高中物理 磁场

1、磁场【基础知识】1磁场1.1定义：存在于磁体、电流、运动电荷周围空间存在的特殊物质。1.2基本特性：对处于其中磁体、电流和运动电荷有力的作用1.3磁场的方向：静止时小磁针北极的指向1.4磁感线1.4.1定义：在磁场中画一系列的曲线，使曲线上任意点的的切线方向都跟该点磁场方向一致1.4.2性质l 假设的曲线并非客观存在，而是人为的l 磁感线是闭合的、不想交、不相切、不中断l 磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场强度越强、l 磁感线上任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致1.4.3磁感线方向的判断-安培定则a在判断直线电流的磁场方向时，大拇指指的是电流方向；四指指的是磁场方向，b

2、在判定环形电流的磁场方向，四指指的是电流方向，大拇指指的是磁场的方向【例1】关于磁感线的概念，下列说法中正确的是( )A磁感线是磁场中客观存在、肉眼看不见的曲线B磁感线总是从磁体的N极指向磁体的S极C磁感线上各点的切线方向与该点的磁场方向一致D两个磁场叠加的区域，磁感线就有可能相交【例2】请画出如图所示各图中相应的磁感线分布.2磁感应强度2.1定义：其表示的是磁场强弱的物理量，在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，受到磁场F跟电流I和导线的长度L的乘积的比值叫做通电导线所处的磁感应强度，又称为磁通密度。2.2公式：磁感应强度B=F/IL，单位：特斯拉，简称特国际符号T，1T=1N/Am2.3方向：

3、与该点磁场方向相同，与力F垂直。【例1】关于磁感应强度B的概念，下列说法中正确的是( ).A根据磁感应强度B的定义式B=F/IL可知，磁感应强度B与F成正比，与IL成反比B一小段通电导线放存磁感应强度为零处，它所受的磁场力一定为零C一小段通电导线在某处不受磁场力作用，该处的磁感应强度一定为零D磁场中某处磁感应强度的方向，与通电导线在该处所受磁场力的方向相同【例2】下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是( ).A通电导线受磁场力大的地方，磁感应强度一定大B一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处的磁感应强度一定为零C磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向D磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通

4、电导线受力的大小无关【例3】在同一平面内放置六根通电导线，通以相等的电流，方向如图所示，则在a、b、c、d四个面积相等的正方形区域中，磁场最强且磁感线指向纸外的区域是( ). A a区 B b区 C c区 D d区3磁场对通电导线的作用（含线圈）安培力3.1对通电导线的作用3.1.1大小：F=BIL，式子中B和I和L垂直，若不垂直则：F=BILsin,为电流方向与磁场方向的夹角，3.1.2方向：用左手定则，伸开左手使大拇指跟其余的垂直，让磁感应线垂直穿入手心，并使伸开的手指指向电流方向，大拇指所指的方向就是通电导线所受到安培力的方向。3.1.3安培力做功特点a安培力做功与路径有关b安培力作功的

5、实质：其传递能量的作用，将电源能量传给通电导线，而磁场本身并不能提供能量，安培力做功的结果是将电能转化为其他形式的能。【例1】将长度为20cm、通有O.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示.已知磁感应强度为1T，试求下列各图中导线所受安培力的大小并在图中标明方向.(1)FA=_N.(2)FB=_N.(3)FC=_N.(4)FD=_N.【例2】赤道上某处有一竖直的避雷针，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，避雷针开始放电，则地磁场对避雷针的作用力的方向为( ).A正东 B正南 C正西 D正北【例3】如图所示，放在马蹄形磁铁两极之间的导体棒ab，当通有自b到a的电流时受到向右

6、的安培力作用，则磁铁的上端是_极.如磁铁上端是S极，导体棒中的电流方向自a到b，则导体棒受到的安培力方向向_.【例4】如图所示，用两条一样的弹簧秤吊着一根铜棒，铜棒所在的虚线框范围内有垂直纸面的匀强磁场，棒中通入自左向右的电流。当棒静止时，弹簧秤示数为F1；若将棒中电流反向，当棒静止时，弹簧秤的示数为F2，且F2F1，根据上面所给的信息，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4磁场对运动电荷的作用洛伦兹力4.1定义：运动电荷在磁场中受到的力4.2大小：F=qvBsin 为v 和B的夹角4.3方向：左手定则：伸开左手，是大拇指跟其余四个手指垂直且处于同一平面

