磁场复习课件.ppt

,磁场复习总结,1,PPT课件,一、认识磁场,1.磁体间的相互作用,2.电流周围存在磁场,3.运动的电荷周围也存在磁场,二、磁场,描述,磁感应强度B、磁感线,1.通电直导线受安培力的作用,2.运动电荷受洛伦兹力的作用,B、I、F三者方向关系（左手定则）,B/I，F=0,B I，F=BIL,B与I夹角，F=BILsin,B、v、F三者方向关系（左手定则）,B/v，F=0,B v，F=qvB,B与v夹角，F=qvBsin,F一定垂直B、I所决定的平面,F一定垂直B、v所决定的平面,2,PPT课件,几种常见磁场的磁感线,用来形象描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线。,3,PPT课件,磁场对运动电荷的作用,一、带电粒子在有界磁场中的运动,二、带电粒子在复合场中的运动,1.圆心的确定,2.半径的确定,3.运动时间的确定,1.直线边界,2.圆形边界（沿径向射入必沿径向射出）,三、磁场中含n多解问题,四、洛伦兹力与现代技术,1.速度选择器,2.质谱仪,3.霍尔效应,4.磁流体发电机,5.电磁流量计,6.回旋加速器,4,PPT课件,一、带电粒子在有界磁场中的运动,（1）平行边界,（2）圆形边界,5,PPT课件,平行边界,O,O,O,O,例题回顾,6,PPT课件,2005理综A第20题,如图，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里。许多质量为m带电量为q的粒子，以相同的速率 v 沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区,答案:A,域。不计重力，不计粒子间的相互影响。下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中Rmv/Bq。哪个图是正确的？,A.,C.,D.,B.,7,PPT课件,v,以速率 v 沿纸面各个方向由小孔O射入磁场,8,PPT课件,B,v,9,PPT课件,B,v,10,PPT课件,B,v,11,PPT课件,【例1】如图，在0 x a区域内存在与xOy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B在t=0时刻，一位于坐标原点的粒子源在xOy平面内发射出大量同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与y轴正方向的夹角分布在0180范围内已知沿y轴正方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界上P(a，a)点离开磁场求：（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷；（2）从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间.,12,PPT课件,P,13,PPT课件,【例2】两屏幕荧光屏互相垂直放置，在两屏内分别去垂直于两屏交线的直线为x和y轴，交点O为原点，如图所示在y0，0 xa的区域有垂直于纸面向内的匀强磁场，在y0，xa的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，两区域内的磁感应强度大小均为B在O点出有一小孔，一束质量为m、带电量为q（q0）的粒子沿x周经小孔射入磁场，最后打在竖直和水平荧光屏上，使荧光屏发亮入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种数值已知速度最大的粒子在0 xa的区域中运动的时间与在xa的区域中运动的时间之比为2：5，在磁场中运动的总时间为7T/12，其中T为该粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的周期试求两个荧光屏上亮线的范围（不计重力的影响）,14,PPT课件,C,D,O,P,15,PPT课件,【例3】如图所示，足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，现从ad边的中心O点处，垂直磁场方向射入一速度为v0的带正电粒子，v0与ad边的夹角为30已知粒子质量为m，带电量为q，ad边长为L，不计粒子的重力（1）试就V0不同讨论该粒子在ab，ad，cd边上射出的范围（2）粒子在磁场中运动的最长时间是多少？此时粒子的速度V0应满足什么条件？粒子在何处射出？,16,PPT课件,O,F,G,H,E,M,17,PPT课件,18,PPT课件,19,PPT课件,【例6】如图所示，一个质量为m，带电量为+q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，粒子飞出磁场区域后，从点b处穿过x轴，速度方向与x轴正方向的夹角为300粒子的重力不计，试求：（1）圆形匀强磁场区域的最小面积；（2）粒子从O点运动到打到x轴上的时间。,20,PPT课件,21,PPT课件,【例7】如图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B=0.60T，磁场内有一块平面感光板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离l=16cm处，有一个点状的放射源S，它向各个方向发射粒子，粒子的速度都是v=3.0106m/s，已知粒子的电荷与质量之比为5.0107C/kg，现只考虑在图纸平面中运动的粒子，求ab上被粒子打中的区域的长度,22,PPT课件,x,y,a,b,S,P1,P2,23,PPT课件,【例8】在边长为2a的正三角形ABC内存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，有一带正电q、质量为m的粒子从距A点 a的D点垂直AB方向进入磁场，如图所示，求：（1）粒子速率应满足什么条件能从AB间射出？