高二物理第十五章单元测验人教版知识精讲.doc
最新人教版高中物理选修3-4第十五章模块综合测评四(附答案)
综合测试（时间100分钟，总分100分）一、选择题（每题4分，共36分）1.有关光的干涉、衍射的现象中，下列说法中正确的是( )A.无论用什么色光做双缝干涉实验，中央一定是亮纹B.用白光做双缝干涉单缝衍射实验时，得到的彩色条纹中最靠近中央的是红光C.双缝干涉条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹D.涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，是由于增透膜减弱了对紫光的透射解析：当用白光做双缝干涉实验时，中央一定是亮纹，当用单色光做时，则中央也是亮条纹，A选项正确.由条纹间距与波长的关系知，用白光做双缝干涉单缝衍射实验时，得到的彩色条纹中最靠近中央的是紫光，B选项错误.单缝干涉条纹是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹，C选项错误.涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，是由于增透膜减弱了对紫光的透射，而大部分被反射出来，D选项正确.答案：AD2.如下图1甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干状条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是…( )图1A.干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B.干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D.干涉中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果解析：干涉现象是凸透镜和玻璃中间的空气薄膜即凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的，A选项正确，B选项错误，干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的，C选项正确，干涉中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波峰叠加的结果，D选项错误.答案：AC3.如图2所示，一条红色光线和另一条紫色光线，以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖，其透射光线都是由圆心O点沿OC方向射出.则可知( )图2A.AO是红光，它穿过玻璃砖所需时间较长B.BO是红光，玻璃砖对它的折射率较小C.AO是紫光，它穿过玻璃砖所需时间较长D.BO是紫光，它穿过玻璃砖所需时间较短解析：由图可以看出，AO 发生偏折较大，折射率大，应是紫光，波速较小，所以所用时间较长，所以选项C 正确，选项A 错误.同理，BO 发生偏折较小，折射率小，应是红光，波速较大，所以所用时间较短，所以选项B 正确，选项D 错误.答案：BC4.如图3所示，自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理.它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车.尾灯的原理如图3所示，下面说法中正确的是（ ）图3A.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射B.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射C.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左表面发生全反射D.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右表面发生全反射解析：尾灯的左边相当于相互垂直的平面镜，水平光线射入时发生两次全反射而被原路返回，会有较强的光反射，汽车灯光应从右面射过来，所以选项C 正确.答案：C5.如图4所示，沿x 轴正向传播的一列简谐波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s ，可推出（ ）图4A.再经过0.01 s ，图中质点a 的速度方向与加速度方向相同B.图中质点b 此时动能正在减小，其加速度正在增大C.若发生稳定干涉现象，该波所遇到的波的频率为50 HzD.若发生明显衍射现象，该波所遇到的障碍物的尺寸一般不大于2 m解析：由图象可知λ=4 m ，所以T=v =2004 s=0.02 s ，又因波沿x 正向传播，故经0.01 s 即T/2，质点a 位于负位移处且向下运动，速度方向与加速度方向相反，选项A 错.而b 点此时向下运动，动能正在减小，加速度在增大，选项B 对.由于波的频率f=T 1=50 Hz ，若发生稳定干涉，所遇波的频率也须为50 Hz ，C 项对.据发生明显衍射的条件，需障碍物的尺寸比4 m 小或与4 m 差不多，不一定小于2 m.D 项错，故选项B 、C 正确.答案：BC6.已知LC 振荡电路中电容器上极板的电量q 随时间t 变化的曲线如图5所示，则（ ）图5A.a 、c 两时刻电路中电流最大，方向相同B.b 、d 两时刻电路中电流最大，方向相反C.从a 到 b 过程中，磁场能转化为电场能D.从c 到 d 过程中，电容器中的电场强度逐渐减小解析：a 、c 两时刻两极板间电荷量最大，电流为零，所以选项A 错误.b 、d 两时刻电荷量为零，电路中电流最大，但方向相反，所以选项B 正确.从a 到 b 过程中，电荷量减小，电流增大，电场能转化为磁场能，所以选项C 错误.从c 到 d 过程中，电荷量减小，电流增大，电场能转化为磁场能，所以选项C 、D 错误.答案：B7.一个单摆从甲地到乙地,发现振动变快,为调整为原来的快慢,则（ ）A.因为g 甲＞g 乙,应缩短摆长B.因为g 甲＞g 乙,应加长摆长C.因为g 甲＜g 乙,应缩短摆长D.因为g 甲＜g 乙,应加长摆长解析：从甲地到乙地,发现振动变快,说明周期变小，重力加速度变大，为使周期不变，根据公式T=2πgl 可以判断应该加长摆长，所以选项D 正确. 答案：D8.光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务.目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络.下列说法正确的是（ ）A.光纤通信利用光作为载体来传播信息B.光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理C.光导纤维传递光信号是利用光的色散原理D.目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝解析：光纤通信是利用光作为载体来传播信息，它是利用一种非常细的特制玻璃丝的全反射的原理工作的，所以选项A 、D 正确，选项B 、C 错误.答案：AD9.我们骑自行车在公路旁向东走，一辆警车一边发出警报声一边飞速地从东面驶来，又飞速向西离去，这一过程中，我们听到的警报声的变化将是（ ）A.声调先高后低B.声调先低后高C.声调没有明显变化D.频率先高后低解析：先是振源与观察者靠近后是远离，接受到的频率先高后低，所有声调也是先高后低. 答案：AD二、填空题(共26分）10.（4分）如图6所示是用频闪照相的方法拍到的一个弹簧振子的振动情况，甲图是振子静止在平衡位置的照片，乙图是振子被拉伸到左侧距平衡位置20 cm 处，放手的向右运动1/4周期的频闪照片.已知频闪照片的频率为20 Hz ，则相邻两次闪光的时间间隔t 0=____________s,振子的振动周期为T=____________s.图6解析：由于闪光照片的频率为20 Hz ，则相邻两次闪光的时间间隔t 0=1/20 s=0.05 s.由图可以看出，在1/4周期内共有三次闪光，时间为3×0.05 s=0.15 s ，则周期为4×0.15 s=0.6 s. 答案：0.05 0.611.（3分）一个在地球上做简谐运动的单摆，其振动图象如图7所示，则此单摆的摆长约为____________，今将此单摆移至某一行星上，其简谐运动图象如图7所示.若已知该行星的质量为地球质量的2倍，则该行星表面的重力加速度为地球表面重力加速度的____________倍，该行星的半径与地球半径之比为____________.图7 图8 解析：由图可知其在地球表面上振动周期T=2 s ，而T=2πgl ，有l=224πgT ，近似计算时可取π2=g ，可解得l=1 m.由图可知其在某行星上振动周期T′=4 s ，而T′=2π'g l ，则g g '=('T T )2=41. 由mg=G2R Mm ,mg′=G 2''R m M 可得R R '=''g g M M ∙=22. 答案：1 m41 22∶1 12.（3分）光滑水平面上的弹簧振子，质量为50 g ，若在弹簧振子被拉到最大位移处释放时开始计时，在t=0.2 s 时，振子第一次通过平衡位置，此时速度为4 m/s.则在t=1.2 s 末，弹簧的弹性势能为____________J ，该弹簧振子做简谐运动时其动能的变化频率为__________Hz ，1 min 内，弹簧的弹力对弹簧振子做正功的次数为____________次.解析：振子振动的周期为T=0.8 s.则在t=1.2 s=1.5T 时，振子到达最大位移处，动能全部转化为弹性势能，则E p =21mv 2=21×50×10-3×42 J=0.4 J.动能是标量，其变化频率是振动频率的2倍，即为2.5 Hz.由于1 min=75T ，而在一个周期内弹力两次做正功，故1 min 内弹力对弹簧振子做了150次正功.答案：0.4 2.5 15013.（4分）如图9所示为双缝干涉实验的装置示意图，如入射光为某一单色光，则狭缝屏的作用是___________，双缝屏的作用是__________.请你在图9的像屏上大致画出其干涉图象.图9答案：形成线光源 形成相干光源 图略14.（6分）在一次用单摆测定加速度的实验中，图10（A ）的O 点是摆线的悬挂点，a 、b 点分别是球的上沿和球心，摆长L=____________m.图10（B ）为测量周期用的秒表，长针转一圈的时间为30 s ，表盘上部的小圆共15大格，每一大格为1 min,该单摆摆动n=50次时，长、短针位置如图中所示，所用时间t=____________s.