第八章 磁场修改

1、每道错题做三遍：第一遍，讲评时；第二遍，一周后；第三遍，考试前第八章 磁场考点内容要求磁场、磁感应强度、磁感线通电直导线和通电线圈周围磁场的方向安培力、安培力的方向匀强磁场中的安培力洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力的公式带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪和回旋加速器说明：(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形.考纲解读1.磁感应强度、磁感线、安培力、洛伦兹力的理解及安培定则和左手定则的运用，一般以选择题的形式出现2安培力的大小计算，以及带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析与计算一般以计算题的形式出现3带电粒子在独立场、混合场中的运动问

2、题仍是本章考查的重点内容，极易成为试卷的压轴题.磁场的描述磁场对电流的作用高三（物理）复习学案 使用时间：2015年12 月 日 编辑人：高三物理组 【学习目标】1.知道磁感应强度的概念及定义式，并能理解与应用.2.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题【重点难点】磁感应强度的理解和应用，能判断安培力的方向和计算安培力的大小；【考情分析】1、考纲要求：磁场、磁感应强度、磁感线级要求2、 考试题型：选择题，计算题3、 考题分值：6分【课前预习案】（要求：课前自主阅读教材P57P59完成下列题目认真梳理知识结构，建立知识网络时间建议：30分钟

3、。）一、磁场、磁感应强度1磁场(1)基本特性：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 的作用(2)方向：小磁针的 所受磁场力的方向，或自由小磁针静止时北极的指向2磁感应强度(1)物理意义：描述磁场的 和 (2)定义式：B(通电导线垂直于磁场)(3)方向：小磁针静止时 的指向3匀强磁场(1)定义：磁感应强度的大小 、方向 的磁场称为匀强磁场(2)特点匀强磁场中的磁感线是疏密程度相同、方向相同的平行直线 4.对磁感应强度的理解 （1)磁感应强度是反映磁场性质的物理量，由磁场本身决定，是用比值法定义的 (2)磁感应强度B与电场强度E的比较 对应名称比较项目磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场的力的

4、性质的物理量描述电场的力的性质的物理量定义式B，通电导线与B垂直E大小决定由磁场决定，与检验电流无关由电场决定，与检验电荷无关方向矢量磁感线切线方向，小磁针N极受力方向矢量电场线切线方向，放入该点的正电荷受力方向场的叠加合磁感应强度等于各磁场的磁感应强度的矢量和合场强等于各个电场的场强的矢量和例1下列说法中正确的是()A电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零B一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零C表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值D表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导

5、线长度和电流乘积的比值1.某点电场强度的方向与电荷在该点的受力方向相同或相反；而某点磁感应强度方向与电流元在该点所受安培力方向垂直，满足左手定则2电荷在电场中一定会受到电场力的作用；如果电流方向与磁场方向平行，则电流在磁场中不受安培力的作用【例2】关于磁感应强度B，下列说法中正确的是()A磁场中某点B的大小，跟放在该点的试探电流元的情况有关B磁场中某点B的方向，跟放在该点的试探电流元所受磁场力方向一致C若在磁场中某点的试探电流元不受磁场力作用，该点B值大小为零D在磁场中磁感线越密集的地方，磁感应强度越大【例3】对磁感应强度的理解下列关于磁感应强度的说法正确的是()A一小段通电导体放在磁场A处，

6、受到的磁场力比B处的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大B由B可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的I、L成反比C一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零D小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向【课上学习案】二、磁感线、通电导体周围磁场的分布1磁感线的特点(1)磁感线上某点的 方向就是该点的磁场方向(2)磁感线的疏密定性地表示磁场的 ，在磁感线较密的地方磁场较 ；在磁感线较疏的地方磁场较 。(3)磁感线是 曲线，没有起点和终点在磁体外部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极(4)同一磁场的磁感线不 、不

