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1、
2022年高中物理 磁場(chǎng)全章復(fù)習(xí)課2教案 人教版二冊(cè)
一、本章知識(shí)要點(diǎn):(投影)
1.掌握電流的磁場(chǎng),會(huì)用安培定則判定直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向.
2.理解磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線等概念.
3.知道磁感線的特點(diǎn)并能與電場(chǎng)線進(jìn)行比較.
4.知道磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力(安培力)與磁感應(yīng)強(qiáng)度,電流以及導(dǎo)線的長(zhǎng)度有關(guān),且知道它們之間的定量關(guān)系,能夠進(jìn)行相關(guān)計(jì)算;會(huì)用左手定則確定導(dǎo)線的受力方向.
5.知道磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力(洛倫茲力)與磁感應(yīng)強(qiáng)度,運(yùn)動(dòng)速度有關(guān),且知道它們之間的定量關(guān)系,能夠進(jìn)行相關(guān)計(jì)算;會(huì)用左手定則確定運(yùn)動(dòng)電荷的受力方向.
6.能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解
2、決速度選擇器、質(zhì)譜儀、回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)等簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題.
二、知識(shí)歸納:(課前預(yù)習(xí))
1.磁極間的相互作用規(guī)律是:同名磁極相互 ,異名磁極相互 ?。盆F能吸引 、 、 等金屬.
2.磁極間的相互作用是通過(guò) 而發(fā)生的.
N
S
I
3.通電導(dǎo)線的周圍存在磁場(chǎng)是由丹麥物理學(xué)家 發(fā)現(xiàn)的.如圖,當(dāng)導(dǎo)線中通有圖示的電流時(shí),小磁針N極將向 轉(zhuǎn)動(dòng).
4.磁感線與電場(chǎng)線的聯(lián)系與區(qū)別:
電場(chǎng)線
磁感線
1.電場(chǎng)線從 出發(fā),終止于 ,電場(chǎng)線是 的曲線,正、負(fù)電荷可單獨(dú)存在.
1.在磁體內(nèi)部,磁感線是
3、從 極指向 極,外部是從 出發(fā)從 進(jìn)去,磁感線是 的曲線,N、S極是不可分割的.
2. 電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到電場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)的 方向一致,也與該點(diǎn)所在電場(chǎng)線的 方向一致.
2.小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí) 極的指向或 極的受力方向與該點(diǎn)的 方向一致,也與該點(diǎn)所在磁感線的 方向致.
3.電場(chǎng)中任何兩條電場(chǎng)線都 相交.
3.磁場(chǎng)中任何兩條磁感線都 相交.
4.電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的 .
4.磁場(chǎng)線的疏密表示磁場(chǎng)的 ?。?
5.安培定則是用來(lái)判斷 方向與
4、 方向之間的關(guān)系.具體做法是:用右手握住通電直導(dǎo)線,讓伸直的大拇指的指向跟 的方向一致,則彎曲的四指所指的方向表示 的環(huán)繞方向.而在判斷環(huán)形電流的磁感線與電流方向的關(guān)系時(shí),右手彎曲的四指和 方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上的 方向.
6.磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向用 來(lái)描述,它是矢量,它的方向規(guī)定為
,它的定義式為
7.磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力(安培力)大小為F=BIL(注意:L為有效長(zhǎng)度,電流與磁場(chǎng)方向應(yīng)( ?。频姆较蚩捎谩 《▌t來(lái)判定.當(dāng)電流
5、與磁場(chǎng)方向平行時(shí),安培力等于 .
試判斷下列通電導(dǎo)線的受力方向.
B
I
×
B
× × × × ?。。。。?
× × × × .?。。。?
× × × × ?。。。。?
× × × × ?。。。。?
試分別判斷下列導(dǎo)線的電流方向或磁場(chǎng)方向或受力方向.
B
F
×
F
×
B
8.磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力(洛倫茲力)大小為f=qvB(注意:電荷的速度方向與磁場(chǎng)方向應(yīng)( ?。甪的方向可用 定則來(lái)判定.當(dāng)電荷的速度方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí),洛倫茲力等于 .
9.