用以上直接测量的物理量的英文符号表示重力加速度的计算式为g=______________(不必代入具体数值).为了提高测量精度,需多次改变L 的值并测得相应的T 值.现测得的六组数据标示在以L 为横坐标、T 为纵坐标的坐标纸上,即图中用“×”表示的点.根据图中的数据点作出T 2与L 的关系图线.图10解析：由刻度尺可以读出单摆摆长为99.06 cm=0.990 6 m ，50次时间为t=90+10.4 s=100.4 s ，则周期为T=t/n ，根据公式T=2πgl 可得g=2224t L n π.T 2与L 的关系图线为一条直线. 答案：0.990 6 100.40 2224tL n π 略 15.（6分）某同学在进行“研究弹簧振子的周期和小球质量的关系”课题实验时，用如图11甲所示装置进行了如下的实验：让弹簧振子穿过一光滑的水平横杆，在弹簧振子的小球上安装一枝笔，下面放一条纸带，当小球振动时，垂直于振动方向以恒定的加速度拉动纸带，加速度的大小为a ，这时笔在纸条上画出如图11乙所示的一条曲线，请根据图乙中所测得的长度s 1、s 2，写出计算弹簧振子振动周期的表达式，T=____________.换用不同质量的小球实验，分别得到弹簧振子小球的质量与振动周期T 对应的数据，如下表：图12根据上表数据，为直观反映T 与m 之间的关系，请在图12的方格坐标纸中选择适当的物理量建立坐标系，并作出图线.从图线可以得到该实验中弹簧振子振动的周期与小球质量的关系式是________________________________________________________________________. 解析：s 1、s 2对应的时间间隔相同，所以可以根据公式Δs=ａT 2进行计算.作出T 2-m 图象为一条直线，说明T 2与m 成正比，即可写出T 2与m 的关系式为T 2=Km.答案：as s 12 图略 T 2=Km(K 取4.9—5.1之间均正确) 三、计算题(38分）16.（8分）如图13中实线是一列简谐横波在t 1=0时刻的波形，虚线是这列波在t 2=0.5 s 时刻的波形，这列波的周期T 符合：3T ＜t 2-t 1＜4T ，问：（1）若波速向右，波速多大？（2）若波速向左，波速多大？（3）若波速大小为74 m/s ，波速方向如何？图13解析：由图可以得出波长，还可以看出向右传播时，时间是3T+83T ，同理可知向左传播时，时间是3T+85T ，然后再利用v=Tλ计算.波速大小为74 m/s ，关键是看波在0.5 s 内，波传播的距离与波长的比较，从而确定波速方向.答案：由图象知：λ=8 m ，又因3T ＜t 2-t 1＜4T ，（1）当波向右传播时，t 2—t 1=3T+83T ， 所以T=27)(812t t -=270.58⨯ s=274 s ，由v=T λ得v=27/48 m/s=54 m/s. （2）当波向左传播时，t 2-t 1=3T+85T ， 所以T=29)(812t t -=290.58⨯ s=294 s ，由v=T λ得v=29/48 m/s=58 m/s. （3）当波速为74 m/s 时，在0.5 s 内波传播的距离为s=74×0.5 m=37 m=485λ，故此波向左传播.17.（10分）一般认为激光器发出的是频率为“ν”的单色光，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率ν是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δν（也称频率宽度）.让单色光照射到薄膜表面，一部分光从前表面反射回来（这部分光称为甲光），其余的进入薄膜内部，其中的一部分从薄膜后表面反射回来，并从前表面射出（这部分光称为乙光），甲、乙两部分光叠加而发生干涉，称为薄膜干涉.乙光与甲光相比，要多在薄膜中传播一小段时间Δt ，理论和实践都证明，能观察到明显的干涉现象的条件是：Δt 的最大值Δt max 与Δν的乘积近似等于1，即满足：Δt max ·Δν≈1，才会观察到明显的稳定的干涉现象，已知某红宝石激光器发出激光频率ν=4.32×1014 Hz ，它的频率宽度Δν=8.0×109 Hz ，让这束单色光由空气斜射到折射率为n=2的液膜表面，射入时与液膜表面成45°角，如图14所示.图14（1）求从O 点射入薄膜中的光线的传播方向及传播速度；（2）估算在图中的情景下，能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚度d m .解析：(1)设从O 点射入薄膜中的光线的折射角为r ，根据折射定律，有sini=nsinr ，故得r=arcsin(n i sin )=arcsin(245sin ︒)=arcsin 21=30° 光在薄膜中传播的速率为v=c/n=2.12×108 m/s(2)乙光通过薄膜经过的路程s=rd cos 2① 乙光通过薄膜所用的时间：Δt=v s =r v d cos 2②当Δt 取最大值Δt m 时，对应薄膜的厚度最大，又因为Δt m ·Δv=1,则由②式，得r v d m cos 2≈v∆1 所以d m ≈vr v ∆2cos =1.15×10-2 m. 答案：（1）2.12×108 m/s (2) 1.15×10-2 m18.（8分）如图15所示，将单摆小球A 从静止释放的同时，高出悬点O 的另一小球B 做自由落体运动，结果它们同时到达跟单摆的平衡位置C 等高处.已知摆长为l ，偏离角θ＜5°，求B 球的初位置与单摆悬点之间的高度差h.图15解析：小球A 做简谐运动，而小球B 做自由落体运动，两球同时释放，又同时到达与C 等高处，说明A 球做简谐运动由A 运动到C 和B 球做自由落体运动时间相同，但应注意A 球可能是由左向右通过C 点，也可能由右向左通过C 点，而且不一定是第几次通过，所以要考虑其振动过程具有周期性.答案：从释放到相遇，小球A 、B 经历的时间t A =t B ①由题意t A =(2n-1)4T （ｎ=0，1，2，…）② 且T B =2πgl ③ B 球应有h+l=21g 2B t ④ 由①②③④解得h=88)12(22--n πl ，其中ｎ=0，1，2，…19.（12分）如图16所示，在一个很大的透明容器中有折射率n=2的透明液体，液体内有一平面镜M ，水平光束AB 射到容器的竖直侧壁上的B 点后投射到平面镜上O 点处.为了使光束BO 经M 一次反射后的光线能够射出液体的上表面，平面镜与水平方向的夹角α应满足什么条件？图16解析：当光经平面镜反射后，经折射从水中射出.但由于平面镜与水平方向的夹角α的不同取值，光既可向左上方传出，也可向右上方传出，并可能出现光的全反射，如图甲和图乙所示.甲 乙答案：由图甲得，若在水面上发生全反射，有：n=1/sinC ，即：C=arcsin n 1=arcsin 21=45° 由反射定律及几何关系得：2×（90°-α）+C=90°即：α=67.5°由图乙及几何关系得：C+2α=90°，即：α=22.5°综合两种情况，为使光束经过M 一次反射后的光线能够射出液体的上表面，平面镜与水平方向的夹角α的范围为：（22.5°，67.5°）.。
高二物理 第15单元45分钟过关检测(带电粒子在磁场中的运动质谱仪)(有解析) 大纲人教版第二册
训练15 带电粒子在磁场中的运动 质谱仪根底过关 看一看,很简单!1.一带电质点在均匀磁场中做匀速圆周运动，现给定了磁场的磁感应强度、带电质点的质量和电荷量.假设用v 表示带电质点运动的速率，R 表示其轨道半径，如此带电质点运动的周期()A.与v 有关，与R 有关B.与v 无关，与R 无关C.与v 有关，与R 无关D.与v 无关，与R 有关答案：B2.如下列图，在匀强磁场中，磁感应强度B 1=2B 2，当不计重力的带电粒子从B 1磁场区域运动到B 2磁场区域时，粒子的()A.速率将加倍B.轨迹半径将加倍C.周期将不变D.做圆周运动的角速度将加倍答案：B3.如下列图是粒子速度选择器的原理图，如果粒子所具有的速率BE v ,那么()A.带正电粒子必须沿ba 方向从右侧进入场区，才能直线通过B.带负电粒子必须沿ba 方向从右侧进入场区，才能直线通过C.不论粒子电性如何，沿ab 方向从左侧进入场区，都能直线通过D.不论粒子电性如何，沿ba 方向从右侧进入场区，都能直线通过答案：C4.一束带电粒子流从同一方向垂直射入一磁感应强度为B 的匀强磁场中，在磁场中分成两条轨迹1和2，如下列图.那么它们的速度v 、动量p 、电荷量q,比荷q/m 的关系可以肯定的是()A.假设q 1/m 1=q 2/m 2,如此v 1＜v 2B.假设q 1/m 1＞q 2/m 2,如此v 1=v 2C.假设q 1=q 2,如此p 1＜p 2且都带负电D.假设p 1=p 2,如此q 1＞q 2且都带正电答案：AD5.如下列图，正方形容器处在匀强磁场中，一束电子从孔a 垂直于磁场沿ab 方向射入容器中，其中一局部从c 孔射出，一局部从d 孔射出，容器处在真空中.如下说法正确的答案是()A.从两孔射出的电子速率之比为v c ∶v d =2∶1B.从两孔射出的电子在容器中运动所用时间之比t c ∶t d =1∶2C.从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为a c ∶a d =2∶1D.两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为a c ∶a d =2∶1答案：ABD解析：设正方形容器的边长为l ，从c 端射出的电子圆周半径r c =l,从d 射出的电子的圆周半径r d =2l ,由qB mv r =得12==d c d c r r v v ,A 正确.从c 射出的电子运动的时间t c =T 41=πm/2Bq,从d 射出的电子运动的时间t a =T 21=πm/qB,21=d c t t ,B 正确.粒子的加速度m Bvq m F a ==,所以12==d c d c v v a a ,C 错，D 正确. 6.如右图所示，带电液滴从h 高处落下，进入一个匀强电场和匀强磁场互相垂直的区域，磁场方向垂直纸面，电场强度为E ，磁感应强度为B.液滴在此区域中做匀速圆周运动，如此圆周的半径R=_________.答案：gh B E2 解析：带电液滴进入场区的速度设为v ，根据机械能守恒有mgh=21mv 2,解得gh v 2=，又液体在场区内做匀速圆周运动，说明mg=Eq,向心力由洛伦兹力提供，如此qvB=mv 2/R ，所以gh B E qB mv R 2==. 7.如图假设磁场分布在POQ 区域内，磁感应强度为B ，方向如图，一束负离子沿纸面垂直于OQ 方向从A 点射入磁场，OA=s,∠POQ=45°，负离子质量为m ，电荷量的绝对值为q.要使负离子不从OP 边射出，负离子进入磁场时的速度最大值是多少？