十三章磁场全章复习.doc

全章复习课（2课时）第1课时一、知识结构二、知识点精讲（一）磁场特性及其描述磁场作为一种特殊物质，它具有力的特性而所谓力的特性，指的是：磁场能给处在磁场中的磁极、通电导线、运动电荷施加力的作用描述磁场力特性的物理量是磁感应强度B磁感应强度B是用垂直放置在匀强磁场中的通电导线所受到的力FB与导线长度L和导线中电流强度I 的乘积的比值来定义的，即磁感应强度是描述磁场性质的物理量，是矢量 大小： ，式中F为电流I与磁场方向垂直时所受的磁场力，L为通电直导线的长度（此时的电场力最大，当电流 I 与磁场方向平行时，磁场力为零）方向：小磁针N 极所受磁场力的方向，即小磁针静止时N 极的指向，也即磁场的方向注意：1B是描述磁场本身性质的物理量，与I、L和F 无关，某点的磁感强度B 与该点是否放置通电导线也无关它的定义方法完全类比于电场强度的定义方法，其意义也和电场强度的意义有类似之处 2B 的方向不是F 的方向，是与F 垂直的方向（二）磁感线1磁感线是为了形象地描述磁场而假想的物理模型，并不是磁场中的真实存在，不可认为有磁感线的地方有磁场，没有磁感线的地方没有磁场2磁感线的疏密表示磁场的弱强，磁感线上某一点的切线方向就是该点的磁场方向3磁感线不相交、不中断，是闭合曲线在磁体外部，从N 极指向S 极，在磁体内部，由S 极指向N 极4磁感线是空间曲线，在头脑中要形成其空间分布情况（三）安培定则（右手螺旋定则）1判断直线电流周围的磁场：大拇指方向-电流方向四指弯曲方向-周围磁感线环绕方向 2判断环形电流周围的磁场：四指弯曲方向-电流方向大拇指方向-环形电流中心磁场方向3判断载流螺线管的磁场：四指弯曲方向-电流方向大拇指方向-载流螺线管中心磁场方向要掌握这三种电流周围磁感线的情况，由此了解磁场中各点磁感应强度的大小和方向（四）安培力-通电导线在磁场中受的力大小： 其中I 为电流强度，L 指导线长度，是B 与 L 之间的夹角当 等于90时，B与 L 垂直F 最大；当等于0时，B 与 L 平行，F 为零（只要求学生掌握当 等于90时，B与 L 垂直，F=BIL；当等于0时，B 与 L 平行，F 为零的情况。）方向：由左手定则判定注意：F、B、L不是在同一平面内，因此解决安培力的问题一定要有一定的空间想像能力一般情况下，磁感应强度B 与导线方向不一定垂直，但安培力F 一定与磁感应强度B 垂直，也一定与导线方向垂直，即F 垂直B 与L 决定的平面一定要在头脑中建立起F、B、L三者的空间关系图像（五）洛伦兹力-带电粒子在磁场中受的力大小： 其中为带电粒子的电量，是带电粒子的运动速度， B 与垂直，当B 与平行时，洛伦兹力为零方向：左手定则注意：1f、B、v三者在空间的方向关系与安培力中F、B、L三者的空间关系完全类似2由于洛伦兹力的方向与带电粒子的速度的方向总是垂直的，所以洛伦兹力对电荷不做功（六）带电粒子在匀强磁场中的运动当带电粒子进入匀强磁场时的速度与B 之间的夹角等于90时，B 与垂直，最大，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动；当B 与之间的夹角等于0时，B 与平行，为零，带电粒子在匀强磁场中做匀速直线运动 这里主要讨论带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的有关问题向心力的来源为洛伦兹力，所以由此得到带电粒子做匀速圆周运动的半径： 带电粒子做匀速圆周运动的周期：由上面的公式可以看到，带电粒子做匀速圆周运动的半径与周期都与带电粒子的性质（m、q）有关，与匀强磁场的磁感应强度B 有关；半径还与速度有关，而周期与速度无关利用这些性质人们制造出研究微观粒子性质的实验设备，如质谱仪、回旋加速器等 在解决带电粒子的匀速圆周运动的问题时，一定要会由几何知识分析带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径或圆心角，找出对应关系来解决问题 第2课时一、本章知识要点：（投影）1掌握电流的磁场，会用安培定则判定直线电流、环形电流和通电螺线管产生的磁场方向2理解磁场、磁感应强度、磁感线等概念3知道磁感线的特点并能与电场线进行比较4知道磁场对电流的作用力（安培力）与磁感应强度，电流以及导线的长度有关，且知道它们之间的定量关系，能够进行相关计算；会用左手定则确定导线的受力方向5知道磁场对运动电荷的作用力（洛伦兹力）与磁感应强度，运动速度有关，且知道它们之间的定量关系，能够进行相关计算；会用左手定则确定运动电荷的受力方向6能够运用所学知识解决速度选择器、质谱仪、回旋加速器、磁流体发电机等简单的实际问题二、知识归纳：（课前预习）磁极间的相互作用规律是：同名磁极相互，异名磁极相互磁铁能吸引、等金属磁极间的相互作用是通过而发生的N通电导线的周围存在磁场是由丹麦物理学家发现的如图，当导线中通有图示的电流时，小磁针极将向转动磁感线与电场线的联系与区别：电场线磁感线电场线从 出发，终止于，电场线是 的曲线，正、负电荷可单独存在在磁体内部，磁感线是从 极指向 极，外部是从 出发从进去，磁感线是 的曲线，、极是不可分割的 电荷在电场中某点受到电场力的方向与该点的方向一致，也与该点所在电场线的 方向一致小磁针在磁场中静止时 极的指向或 极的受力方向与该点的 方向一致，也与该点所在磁感线的方向致电场中任何两条电场线都 相交磁场中任何两条磁感线都 相交电场线的疏密表示电场的 磁场线的疏密表示磁场的 