高二物理安培分子电流假说、磁性材料、习题课人教版知识精讲

高二物理安培分子电流假说、磁性材料、习题课人教版知识精讲

高二物理安培分子电流假说、磁性材料、习题课人教版 ‎ ‎【同步教育信息】‎ 一. 本周教学内容：‎ 安培分子电流假说、磁性材料、习题课 二. 知识要点：‎ ‎1. 知道安培的分子电流假说 ‎2. 知道电和磁是相互联系的 ‎3. 了解磁性材料及其应用 ‎4. 知道带电粒子在复合场中的运动特点 ‎5. 理解用匀强电场和匀强磁场使带电粒子偏转的区别 三. 疑难辨析：‎ ‎1. 安培假说认为，在原子、分子等物质微粒内部存在着分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为一个微小的磁体。‎ ‎2. 分子电流实际上是由原子内部电子的绕核运动形成的。‎ ‎3. 磁铁的磁场和电流的磁场是一样的，都是由电荷的运动产生的。‎ ‎4. 磁性材料可粗略地分为顺磁性物质、抗磁性物质、铁磁性物质。通常所说的磁性材料是指顺磁性物质。磁性材料按磁化后去磁的难易又可分为硬磁性材料和软磁性材料。‎ ‎5. 带电粒子在复合场中的受力特点：带电粒子在重力、电场力、磁场力并存的空间运动时，三种力将按自身的特性独立作用于粒子。对微观粒子，重力通常被忽略；对质量较大的油滴或固体微粒，则重力不能忽略。‎ ‎6. 带电粒子在复合场中运动的分析：① 当带电微粒在复合场中所受的合外力为零时，微粒将做匀速直线运动或静止。② 当带电微粒所受的合外力与运动方向在一条直线上时，微粒将做匀变速直线运动。③‎ ‎ 当带电微粒所受合力充当向心力时，微粒将做匀速圆周运动。④ 当带电微粒所受的合力的大小、方向均是不断变化的，则粒子将做非匀变速的曲线运动。这类问题一般只能用能量关系处理。‎ ‎【典型例题】‎ ‎[例1] 安培提出的分子电流假说，可以解释（ ）‎ A. 通电直电线周围的磁场起源 B. 通电环状导线周围的磁场起源 C. 永磁体的磁性起源 　　　　 D. 软铁棒被磁化的过程 解析：安培提出的分子电流假说认为：在组成物体的物质微粒内部存在着环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为一个微小磁体，它的两侧相当于两个磁极。安培的分子电流假说能解释永磁体的磁性起源，还能解释磁性材料的磁化与去磁现象。C、D选项正确。‎ ‎[例2] 信鸽具有惊人的远距离辨认方向的本领，那么信鸽究竟是否靠地磁场来判断方向的呢? 为了证实上述猜想，必须通过实验来验证。为此，科学家们曾经做过这样一个实验：‎ 把几百只训练有素的信鸽分成两组，然后把它们带到离鸽舍数十至数百千米的地方，逐批放飞，观察它们能否飞回到鸽舍。某学生为该实验设计了以下分组方案，其中可行的有（ ）‎ A. 一组信鸽白天放飞，另一组夜晚放飞 B. 一组在其飞回途中施加电磁场波干扰，另一组无干扰 C. 在一组信鸽的翅膀下缚了一块小磁铁，而另一组缚了一块大小相同的铜块 D. 在一组信鸽的翅膀下缚了一块小铁块，而另一组缚了一块大小相同的铜块 答案：C ‎[例3] 如图所示，在虚线所示宽度范围内，用场强为Ｅ的匀强电场可使以初速度v0垂直电场方向入射的某种正离子偏转角。在同样宽度范围内若改用方向垂直纸面向外的匀强磁场，使该粒子穿过磁场区域偏转角也为，匀强磁场的磁感应强度应多大?‎ 解析：匀强电场中粒子偏转，匀强磁场中，，。‎ 而，‎ 即 ，‎ ‎[例4] 在地面上方的真空室内，存在匀强电场和匀强磁场．已知电场强度和磁感应强度的方向是相同的。电场强度大小E＝4.0V／m，磁感应强度的大小B＝0.15T。今有一带负电的质点以v＝‎20m／s的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动。求此带电质点的电量与质量之比以及磁场所有可能的方向。（角度可用反三角函数表示）‎ 解：带电质点做匀速直线运动，则带电质点所受的重力、电场力和洛伦兹力的合力必定为零。此三个力在同一竖直平面内，如图所示，质点的速度垂直纸面向外。‎ 由合力为零，可得mg＝。‎ 求带电质点的电量与质量之比：。‎ ‎。‎ 因质点带负电，电场方向与电场力方向相反，因而磁场方向也与电场力方向相反．设磁场方向与重力方向之间夹角为，则有qEsin＝qvBcos，得tan＝＝，＝arctan0.75。即磁场是沿着与重力方向夹角＝arctan0.75，且斜向下方的一切方向。‎ ‎【模拟试题】‎ ‎1. 关于磁现象的本质，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 有磁必有电荷，有电荷必有磁 B. 