磁场复习课件.ppt

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1、,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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、；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

11、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

12、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

13、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

14、（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

15、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

16、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

17、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,PP

18、T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,

19、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

20、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

21、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,