2022年高三物理第三章《磁场》回归教材复习导学案

2022年高三物理第三章磁场回归教材复习导学案班级： 组号： 姓名： 【学习目标】根据导学案的提示有选择性地、有目的地阅读相关教材（含概念、规律、例题、插图、阅读材料、旁批、思考与讨论、做一做、课后习题等），掌握基础知识、基本思想和方法。【阅读教材】问题1阅读课本P81图3.1-2、图3.1-3、图3.1-4，完成以下内容：1图3.1-2是丹麦物理学家 发现 的实验，这个发现首次揭示了电与磁的联系。2. 图3.1-3的实验说明 对 有作用力， 之间、 之间、 之间的相互作用都是通过磁场发生的。3. 对照图3.1-4熟练掌握地磁场的分布特点： 处磁场最强；地理南极正上方磁场方向 ，地理北极正上方磁场方向 ；赤道正上方距离地球表面高度相同的点磁场强弱 ，且方向 ；在南半球，地磁场方向指向北上方即水平分量方向 ，竖直分量方向 ；在北半球，地磁场方向指向北下方即水平分量方向 ，竖直分量方向 。 问题2 阅读课本P834、5、8段，完成以下内容：1为了研究磁场的方向，可以把 作为检验用的磁体放在磁场中的某一点，根据其受力情况来描述，物理学把小磁针静止时 极的指向规定为该电的磁感应强度的方向。2为了研究磁感应强度的大小，在物理学中引入了 模型（即很短一段通电导线中的电流I和长度L的乘积 ，它与在电场中引入 模型类似）来研究。公式是用 法定义新的物理量磁感应强度，由定义式可知，B是由 的性质决定的，与F、I、L ，1T= ，公式的适用条件是 。 问题3阅读P86-88图3.3-1至3.3-5、3.3-9、3.3-10插图、P89 第5段，完成以下内容：1.观察图3.3-1，口述磁体磁感线的特点，能描绘一对异名磁极、一对同名磁极、条形磁铁、蹄形磁铁的磁感线分布情况。2.由图3.3-2图至图3.3-4，复习直线电流、环行电流、通电螺旋管的安培定则（注意区别与联系）。3根据通电螺旋管外部的磁场与条形磁铁的十分相似，法国学者安培提出了著名的 ，请标出右图分子电流的两个磁极。分子电流是由原子内部 形成的，可见磁体的磁场和电流的磁场都是有 产生的，安培分子电流假说成功揭示了磁现象的电本质。4由图3.3-9、3.3-10体会公式的适用条件是 、 ；磁通量是标量，但有正负，其正负表示穿过面积S的磁感线的方向，国际单位韦伯（符号 ），1Wb= ；从形象化的角度看，磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”；由可得，这是磁感应强度的另一定义式，因此B又叫做 。 5现在，我们可以用磁传感器把 变成电流信号，通过计算机对磁场进行研究。 问题4 阅读课本P92-93图3.4-3、3.4-4、“磁电式电流表”、图3.4-5，完成以下内容：1两平行导线中通入如图所示的电流，画出每条导线所在处的磁场方向及所受的安培力。结论：同向电流 ，异向电流 。（结论分析法的原理）2观察图3.4-4，总结F、I、B三者方向之间的关系：F一定垂直于 ，垂直于 ，垂直于B和I所决定的平面，但 之间可以有一定的夹角。（思考：安培力公式F=BIL的适用条件是怎样的？当B的方向与导线成角时，求安培力的基本思路是什么？）3观察图3.4-5，口述磁电式电表的结构和工作原理。观察图3.4-6、3.4-7，阅读P935、6段，可以发现其设计的巧妙之处，即极靴和铁质圆柱间的磁场都沿 且分布均匀，使得线圈无论转到什么位置都与 平行，受到安培力使线圈发生转动从而带动 偏转，并且表盘的刻度 。（思考：当线圈中电流的方向改变时，指针的偏转方向是否改变？）4阅读P93做一做，标出液体受的安培力方向和液体旋转的方向。问题5 阅读P95-97图3.5-1、图3.5-2、P96“思考与讨论”、 图3.5-3、P97“思考与讨论”、 图3.5-4，完成以下内容： 1如图3.5-1，阴极射线管接到高压电源时，阴极会发射 ，电子在电场的加速下飞向阳极，显示电子束的径迹。请标出右图中电子束的运动方向和所受的磁场力方向。2观察图3.5-2，总结F、v、B三者方向之间的关系：F一定垂直于 ，垂直于 ，垂直于B和I所决定的平面，但 之间可以有一定的夹角。（思考：洛伦兹力公式F=qvB的适用条件是怎样的？）3如图3.5-3，电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和在宏观上表现为 。（请体会可以建立一个怎样的方程）。设通电导体的横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向运动的速度为。在时间t内，通过导体横截面的电荷数表达式N= ，导线中的电流表达式I= ，导体所受的安培力表达式F安= 。（请你根据以上关系求出每个粒子所受的洛伦兹力F洛的表达式）4如图3.5-4，电视显像管是利用 使电子束偏转的。