7、、不相切(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在2电流的磁场直线电流的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场特点无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场 与 磁铁的磁场相似，管内为 磁场且磁场 ，管外为 磁场环形电流的两 侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场 安培定则立体图横截面图3.安培定则的应用和磁场的叠加（1）安培定则的应用在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”.原因(电流方向)结果(磁场绕向)直线电流的磁场大拇指四指环形电流的磁场四指大拇指（2）.磁场的叠加磁感应强度是矢量，计算时与力的计算方法相同，利用平行四边形定则或正交分解法进行合成与分解特别提醒两个电流附近的磁场

8、某处的磁感应强度是由两个电流分别独立存在时产生的磁场在该处的磁感应强度叠加而成的例4对磁感线的理解关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是()A磁极与磁极之间、磁极与电流之间都可以通过磁场发生相互作用B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都和小磁针在该点静止时北极所指的方向一致C磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止D磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的【例5】如图4所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等

9、关于以上几点处的磁场， 图4下列说法正确的是()AO点处的磁感应强度为零Ba、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反Cc、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同Da、c两点处磁感应强度的方向不同1.根据安培定则确定通电导线周围磁场的方向2磁场中每一点磁感应强度的方向为该点磁感线的切线方向3磁感应强度是矢量，多个通电导体产生的磁场叠加时，合磁场的磁感应强度等于各场源单独存在时在该点磁感应强度的矢量和三、安培力、安培力的方向1安培力的大小(1)磁场和电流垂直时，F 磁场和电流平行时：F0.2安培力的方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内让磁感线从掌

10、心进入，并使四指指向 ，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 (2)安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于 决定的平面3.安培力作用下导体运动情况的判定(1)判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向(2)在应用左手定则判定安培力方向时，磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面【例6】磁场对电流作用力的计算如图1所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架，ab、cd边均与ad边成60&#

11、176;角，abbccdL，长度为L的该电阻丝电阻为r，框架与一电动势为E、内阻为r的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为()A0 B. C. D.【例7】左手定则和安培定则的应用如图所示，甲、乙是直线电流的磁场，丙、丁是环形电流的磁场，戊、己是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向【例8】左手定则的应用请根据图中给出的条件，运用左手定则，求出各图中第三个物理量的方向例9一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab受磁场力后的运动情况为()A从上向下看顺

12、时针转动并靠近螺线管B从上向下看顺时针转动并远离螺线管C从上向下看逆时针转动并远离螺线管D从上向下看逆时针转动并靠近螺线管判定安培力作用下导体运动情况的常用方法电流元法左手定则分割为电流元 安培力方向整段导体所受合力方向运动方向特殊位置法在特殊位置安培力方向运动方向等效法环形电流小磁针条形磁铁通电螺线管多个环形电流结论法同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动

13、方向例10如图6所示，把一重力不计的通电直导线AB放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动当导线中通有如图所示方向的电流I时，从上向下看，关于导线AB的运动情况下列说法正确的是 () 图6A顺时针转动，同时下降 B顺时针转动，同时上升C逆时针转动，同时下降 D逆时针转动，同时上升四用转换视图法解答与安培力有关的综合问题方法概述对于安培力作用下的综合问题，需画出导体棒的受力示意图但在三维空间对导体棒受力分析时，无法准确画出其受力情况，在解答此类问题时，可将三维立体图转化为二维平面图，即画出俯视图、剖面图或侧视图等此时，金属棒用圆代替，电流方向用“×”或“·”表示例11如图7

14、甲所示，在水平地面上固定一对与水平面倾角为的光滑平行导电轨道，轨道间的距离为l，两轨道底端的连线与轨道垂直，顶端接有电源将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨道上，且与两轨道垂直已知通过导体棒图7的恒定电流大小为I，方向由a到b，图乙为图甲沿ab方向观察的平面图若重力加速度为g，在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场，使导体棒在轨道上保持静止(1)请在图乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图；(2)求出磁场对导体棒的安培力的大小；(3)如果改变导轨所在空间的磁场方向，试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度B的最小值的大小和方向求解通电导体在磁场中的力学问题的方法(1)选定研究对象；(2