磁铁的磁场或电流的磁场都起源于电流或运动电荷，磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流间的相互作用是通过磁场产生的 C. 除永久磁铁外，一切磁场都是由电流或运动电荷产生的 D. 根据安培的分子电流假说，在外界磁场作用下，物体内部分子电流取向大致相同，物体被磁化，两端形成磁极 ‎2. 根据安培假设的思想，认为磁场是由运动电荷产生的，这种思想如果对地磁场也适用（而目前在地球上并没有发现相对于地球定向移动的电荷），那么由此可以判断地球应该（ ）‎ A. 带正电 B. 带负电 C. 不带电 D. 以上三种情况都可以 ‎3. 磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培的分子电流假说，原因是（ ）‎ A. 分子电流消失 B. 分子电流的取向变得大致相同 C. 分子电流的取向变得杂乱 D. 分子电流的强度减弱 ‎4. 在隧道工程以及矿山爆破作业中，部分未发火的炸药残留在爆炸孔内，很容易发生人身事故。为此，科学家制造了一种专门用于隧道工程以及矿山爆破作业的炸药——磁性炸药。在磁性炸药制造过程中掺入10％的磁性材料——钡铁氧体，然后放入磁化机磁化。使用磁性炸药，一旦爆炸后遇到不发火的情况，即可用磁性探测器测出来未发火的炸药。已知搀入的钡铁氧体的消磁温度约为‎400℃‎，炸药的爆炸温度约为‎2240℃‎～‎3100℃‎。一般炸药引爆温度最高为‎140℃‎左右。以上材料表明（ ）‎ A. 磁性材料在低温下容易被磁化 B. 磁性材料在高温下容易被磁化 C. 磁性材料在低温下容易被消磁 D. 磁性材料在高温下容易被消磁 ‎5. 一束质量、速度和电量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里， 结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转。如果让这些不偏转的离子进入另一个匀强磁场中，发现这些离子又分成几束，对于这些进入后一磁场的离子，可得出结论（ ）‎ A. 它们的动能一定各不相同 B. 它们的电量一定各不相同 C. 它们的质量一定各不相同 D. 它们的电量与质量之比一定各不相同 ‎6. 如图所示，空间存在向下的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场。已知一离子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零。C点是运动的最低点。忽略重力，以下说法中正确的是（ ）‎ A. 这离子必带正电荷 B. A点和B点位于同一高度 C. 离子在C点时速度最大 D. 离子到达B点后，将沿原曲线返回A点 ‎7. 如图所示，连接平行金属板Pl和P2（板面垂直于纸面）的导线的一部分CD和另一连接电池的回路的一部分GH平行，CD和GH均在纸面内，金属板置于磁场中，磁场方向垂直纸面向里．当一束等离子体射入两金属板之间时，CD段导线将受到力的作用（ ）‎ A. 等离子体从右方射入时，CD受力的方向背离GH B. 等离子体从右方射入时，CD受力的方向指向GH C. 等离子体从左方射入时，CD受力的方向背离GH D. 等离子体从左方射入时，CD受力的方向指向GH ‎8. 如图所示，平行板电容器的极板沿水平方向放置，电子束从电容器左边正中间a处沿水平方向入射，电子的初速都是v0，质量为m，在电场力的作用下，刚好从图中所示的c点射出，射出时的速度为v。现若保持电场不变，再加一个匀强磁场，磁场的方向跟电场和电子入射的方向都垂直（图中垂直于纸面向里），使电子刚好由图中d点射出，c、d两点的位置相对于中线a、b是对称的，则从d点射出时每个电子的动能等于多少？‎ ‎9. 如图所示为一种可用于测量电子电量e与质量m比的阴极射线管，管内处于真空状态。图中L是灯丝，当接上电源时可发出电子。A是中央有小圆孔的金属板，当L和A间加上电压时（其电压值比灯丝电压大很多），电子将被加速并沿图中虚直线所示的路径到达荧光屏S上的O点，发出荧光．P1、P2为两块平行于虚直线的金属板，已知两板间距为d。在虚线所示的圆形区域内可施加一匀强磁场，已知其磁感应强度为B，方向垂直纸面向外。a、b1、b2、cl、c2都是固定在管壳上的金属引线，E1、E2、E3是三个电压可调并可读出其电压值的直流电源。‎ ‎（1）试在图中画出三个电源与阴极射线管的有关引线的连线。‎ ‎（2）导出计算的表达式。要求用应测物理量及题给已知量表示 试题答案 ‎1. B、D 2. B 3. C 4. A、D 5. D 6. A、B、C 7. A、D ‎8. ‎ ‎9.（1）略；（2）＝‎