(不考虑粒子重力)答案：v max=(2+1)sqB/m解析：带电粒子在磁场中的运动轨迹是一个圆弧，随着v的增大，半径就增大，轨迹就越靠近OP，当轨迹与OP相切时，如下列图，粒子不能从OP区射出的速度最大.作轨迹上两处A、C点切线的垂线，打到圆心O′，在Rt△OO′C中，O′C=R,OC=R,OO′=s+R,R2+R2=(R+s)2,所以R=(2+1)s.由R=mv/qB得v max=(2+1)sqB/m.巩固提高想一想,没问题!8.在匀强磁场中，有一带电粒子做匀速圆周运动，当它运动到M点时，与一不带电的静止粒子碰撞合并为一体.设粒子除受洛伦兹力外，不受其他力作用，如此碰撞后粒子的运动轨迹是图中的(图中磁场未标出)()答案：A9.一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如下列图，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧.由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变)，从图中情况可以确定()A.粒子从a 到b ，带正电B.粒子从a 到b ，带负电C.粒子从b 到a ，带正电D.粒子从b 到a ，带负电答案：C解析：垂直于磁场方向射入匀强磁场的带电粒子受洛伦兹力作用，使粒子做匀速圆周运动，半径R=mv/qB,由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量减小，磁感应强度B 与带电荷量不变，又据221mv E k =知v 在减小，故R 减小，可判知粒子从b 向a 运动.另据左手定如此，可判定粒子带负电，故C 选项正确.10.如下列图，在y ＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy 平面并指向纸面外，磁感应强度为B.一带正电的粒子以速度v 0从O 点射入磁场，入射方向在xy 平面内，与x 轴正向的夹角为θ.假设离子射出磁场的位置与O 点的距离为l ，如此粒子的电荷量与质量之比为_______.答案：2v 0sinθ/BL解析：带正电的粒子射入磁场后，由于受到洛伦兹力的作用，粒子将沿右图所示的轨迹运动.设从A 点射出磁场，如此OA=l ，如此射出方向与x 轴夹角仍为θ，根据牛顿第二定律和洛伦兹力公式知：qv 0B=Rmv 20，故轨迹圆半径qB mv R 0=① 设轨迹圆的圆心为C ，如此由几何关系知l=2R·sinθ②由①②两式得粒子电荷量和质量之比Blv m q θsin 20=. 11.质谱仪图是测定带电粒子质量的一种工具.离子源S 产生质量为m 、电荷量为q 的正离子，其初速度可视作零，经电压U 加速，进入磁感应强度为B 的匀强磁场，沿半圆运动到达记录它的照相底片P 上，测得P 到进入磁场处的距离为d.写出此离子质量的计算式.答案：qB 2d 2/8U解析：粒子在电场中加速时，只有电场力做功，由动能定理有：21mv 2=qU 得m qU v /2=由题知d 为粒子在磁场中运动的直径，d=2r=qBmv 2 所以d qBm qU m =/22如此U d qB m 822=. 拓展应用 跳一跳,够得着!12.长为L 的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，如右图所示，磁感应强度为B ，板间距离也为L ，板不带电.现有质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直于磁感线以速度v 水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的方法是()A.使粒子的速度m BqL v 4<B.使粒子的速度mBqL v 45> C.使粒子的速度m BqL v 4> D.使粒子的速度m BqL v m BqL 454<< 答案：AB解析：由于粒子带正电，由左手定如此知,粒子在洛伦兹力作用下应向上偏，当速度较小时，粒子将从板的左方射出，当速度较大时，粒子将从板的右方射出，临界的情况为向左射出时轨迹与上板相切，从右侧射出时由上极板边缘射出，它们的运动轨迹如上图所示.因此当粒子从左侧射出时，粒子运动的最大半径为4L R =①由牛顿第二定律和洛伦兹力公式知qvB=R mv 2，故qB mv R =② 所以由①②两式得mqBL v 41=，这是粒子能从左侧射出的最大速度.所以当粒子速度mqBL v 4<时不会打到板上. 当粒子由板右侧射出时，其最小半径设为R′ 由几何关系得R′2=L 2+(R′-2L )2 所以R′=L 45③ qBmv R 2='④ 由③④式得粒子从极板间右端射出的最小速度mqBL v 452=,因此当粒子速度m qBL v 45>时，粒子也不会打到极板上，所以欲使粒子不打在极板上，可采用的方法是A 和B.13.带电粒子以初速度v 0从a 点进入匀强磁场，如图，运动中经过b 点，Oa=Ob.假设撤去磁场加一个与y 轴平行的匀强电场，仍以v 0从a 点进入电场，粒子仍能通过b 点.那么电场强度E 与磁感应强度B 之比E/B 为__________.答案：2v 0解析：设Oa=Ob=d,因为带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，所以圆周半径正好等于d ，即d qBmv r ==，得到B=mv/qd;如果换成匀强电场，水平方向v 0做匀速直线运动，竖直y 轴负方向做匀加速运动，即2)(21vd m Eq d =,得到qd mv E 22=,所以E/B=2v 0. 14.一匀强磁场，磁场方向垂直于xy 平面，在xy 平面上，磁场分布在以O 为中心的一个圆形区域内.一个质量为m 、电荷量为q 的带电粒子，由原点O 开始运动，初速度为v ，方向沿x 正方向，后来，粒子经过y 轴上的P 点，此时速度方向与y 轴的夹角为30°,P 到O 的距离为l ，如下列图.不计重力的影响，求磁场的磁感应强度B 的大小和xy 平面上的磁场区域的半径R.答案：qlmv B 3=,l R 33= 解析：粒子在磁场中受洛伦兹力作用，做匀速圆周运动，设其半径为r ，如此由洛伦兹力提供向心力得：qvB=rv m 2①，据此并由题意知，粒子在磁场中的轨迹的圆心C 必在y 轴上，由题中给出的粒子过P 点时的速度方向与y 轴成30°角，所以判断出P 点在磁场区之外.过P 沿速度方向作延长线，它与x 轴交于Q 点，作圆弧过O 点与x 轴相切，并且与PQ 相切，切点A 即粒子离开磁场区的地点，这样也求得圆弧轨迹的圆心C ，如下列图.由图中几何关系得：l=3r ②,由①②两式解得：qlmv B 3=，图中OA 的长度即圆形磁场区域的半径R.由图中几何关系得l R 33=.。
高二物理(人教大纲版)第二册 第十五章 磁场 四、磁场对运动电荷的作用(第一课时)
第四节磁场对运动电荷的作用●本节教材分析洛伦兹力同安培力一样,也是磁场性质的具体表现,在实际中有广泛的应用,回旋加速器就是一个著名的实例.教材根据“磁场对电流有力的作用〞和“电流是由电荷的定向移动形成的〞这两点事实,提出磁场对运动电荷有作用力的设想,然后用实验来验证,在此基础上引入洛伦兹力概念.这样处理有利于学生接受,对培养学生的思维能力,使他们掌握科学的研究方法也有所帮助.同时,这也为由安培力公式推导洛伦兹力公式做了铺垫.由安培力公式F=BIL导出洛伦兹力公式F=qvB是一个重要的推导,有利于培养学生的抽象思维能力和逻辑推理能力.教材首先建立了导线中电流的微观物理模型:导线中单位长度上自由电子数为n,都以速度v定向运动.在这个物理模型基础上,推导电流I跟自由电子运动速度v之间的关系式I=nqvS.这是得到洛伦兹力公式的关键一步.1.洛伦兹力的引入:教材根据磁场对电流有作用力和电流是电荷的定向移动提出假设:磁场对运动电荷有作用力,再通过实验验证得出存在洛伦兹力的结论.“假设—实验验证〞表达了科学的思维方法.要让学生体会借助实验证明洛伦兹力存在是非常重要的一步.因此,要注意讲清楚实验原理:电子束的产生→荧光屏上的径迹→磁场对电子束的作用.要让学生注意观察电子束是否偏转.2.洛伦兹力方向:教材直接指出洛伦兹力方向仍用左手定那么判断,但强调要注意正电荷运动方向与电流方向相同,负电荷运动方向与电流方向相反.教学实践说明,学生在初用左手定那么时容易犯一个错误:把四指指向电荷运动方向而忘了区分电荷的正负.我们要强调左手定那么中四指的方向是指电流的方向,对负电荷一定要注意其运动方向与电流方向相反.实验现象中电子束的偏转方向与电子束运动方向、磁场方向间的关系是验证左手定那么很好的例子.可让学生用左手定那么判定后再演示实验现象作为验证.与安培力的方向一样,应再一次强调洛伦兹力的方向一定是既与电荷运动速度方向垂直,也与磁场方向垂直,即洛伦兹力垂直于速度v与磁场B所在的平面.可补充电荷运动速度方向不一定垂直磁场方向,它们间可有任意的角度.3.洛伦兹力的大小:教师要注意引导学生推导洛伦兹力的公式F=qv B.●教学目标一、知识目标1.知道什么是洛伦兹力.知道电荷运动方向与磁感应强度的方向平行时,电荷受到的洛伦兹力最小,等于零;电流方向与磁感应强度方向垂直时,电荷受到的洛伦兹力最大,等于qvB.2.会用公式F=qvB解答有关问题.3.会用左手定那么解答有关带电粒子在磁场中受力方向的问题.二、能力目标1.通过推导洛伦兹力的公式,培养学生的分析推理能力.2.通过演示实验,培养学生的观察能力.三、德育目标让学生认真体会科学研究最基本的思维方法:“推理—假设—实验验证〞●教学重点1.会计算带电粒子垂直进入匀强磁场时所受的洛伦兹力大小.2.会用左手定那么判断洛伦兹力方向.●教学难点1.利用F实=BIL和I=nqvS推导洛伦兹力的公式F=qvB.2.确定导线中含有的运动电荷数nLS.●教学方法实验法、分析推理法.●教学用具电子射线管、电源、磁铁、投影仪、投影片.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［师］(出示投影片)在以下图所示装置中,导体棒ab处在垂直纸面向里的匀强磁场中,试判断ab棒所受安培力的方向.［生］根据左手定那么,ab棒受到的安培力的方向竖直向下.［师］导体棒ab中的电流是如何形成的?［生］电荷的定向移动形成电流.［师］磁场对电流有力的作用,电流是电荷的定向移动形成的.由此自然会想到:这个力可能是作用在运动电荷上的,而作用在通电导线上的安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现.让我们用实验来检验这一猜想.［演示］电子束在磁场中的偏转.［师］介绍电子射线管的原理.