6、當(dāng)帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng),只受洛倫茲力作用時(shí),粒子將做 運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)半徑為 ,運(yùn)動(dòng)周期為
10.地球是一個(gè)大的磁體,有人認(rèn)為地球的磁場(chǎng)是由于地球表面帶的電和它的自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的,那么你認(rèn)為地球應(yīng)該是帶何種電荷?
11.請(qǐng)畫出下列幾種情況的磁感線分布狀況:
A.通電直導(dǎo)線.?。拢h(huán)形電流.?。茫娐菥€管.D.條形磁鐵. ?。牛阈未盆F.
三、例題選講
【例1】如圖1所示,兩根垂直紙面平行放置的直導(dǎo)線A、C由通有等大電流.在紙面上距A、C等遠(yuǎn)處有一點(diǎn)P.若P點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向水平向左,則導(dǎo)線A、C中的電流方向是如下哪種說(shuō)法?
A.A
7、中向紙里,C中向紙外 B.A中向紙外,C中向紙里
C.A、C中均向紙外 D.A、C中均向紙里
【例2】在真空中,半徑為r=3×10-2m的圓形區(qū)域內(nèi),有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T,方向如圖2所示,一帶正電粒子,以初速度v0=106m/s的速度從磁場(chǎng)邊界上直徑ab一端a點(diǎn)處射入磁場(chǎng),已知該粒子荷質(zhì)比為q/m=10 8C/kg,不計(jì)粒子重力,則
(1)粒子在磁場(chǎng)中勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑是多少?
(2)若要使粒子飛離磁場(chǎng)時(shí)有最大的偏轉(zhuǎn)角,其入射時(shí)粒子的方向應(yīng)如何(以v0與Oa的夾角θ表示)?最大偏轉(zhuǎn)角多大?
問(wèn)題:
1.第一問(wèn)
8、由學(xué)生自己完成.
2.在圖中畫出粒子以圖示速度方向入射時(shí),在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡圖,并找出速度的偏轉(zhuǎn)角.(放實(shí)物展示臺(tái)展示)
3.討論粒子速度方向發(fā)生變化后,粒子運(yùn)動(dòng)軌跡及速度偏轉(zhuǎn)角的比.
分析:(1)圓運(yùn)動(dòng)半徑可直接代入公式求解.
(2)先在圓中畫出任意一速度方向,偏轉(zhuǎn)角為初速度與未速度的夾角,且偏轉(zhuǎn)角等于粒子運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角.向入射時(shí),其偏轉(zhuǎn)角為哪個(gè)角?如圖3所示.由圖分析知:弦ab是粒子軌跡上的弦,也是圓形磁場(chǎng)的弦.
因此,弦長(zhǎng)的變化一定對(duì)應(yīng)速度偏轉(zhuǎn)角的變化,也一定對(duì)應(yīng)粒子圓運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心角的變化.所以當(dāng)弦長(zhǎng)為圓形磁場(chǎng)直徑時(shí),偏轉(zhuǎn)角最大.
解:(1)設(shè)粒子圓運(yùn)動(dòng)半徑為R,則
9、
R===0.05m
(2)由圖3知:弦長(zhǎng)最大值為 ab=2r=6×10-2m
設(shè)速度偏轉(zhuǎn)角最大值為αm,此時(shí)初速度方向與ab連線夾角為θ,則
?
當(dāng)粒子以與ab夾角為37°斜向右上方入射時(shí),粒子飛離磁場(chǎng)時(shí)有最大偏轉(zhuǎn)角,其最大值為74°.
小結(jié):本題所涉及的問(wèn)題是一個(gè)動(dòng)態(tài)問(wèn)題,即粒子雖然在磁場(chǎng)中均做同一半徑的勻速圓周運(yùn)動(dòng),但因其初速度方向變化,使得粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)短和位置均發(fā)生變化,要會(huì)靈活運(yùn)用平面幾何知識(shí)去解決.