7、，磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动方向，那么拇指指的就是洛伦兹力的方向4.4特点：洛伦兹力和即垂直于电荷运动方向也垂直于磁场方向。其大小与电荷运动状态有关；洛伦兹力不做功。【例1】一带电粒子在匀强磁场中.沿着磁感应强度的方向运动，现将该磁场的磁感应强度增大1倍，则带电粒子受到的洛伦兹力( ).A增大为原来的2倍 B增大为原来的4倍C减小为原来的一半 D保持原来的情况不变【例2】初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示，则( ).A电子将向右偏转，速率不变B电子将向左偏转，速率改变C电子将向左偏转，速率不变D电子将向右偏转，速率改变【综合题

8、提高】1安培力与力学、运动的综合【例1】如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现( ). A线圈向磁铁平移B线圈远离磁铁平移C从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁【例2】如图所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导线ab和cd，分别通有方向如图的电流，若通电导线ab固定小动，导线cd能自由运动，则它的运动情况是( ). A顺时针转动，同时靠近导线abB顺时针转动，同时远离导线abC逆时针转动，同时靠近导线abD逆时针转动，同时远离导线ab【例3】水平放置的平行金属导轨相距为d，导轨一端

9、与电源相连，垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为B，方向如图所示.长为l的金属棒ab静止在导轨上，棒与导轨成60角，此时，通过金属棒的电流为I，则金属棒所受的安培力大小为_.【例4】如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为( ).(2000年上海高考试题) A F2B F1-F2C F1F2D 2F1-F2【例5】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，ab边与MN平行.关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述中

10、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线框所受安培力的合力朝左D cd边所受安培力对ab边的力矩不为零【例6】一条形磁铁静止在斜面上，固定在磁铁中心的竖直上方的水平导线中通有垂直纸面向里的恒定电流，如图所示.若将磁铁的N极位置与S极位置对调后，仍放在斜面上原来的位置，则磁铁对斜面的压力F和摩擦力f的变化情况分别是( ). A F增大，f减小B F减小，f增大C F与f都增大D F与f都减小【例7】在倾角为的光滑斜面上，放置一通有电流I、长L、质量为m的导体棒，如图所示，试求:(1)使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向.(2)

11、使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场磁感应强度B的最小值和方向. 图3-3-5【例8】有一金属棒ab，质量为m，电阻不计，可在两条轨道上滑动，如图3-3-5所示.轨道间距为L，其平面与水平面夹角为，置于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，金属棒与轨道的最大静摩擦力为其所受重力的k倍，回路中电源电动势为E，内阻不计，问滑动变阻器R调节在什么阻值范围内金属棒能静止在轨道上? 2 安培力与功能关系【例1】据报道，最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示。炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接。开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加

12、速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出。设两导轨之间的距离w=0.10m，导轨长5.0m，炮弹质量m=0.30kg。导轨上的电流I的方向如图中箭头所示。可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B2.0T，方向垂直于纸面向里。若炮弹出口速度为v=2.0103m/s，求通过导轨的电流I。忽略摩擦力与重力的影响。3圆周运动【例1】粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电。让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动。已知磁场方向垂直纸面向里。以下四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是 （ ） 【例2】如图所示是氢原子中电子绕核作快速的圆周运动(设

13、为逆时针方向)的示意图.电子绕核运动可等效为环形电流.设此环形电流在通过圆心并垂直于圆面的轴线上某一点P处产生的磁感应强度的大小为B1.现在沿垂直于圆轨道平面的方向加一磁感应强度为B的外磁场，这时设电子的轨道半径没变，而它的速度发生了变化.若用B2表示此时环行电流在P点产生的磁感应强度的大小，则当B0的方向( ). A 垂直于纸面向里时，B2B1 B 垂直于纸面向里时，B2B!C 垂直于纸而向外时，B2B1 D 垂直于纸面向外时，B2B1【例3】如图所示，x轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场.有两个质量相同，电荷量也相同的带正、负电的离子（不计重力），以相同速度从O点射入磁场中，射入方向与x轴均夹