从阴极发射出来的电子,在阴阳两极间的高压作用下,使其加速,形成电子束,轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光,可以显示电子束的运动轨迹.［实验现象］在没有外加磁场时,电子束沿直线运动;如果把射线管放在蹄形磁铁的两极间,荧光屏上显示的电子束运动的径迹发生了弯曲.［实验结论］运动电荷确实受到了磁场力的作用.［师］物理上把磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力,这节课我们学习洛伦兹力的方向和大小.二、新课教学1.洛伦兹力的方向［师］运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力方向可以用左手定那么来判断.［投影］左手定那么的内容:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,且处于同一平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,四指指向正电荷运动的方向,那么,拇指的指向就是正电荷所受洛伦兹力的方向.［强调］当运动的电荷为负电荷时,四指应指向负电荷运动的反方向.［投影］判断带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力方向.［生甲］图(1)中正电荷所受的洛伦兹力方向向上.［生乙］图(2)中正电荷所受的洛伦兹力方向向下.［生丙］图(3)中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直纸面向外.［生丁］图(4)中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直纸面向里.2.洛伦兹力的大小［师］下面我们根据导线中运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现,就是它受到的安培力来计算单个运动电荷所受到的洛伦兹力的大小.设有一段长度为L 的通电导线,横截面积为S ,单位体积中含有的自由电荷数为n ,每个自由电荷的电荷量为q ,定向移动的平均速率为v .那么导线中的电流I 等于多大?［生］根据电流的微观实质,导线中的电流I =nqvS .［师］导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B 的匀强磁场中,导线受到的安培力有多大?［生］F 安=BIL［师］将I =nqvS 代入F 安=BIL ，能得到什么？［生］F 安=nqvSBL［师］这段导线中含有的运动电荷数为多少？［生］nLS［师］安培力F 安可以看做是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力F 的合力，那么每个电荷所受的洛伦兹力多大？［生］由F =nLS F 安得，F =qvB［师］使用该公式计算时，各物理量的单位分别取什么？［生］F〔N〕，q(C)，v(m/s)，B(T).［师］该公式的适用条件是什么？［生］电荷的运动方向与磁场方向垂直.［师］该公式用文字如何表述？［生］当电荷在垂直于磁场的方向上运动时，磁场对运动电荷的洛伦兹力F等于电荷量q、速率v、磁感应强度B三者的乘积.［师］带电粒子在磁场中运动时,洛伦兹力对带电粒子是否做功?说明理由.［生］洛伦兹力对运动电荷不做功.因为洛伦兹力的方向与粒子的运动方向垂直,洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小.［师］运动的电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用,运动方向会发生偏转,这一点对地球上的生命有什么意义?［生］运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用，运动方向会发生偏转，这一点对于地球上的生命来说有十分重要的意义.从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线，这些高能粒子流，如果都到达地球，将对地球上的生物带来危害.庆幸的是，地球周围存在地磁场，地磁场改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起了一定的阻挡作用.［师］宇宙射线是穿透力极强的辐射线，它们来自宇宙空间，从各个方向射向地球，20世纪初，我们想要获得一个不受辐射影响的实验环境，总是不能如愿，即使深入矿井内部，仍然摆脱不开宇宙射线穿透性辐射的干扰.1912年，奥地利物理学家海斯乘气球升空去探寻这些辐射的来源，他发现，在气球上升过程中，辐射不是减弱而是增强了，后来又发现，两极地区的辐射更为强大，说明它似乎受地球磁场的影响，说明它含有带电粒子〔如质子〕，宇宙射线中的带电粒子在穿越地磁场过程中，受到地磁场对它们的洛伦兹力的作用，运动方向会发生偏转，对宇宙射线有一定的阻挡作用，大大减弱了到达地球表面的宇宙射线.三、小结本节课主要学习了以下几个问题：1.磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力.2.洛伦兹力的方向可以用左手定那么判断.3.当带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时,洛伦兹力的大小F=qvB.4.洛伦兹力对运动电荷不做功.四、作业1.练习三、〔1〕〔2〕〔3〕2.查阅资料了解地磁场的知识与宇宙射线的有关知识.五、板书设计六、本节优化训练设计1.在只受洛伦兹力的条件下，关于带电粒子在匀强磁场中的运动，以下说法正确的有A.只要粒子的速度大小相同，带电量相同，粒子所受洛伦兹力大小就相同B.洛伦兹力只改变带电粒子的运动方向C.洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功D.洛伦兹力始终与速度垂直，所以粒子在运动过程中的动能、动量保持不变2.如下图，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，假设在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的径迹往下偏，那么A.导线中的电流从A流向BB.导线中的电流从B流向AC.假设要使电子束的径迹向上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现D.电子束的径迹与AB中的电流方向无关3.如图，在真空中匀强电场的方向竖直向下，匀强磁场方向垂直于纸面向里，3个油滴a、b、c带有等量同种电荷，其中a静止，b向右匀速运动，c向左匀速运动，比较它们重力的关系，正确的选项是A.G a最大B.G b最小C.G c最大D.G b最大4.如下图，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向下，由于磁场的作用，那么A.板左侧聚集较多电子，使b点电势高于a点B.板左侧聚集较多电子，使a点电势高于b点C.板右侧聚集较多电子，使a点电势高于b点D.板右侧聚集较多电子，使b点电势高于a点参考答案：1.解析：带电粒子在匀强磁场中所受的洛伦兹力的大小不但与速度的大小有关，而且与速度的方向有关，当带电粒子的速度方向与磁场方向垂直时，粒子所受的洛伦兹力最大；当粒子的速度方向与磁场方向平行时，带电粒子不受洛伦兹力的作用.速度大小相同的粒子，沿不同方向进入磁场时所受的洛伦兹力的大小不同，所以选项A不正确.由于洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直，所以洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，动能保持不变，洛伦兹力不做功；但在洛伦兹力的作用下，粒子的运动方向要发生变化，动量就要发生变化，所以此题的正确选项应为B、C.答案：BC2.解析：由于AB中通有电流，在阴极射线管中产生磁场，电子受到洛伦兹力的作用而发生偏转，由左手定那么可知，阴极射线管中的磁场方向垂直纸面向内，所以根据安培定那么，AB中的电流方向应为从B流向A，当AB中的电流方向变为从A流向B，那么AB上方的磁场方向变为垂直纸面向外，电子所受的洛伦兹力变为向上，电子束的径迹变为向上偏转，所以此题的正确答案应为B、C.答案：BC3.解析：由a静止可以判定它不受洛伦兹力作用，它所受的重力与电场力平衡，如右图所示，由电场力方向向上可知，a一定带负电，因3个油滴带有同种电荷，所以B、C也一定带等量的负电，所受电场力相同，大小都为F=qE,由于b、c在磁场中做匀速运动，它们还受到洛伦兹力作用，受力如下图，由平衡条件得G a=qE，G b=qE－F1，G c=qE+F2，所以有G c>G a>G b，故B、C正确.答案：BC4.解析：铜板导电是靠自由电子的定向移动，电流方向向下，那么电子相对磁场定向移动方向向上，根据左手定那么，电子受洛伦兹力方向向右，致使铜板右侧聚集较多电子，左侧剩余较多正离子，板中逐渐形成方向向右的水平电场，直到定向移动的自由电子受到的洛伦兹力与水平电场力平衡为止，所以由于磁场的作用，整个铜板左侧电势高于右侧，即φa>φb.答案：C。