15、)变三维为二维，画出平面受力分析图，判断安培力的方向时切忌跟着感觉走，一定要用左手定则来判断，注意F安B、F安I；(3)根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程进行求解【课堂小结】几种常见磁场1、 知识体系构建 磁现象 磁场磁场的描述和磁场中受力磁感应强度大小方向安培力重点难点知识回顾：1、磁感应强度的理解和应用，能判断安培力的方向和计算安培力的大小；2、学法归纳：（1）思维方法：理论联系实际，注重实际生活中的应用。（2）记忆方法：利用知识回顾方法，掌握概念。注重新旧知识的区别与联系。（3）解题方法：注重模型构建把实际问题转化为物理模型。【达标检测】1(2011·泉州模拟)关于磁场和磁感

16、线的描述，下列说法中正确的是()A磁感线从磁体的N极出发，终止于S极B磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向C沿磁感线方向，磁场逐渐减弱D在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小2关于磁感应强度的概念，以下说法中正确的是()A电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于B电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B可能大于或等于C磁场中电流元受力大的地方，磁感应强度一定大D磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线，受力的大小和方向无关3如图9所示为通电螺线管的纵剖面图，“”和“”分别表示导线中的电流垂直纸面流进和流出，图中四个小磁针(涂黑的一端

17、为N极)静止时的指向一定画错了的是()图9Aa Bb Cc Dd图104(2011·深圳模拟)如图10所示为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O点为坐标原点，沿z轴正方向磁感应强度B大小的变化最有可能为()5(2009·海南卷·2)一根容易形变的弹性导线，两端固定导线中通有电流，方向如图中箭头所示当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是()6.图8(2011·霸州模拟)如图8所示，abcd四边形闭合线框，a、b、c三点坐标分别为(0，L,0)，(L，L,0)，(L

18、,0,0)，整个空间处于沿y轴正方向的匀强磁场中，通入电流I，方向如图所示，关于四边形的四条边所受到的安培力的大小，下列叙述中正确的是()Aab边与bc边受到的安培力大小相等Bcd边受到的安培力最大Ccd边与ad边受到的安培力大小相等Dad边不受安培力作用7(2009·重庆理综·19)在如图9所示电路中，电池均相同，当电键S分别置于a、b两处时，导线MM与NN之间的安培力的大小为Fa、Fb，可判断这两段导线()图9A相互吸引，Fa>Fb B相互排斥，Fa>FbC相互吸引，Fa<Fb D相互排斥，Fa<Fb8.图10(广东高考)如图10所示，用两根相同

19、的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F.为使F0，可能达到要求的方法的是()A加水平向右的磁场 B加水平向左的磁场C加垂直纸面向里的磁场 D加垂直纸面向外的磁场9.(2010·上海模拟)如图11所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平行导轨AB、CD，导轨上放有质量为m的金属棒MN，棒与导轨间的动摩擦因数为，现从t0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流强度与时间成正比，即Ikt，其中k为恒量若金属棒与导轨始终垂直，则如图所示的导体棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是() 10.(2011·杭州质检)如图12所示，两根间距

20、为d的垂直光滑金属导轨间接有电源E，导轨平面与水平面间的夹角30°.金属杆ab垂直导轨放置，导轨与金属杆接触良好整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中当磁场方向垂直导轨平面向上时，金属杆ab刚好处于静止状态要使金属杆能沿导轨向上运动，可以采取的措施是()A增大磁感应强度BB调节滑动变阻器使电流减小C增大导轨平面与水平面间的夹角D将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变11(2013·安徽·15)图8中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，且b、d连线水平，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直

21、于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是()A向上 B向下 C向左 D向右12(2012·天津理综·2)如图9所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，金属棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为.如果仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是()A金属棒中的电流变大，角变大B两悬线等长变短，角变小C金属棒质量变大，角变大D磁感应强度变大，角变小13.如图10所示，一个边长L、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中若通以图示方向的电流(从A点流入，从C点流出)，电流强度为I，则金属框受到的磁场力为() A0