安培定则是用来判断方向与方向之间的关系具体做法是：用右手握住通电直导线，让伸直的大拇指的指向跟的方向一致，则弯曲的四指所指的方向表示的环绕方向而在判断环形电流的磁感线与电流方向的关系时，右手弯曲的四指和方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上的方向6磁场的强弱和方向用 来描述，它是矢量，它的方向规定为 ，它的定义式为 7磁场对电流的作用力（安培力）大小为FBIL（注意：L为有效长度，电流与磁场方向应（）的方向可用定则来判定当电流与磁场方向平行时，安培力等于 试判断下列通电导线的受力方向试分别判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向8磁场对运动电荷的作用力（洛伦兹力）大小为fqvB（注意：电荷的速度方向与磁场方向应（）f的方向可用定则来判定当电荷的速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力等于 9当带电粒子垂直进入匀强磁场，只受洛伦兹力作用时，粒子将做 运动，运动半径为 ，运动周期为 10地球是一个大的磁体，有人认为地球的磁场是由于地球表面带的电和它的自转而产生的，那么你认为地球应该是带何种电荷？11请画出下列几种情况的磁感线分布状况：通电直导线环形电流通电螺线管条形磁铁蹄形磁铁三、例题选讲【例1】如图1所示，两根垂直纸面平行放置的直导线A、C由通有等大电流在纸面上距A、C等远处有一点P若P点磁感应强度的方向水平向左，则导线A、C中的电流方向是如下哪种说法？AA中向纸里，C中向纸外 BA中向纸外，C中向纸里CA、C中均向纸外 DA、C中均向纸里【例2】在真空中，半径为r=310-2m的圆形区域内，有一匀强磁场，磁场的磁感应强度为B=0.2T，方向如图2所示，一带正电粒子，以初速度v0=106m/s的速度从磁场边界上直径ab一端a点处射入磁场，已知该粒子荷质比为q/m=10 8C/kg，不计粒子重力，则（1）粒子在磁场中匀速圆周运动的半径是多少？（2）若要使粒子飞离磁场时有最大的偏转角，其入射时粒子的方向应如何（以v0与Oa的夹角表示）？最大偏转角多大？问题：1第一问由学生自己完成2在图中画出粒子以图示速度方向入射时，在磁场中运动的轨迹图，并找出速度的偏转角（放实物展示台展示）3讨论粒子速度方向发生变化后，粒子运动轨迹及速度偏转角的比分析：（1）圆运动半径可直接代入公式求解（2）先在圆中画出任意一速度方向，偏转角为初速度与未速度的夹角，且偏转角等于粒子运动轨迹所对应的圆心角向入射时，其偏转角为哪个角？如图3所示由图分析知：弦ab是粒子轨迹上的弦，也是圆形磁场的弦因此，弦长的变化一定对应速度偏转角的变化，也一定对应粒子圆运动轨迹的圆心角的变化所以当弦长为圆形磁场直径时，偏转角最大解：（1）设粒子圆运动半径为R，则R0.05m（2）由图3知：弦长最大值为 ab=2r=610-2m设速度偏转角最大值为m，此时初速度方向与ab连线夹角为，则当粒子以与ab夹角为37斜向右上方入射时，粒子飞离磁场时有最大偏转角，其最大值为74小结：本题所涉及的问题是一个动态问题，即粒子虽然在磁场中均做同一半径的匀速圆周运动，但因其初速度方向变化，使得粒子运动轨迹的长短和位置均发生变化，要会灵活运用平面几何知识去解决图4abII四、反馈练习1如图4所示，在铁环上用绝缘导线缠绕两个相同的线圈a和ba、b串联后通入方向如图所示的电流I，一束电子从纸里经铁环中心射向纸外时，电子将 （ ）A向下偏转 B向上偏转 C向左偏转 D向右偏转2如图5所示，在通电直导线下方，有一电子沿平行导线方向以速度v开始运动，则（ ）图5IvA将沿轨迹I运动，半径越来越小 B将沿轨迹I运动，半径越来越大 C将沿轨迹II运动，半径越来越小 D将沿轨迹II运动，半径越来越大 3在如下匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电子有可能沿x轴正方向做直线运动的是( )图6yzxEBAyzxBEByzxEBCyzxEBD图7BE4在方向如图7所示的匀强电场（场强为E）和匀强磁场（磁感应强度为B）共存的场区，一电子沿垂直电场线和磁感线方向以速度v0 射入场区，则( )A若v0 E/B，电子沿轨迹运动，射出场区时，速度vv0B若v0 E/B，电子沿轨迹运动，射出场区时，速度vv0C若v0 E/B，电子沿轨迹运动，射出场区时，速度vv0D若v0 E/B，电子沿轨迹运动，射出场区时，速度vv0图8BUOP5如图8所示，一带电粒子由静止开始经电压U加速后从O孔进入垂直纸面向里的匀强磁场中，并打在了P点测得OPl，磁场的磁感应强度为B，则带电粒子的荷质比q/m （不计重力）图9Bvab6如图9所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，一质量为m、电量为e的电子，从a点沿垂直磁感线方向以初速度v开始运动，经一段时间t后经过b点，ab连线与初速度的夹角为，则t 图10ab7如图10所示，相距d平行放置的金属板a、b，两板间有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，等离子体的速度v沿水平方向射入两板间若等离子从两板右边入射，则a、b两板中_板的电势较高a、b两板间可达到的稳定电势差U 8如图11所示，MN、PQ为平行光滑导轨，其电阻忽略不计，与地面成30角固定N、Q间接一电阻R=1.