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【基础训练】1. 下列关于磁场的说法中正确的是A.磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质B.磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的C.磁极与磁极之间是直接发生作用的D.磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生2. 关于磁场和磁感线的描述，正确的是A.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向就表示该点的磁场方向B.磁感线是从磁铁的N极指向S极C.磁铁间的相互作用是通过磁场发生的D.磁感线就是磁场中碎铁屑排列成的曲线3. 关于磁感线的概念，下列说法不正确的是A.磁感线上各点的切线方向就是该点的磁场方向B.磁场中任意两条磁感线都不能相交C.磁感线和电场线一样都是不封闭曲线D.通过恒定电流的螺线管内部磁场的磁感线都平行于螺线管的轴线方向4. 图甲、乙中已知小磁针N极静止时的指向，请画出电源正负极.5. 在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向【能力提升】6. 如图所示，一带负电的金属环绕轴OO以角速度匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是A.N极竖直向上B.N极竖直向下C.N极沿轴线向左D.N极沿轴线向右7. 如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则A.放在a处的小磁针的N极向左B.放在b处的小磁针的N极向右C.放在c处的小磁针的S极向右D.放在a处的小磁针的N极向右8. 有一束电子流沿X轴正方向高速运动，如图所示，电子流在z轴上的P 点处所产生的磁场方向是沿A.y轴正方向B.y轴负方向C.z轴正方向D.z轴负方向9. 下面所述的几种相互作用中，通过磁场而产生的有A.两个静止电荷之间的相互作用B.两根通电导线之间的相互作用C.两个运动电荷之间的相互作用D.磁体与运动电荷之间的相互作用10. 如图所示，两根非常靠近且互相垂直的长直导线，当通以如图所示方向的电流时，电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的A.区域IB.区域ⅡC.区域ⅢD.区域Ⅳ第十五章练习二安培力磁感应强度（1）【基础训练】1.有关磁感应强度的下列说法中，正确的是A.磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量B.若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C.若有一小段长为L，通以电流为I的导体，在磁场中某处受到的磁场力为F，则该处磁感应强度的大小一定是FILD.由定义式B=FIL可知，电流强度I越大，导线L越长，某点的磁感应强度就越小2.下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法，正确的是A.电场强度的方向与电荷所受的电场力的方向相同B.电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同C.磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同D.磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同3. 在磁感应强度的定义式B中，有关各物理量间的关系，下列说法中正确的是A.B由F、I和L决定B.F由B、I和L决定C.I由B、F和L决定D.L由B、F和I决定【能力提升】4. 一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，如图所示，导线上的电流由左向右流过.当导线以左端点为轴在竖直平面内转过90的过程中，导线所受的安培力A.大小不变，方向也不变B.大小由零逐渐增大，方向随时改变C.大小由零逐渐增大，方向不变D.大小由逐渐减小到零，方向不变5. 在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线A.受到竖直向上的安培力B.受到竖直向下的安培力C.受到由南向北的安培力D.受到由西向东的安培力6. 关于通电导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是A.安培力的方向就是该处的磁场方向B.安培力的方向一定垂直于磁感线和通电导线所在的平面C.若通电导线所受的安培力为零，则该处的磁感应强度为零D.对给定的通电导线在磁场中某处各种取向中，以导线垂直于磁场时所受的安培力7. 一根有质量的金属棒MN，如图所示，两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点.棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力.为了使拉力等于零，可以A.适当减小磁感强度B.使磁场反向C.适当增大电流D.使电流反向8. 如图所示，有一根直导线上通以恒定电流I，方向垂直指向纸内，且和匀强磁场B垂直，则在图中圆周上，磁感应强度数值的点是A.a点B.b点C.c点D.d点9. 一根用导线绕制的螺线管，水平放置，在通电的瞬间，可能发生的情况是A. 伸长B. 缩短C. 弯曲D. 转动10. 如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L，质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止于斜面上，则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是A.B=mgtan/IL，方向垂直斜面向下B.B=mgtan/IL，方向竖直向下C.B=mg/IL，方向水平向左D.B=mgcos/IL，方向水平向右11. 如图所示，在同一水平面内的两导轨互相平行，相距2m，置于磁感应强度大小为1.2T，方向竖直向上的匀强磁场中，一质量为3.6kg的铜棒垂直放在导轨上，当棒中的电流为5A时，棒沿导轨做匀速直线运动，则当棒中的电流为8A时，棒的加速度大小为多少?第十五章练习三安培力磁感应强度（2）【基础训练】1. 通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内.电流方向如图所示，ad边与MN平行，关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是A.线框有两条边所受的安培力方向相同B.线框有两条边所受的安培力大小相同C.线框所受安培力合力向左D. 线框所受安培力合力向右2.两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是A.都绕圆柱体转动B.彼此相向运动，且具有大小相等的加速度C.彼此相向运动，电流大的加速度大D.彼此背向运动，电流大的加速度大3. 两条导线互相垂直，如图所示，但相隔一段较小的距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流电流按图示方向通人两条导线时，CD 导线将A.逆时针方向转动，同时靠近导线ABB.顺时针方向转动，同时靠近导线ABC.逆时针方向转动，同时离开导线ABD.顺时针方向转动，同时离开导线AB4. 如图所示，在匀强磁场中有一矩形线圈，它的平面与磁场平行，在磁场作用下发生转动，转动方向是A.ab边转向纸外，cd边转向纸内B.ab边转向纸内，cd边转向纸外C.ad边转向纸内，cd边转向纸外D.ad边转向纸外，cd边转向纸内【能力提升】5. 如图所示的天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共n匝.线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I（方向如图）时，在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡；当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知A.磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为（m1-m2）g/nILB.磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg/2nILC.磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为（m1-m2）g/nILD.磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg/2nIL6.如图，一段导线位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。
高二物理 第15单元45分钟过关检测(磁场磁感线)(有解析)大纲人教版第二册
第十五章磁场训练11 磁场磁感线根底过关看一看,很简单!1.以下说法中正确的答案是()A.磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的B.电流与电流的相互作用是通过电场产生的C.磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的D.磁场和电场是同一种物质答案：A2.关于磁感线说法正确的有()A.磁感线是客观存在的B.磁感线从N极出发到S极终止C.磁感线越密表示该处磁场越强D.有磁感线的地方表示有磁场，磁感线之间的区域如此无磁场答案：C3.如下列图，假设正离子沿y轴正向移动，如此在z轴上某点A的磁场方向应是()A.沿x轴正向B.沿x轴负向C.沿z轴正向D.沿z轴负向答案：A4.如下列图，一个电子沿逆时针方向做匀速圆周运动，如此此电子的运动()A.不产生磁场B.产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向里C.产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向外D.只在圆周的内侧产生磁场答案：B5.在地球赤道上空有一小磁针水平静止悬挂，突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知()A.一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N极靠近小磁针B.一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的S极靠近小磁针C.可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过D.可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过答案：C6.在右图中，当电流通过线圈时，磁针的南极指向读者，试确定线圈中电流的方向__________.答案：顺时针7.现有一失去正、负标记的蓄电池，请你用物理方法确定它的正负极.(利用导线，一小磁针) 答案：见解析解析：如下列图，长直导线旁放一个小磁针，导线分别与电源两极相连，从上向下看，假设小磁针顺时针转动，如此电池左端为正极，右端为负极.假设小磁针逆时针转，如此电池电极相反.巩固提高想一想,没问题!8.假设地磁场是由地表带电产生的，如此地表带电情况为()A.正电B.负电C.不带电D.无法确定答案：B9.如下列图，a、b两根垂直纸面的导体通以大小相等的电流，两导线旁有一点P，P点到a、b距离相等.要使P处磁场方向向右，如此a、b中电流方向为()A.