22、 BILB C.ILB D2ILB142014·新课标全国卷 关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A安培力的方向可以不垂直于直导线B安培力的方向总是垂直于磁场的方向C安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半15.如图11所示，两平行金属导轨间的距离L0.40 m，金属导轨所在平面与水平面夹角37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B0.50 T、方向垂直于导轨所在平面斜向上的匀强磁场金属导轨的一端接有电动势E4.5 V、内阻r0.50 的直流电源现把一图11个质量为m0.040 kg的导体

23、棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R02.5 ，金属导轨电阻不计， g取10 m/s2.已知sin 37°0.60，cos 37°0.80，求：(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力磁场对运动电荷的作用高三（物理）复习学案 使用时间：2015年12 月 日 编辑人：高三物理组 【学习目标】1.会计算洛伦兹力的大小，并能判断其方向.2.掌握带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，并能解决确定圆心、半径、运动轨迹、周期、运动时间等相关问题【重点难点】掌握带电粒子在匀强磁场中的

24、匀速圆周运动，并能解决确定圆心、半径、运动轨迹、周期、运动时间等相关问题【考情分析】1、考纲要求：洛伦兹力的公式II级要求 带电粒子在匀强磁场中的运动II级要求4、 考试题型：选择题，计算题5、 考题分值：6分【课前预习案】（要求：课前自主阅读教材P57P59完成下列题目认真梳理知识结构，建立知识网络时间建议：30分钟。）一、洛伦兹力1洛伦兹力：磁场对 的作用力叫洛伦兹力2洛伦兹力的方向(1)判定方法左手定则：掌心磁感线垂直穿入掌心；四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的 ；大拇指指向 的方向(2)方向特点：FB，Fv，即F垂直于B和v决定的 (注意：洛伦兹力不做功)3洛伦兹力的大小(1)vB

25、时，洛伦兹力F0.(0°或180°)(2)vB时，洛伦兹力F .(90°)(3)v0时，洛伦兹力F0.4.洛伦兹力和电场力内容项目洛伦兹力电场力性质磁场对在其中运动的电荷的作用力电场对放入其中电荷的作用力产生条件v0且v不与B平行电场中的电荷一定受到电场力作用大小FqvB(vB)FqE力方向与场方向的关系一定是FB，Fv，还与电荷电性有关正电荷受力与电场方向相同，负电荷受力与电场方向相反做功情况任何情况下都不做功可能做正功、负功，也可能不做功力为零时场的情况F为零，B不一定为零F为零，E一定为零作用效果只改变电荷运动的速度方向，不改变速度大小既可以改变电荷运动的速

26、度大小，也可以改变电荷运动的方向【例1】对洛伦兹力的理解带电荷量为q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是()A只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B如果把q改为q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变C洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变【例2】洛伦兹力的大小计算与方向判定如图所示，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向【课上学习案】二、带电粒子在匀强磁场中的运动1若vB，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做

27、运动2若vB，带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内以入射速度v做 基本公式：,qvB 导出公式：半径R周期T三、带电粒子在有界磁场中运动的几种常见情形1直线边界(进出磁场具有对称性，如图4所示)图42平行边界(存在临界条件，如图5所示)图53圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图6所示)图64分析带电粒子在匀强磁场中运动的关键是：(1)画出 ；(2)确定 和 ；(3)利用 提供向心力列式3带电粒子在磁场中运动轨迹的确定试画出图中几种情况下带电粒子的运动轨迹4.带电粒子在有界匀强磁场中运动圆心的确定和时间的确定如图3所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电

28、粒子(不计重力)从A点以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B点射出，若AOB120°，则该带电粒子在磁场中运动的时间为() A. B. C. D.【例3】在如图7所示宽度范围内，用场强为E的匀强电场可使初速度为v0的某种正粒子偏转角在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场(图中未画出)，使该粒子穿过该区域，并使偏转角也为(不计粒子的重力)，问：(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？(2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大？图7带电粒子在电、磁场中运动的区别(1)带电粒子在匀强电场中常做类平抛运动，可采用运动的分解的方法来分析(2)带电粒子在匀强磁场中常做匀速圆周运动，可采

