙水平血上，正中的正上方有一导线，通有图示方向的

2、电流后，磁铁对水平面的压力将会（增大、减小还是不变？）o水平面对磁铁的摩擦力大小为.答案：减小；零解析：本题有多种分析方法。⑴画出通电导线中电流的磁场中通过两极的那条磁感线（如图中下方的虚线所示），可看出两极受的磁场力的合力竖直向上。磁铁对水平面的压力减小，但不受摩擦力。⑵画出条形磁铁的磁感线屮通过通电导线的那一条（如图中上方的虚线所示），可看出导线受到的安培力竖直向下，因此条形磁铁受的反作用力竖直向上。⑶把条形磁铁等效为通电螺线管，上方的电流是向里的，与通电导线中的电流是同向电流，所以互相吸引。【例3】如图所示，光滑导轨与水平面成u角，导轨宽厶。金属杆长也为厶，质量为加，水平放在导轨

3、上。匀强磁场磁感应强度为3,方向垂直于金属杆。当回路总电流为厶吋，金属杆正好能静止。求:(1)3至少多大？这时B的方向如何？⑵若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上,应把回路总电流厶调到多大才能使金属杆保持静止？答案：/2=/

4、/C0S«0解析：画出金属杆的截血图。由三角形定则可知，只有当安培力方向沿导轨平面向上吋安培力才最小，3也最小。根据左手定则，这吋3应垂直于导轨平面向上，大小满足：BIL=wgsinct,B=mgsina/I]LO当B的方向改为竖直向上时，这时安培力的方向变为水平向右，沿导轨方向合力为零，得Bl2Lcosa=mgsa,/2=/i/cosao解这类题时必

5、须画出截面图，从平面图屮弄清各欠量方向间的关系。答案：0=【例4】如图所示，质量为加的铜棒搭在1/形导线框右端，棒长和框宽均为厶磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。电键闭合后，在磁场力作用下铜棒被平抛出去，下落/?后落在水平面上，水平位移为s。求闭合电键后通过铜棒的电荷量0。里,最终可得0=2h解析：闭合电键后的极短时间内，铜棒受安培力向右的冲量而被平抛出去，其屮F=B/L,而瞬时电流和时间的乘积等于电荷量Q=I皿,由平抛规律可算铜棒离开导线框时的初速度卩()=*=s【例5】磁流体发电机原理图如右。等离子体高速从左向右喷射，两极板间有如图方向的匀强磁场。该发电机哪个极板为正极？两板间

6、最大电压为多少？答案：上极板为正极；Bdv解析：由左手定则，正、负离子受的洛伦兹力分别向上、向下。所以上极板为正。正、负极板间会产生电场。当刚进入的正负离子受的洛伦兹力与电场力等值反向吋，达到最大电压：U=Bdv.当外电路断开吋，这也就是电动势E。当外电路接通时，极板上的电荷量减小，板间场强减小，洛伦兹力将大于电场力，进入的•正负离子又将发生偏转。这时电动势仍是E=Bdv,但路端电压将小于Bdv。⑴正负离子速度方向相同吋，在同一磁场中受洛伦兹力方向相反。⑵无论外电路是否接通，电动势Bdv保持不变；外电路接通时，电路中有电流，一定有洛伦兹力大于电场力，因此两板间的路端电压将小于电动势Bd

7、v.⑶注意对带电粒子偏转聚集在极板上以后新产生的电场的分析。【例6】如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与MN成30。角的同样速度v射入磁场（电子质量为加，电荷为£）,它们从磁场中射出吋相距多远？射出的时间差是多少？（不考虑正、负电子间的相互作用）答案:Be3Bq解析：正负电子的半径和周期是相同的。只是偏转方向相反。先确定圆心,由对称性知：射入、射出点和圆心恰好组成正三角形。所以两个射出点相距由图还看出经历时间相差2773。°由e吩竽得轨道半径「和周期”别为―瓷宀鬻因此两个射出点相距2茁’时间差为g莎解题关键是画好示意图，画图中特别注意找圆心、找半径和

8、用对称。【例7】在真空屮半径为r=3.0xl02m的圆形区域内。方向垂直于纸面向外的匀强磁场。一带电粒子以速度vo=l-2xlO6m/s的初速度从圆的直径ab的一个端点a射入圆形区域。画出半径,q/加=10*C/kg,不计重力。粒子在该圆形区域内运动的吋间最长为S,与此对应的在g点入射时的速度方向与直径ab的夹角应该是答案：5.2x10_8s；30°mv0解析••先计算出带电粒子在该磁场中的轨道半径“矿6.因此丫I：•磁场圆中的轨迹一定是一段劣