都向外B.都向里C.a中电流向外，b中电流向里D.a中电流向里，b中电流向外答案：C10.两个绝缘导线环AA′、BB′大小一样，环面互相垂直，环中通有一样大小的恒定电流，如下列图.如此圆心O处磁场的方向为(AA′面水平，BB′面垂直纸面) ________.答案：指向左上方解析：圆心O处的磁场是两个环形电流产生磁场的合磁场，水平环形电流在O处产生的磁场B1竖直向上，竖直环形电流在O处产生磁场B2水平向左，如此B1、B2的合矢量方向指向左上方，如图.11.如下列图是一通电螺线管，在其内外分别放两个小磁针和两个通电小圆环，它们都可以自由转动.试判定它们各自的取向.答案：A水平向右；A′水平向左；C右侧向里，左侧向外；C′右侧向外，左侧向里.解析：用安培定如此确定通电螺线管的磁感线的方向后，再根据磁感线是闭合曲线的特征，就可确定整个通电螺线管周围磁感线的环绕方向.对A、A′两个小磁针，根据磁场的性质可确定A水平向右，A′水平向左；对C、C′两个通电小圆环，可等效小磁针的受力确定其转动方向，C右侧向里，左侧向外，C′右侧向外，左侧向里.拓展应用跳一跳,够得着!12.如右图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C(包括支架)的总质量为M；B为铁片，质量为m；整个装置用轻绳悬挂于O点.当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F的大小为()A.F=MgB.M＜F＜(M+m)gC.F=(M+m)gD.F＞(M+m)g答案：D解析：解法一：(隔离法)B被吸引上升时，B受到重力mg和A对B向上的吸引力F1而向上加速运动，受力如图甲所示，故有F1-mg＞0①对于A和C(包括支架)受轻绳的拉力F、自身的重力Mg与B对A向下的吸引力F1′作用处于平衡，受力如图乙所示.由平衡条件有F-F1′-Mg=0②又F1和F′是一对作用力和反作用力，故有F1′=F1③解①②③得F=Mg+F1＞(M+m)g,故D选项正确.解法二：(整体法)把A、B、C(含支架)当作整体，在这个系统中B由于受到磁场力作用，由静止开始向上加速运动，这个系统就处于超重状态，故F＞(M+m)g,所以D选项正确. 13.如下列图为电视机显像管偏转的示意图，磁环上的偏转线圈通以图示方向的电流时，圆环的圆心O处的磁场方向为()A.向上B.向下C.向左D.向右答案：A解析：由安培定如此知螺线管上端为S极，下端为N极，两个螺线管在O点磁场方向均向上，合磁场方向仍向上，故A选项正确.14.如下列图，A为橡胶圆盘，其盘面竖直.B为紧贴A的毛皮，在靠近盘的边沿处的小磁针静止于图示位置.当沿图中箭头的方向转动把手C时，小磁针将发生什么现象？答案：见解析解析：圆盘未转前，小磁针只受地磁场作用，N极指北，S极指南.当把手C转动时，A盘边缘与毛皮摩擦而带负电，随盘做圆周运动形成一个环形电流，电流周围产生磁场，根据安培定如此，小磁针将发生偏转，最后静止在沿圆盘的中心对称轴方向上，小磁针的N极向右，S极向左.。
2019-2020年高二物理(人教大纲版)第二册 第十五章 磁场 一、磁场、磁感线(备课资料)
●备课资料一、指南针的家世指南针跟造纸、活字印刷和火药一起被列为我国的四大发明.这些发明的每一项都充满着动人的传奇.指南针的家世尤其如此.2019-2020年高二物理（人教大纲版）第二册第十五章磁场一、磁场、磁感线(备课资料)指南针的前身是司南，司南是磁石磨成的.磁石主要是指磁铁矿（Fe3O4）.它在各种矿石中显得特别引人注目：不仅磁石与磁石互相吸引，而且磁石还能吸铁.至今民间还将一切永久磁体称为吸铁石.考古学家已经发现的我国古代铁器，还没有早于商代的.因此，磁石吸铁现象的发现最早就在三千几百年前.我们的先人对这种现象很感兴趣，可是还不可能真正理解.于是，他们就拿母子情来解释：石头是铁的妈妈，其中磁石是慈母，能吸引自己的儿子——铁；非磁石不是慈母，不能吸引自己的儿子.这就是东汉时代的学者高诱一本正经地发表的议论，代表当时的普遍看法.所以先秦和秦汉古书都将磁石写成“慈石”.大约到了唐朝，“慈”字才改为“磁”.近代磁学告诉我们：磁石的两端有南北极之分.铁放在磁石附近，就被磁化而暂时变成了磁铁.磁铁也有南北极，而它的南北极的排列顺序与磁石的一样，两者以异名磁极相向，这样铁就由于异名磁极相吸而被磁石拉过去了.古人对于那些给人印象深刻的自然现象，往往喜欢编成传奇性的故事.关于磁石吸铁就流行着不少传说，比如：1.秦始皇统一中国后，在首都陕西咸阳建造了规模宏大、豪华异常的宫殿——阿房宫.秦始皇施行暴政，也怕有人行刺他.为了防备刺客，他下令用磁石来垒砌阿房宫的北阙门.如果有人身藏铁制兵器从北阙门进宫来，磁石就会对兵器产生引力，这样刺客就会被发现，遭到拘捕.2.三国时代，南方某条江中的一段水底蕴藏着磁铁矿，铁制附件多的船只驶过这里，就会被江底的磁铁矿吸引而不能前进.3.晋朝大将马隆率部与羌族军队作战.他设了一条“磁石计”来对付骁（xiāo）勇善战的羌兵：将羌兵诱入事先在两旁堆垒着大量磁石的小路.羌兵身披铁甲，被两旁磁石吸引而行动困难，以为天神降罚，大惊逃窜.而晋兵穿皮革护身服，不受磁石影响，乘机追击羌兵，大获全胜.阿房宫北阙门上的磁石对刺客贴身暗藏的铁兵器，江底的磁铁矿对从它上面驶过的船只的铁附件，路旁堆垒的磁石对羌兵身上的铁甲，都会有一定的引力.但是磁石（磁铁矿）的磁性太弱了，恐怕不足以使刺客、船只和羌兵止步不前.看来这些故事是在传闻中加油添酱而失实了.不过它们包含的科学想象还是很有根据的.关于磁石与磁石之间的磁力作用，也有传说下来的故事.据说，汉武帝的时候，有位叫栾大的人，用磁石做成“斗棋”；这些磁性棋子能相吸、相斥，放在一起还能互相碰撞不止，像打架似的.这个故事指出磁石与磁石之间不仅能相吸，而且能相斥，是有意义的.磁性棋子也有磁南北极.两个棋子挨近，异名磁极相向就相吸，同名磁极相向就相斥.但是许多棋子放到一起，不会像游乐场里的碰碰车那样不停地相碰撞.故事说它们相碰撞不止，是没有根据的，也根本没有可能.即使用现代磁性最强的人造永久磁体来制造“斗棋”，并且通过表面加工使棋子与棋盘间几乎没有摩擦力，将这些棋子撒到棋盘上，也并不能没完没了地斗下去.它们在乱斗一阵之后，便会很快地顺着地磁的南北方向整齐地排好队，安静下来，这时每两个南北相邻的棋子都是以异名磁极相向的.因为地球是一块无比庞大的磁体，所以每一个棋子都会像一根指南针那样，以自己的南北极指向地磁南北极.根据现代科学可以进一步说，即使将所有的棋子连同棋盘都封闭在一个圆球形铁室里，使棋盘上的棋子不受地磁的影响，这些棋子也不可能不停地相斗，同样会在相斗一阵后，顺着某个方向一个个头尾相向排好队，停下不动.只不过这时就不一定顺着南北地磁极的方向排队了，也可能顺着其他任何方向.两个磁性棋子彼此挨近，同名磁极相向就相斥，异名磁极相向必相吸如果现代科学证明“斗棋”不可能没完没了地斗下去的话，那么前面三个吸铁的故事在现代技术的基础上倒是有实现的可能性.现代技术能造出许多种类的人造永久磁体，它们的磁力可以比磁铁矿强得多.不过，要产生强大的磁力，一般不是利用永久磁体，而是利用电磁铁.把铁条绕上金属绕圈，一通电它就产生磁性；电流断开又失去磁性，这就是电磁铁.只要通上强大的电流，或增多金属线圈的匝数，电磁铁就可以产生强大的磁力.因此，利用电磁铁甚至可以造出电磁起重机，来装卸钢铁器材，把成千上万斤重的钢铁吊起来.如果用强大的电磁铁来代替故事里的磁石，那么情况就完全不同了.这种电磁铁对于刺客暗藏的铁兵器、船上的铁件、羌兵身披的铁甲的引力将十分可观.当然，现在也用不着采取这样苯拙的办法.比如，要检查进宫的人是否身藏铁兵器，并不需要在宫门安装庞大的电磁铁，只消给门卫配备一个便携式的磁性探测器就行.这是一种小巧的电子仪器，只要进宫的人身上有铁器，它就会作出反应，发出报警的声音.电磁铁电磁铁还显示出磁的本质：磁性是电流造成的.不仅电磁铁的磁性是电流造成的，就是一切磁体的磁性也是电流造成的，只不过那不是导线里的电流，而是磁性物质的分子中存在着的微小的环形电流，称为分子电流.这些分子电流有规则的排列起来，在宏观上便显示出磁性.光辉的司南指南针是磁性指南器中的一种，但却不是最古老的一种.现在知道的最古老的磁性指南器叫“司南”.战国时代韩国（在今山西东南和河南中部）学者韩非（公元前280~前233年）说过，“先王”主持制造司南来定方向.又有记载说，战国时代郑国（首都在河南新郑）的国君派人去远方采掘玉石，这些人往往随身携带司南来指示方向，以防迷路.据东汉学者王充（27~79年）说，司南形状像勺子，放在地盘上，勺柄指南.它大概是用磁铁矿石琢磨而成的.技术史家已经将它复原，模型现在陈列在北京中国历史博物馆里.司南是什么时候问世的呢？韩非说是“先王”主持制造的.我国先秦时代所说的“先王”，一般是指夏禹、商汤、周文王和周武王.就算是最晚的“先王”周武王吧，司南的出现也在公元前十一世纪，距今大约三千年了.这不是没有可能的.古书上就有三千到五千年前的指南车的传说：1.大约在五千年前，居住在辽东、山东、苏北一带的东夷族的军事领袖蚩尤带兵北伐，在河北涿鹿与华族的炎帝、黄帝联军决战.黄帝部队是华军的主力，涿鹿又是黄帝当时的首都，黄帝、蚩尤之间战斗特别激烈.在战斗中忽然浓雾迷漫，伸手不见五指.黄帝就采用指南车来指示方向.最后彻底击败了东夷军，从而实现华、夷的大融合.2.在三千年前左右的西周初期，南海有一个叫越裳氏的部族，派遣使臣带了礼物白雉向周成王朝贡.越裳的语言与华夏相差很远，要经过三重翻译才能交谈.这时大约是周公姬旦执政.那使臣返国，周公怕他路途遥远迷失方向，送给他一辆指南车.一般说的指南车，并不是指磁性指南器，而是指机械式的指南器.它利用齿轮组的作用，不论车子怎样转向，都能使立在车上的木人手指南方.指南车大抵是东汉、三国时代发明的，可惜由于战乱而失传.后来历代都有不少专家加以重新创造.不过，构造上有粗略记载的只有北宋时代的燕肃和吴德仁重新创造的指南车.现在它们的复原模型也陈列在中国历史博物馆里.指南车的设计思想相当卓越，但是在工艺上要达到设计要求十分困难.传说归传说，它大概从来没有真正实用过，只是作为帝王出行的仪仗，摆摆样子的.在黄帝、周公时代，看来不具备制造指南车的技术条件，因为考古发现的最早的齿轮是晚到战国时代的.不过要是那时的指南车实际上是司南之类磁性指南器，那情况就不同了.特别是在周公时代，制造司南的技术条件是具备的，而且中原地区的河北磁县、武安都有丰富的磁铁矿资源.据近年来国外考古发现，连公元前十世纪的美洲印第安人也有创造磁性指南器的迹象（远比司南原始）；而那时的印第安社会恐怕还大大落后于我国黄帝时代呢！罗盘和航海司南是我国古代领先于世界的光辉发明.但是，指南勺和地盘之间的摩擦力难以降低，而且天然磁石的磁性不强，因此做成的司南很难达到实用程度.必须进一步发展，才能发挥更大作用.西晋时代出现了指南鱼.