一、三種常用的電流的磁場的比較
注圖中「×」表示方向垂直紙面向裡,「·」表示方向垂直紙面向外.
例1 在圖1中,分別給出了導線中的電流方向或磁場中某處小磁針靜止時n極的指向或磁感線方向.請畫出對應的磁感線(標上方向)或電流方向.
圖1答案用安培定則來判斷,如下圖所示
二、安培力作用下的平衡問題
1.解決通電導體在磁場中受重力、彈力、摩擦力、安培力等力的作用下的平衡問題,關鍵是受力分析.
2.由於安培力f的方向、電流i的方向、磁感應強度b的方向三者之間涉及三維空間,所以在分析和計算安培力的大小時,要善於把立體圖形改畫成平面圖形,以便受力分析.
3.畫好輔助圖(如斜面),標明輔助方向(如b的方向、i的方向等)也是畫好受力分析圖的關鍵.
例2 如圖2所示,在傾角為α的光滑斜面上,放置一根長為l、質量為m、通有電流i的導線,若使導線靜止,應該在斜面上施加勻強磁場的磁感應強度b的大小和方向為( )
圖2a.b=mgsin α/il,方向垂直斜面向下
b.b=mgsin α/il,方向垂直斜面向上
c.b=mgsin α/il,方向豎直向下
d.b=mgsin α/il,方向水平向右
解析根據電流方向和所給磁場方向的關係可以確定通電導線所受安培力f分別如圖所示,又因為導線還受重力和支援力,根據力的平衡條件知只有①③兩種情況是可能的,其中①中f=mgsin α,b=mgsin α/il,③中b=tan α,故a正確.
答案 a
三、帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動
對於帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動一類問題的解題思路分為以下幾個步驟:
1.定偏向:利用左手定則.
2.定圓心
(1)若已知粒子運動軌跡上兩點及對應速度方向,作這兩點速度的垂線,交點即為圓心.
(2)若已知粒子運動軌跡上兩點及其中一點對應速度方向,作該點速度方向的垂線及兩點連線的垂直平分線,交點即圓心.
(3)若已知粒子通過某一位置的速度方向和軌道半徑r,則速度垂線上距該位置距離為r的點即為圓心.
(4)若已知粒子在磁場中的入射點、入射方向和出射方向(不一定在磁場中),則入射方向的垂線與兩速度(或反向延長線)夾角的角平分線的交點即為圓心.(多用於求有界磁場區域)
3.定半徑
(1)若已知m、v、q、b,則根據r=,求r.
(2)若題目中要求的物理量為m、v、q、b中某乙個,則先根據幾何關係求r,再根據qvb=m求未知量.(其中幾何關係中若存在直角三角形,常用三角函式或勾股定理)
4.定時間
首先確定圓周運動轉過的圓心角α,再根據t=t求解(確定圓心角常用:弦切角等於所夾弧對應圓心角的一半;速度偏轉角等於圓周運動轉過的圓心角).
例3 如圖4所示,兩塊長度均為5d的金屬板,相距d平行放置.下板接地,兩板間有垂直紙面向裡的勻強磁場.一束寬為d的電子束從兩板左側垂直磁場方向射入兩板間.設電子的質量為m,電荷量為e,入射速度為v0.要使電子不會從兩板間射出,求勻強磁場的磁感應強度b滿足的條件.
圖4解析粒子不從兩側飛出,即不從射入的一側飛出,也不從另一側飛出,這是兩個邊界條件或者說是兩個臨界條件.如圖所示,不從左側飛出,則電子做圓周運動的最小半徑r2=;不從另一側飛出,設電子做圓周運動的最大半徑為r1.
欲使電子不飛出極板,電子運動的半徑r應滿足的關係式為r2<r<r1.
由幾何知識得r=(r1-d)2+(5d)2
解得r1=13d.
又因帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動時,半徑r=.
將以上r2、r1代入r2<r<r1,
可得b滿足的條件是<b<.