14、角.则正、负离子在磁场中（ ）A 运动时间相同B 运动轨道半径相同C 重新回到x轴时速度大小和方向均相同D 重新回到x轴时距O点的距离相同【例4】如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸里，磁感应强度为B.一带负电的粒子（质量为m、电荷量为q）以速度v0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.求：（1）该粒子射出磁场的位置；（2）该粒子在磁场中运动的时间.（粒子所受重力不计）【例5】如图所示，一电子从a点以速度v垂直进入长为d、宽为h的矩形磁场区域，沿曲线ab运动，通过b点离开磁场.已知电子质量为m，电量为e，磁场的磁感应强度为B，ab的弧长为s，

15、则该电子在磁场中运动的时间为( ). A t=d/vB t=s/vC D 【例6】如图所示，将截面为正方形的真空腔abcd放置在一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里.若有一束具有不同速率的电子由小孔a沿ab方向射入磁场，打在腔壁上被吸收，则由小孔c和小孔d射出的电子的速率之比vc/vd=_.图5【例7】如图5，长为间距为的水平两极板间，有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感强度为，两板不带电，现有质量为，电量为的带正电粒子（重力不计），从左侧两极板的中心处以不同速率水平射入，欲使粒子不打在板上，求粒子速率应满足什么条件【例8】如图所示，虚线所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。一束电

16、子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动的方向与原入射方向成角。设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间的相互作用力及所受的重力。求：（1）电子在磁场中运动轨迹的半径R；（2）电子在磁场中运动的时间t；（3）圆形磁场区域的半径r。【例9】如图所示，一带电质点，质量为m，电量为q，以平行于Ox轴的速度v从y轴上的a点射入图中第一象限所示的区域.为了使该质点能从x轴上的b点以垂直于Ox轴的速度v射出，可在适当的地方加一个垂直于xy平面、磁感应强度为B的匀强磁场.若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求这圆形磁场区域的最小半径.重力忽略不计. 4复合场【例1】在图中虚线所围的区

17、域内，存存电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场.已知从左方水平射入的电子，穿过这区域时未发生偏转，设重力可以忽略不计，则在这区域中的E和B的方向可能是( ). A E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相同B E和B都沿水平方向，并与电子运动的方向相反C E竖直向上，B垂直纸面向外D E竖直向上，B垂直纸面向里【例2】如图3-4-7所示，质量为m，电量为Q的金属滑块以某一初速度沿水平放置的木板进入电磁场空间，匀强磁场的方向垂直纸面向里，匀强电场的方向水平且平行纸面；滑块和木板间的动摩擦因数为，已知滑块由A点至B点是匀速的，且在B点与提供电场的电路的控制开关K相碰，使电场立即消失，滑

18、块也由于碰撞动能减为碰前的1/4，其返回A点的运动恰好也是匀速的，若往返总时间为T，AB长为L，求：（1）滑块带什么电？场强E的大小和方向？（2） 磁感应强度的大小为多少？BAKmm（3）摩擦力做多少功？R图3-3-5【例3】如图3-3-5所示，一个质量为m的带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，那么该液滴 ( )A 一定带正电，且沿逆时针方向转动 B一定带负电，且沿顺时针方向转动C 一定带负电， 绕行方向不明 D 带什么电，绕行方向不确定【例4】质量为m，电量为q带正电荷的小物块，从半径为R的1/4光滑圆槽顶点由静止下滑，整个装置处于电场强度E，磁感应强度为B的区域内，如图3-4-5所示则小物块滑到底端时对轨道的压力为多大？EomqB【例5】如图所示，在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B.在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强为E.一质量为m、电量为-q的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向射出，射出之后，第三次到达x轴时，它与点O的距离为L，求此粒子射出时的速度v和运动的总路程s(重力不计). 【例6】（08乐山二诊）如图所示，在y 0