北宋时代对指南鱼有较详细的记载，那是钢片制的鱼形小船，2寸长，5分宽，用的时候漂在水面，鱼头指南.在阴雨天或没有星星的夜晚行军，可以用它指示方向.制造指南鱼的钢片本来是没有磁性的.它是怎样磁化的呢？先把它放在炉里烧红，再夹出来，鱼头翘起朝南，鱼尾下垂冲北，利用地磁的作用磁化；最后放到水里冷却，它就带上磁性了.更重要的是，北宋时代出现了指南针.它是一根用磁石摩擦而磁化的钢针.用得最多的是“水针”，就是加浮子使针漂浮在水面来指向.指南鱼和水针漂在水面，摩擦力小，转向灵敏；但水面动荡不定，使用不方便.最有实用价值的是旱针，它将指南针支起来指向.旱针加上方位盘，就叫“罗盘”或“罗经盘”.方位盘标有48个方位.罗盘使用最方便，一直流传到今天.罗盘的伟大贡献在于航海.茫茫大海，一望无际，没有地形地物可以利用，船上的水手怎样判断方向呢？北宋朱彧（yù）记载他父亲朱服于1098~1102年间在广州的见闻说，当时的海员们白天靠观察太阳，夜晚靠观察星星，阴雨天靠指南针来定向导航.到了南宋时代，航海就更加依赖指南针，当时的商船从福建泉州开往海南岛，往往日夜看守指南针.元代的海船上更有专门放置罗盘的“针房”，那是闲人不准入内的.明代大航海家三宝太监郑和“下西洋”，率领庞大的船队直抵东非，在这当中罗盘也立了大功.我国发明的指南针，大约从十二和十三世纪之交开始，经过阿拉伯国家传人欧洲.后来哥伦布发现了美洲大陆和麦哲伦环球航行，如果没有罗盘，那真是不可想象的呢！应该指出，指南针所指示的方向不是正南，而是与正南差一个角度.我们将这个角度称为磁偏角.磁偏角的发现我国早于世界大约四百年.磁偏角是怎样产生的呢？它主要是由地理两极与地磁两极不重合产生的.不同地点的磁偏角一般不同，同一地点的磁偏角也会随时间而变动.掌握各地磁偏角数据，可以更好地利用指南针.二、有磁单极子吗？早在公元前300多年，古希腊哲学家柏拉图就在他著的《蒂迈欧篇》中谈到“神奇的石头”，即磁石.这本著作可能是人类记述磁现象的最早的书.而发现磁石有两个“极”，最早的记载就数我们中国人的了.东汉哲学家王充，于公元83年将他的85篇文章编著成《论衡》，其中就有磁极和罗盘的介绍.在这部名著中，介绍了磁石有两个极，每个极都能吸引金属屑，而且两极之一（称“亲北极”）指向北方而另一极（“亲南极”）指向南方；还介绍了“指南匙”，即一块刻成大熊星座形状的磁石，当把它放在光滑的铜板上时就会旋转，直到匙把指向南极.对磁石的极性的认识，西方人直到1269年才有记载.但到了16世纪后半叶，他们对电和磁认识的深化，就远远超过了我们中国人.在英国伊利莎白时代，既是医师又是物理学家的吉尔伯特，对磁现象有了更科学更深入的认识.他根据1269年马里阔特对磁极的记载，正确地猜测到了罗盘的原理.他认为，地球本身就是一个大磁体，其磁极的“亲南极”在地球北极附近，吸引用来做罗盘的磁体的“亲北极”.他还注意到，虽然电与磁有相似之处，但二者是不同的现象.磁石只吸引铁，而且不用摩擦；而琥珀吸引任何材料的碎屑，却有一个先决条件，即要与适当材料摩擦电化之后才行.到了1820年，丹麦哥本哈根大学的物理教授奥斯特发现了电磁性，即电现象和磁现象有着深刻联系的特性.奥斯特发现：不仅载流导线施力于像罗盘一类的磁体，磁体也施力于带电流的线圈；线圈的一端起着磁体北极一样的作用，而另一端就像磁南极.于是，对于理解磁性的基本原理，人们不再是通过研究铁或地球的磁性，而是通过研究电磁性来深化理解.近代人已认识到，磁石或马蹄铁的磁性是铁原子内的电流造成的，而地磁则是行星内部熔岩中的电流引起的，它们分别涉及到铁原子在固体中如何定向排列和物质在地球内如何运动的秘密.在奥斯特发现电流可以产生磁力之后十余年，英国物理学家法拉第发现了与奥斯特的发现相反的现象，即突变的磁场能产生电流.法拉第研究了电和磁相互感应的实验之后，提出了电磁场这个反映电磁统一性的概念.在这些工作的基础上，苏格兰物理学家麦克斯韦，于1861年推导出了统一描述电磁现象的方程组（被人称为麦克斯韦方程组），建立了单一电磁场的理论.至此，人们终于明白了电现象和磁现象的根源：不论是电还是磁，都是物质的基本电荷运动的结果.不论是电磁学理论，还是实验现象或日常经验，都支持这样一个重要结论：电荷，不论是正的还是负的，都可以单独地存在；而磁极，磁南极和磁北极，却不能单独存在，它们必须同时存在于同一个磁体之中.事实上，你折断一根磁棒，南极和北极总是在折断处同时出现；你在一个螺线圈中通过电流，螺线圈的一端是南极，而另一端必是北极.那么，有没有单独的磁极存在呢？或问，有没有磁单极子呢？1931年，量子电动力学的创立者、正电子的预言者狄拉克，根据电与磁的对称性，推测有磁单极子即只有磁南极或磁北极的粒子存在.就像带电物质带有基本电荷e一样，磁单极子则带有基本磁荷g.狄拉克预言了电荷和磁荷之间的定量关系为：eg=n/2(自然单位制），这里n是任意整数.用电子的电荷e的量值同n取作1计算此式，可以得到磁荷g的大小，它是电子电荷的68.5倍.磁单极子在1厘米远处产生的磁场强度约为亿分之一高斯，可见极其微弱.这样微弱的磁场能否探测得出来呢？回答是没问题的，借助低温技术，即使再弱一千倍也能测量.如果磁单极子真的存在，那么，物质的磁性就不只是因电荷运动而产生的，还应该加上磁荷的贡献.麦克斯韦方程将会变得完全对称；电荷量子化的现象，即所有带电物质所带的电量都是电子电荷的整数倍，就能自然地得以解释，因为此时e=n(1/2g),基本电荷本身就是量子化的；等等.一个能反映某些客观规律的方程，对它的任何一个解，哪怕是很奇怪的，往往总能找到它的物理内涵.比如狄拉克1928年建立的著名的方程，其中的负能量解就奇怪得令人困惑，狄拉克没有轻易扔掉它，而让它对应反粒子.结果呢？导致了反物质世界的发现！如今考虑磁单极子这一预言，不论是从电和磁的对称和谐上讲，还是从量子理论的基本需要上讲，这个预言都是相当漂亮的.是自然界的本来面目并非“十全十美”，磁单极子根本就不存在，还是人类以往的探测手段不够高明，以致它逍遥“法”外？66年来，在理论和实验上都陆陆续续地有人在探索这个问题，至今仍得不到明确的答案.从理论上预测，磁单极子具有如下一些性质：它具有极强的游离能力，通过物质时会很快地损失能量；它在磁场中被加速能获得很高的能量；它被反磁物质所排斥，而被顺磁物质所吸引；它可以与顺磁性的原子或分子结合成一体.根据这些性质，如果从宇宙来的磁单极子落到地球上，就会因能量损失得太快而滞留于地表.实验上可以把滞留有磁单极子的岩石粉碎，用强磁场把它吸出来，再设法观测它的径迹.如果高能加速器的能量够得上产生一对极性相反的磁单极子，就像光生正负电子对一样，那么磁单极子对将会滞留在靶内，再用上述方法让它们显示径迹.这些实验设想，物理学家们已进行多次尝试，甚至到人造卫星上做宇宙线观测，从月球上面和深海海底取岩石样品做分析，其结果都是一无所获.狄拉克教授带着磁单极子之梦，已于1984年长眠.他的这一假说，却给粒子物理学、固体物理学、地球物理学、天文学和宇宙学等学科留下了不尽的思考.近几年，在世界各地，在空中、地上、地下、水底已经建成或正在筹建各种大型探测装置，其中不少实验室都把探测磁单极子列为重要的研究课题.“地是大的，可是地在我的脚下（哥伦比亚·里维拉）.”也许在不远的将来，磁单极子之谜，将在科学家们的脚下水落石出.三、永磁和永电我国古代曾经流传着一段磁石召铁的故事：秦始皇造的阿房宫，有一扇完全用磁铁铸成的大门.如果有谁胆敢带着铁制凶器闯进宫内，磁石门就会把他牢牢吸住.如今，虽然阿房宫已不复存在，磁石门也并非一定真有此事.不过，这个故事说明了我们的祖先很早就认识了永磁体的特性.至今航海的指南针、磁罗经、收听广播和扩音用的扬声器、医疗用的磁疗器，以至连学生用的塑料文具盒也都装上了一块小小的永磁体.永磁体的用途可大着哩！自然界里既然有永久磁铁，人们很自然会联想起，有没有一种永久带电的物质呢？这个问题在十八世纪就提出来了，当时英国科学家法拉第就认为，世界上有永电体的物质.不过在那时候还没能找到.直到本世纪的1919年，日本科学家才把它制造出来.那么，这种永电体是什么样的呢？最早的制造者是用融化的蜂蜡、树脂等不导电物质放在电容器中加强电场，并在电场中冷却凝固，这样，原来不导电的蜂蜡、树脂的表面就会带电，即使以后不再外加电场，它表面的电荷仍会长时期地滞留下来，经久不变，成了永电体.日本制成的世界上第一块永电体在博物馆里放了45年之久，经测量，它的电荷量只减少约五分之一.永电体又称为驻极体.因为它所带的电荷能长久驻扎在不导电体表面，所以人们给它起了这么个美名.有趣的是驻极体与永磁体有着许多类似的性质：把一根条形磁铁折成两段，每段都具有南、北两极；把驻极体分割开来，每一部分的表面也都出现着正、负电荷.要长久保持永久磁铁的磁性，应当用一块软铁把它的两个磁极连接起来使磁路闭合；要想把驻极体的电荷保存得更长久，也要用一根导线把两极短接.近年来，人们用高分子材料制成性能良好的驻极体，如驻极体传声器、驻极体扬声器、驻极体电话等等，由于它制成的电声器件体积小、重量轻，使用期长，因此，驻极体在许多领域中都有着广泛的用途，它不失为一种很有发展前途的新材料.目前对驻极体的形成机理和应用技术的研究正方兴未艾.四、太阳风暴1.什么是“太阳风暴”太阳活动每隔11年左右进入一个新的高峰期，由于它的能量增加使得其自身活动加强，会发射强大的电磁辐射（即电磁波，如紫外线、X射线）、高能粒子流（主要成分是质子和少量重离子）、等离子体流（主要由数量相等的电子和质子组成）.一般把太阳向宇宙空间释放出由大量带电粒子所形成的带电粒子流叫做“太阳风暴”或“太阳风”.有人形象地比喻“太阳风暴”是太阳发怒了或太阳像人一样打了个喷嚏.“太阳风”分两种类型：1.5×106km/h 的低速“太阳风”和3.0×106 km/h的高速“太阳风”.2.“太阳风暴”对人类有何影响？（1）当“太阳风暴”掠过地球时，会使地磁场发生变化，引起地磁暴、电离层暴，并影响通讯，特别是短波通讯.如2000年7月14日“太阳风暴”使北京地区的短波通讯一度中断20分钟.（2）对地面的电力网、管道和其他大型结构发送强大的电荷，影响输电、输油、输气管线系统的安全.如1989年在加拿大、美国北部曾经好几次由于这样的事故造成变压器烧毁，停电几十小时，损失达上亿美元.（3）“太阳风暴”对运行的卫星也是一个重大的考验.1989年3月的“太阳风暴”使美国气象局卫星、欧洲空间局海事卫星、日本通讯卫星和气象卫星出现了故障，有的姿态控制失灵；美国发现号航天飞机飞行时遇到的阻力比前几次飞行时增加了15%，飞机急剧下降，幸好带有足够的燃料，采取紧急措施，才避免机毁人亡.（4）人类是“太阳风暴”的直接受害者.一次“太阳风暴”的辐射量对一个人来说很容易达到相当于多次胸部X射线检查的水平.它还会引起人体免疫力的下降，容易引起病疫、癌症的发病率增高.“太阳风暴”也会使人的情绪容易波动，甚至车祸增多.（5）“太阳风暴”以后会造成气温升高.科学家说：“太阳打个喷嚏（指太阳风），地球要发烧几天.”3.太阳活动高峰年大家在生活中要注意什么？对一般人来说，太阳活动高峰年的影响就是太阳辐射加强.首先是紫外线加强，其次是X射线加强.在穿衣方面，以红色衣服为好，其次为白色，要避免黑色等深色衣服.因为红色衣服比较容易吸收离红光较远的紫外线；在饮食方面，应多吃含有胡萝卜素及维生素A较多的食品，如胡萝卜、韭菜、芹菜、小白菜及动物的肝、肾，禽蛋，牛奶等；在住方面，可常移动床位，以避开来自不明原因或方向的辐射的焦点；在行方面，尽量避免正午期间外出和劳作.现在许多城市（如笔者所在的中等城市柳州）气象预报中都有紫外线预报，当紫外线指数（UV）是7至8，中午前后尽量避免外出.当紫外线指数是10至15，户外活动时间应小于20分钟.4.“太阳风暴”与中学物理知识有何联系中学生学习物理知识不仅是为了会做题，而且是要了解周围许多物理现象的本质，知道所学的物理知识在生产、生活中的应用，这就是素质教育的一部分.比如说什么是太阳活动。