若要使电子束在水平方向偏离中心打在A点，偏转磁场应该沿 方向；若要使电子打在B点，偏转磁场应该沿 方向；若要使电子束打在荧光屏上的位置从B点逐渐向A点移动，偏转磁场应该 。 问题6 阅读P1013、7段、图3.6-6， P102 “思考与讨论”、第2段，完成以下内容：1质谱仪最初由汤姆生的学生 设计，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。2带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期T= ，半径R= 。回旋加速器设计利用了粒子的周期与 大小无关的特点。如图3.6-6，要使粒子每次经D形盒间的缝隙时恰好被电场加速，粒子在磁场中的运动周期T磁与电压变化的周期T电必须满足的关系是 。回旋加速器加速的带电粒子，能量达到25-30MeV就很难在加速了，原因是，根据狭义相对论，粒子的 随速度的增加而增大，而质量的变化回导致其 的变化。【习题再练】1（P85问题3）在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样。图3.2-2中的几幅象表现的是导线受力的大小F与通过导线的电流I的关系。a、b各代表一组F、I的数据。在甲、乙、丙、丁四幅图中正确的是（ ）2（P90问题4）如图3.3-18，在x轴和y轴构成的平面直角坐标系中，过原点再做一个Z轴，就构成了空间直角坐标系。匀强磁场的磁感应强度B=0.2T，方向沿x轴的正方向，且ab=dc=0.4m，bc=ef=ad=0.3m，be=cf=0.3m。通过面积S1(abcd)、S2(befc)、S3(aefd)的磁通量1、2、3各是多少？3（P94问题2）把一根通电的硬直导线ab放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧形，如图所示。导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a向b。（1）描述导线的运动情况。（2）虚线框内有产生以上弧形磁感线的磁场源，它可能是条形磁体、蹄形磁体、通电螺线管、直线电流。请你分别按每种可能考虑，大致画出它们的安放位置。4（P94问题3）如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为L，处于匀强磁场内，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能再达到新的平衡。请导出用n、m、L、I计算B的表达式。当n=9,L=10.0cm,I=0.10A,m=8.78g时磁感应强度是多少？ 6（P94问题4）把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽内的水银接触。通电后你预计会发生什么现象？怎样解释这个现象？7（P98问题4）磁流体发电机是一项新型的发电技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，其原理如图所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量的正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板之间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个极板。图中A、B板哪一个是电源的正极？若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，这个发电机的电动势是多大？8（P98问题5）如果电视机荧光屏上没有图象，只有一条水平亮线，故障可能出现在哪里？9（P102问题2）已知氚核的质量约为质子的3倍，带正电荷，电荷量为一个元电荷；粒子即氦原子核，质量约为质子的4倍，带正电荷，电荷量为元电荷的2倍。现在质子、氚核和粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动。求以下情况下它们运动半径之比：(1)它们的速度大小相等；(2)它们由静止经过相同的加速电场加速后进入磁场。11（P102问题3）A、B两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷、不同的质量。为测定它们的质量比，使它们从质谱仪的同一加速电场由静止开始加速，然后沿着与磁场垂直的方向进入同一匀强磁场，打到照相底片上。如果从底片上获知A、B在磁场中运动轨迹的直径之比是1.08：1，求A、B的质量之比。12（P102问题4）回旋加速器D形盒的半径为r，匀强磁场的磁感应强度为B。一个质量为m、电荷量为q的粒子在加速器的中央从速度为0开始加速。根据回旋加速器的这些数据，估算该粒子离开回旋加速器时获得的动能。