答案 <b<
1.下列說法中正確的是( )
a.電荷處在電場強度為零的地方,受到的電場力一定為零
b.一小段通電導線放在磁感應強度為零的地方,受到的洛倫茲力一定為零
c.電荷在某處不受電場力作用,則該處電場強度為零
d.一小段通電導線在某處不受洛倫茲力作用,則該處磁感應強度一定為零
答案 abc
2.如圖5所示,帶負電的金屬環繞軸oo′以角速度ω勻速轉動,在環左側軸線上的小磁針最後平衡的位置是( )
圖5a.n極豎直向上 b.n極豎直向下
c.n極沿軸線向左 d.n極沿軸線向右
答案 c
解析帶負電的金屬環繞oo′軸勻速轉動,形成環形電流,等效電流方向與轉動方向相反,由安培定則可判定,它產生的磁場在軸線oo′上水平向左,因此小磁針最後平衡時n極沿軸線向左,c項正確.
3.在磁感應強度為b的勻強磁場b1中,一帶電粒子做勻速圓周運動半周後,又順利進入另一磁感應強度為2b的勻強磁場b2中,b的方向如圖6所示,則在b2中( )
圖6a.粒子速率加倍,週期減半
b.粒子的半徑加倍,週期加倍
c.粒子的半徑減半,週期減半
d.粒子在b中仍沿逆時針方向運動
答案 c
4.質量為m的通電導體棒ab置於傾角為θ的金屬導軌上,如圖所示.已知導體棒與導軌間的動摩擦因數為μ,在下列各圖所加各種磁場中,導體棒均靜止,則導體棒與導軌間摩擦力為零的可能情況是( )
答案 ab
解析要使靜摩擦力為零,如果fn=0,必有ff=0.b選項中安培力的方向豎直向上與重力的方向相反可能使fn=0.如果fn≠0,則導體棒除受靜摩擦力ff以外的其他力的合力只要為零,那麼ff=0.
在a選項中,導體棒所受到的重力g、支援力fn及安培力f安三力合力可能為零,則導體棒所受靜摩擦力可能為零;c、d選項中,從導體棒所受到的重力g、支援力fn及安培力f安三力的方向分析,合力不可能為零,所以導體所受靜摩擦力不可能為零,故正確的選項應為a、b.
5.在磁感應強度為4.0×10-2 t、方向水平向右的勻強磁場裡,有一條與磁場方向垂直、長8 cm的通電導線ab(如圖7所示),通電導線ab所受的安培力為1.0×10-2 n,方向垂直紙面向外,求導線中電流的大小和方向.
圖7答案 3.125 a 由b到a
解析由f=bil得
i==a=3.125 a,
由左手定則判定電流方向由b到a.
6.圖8所示,乙個不計重力、帶電荷量為q、質量為m的帶負電的粒子,垂直射入一寬度為d,磁感應強度為b的勻強磁場中,要使粒子能穿過該磁場區域,問:
圖8(1)粒子的速度至少為多大?
(2)粒子在磁場中所經歷的時間至多為多長?
答案 (1) (2)
第二章章末總結
第二章地球上的大氣章末總結 複習要求 一 注重地理基本概念 基本原理和基本規律的複習 複習不是簡單的重複初學的過程,而是要在複習中注重和加強知識網路的建立,加深對知識的記憶和理解。二 注重地理圖表的系統複習 三 注重結合時事熱點的複習 四 注重知識的綜合 1.運用圖表說明大氣受熱過程。2.識讀全球氣...
第二章章末檢測
一 選擇題 1 已知函式f a b a b為非空數集 定義域為m,值域為n,則a b m n的關係是 a m a,n bb ma,n b c m a,nbd ma,nb 2 已知冪函式f x x 的影象經過點,則f 4 的值等於 a 16b c 2d.3 若f x ax2 a 0 且f 2,則a等於...
第二章恆磁場總結
1.恆磁場的基本現象和基本規律 電流的磁效應奧斯特實驗 磁場的概念 磁感應強度b e和b的比較 1 都描述場的基本性質 2 都可以用有力線形象的描述 3 都有關於各自的通量和環流定理 定義磁感應強度b 安培定律及b的定義 電流元的概念 電流之間的磁相互作用規律 電流強度單位的定義 用安培定律定義b ...