29、用匀速圆周运动的相关规律分析例4带电粒子以初速度v0从a点垂直y轴进入匀强磁场，如图8所示运动中经过b点，OaOb，若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从a点垂直y轴进入电场，粒子仍能通过b点，那么电场强度E与磁感应强度B之比为()Av0 B1 C2v0 D.四、带电粒子在匀强磁场中的运动1圆心的确定(1)已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图9甲所示，P为入射点，M为出射点)图9(2)已知入射方向、入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线

30、，这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如图乙所示，P为入射点，M为出射点)2半径的确定可利用物理学公式或几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小3运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为时，其运动时间表示为：tT(或t)例5(2013·课标·18)如图10，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外一电荷量为q(q>0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为，已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为(不计重力

31、)()A. B. C. D. 图10带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题“三步法”(1)画轨迹：即确定圆心，画出运动轨迹(2)找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度的联系，偏转角度与圆心角、运动时间的联系，在磁场中的运动时间与周期的联系(3)用规律：即牛顿运动定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式例6如图11所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域、中，A2A4与A1A3的夹角为60°.一质量为m、带电荷量为q的粒子以某一速度从区的边缘点A1处沿与A1A3成30°角的方向射入磁场，随后该粒子沿垂直于A2

32、A4的方向经过圆心O进入区，最后再从A4处射出磁场已知该粒子从射入到射出磁图11场所用的时间为t，求：(1)画出粒子在磁场和中的运动轨迹；(2)粒子在磁场和中的轨道半径R1和R2的比值；(3)区和区中磁感应强度的大小(忽略粒子重力)例7如图所示，在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度B0.10 T，磁场区域半径r m，左侧区域圆心为O1，磁场方向垂直纸面向里，右侧区域圆心为O2，磁场方向垂直纸面向外，两区域切点为C.今有一质量为m3.2×1026 kg、带电荷量为q1.6×1019 C的某种离子，从左侧区域边缘的A点以速

33、度v1×106 m/s正对O1的方向垂直射入磁场，它将穿越C点后再从右侧区域穿出求：(1)该离子通过两磁场区域所用的时间；(2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离为多大？(侧移距离指在垂直初速度方向上移动的距离)五、.带电粒子在匀强磁场中运动的临界和极值问题1临界问题的分析思路临界问题的分析对象是临界状态，临界状态就是指物理现象从一种状态变化成另一种状态的中间过程，这时存在着一个过渡的转折点，此转折点即为临界状态点与临界状态相关的物理条件则称为临界条件，临界条件是解决临界问题的突破点临界问题的一般解题模式为：(1)找出临界状态及临界条件；(2)总结临界点的规律；(3)

34、解出临界量2带电体在磁场中的临界问题的处理方法带电体进入有界磁场区域，一般存在临界问题，处理的方法是寻找临界状态，画出临界轨迹：(1)带电体在磁场中，离开一个面的临界状态是对这个面的压力为零(2)射出或不射出磁场的临界状态是带电体运动的轨迹与磁场边界相切例8如图13所示，有一个磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的范围足够大的匀强磁场，在磁场中的O点有一个粒子源，能向纸面内各个方向连续不断地均匀发射速率为v、比荷为k的带正电粒子，PQ是垂直纸面放置且厚度不计的挡板，挡板的P端与O点的连线跟挡板垂直带电粒子的重力以及粒子间的相互作用力忽略不计 图13(1)为了使带电粒子不打在挡板上，粒子源到挡板的距

35、离d应满足什么条件？(2)若粒子源到挡板的距离d，且已知沿某一方向射出的粒子恰好经过挡板的P点后最终又打在挡板上，求这个粒子从O点射出时的速度方向；(3)若粒子源到挡板的距离d，粒子打到挡板左、右表面上的长度之比是多少？【例9】如图15是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为R的绝缘圆柱形筒内有磁感应强度为B的匀强磁场，方向平行于轴线向外在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔M、N，现有一束速率不同、比荷均为k的正、负离子，从M孔以角入射，一些具有特定速度的离子未与筒壁碰撞而直接从N孔射出(不考虑离子间的作用力和重力) 图15则从N孔射出的离子()A是正离子，速率为 B是正离子，速率为C是负离子，