（2）粒子速率应满足什么条件能从AC间射出？,A,B,C,D,24,PPT课件,D,O,25,PPT课件,圆形边界,例题回顾,O,26,PPT课件,【例1】如图所示，质量为m、电荷量为e的电子从坐标原点O处沿xOy平面射入第一象限内，射入时的速度方向不同，但大小均为v0现在某一区域内加一方向向外且垂直于xOy平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，若这些电子穿过磁场后都能垂直地射到与y轴平行的荧光屏MN上，求：（1）电子从y轴穿过的范围；（2）荧光屏上光斑的长度；（3）所加磁场范围的最小面积,27,PPT课件,M,N,O,y,x,P,Q,28,PPT课件,【例2】如图所示，x轴正方向水平向右，y轴正方向竖直向上在xOy平面内与y轴平行的匀强电场，在半径为R的圆内还有与xOy平面垂直的匀强磁场在圆的左边放置一带电微粒发射装置，它沿x轴正方向发射出一束具有相同质量m、电荷量q（q0）和初速度v的带电微粒发射时，这束带电微粒分布在0y2R的区间内已知重力加速度大小为g（1）从A点射出的带电微粒平行于x轴从C点进入有磁场区域，并从坐标原点O沿y轴负方向离开，求电场强度和磁感应强度的大小与方向（2）请指出这束带电微粒与x轴相交的区域，并说明理由,29,PPT课件,O,30,PPT课件,二、带电粒子在复合场中的运动,例题回顾,31,PPT课件,【例1】如图所示的平面直角坐标系xOy，在第象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；在第象限的正三角形abc区域内有匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里，正三角形边长为L，且ab边与y轴平行一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P(0，h)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a(2h，0)点进入第象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第象限，且速度与y轴负方向成45角，不计粒子所受的重力求：(1)电场强度E的大小；(2)粒子到达a点时速度的大小和方向；(3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值,32,PPT课件,O,x,y,33,PPT课件,【例2】在xoy平面内，第象限内的直线OM是电场与磁场的边界，OM与负x轴成45角在x0且OM的左侧空间存在着负x方向的匀强电场E，场强大小为0.32N/C；在y0且OM的右侧空间存在着垂直纸面向里的匀强磁场B，磁感应强度大小为0.1T一不计重力的带负电的微粒，从坐标原点O沿y轴负方向以v0=2103m/s的初速度进入磁场，最终离开电磁场区域已知微粒的电荷量q=510-18C，质量m=110-24kg，求：（1）带电微粒在磁场区域运动的总时间；（2）带电微粒最终离开电、磁场区域点的位置坐标,34,PPT课件,y,35,PPT课件,【例3】如图所示，真空中有以（r，0）为圆心，半径为r的圆形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，在y=r的虚线上方足够大的范围内，有方向水平向左的匀强电场，电场强度的大小为E现有一质子从O点沿与x轴正方向斜向下成30方向射入磁场，经过一段时间后由M点穿过y轴。已知质子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，质子的电荷量为e，质量为m，不计重力与阻力。求：（1）M点的坐标；（2）质子由O点运动到M点所用时间。,36,PPT课件,x,y,E,37,PPT课件,【例4】如图所示的坐标系，在y轴左侧有垂直纸面、磁感应强度为B的匀强磁场在图中所示位置有一个与x轴垂直放置的屏，y轴与屏之间有与y轴平行的匀强电场在坐标原点O处同时释放两个均带正电荷的粒子A和B，粒子A的速度方向沿着x轴负方向，粒子B的速度方向沿着x轴正方向已知粒子A的质量为m，带电量为q，粒子B的质量是n1m，带电量为n2q，释放瞬间A粒子的速率是B粒子的n1倍。若已测得粒子A在磁场中运动的半径为r，粒子B击中屏的位置到x轴的距离也等于r粒子A和粒子B的重力均不计（1）求粒子A的运动速度VA（2）求粒子A和粒子B打在屏上的位置之间的距离,38,PPT课件,x,y,屏,39,PPT课件,【例5】如图，在直角坐标系xOy平面内，虚线MN平行于y轴，N点坐标（-l，0），MN与y轴之间有沿y轴正方向的匀强电场，在第四象限的某区域有方向垂直于坐标平面的圆形有界匀强磁场（图中未画出）现有一质量为m、电荷量为e的电子，从虚线MN上的P点，以平行于x轴正方向的初速度v0射入电场，并从y轴上A点（0，0.5l）射出电场，射出时速度方向与y轴负方向成30角，此后，电子做匀速直线运动，进入磁场并从圆形有界磁场边界上Q点(，l)射出，速度沿x轴负方向不计电子重力，求：（1）匀强电场的电场强度E的大小；（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小，圆形有界匀强磁场区域的最小面积。