圖4
a
b
I
I
四、反饋練習(xí)
1.如圖4所示,在鐵環(huán)上用絕緣導(dǎo)線纏繞兩個(gè)相同的線圈a和b.a(chǎn)、b串聯(lián)后通入方向如圖所示的電流I,一束電子從紙里經(jīng)鐵環(huán)
10、中心射向紙外時(shí),電子將 ( )
A.向下偏轉(zhuǎn) B.向上偏轉(zhuǎn) C.向左偏轉(zhuǎn) D.向右偏轉(zhuǎn)
2.如圖5所示,在通電直導(dǎo)線下方,有一電子沿平行導(dǎo)線方向以速度v開始運(yùn)動(dòng),則?。? )
圖5
I
v
Ⅰ
Ⅱ
A.將沿軌跡I運(yùn)動(dòng),半徑越來(lái)越小 B.將沿軌跡I運(yùn)動(dòng),半徑越來(lái)越大
C.將沿軌跡II運(yùn)動(dòng),半徑越來(lái)越小 D.將沿軌跡II運(yùn)動(dòng),半徑越來(lái)越大
3.在如下勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共存的區(qū)域內(nèi),電子有可能沿x軸正方向做直線運(yùn)動(dòng)的是( )
圖6
y
z
x
E
B
A
y
z
x
B
E
B
y
z
11、x
E
B
C
y
z
x
E
B
D
圖7
B
E
Ⅰ
Ⅱ
4.在方向如圖7所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)(場(chǎng)強(qiáng)為E)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B)共存的場(chǎng)區(qū),一電子沿垂直電場(chǎng)線和磁感線方向以速度v0 射入場(chǎng)區(qū),則 ( )
A.若v0 >E/B,電子沿軌跡Ⅰ運(yùn)動(dòng),射出場(chǎng)區(qū)時(shí),速度v>v0
B.若v0 >E/B,電子沿軌跡Ⅱ運(yùn)動(dòng),射出場(chǎng)區(qū)時(shí),速度v<v0
C.若v0 <E/B,電子沿軌跡Ⅰ運(yùn)動(dòng),射出場(chǎng)區(qū)時(shí),速度v>v0
D.若v0 <E/B,電子沿軌跡Ⅱ運(yùn)動(dòng),射出場(chǎng)區(qū)時(shí),速度v<v0
圖8
B
U
O
P
5.如圖8所示,一帶電
12、粒子由靜止開始經(jīng)電壓U加速后從O孔進(jìn)入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并打在了P點(diǎn).測(cè)得OP=l,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則帶電粒子的荷質(zhì)比q/m= .(不計(jì)重力)
圖9
B
v
θ
a
b
6.如圖9所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一質(zhì)量為m、電量為e的電子,從a點(diǎn)沿垂直磁感線方向以初速度v開始運(yùn)動(dòng),經(jīng)一段時(shí)間t后經(jīng)過(guò)b點(diǎn),ab連線與初速度的夾角為θ,則t= .
圖10
a
b
7.如圖10所示,相距d平行放置的金屬板a、b,兩板間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),等離子體的速度v沿水平方向射入兩板間.若等離子從兩板右邊入
13、射,則a、b兩板中______板的電勢(shì)較高.a(chǎn)、b兩板間可達(dá)到的穩(wěn)定電勢(shì)差U= .
8.如圖11所示,MN、PQ為平行光滑導(dǎo)軌,其電阻忽略不計(jì),與地面成30°角固定.N、Q間接一電阻R′=1.0Ω,M、P端與電池組和開關(guān)組成回路,電動(dòng)勢(shì) Ε=6V,內(nèi)阻r=1.0Ω,導(dǎo)軌區(qū)域加有與兩導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng).現(xiàn)將一條質(zhì)量m=40g,電阻R=1.0Ω的金屬導(dǎo)線置于導(dǎo)軌上,并保持導(dǎo)線ab水平.已知導(dǎo)軌間距L=0.1m,當(dāng)開關(guān)S接通后導(dǎo)線ab恰靜止不動(dòng).
(1)試計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度大小;
(2)若ab靜止時(shí)距地面的高度為0.5m,斷開S,ab沿導(dǎo)軌下滑到底端時(shí)的速度大小為2.0m/s.試求該過(guò)程中 R′上得到的電熱.(取g=10m/s2)
答案:(1)1T,(2)6×10-2J