36、速率为 D是负离子，速率为【课堂小结】几种常见磁场2、 知识体系构建 洛伦兹力磁场对运动电荷的作用有界磁场粒子在匀强磁场中运动临界问题重点难点知识回顾：1、掌握带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，并能解决确定圆心、半径、运动轨迹、周期、运动时间等相关问题2、学法归纳： （1）思维方法：理论联系实际，注重实际生活中的应用。（2）记忆方法：利用知识回顾方法，掌握概念。注重新旧知识的区别与联系。（3）解题方法：注重模型构建把实际问题转化为物理模型。【达标检测】1(2011·河南郑州月考)在高纬度地区的高空，大气稀薄，常出现五颜六色的弧状、带状或幕状的极其美丽壮观的发光现象，这就是我们常说的

37、“极光”“极光”是由太阳发射的高速带电粒子受地磁场的影响，进入两极附近时，撞击并激发高空中的空气分子和原子引起的假如我们在北极地区忽然发现正上方的高空出现了射向地球的沿顺时针方向生成的紫色弧状极光(显示带电粒子的运动轨迹)则关于引起这一现象的高速带电粒子的电性及弧状极光的弯曲程度的说法中，正确的是()A高速粒子带负电 B高速粒子带正电C轨迹半径逐渐减小 D轨迹半径逐渐增大 图11 图122真空中两根长直金属导线平行放置，其中一根导线中通有恒定电流在两导线所确定的平面内，一电子从P点运动的轨迹的一部分如图11中的曲线PQ所示，则一定是()Aab导线中通有从a到b方向的电流 Bab导线中通有从b到

38、a方向的电流Ccd导线中通有从c到d方向的电流 Dcd导线中通有从d到c方向的电流3(全国高考)如图12所示，一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕该正电荷做匀速圆周运动，周期为T0，轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则()A若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0B若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0C若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0D若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T04. 如图所示，圆柱形区域的横截面在没有磁场的情况下，带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向入射时，穿过此区

39、域的时间为t；若该区域加沿轴线方向的匀强磁场，磁感应强度为B，带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转了.根据上述条件可求得的物理量为()A带电粒子的初速度 B带电粒子在磁场中运动的半径C带电粒子在磁场中运动的周期 D带电粒子的比荷 5.(天津高考)如图所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是()A.，正电荷 B.，正电荷 C.，负电荷

40、 D.，负电荷6.(2010·江苏连云港模拟)如图16所示，一个质量为m、电荷量为q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是下图中的() 7.(2011·福建龙岩模拟)如图8所示，质子以一定的初速度v0从边界ab上的A点水平向右射入竖直、狭长的矩形区域abcd(不计质子的重力)当该区域内只加竖直向上的匀强电场时，质子经过t1时间从边界cd射出；当该区域内只加水平向里的匀强磁场时，质子经过t2时间从边界cd射出，则()At1>t2 Bt1<

41、t2Ct1t2 Dt1、t2的大小关系与电场、磁场的强度有关 8(2009·广东单科·12)如图9所示是质谱仪的工作原理示意图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场下列表述正确的是()A质谱仪是分析同位素的重要工具 B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小9(2010·福建三明期末)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部

42、分是两个D形金属盒两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，并分别与高频交流电源两极相连接，从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速，如图10所示现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能，下列方法可行的是()A减小磁场的磁感应强度 B减小狭缝间的距离C增大高频交流电压 D增大金属盒的半径 1(2013·新课标·17)空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R，磁场方向垂直横截面一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60°.不计重力，该磁场的磁感应强度大小为()A. B. C. D.2.如图14所

43、示，ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形，比荷为的电子以速度v0从A点沿AB边入射，欲使电子经过BC边，磁感应强度B的取值为()A B> BB< CB> DB< 162014·新课标全国卷 如图所示，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未面出)，一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O，已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变不计重力铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为()A2 B. C1 D.10.如图11所示，一带正电的质子以速度v0从O点垂直射入，两个板间存在垂