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用心 爱心 专心 高二物理第十五章单元测验人教版 【同步教育信息】 一. 本周教学内容： 第十五章单元测验 第十六章 电磁感应 第一节电磁感应现象
二. 知识要点： 1. 理解磁通量及其变化；理解感应电流的产生条件。 2. 知道电磁感应现象中能量的转化守恒。
三. 疑难辨析： 1. 在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直磁场的面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量，即BS；一般情况下，当平面S不跟磁场方向垂直时，nBS，nS为平面S在垂直
于磁感线方向上的投影。当磁感线与线圈平面平行时，磁通量为零。 2. 产生感应电流的条件可归结为两点：① 电路闭合；②通过回路的磁通量发生变化。 3. 磁通量是双向标量。若穿过面S的磁通量随时间变化，以1、2分别表示计时开始和结束时穿过面S的磁通量的大小，则当1、2中磁感线以同一方向穿过面S时，磁通量的改变21；当1、2中磁感线从相反方向穿过面S时，磁通量的改变
21
。
4. 由于磁感线是闭合曲线，所以穿过任意闭合曲面的磁通量一定为零，即＝0。如穿过地球的磁通量为零。
【典型例题】 [例1] 如图所示，四面体OABC处在沿Ox方向的匀强磁场中，下列关于磁场穿过各个面的磁通量的说法中正确的有（ ） A. 穿过AOB面的磁通量为零 B. 穿过ABC面和BOC面的磁通量相等 C. 穿过AOC面的磁通量为零 D. 穿过ABC面的磁通量大于穿过BOC面的磁通量
解：A、B、C选项正确 说明：面AOB、AOC与匀强磁场平行，磁通量为零。面ABC在垂直匀强磁场方向的投影面与面BOC相同，所以穿过面ABC与面BOC的磁通量相等，其磁通量大小为
BOCnBSBS面
[例2] 如图所示，在一固定圆柱形磁铁的N极附近置一平面线圈，磁铁轴线与线圈水平中心线xx轴重合，下列哪些情况下线圈有感应电流（ ） A. 线圈刚沿xx轴向右平移 B. 线圈刚绕xx轴转动 用心 爱心 专心
C. 线圈刚沿垂直纸面方向向外平移 D. 线圈刚绕yy轴转动
答：CD
[例3]（2003年上海综合能力测试题）唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法中正确的是（ ） A. 该传感器是根据电流的磁效应工作的 B. 该传感器是根据电磁感应原理工作的 C. 膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D. 膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势 答：B
【模拟试题一】 1. 半径为Ｒ的圆形线圈共有ｎ匝，以其中心为圆心，半径为r的范围内有匀强磁场（r磁场方向垂直线圈圆面磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为（ ） A. πBR2 B. πBr2 C. nπBR2 D. nπBr2 2. 如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，矩形线圈与导线在同一平面内，下列情况下线圈中产生感应电流的是（ ） A. 导线中的电流变大 B. 线圈向右平动 C. 线圈向下平动 D. 线圈ab边为轴转动
3. 如图所示导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN向右在导轨上加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中（ ） A. 有感应电流 B. 无感应电流 C. 有无感应电流与MN运动加速度大小有关 D. 无法确定
4. 如图所示，当线圈分别通过磁铁的a、b、c三个位置时，穿过线圈的磁感线条数最多的是（ ） A. a B. b C. c D. 一样多 用心 爱心 专心
5. 某地地磁场的磁感应强度的水平分量是3.0×10—5T；竖直分量是4.0×10—5T，则地磁场磁感应强度的大小为 ，方向为 ，在水平面上，面积为5m2的范围内，地磁场的磁通量为 Wb。 6. 如图所示，开始时矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外，磁场边界MN为ab、dc的中点连线，若要使线圈产生感应电流，下列方法中可行的是（ ） A. 将线圈向上平移 B. 以ad为轴，从图示位置小于60°转动 C. 以bc为轴，从图示位置小于60°转动 D. 垂直纸面向内运动
7. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝2T，向x轴正方向，且ab＝40cm，bc＝30cm，ae＝50cm。求通过面积S1（abcd）、S2（befc）和S3（aefd）的磁通量1、2、3。
【模拟试题二】 一. 选择题 1. 如图所示，圆环通过逆时针方向的电流I1，长直导线与环在同一平面内，且通过环中心固定不动，当长直导线内通人向上的电流I0时，环的运动情况是（ ） A. 向右运动 B. 向左运动 C. 俯视是逆时针转动 D. 俯视是顺时针转动
2. 把动能和速度方向相同的质子和α粒子分开，下列方法中可行的是（ ） A. 只能用电场，不能用磁场 B. 只能用磁场，不能用电场 C. 电场和磁场均能把它们分开 D. 电场和磁场均不能把它们分开 3. 质子经电压U加速后，进入一圆环状空腔中，为了使质子在环状空腔中做圆运动的半径保持不变，需加一个与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度为B。关于质子在空腔中的运动情况，下列叙述中正确的是（ ） A. 加速电压U越大，磁感应强度B也越大 B. 加速电压U越大，磁感应强度B越小 C. 加速电压U越大，质子运动的周期越小 用心 爱心 专心
D. 加速电压U增大，质子运动的周期不变 4. 一根通电直导线平行于条形磁铁，放置在磁铁的正上方。磁铁固定，导线可以自由移动和转动。导线中的电流方向向左如图所示。若不计导线的重力，则它的运动情况是（ ） A. 顺时针（俯视）转动，同时靠近磁铁． B. 逆时针（俯视）转动，同时离开磁铁． C. 向纸面内平移 D. 不做任何运动
5. 如图所示，载流导线l1、l2处在同一平面内，l1是固定的，l2可以绕其中点O在竖直平面内转动，ll中电流自上而下，l2中电流自左向右，下列运动状况中可能发生的是（ ） A. l2绕点O按顺时针方向转动 B. l2绕点O按逆时针方向转动 C. 因l2不受安培力作用，故不动 D. 因l2受到的安培力过O点与平面垂直，故不动
6. 如图所示，匀强磁场中有一个开口向上的绝缘半球面，将带有正电荷的物块从半球左边最高点释放，物块沿半球内壁只能滑到C点处，若将物块自半球右边最高点释放，则物块通过C点后，能滑到的位置为（ ） A. 与C等高的D点 B. 比D点高的某处 C. 比D点低的某处 D. 上述情况都有可能
7. 如图所示，用两个一样的弹簧秤吊着一根铜棒，铜棒所在的虚线范围内有垂直于纸面的匀强磁场，棒中通以自左向右的电流，当棒静止时，弹簧秤的读数为F1；若将棒中的电流反向，当棒静止时，弹簧秤的读数为F2，且F2>Fl；根据这两个数据，可以确定（ ） A. 磁场的方向 B. 磁感应强度的大小 C. 安培力的大小 D. 铜棒的重力
8. 如图所示，虚线框内有方向正交的匀强电场和匀强磁场，一离子束垂直于电场和磁场方向飞入此区域，恰好做匀速直线运动，从O点离开此区域，如果仅有电场，离子将从a点飞离此区域，经历时间为t1，飞离时速度为vl；如果仅有磁场，离子将从b点飞离此区域，经历时间为t2，飞离时速度为v2，则下列说法中正确的是（ ） A. v1 > v2 B. aO>bO C. tl>t2 D. 以上都不正确 用心 爱心 专心
二. 填空题： 9. 如图是等离子发电机示意图．磁感应强度B=0.5T，两板间距离为20cm，要使输出电压为220V，则等离子体的速度v= m/s，b是电源的 极。
10. 两个相互垂直的金属圆环，半径相等，圆心重合，若它们通以相同大小的电流，且每个圆环中的电流在圆心处产生的磁感应强度大小均为B，则圆心处实际的磁感应强度大小为 。 11. 如图所示，带电液滴从h高处自由落下，进入一个匀强电场与匀强磁场互相垂直的区域，磁场方向垂直纸面，电场强度为Ｅ，磁感应强度为B。已知液滴在此区域中做匀速圆周运动，则圆周的半径R＝ 。
12. 如图15—79所示，长为L、质量为m的两导体棒a、b，a放置在光滑斜面上，b固定在距a为x的同一水平面处，且a、b水平平行，设θ＝45°，a、b均通以强度为I的同向平行电流时，a恰能在斜面上保持静止，则b的电流在a处所产生的磁场的磁感应强度B的大小为 ．
13. 如图所示，直线MN的右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里。电子（质量为m，电量为e）以速度ｖ从MN上的孔A垂直MN方向射入匀强磁场，途经P点，并最终打在MN上的C点。已知AP连线与初速度方向的夹角为α，则A、C之间的距离为 ，从A运动到Ｐ所用的时间为 。（不计重力）
14. 如图所示，在半径为R＝6cm的铜环中通有I＝5A的电流，将圆环放在B＝14T的匀强磁场中，磁场方向与圆环平面垂直，则构成圆环的铜线受到的张力大小为 。
三. 计算论证题： 15. 在下图的匀强磁场中，放一块厚度均匀的薄铝板，铝板与磁场平行，一个带电粒子垂直射入磁场后，以半径R1＝20cm做匀速圆周运动．第一次垂直穿过铝板后，半径变为R2