,40,PPT课件,x,y,M,N,A,Q,41,PPT课件,【例6】如图所示，ab、cd足够长，相距为l=8cm的匀强磁场区域，在它们所夹的区域内有磁感应强度B=0.332T的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。cd为厚度不计的金箔，金箔右侧有一匀强电场区域，电场强度E=3.32105N/C，方向与金箔成37角。S处有一点状粒子放射源，可沿纸面向各个方向均匀放射初速率相同的粒子，已知：粒子的质量m=6.6410-27kg，电荷量q=3.210-19C，初速度v=3.2106m/s（sin37=0.6，cos37=0.8）求：（1）金箔cd被粒子射中区域的长度L；（2）设打在金箔上d端离cd中心最远的粒子穿出金箔进入电场，若穿出金箔时速度方向与射入金箔时速度方向相同，在电场中运动通过N点，SNab且SN=40cm，则此粒子从金箔上穿出时，损失的动能EK为多少？,42,PPT课件,S,A,a,b,c,d,E,P,O,O,M,N,43,PPT课件,【例7】如图甲所示，在光滑绝缘的水平桌面上建立一xoy坐标系，平面处在周期性变化的电场和磁场中，电场和磁场的变化规律如图乙所示（规定沿+y方向为电场强度的正方向，竖直向下为磁感应强度的正方向）在t=0时刻，一质量为10g、电荷量为0.1C的带电金属小球自坐标原点O处，以v0=2m/s的速度沿x轴正方向射出已知E0=0.2N/C、B0=0.2T求：（1）画出小球前4s的运动轨迹；（2）6s内金属小球运动至离x轴最远点的位置坐标,44,PPT课件,O,x,y,45,PPT课件,【例8】在某一真空空间内建立xoy坐标系，从原点O处向第象限发射一比荷1104c/kg的带正电的粒子（重力不计），速度大小v0=103m/s、方向与x轴正方向成30角（1）若在坐标系y轴右侧加有匀强磁场区域，在第象限，磁场方向垂直xoy平面向外；在第象限，磁场方向垂直xoy平面向里；磁感应强度均为B=1T，如图（a）所示求粒子从O点射出后，第2次经过x轴时的坐标x1（2）若将上述磁场改为如图（b）所示的匀强磁场在t=0到t104s时，磁场方向垂直于xoy平面外；在t104s到t104s时，磁场方向垂直于xoy平面向里，此后该空间不存在磁场在t=0时刻，粒子仍从O点以与原来相同的速度v0射入，求粒子从O点射出后第2次经过x轴时的坐标x2,46,PPT课件,x,y,O,A,47,PPT课件,y,O,P,O1,O2,C,D,N,E,48,PPT课件,三、磁场中含n多解问题,例题回顾,49,PPT课件,【例1】如图，在空间中有一坐标系xOy，其第一象限内充满着两个匀强磁场区域I和II，直线OP是它们的边界，区域I中的磁感应强度为B，方向垂直纸面向外；区域II中的磁感应强度为2B，方向垂直纸面向里，边界上的P点坐标为（4L，3L）一质量为m电荷量为q的带正电粒子从P点平行于y轴负方向射入区域I，经过一段时间后，粒子恰好经过原点O，忽略粒子重力，已知sin37=0.6，cos37=0.8求：（1）粒子从P点运动到O点的时间为多少；（2）粒子的速度大小是多少？,50,PPT课件,x,y,51,PPT课件,【例2】如图所示，在空间中固定放置一绝缘材料制成的边长为L的刚性等边三角形框架DEF,DE边上S点(DS=L/4)处有一个发射带正电粒子的粒子源，发射离子的方向皆在图中截面内且垂直于DE边向下。粒子的电荷量皆为q,质量均为m，速度有各种不同值，整个空间充满磁感应强度大小为B方向垂直纸面向里的匀强磁场，设粒子与DEF的边框碰撞时没有能量损失和电荷量传递，求:（1）粒子速度大小取哪些值，可使S发出的粒子最终垂直于DE边回到S；（2）这些粒子中回到S最短时间是多少？,52,PPT课件,53,PPT课件,【例3】如图所示，直线MN下方无磁场，上方空间存在两个匀强磁场，其分界线是半径为R的半圆，两侧的磁场方向相反且垂直于纸面，磁感应强度大小都为B.现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿半径方向向左侧射出，最终打到Q点，不计微粒的重力求：(1)微粒在磁场中运动的周期；(2)从P点到Q点，微粒的运动速度大小及运动时间,54,PPT课件,55,PPT课件,56,PPT课件,57,PPT课件,【例4】如图所示，空间某平面内有一条折线是磁场的分界线，在折线的两侧分布着方向相反、与平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小都为B。折线的顶角A90，P、Q是折线上的两点，AP=AQ=L.现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿PQ方向射出，不计微粒的重力.求：（1）若P、Q间加一与磁场方向垂直的匀强电场，能使速度为v0射出的微粒沿PQ直线运动到Q点，则场强为多大？（2）撤去电场，为使微粒从P点射出后，途经折线的顶点A而到达Q点，求初速度v0应满足什么条件？（3）求第（2）中微粒从P点到达Q点所用的时间.,58,PPT课件,59,PPT课件,【例5】如图所示，空间匀强电场E沿-y方向，匀强磁场B沿-z方向.有一电荷量为q，质量为m的带正电粒子，从O点沿+X轴方向以初速度为Vo=2EB 射入场区，粒子重力忽略 求：（1）此带电粒子距X轴的最大距离；（2）此带电粒子的轨迹与X轴相切的所有点的坐标x所满足的条件.,60,PPT课件,61,PPT课件,磁场对运动电荷的作用,一、带电粒子在有界磁场中的运动,二、带电粒子在复合场中的运动,1.圆心的确定,2.半径的确定,3.运动时间的确定,1.平行边界,2.圆形边界（沿径向射入必沿径向射出）,三、磁场中含n多解问题,四、洛伦兹力与现代技术,1.速度选择器,2.质谱仪,3.回旋加速器,4.磁流体发电机,5.电磁流量计,6.霍尔效应,62,PPT课件,