44、直纸面向里的匀强磁场已知两板之间距离为d，板长为d，O点是板的正中间，为使粒子能从两板间射出，试求磁感应强度B应满足的条件(已知质子的带电荷量为e，质量为m)11如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度B2×103 T；磁场右边是宽度L0.2 m、场强E40 V/m、方向向左的匀强电场一带电粒子电荷量q3.2×1019 C，质量m6.4×1027 kg，以v4×104 m/s的速度沿OO垂直射入磁场，在磁场中偏转后进入右侧的电场，最后从电场右边界射出求：(1)大致画出带电粒子的运动轨迹；(画在给出的图中)(2)带电粒子在磁场中运动的轨道半径；(3)带电粒子飞出

45、电场时的动能Ek.专题 带电粒子在复合场中的运动高三（物理）复习学案 使用时间：2015年1 月 日 编辑人：高三物理组 【学习目标】1.会分析速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器等磁场的实际应用问题.2.会分析带电粒子在组合场、叠加场中的运动问题.【重点难点】1.速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器2.带电粒子在组合场、叠加场中的运动问题【考情分析】1、考纲要求：质谱仪和回旋加速器I级要求 带电粒子在匀强磁场中的运动II级要求2、考试题型：选择题，计算题3、考题分值：6分【课前预习案】（要求：课前自主阅读教材P57P59完成下列题目认真梳理知识结构，建立知识网络时间建议：30

46、分钟。）一.复合场的分类1.叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存.2.组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠，或相邻或在同一区域电场、磁场交替出现.二、带电粒子在复合场中的运动形式1.静止或匀速直线运动当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于 状态或做 .2.匀速圆周运动当带电粒子所受的重力与电场力大小 ，方向相反时，带电粒子在洛伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做 运动.3.较复杂的曲线运动当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一直线上，粒子做 变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线.【例1】.带电粒子在复合场中的直线运动如

47、图1所示，在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不可忽略)从原点O以速度v沿x轴正方向出发，下列说法错误的是()A.若电场、磁场分别沿z轴正方向和x轴正方向，粒子只能做曲线运动B.若电场、磁场均沿z轴正方向，粒子有可能做匀速圆周运动 C.若电场、磁场分别沿z轴负方向和y轴负方向，粒子有可能做匀速直线运动D.若电场、磁场分别沿y轴负方向和z轴正方向，粒子有可能做平抛运动【例2】.带电粒子在复合场中的匀速圆周运动如图2所示，一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是()A.

48、小球一定带正电 B.小球一定带负电C.小球的绕行方向为顺时针方向D.改变小球的速度大小，小球将不做圆周运动【课上学习案】三、应用1.质谱仪(1)构造：如图5所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成.图5(2)原理：粒子由静止被加速电场加速，qUmv2.粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qvBm.由以上两式可得r ，m，.2.回旋加速器(1)构造：如图6所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，D形盒处于匀强磁场中.(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子经电场加速，经磁场回旋，由qvB，得Ekm，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径r决定，与加

49、速电压无关. 3.回旋加速器和质谱仪（1）.回旋加速器的最大动能Ekmax，与回旋加速器D形盒的半径R有关，与磁感应强度B有关，而与加速电压无关.（2）.粒子在磁场中运动的周期与交变电流的周期相同.例3如图11所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(磁感应强度为B)和匀强电场(电场强度为E)组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P进入另一匀强磁场(磁感应强度为B)，最终打在A1A2上，下列表述正确的是 （)A.粒子带负电B.所有打在A1A2上的粒子，在磁感应强度为B的磁场中的运动时间都相同C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D.粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子

50、的比荷越大【例4】质谱仪的工作原理如图3所示是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场.下列表述正确的是 ()A.质谱仪是分析同位素的重要工具B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小【例5】.回旋加速器的工作原理劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图4所示.置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带

51、电粒子穿过的时间可忽略.磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U.若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响.则下列说法正确的是() A.质子被加速后的最大速度不可能超过2RfB.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比C.质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为1D.不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器的最大动能不变图10例6回旋加速器是用来加速带电粒子，使它获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间的窄缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝都得到加速，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源