磁场期末复习课件

磁场专题一．磁场的描述及本质二．磁场中的通电导线和运动电荷1．磁场对通电导线的作用及通电导线在磁场中的静止平衡1）安培力的确定；2）电路知识；3）共点力的平衡等知识的综合应用2．磁场对运动电荷的作用及带电粒子在磁场中的运动1)在匀强磁场中的圆周运动2）在组合场中的分段运动3）在叠合场中的几种情形一．磁场及其磁场的描述专题1)磁场的产生⑴磁体的周围存在磁场（与电场一样是一种特殊物质）⑵电流（运动电荷）周围存在磁场南北放置导线通电后发生偏转电流产生磁场电荷运动产生磁场1、磁场及其描述2)磁场的基本性质对放入其中的磁体、电流（运动电荷）有力的作用同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引⑴⑵磁体对电流的作用⑶电流对电流的作用2、磁现象的电本质安培分子电流假说：解释磁化、消磁现象不显磁性显磁性磁化消磁总结：一切磁现象都是由电荷的运动产生的1）磁感线：3、磁场描述2）磁感应强度：描述磁场的强弱与方向的物理量定义式：单位：特斯拉（T）方向与安培力方向垂直，遵循左手定则4、地磁场1）地球是一个巨大的磁体.2）地磁场:地球由于本身具有磁性而在其周围形成的磁场叫地磁场.地磁的北(N)极在地理的南极附近,地磁的南(S)极在地理的北极附近.北半球地面附近地磁竖直分量向上南半球地面附近地磁竖直分量向下。1、关于磁感应强度，下列说法中正确的是（）A．由

可知，B与F成正比，与IL成反比B．由

可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场C．通电导线在磁场中受力越大处，磁场一定越强；D．磁感应强度的方向与该处通电导线所受安培力方向垂直。题型：对磁感线、磁感应强度的认识2、两根长直通电导线互相平行，电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角形ABC的A和B处.如图所示，两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值都是B，则C处磁场的总磁感应强度是（）A．2B B．BC．0 D．B

DD二、电流的磁场安培定则（右手螺旋定则）③通电直导线立体图纵截面图横截面图判断方法：判断方法：④环形电流立体图纵截面图横截面图⑤通电螺线管判断方法电流安培定则（二）立体图横截面图纵截面图题型:电流磁场方向的判断

例、

一束电子流沿x轴正方向高速运动，如图所示，则电子流产生的磁场在z轴上的点P处的方向是（）A．沿y轴正方向B．沿y轴负方向C．沿z轴正方向D．沿z轴负方向A三．安培力及安培力作用下通电导体运动1、安培力⑴方向：左手定则判断下列导线的电流方向或磁场方向或受力方向⑵大小F=BILB⊥I如B∥I则F=0B与I成任意角F=BILsinθL为在磁场中的有效长度2、通电导线在安培力作用下运动的定性判断例11.如图所示,把一根通电直导线AB放在马蹄形磁铁的正上方,导线可以自由移动,不计重力,当导线通以向右的电流I时,导线的运动情况是:(从上向下看)()A.顺时针方向转动,同时下降.B.顺时针方向转动,同时上升.C.逆时针方向转动,同时下降.D.逆时针方向转动,同时上升.例10.如图所示，原来静止的圆形线圈通以顺时针方向的电流I1,在其直径AB上靠近B点放一根垂直于线圈平面的固定不动的长通电直电流I2，电流方向如图，在磁场作用下圆电流I1将()A.静止不动B.以直径AB为轴转动C.向左移动D.向右移动I1I2ABBCNSIABC例、如图，有一金属棒ab，质量为m=5g，电阻R=1Ω，可以无摩擦地在两条平行导轨上滑行。导轨间距离为d=10cm，电阻不计。导轨平面与水平面的夹角θ=30°，整个装置放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，磁场方向竖直向上。电源的电动势E=2V，内电阻r=0.1Ω，试求变阻器取值是多少时，可使金属棒静止在导轨上。3、电流在安培力作用下的定量计算问题BGFNF受力平衡安培力的确定闭合电路欧姆定律例2、如图，相距20cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为θ=370，上面放着质量为80g的金属杆ab，整个装置放在B=0.2T的匀强磁场中.(1)若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流.(2)若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流。BGFNF题型:通电导线的平衡BGFNF2、计算公式：(1)v⊥B

时：洛伦兹力最大为(2)v与B成时，（3）v∥B时：洛伦兹力最小为零n:单位体积内的电荷数S:导体截面积V:电荷运动速度q:电荷的电量LS把安培力看作是大量运动电荷所受洛仑兹力的合力B1B21、公式推导+vB+v四、磁场对运动电荷的作用专题1、洛仑兹力磁场对运动电荷的作用力1）大小：F洛=qBv当B∥v时，电荷不受洛仑兹力F=0当B⊥v时，电荷所受洛仑兹力最大当B与v成θ角时，F洛=Bqvsinθ2）方向：用左手定则判断F洛+v注意：四指的方向为正电荷的运动方向，或负电荷运动的反方向。1）特点：洛仑兹力始终与电荷运动方向垂直，只改变速度的方向，而不改变速度的大小，所以洛仑兹力不做功。2）洛仑兹力与安培力的关系洛仑兹力是安培力的微观实质，安培力是洛仑兹力的宏观体现2）运动方向与磁场方向垂直，做匀速圆周运动⑴洛仑兹力提供向心力⑵轨道半径：⑶周期：与v、r无关2、带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动1）运动方向与磁场方向平行，做匀速直线运动⑷圆心、半径、运动时间的确定①圆心的确定②半径的确定③运动时间：例、如图所示，在长直导线中有恒电流I通过，导线正下方电子初速度v０方向与电流I的方向相同，电子将（）

A.沿路径a运动，轨迹是圆

B.沿路径a运动，轨迹半径越来越大

C.沿路径a运动，轨迹半径越来越小

D.沿路径b运动，轨迹半径越来越大D3、带电粒子在有界磁场中运动问题分类解析OBSVθP1）带电粒子在半无界磁场中的运动MNO,LAOP4）带电粒子在圆形磁场中的运动BABdVV300O2）带电粒子在长足够大的长方、形磁场中的运动llr1OV+qV3）带电粒子在正方形磁场中的运动例1、如图所示，在第Ⅰ象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速率沿与x轴成30°角的方向从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动的时间之比为(

)A．1∶2

B．2∶1C．1∶

D．1∶1

B[思路]

画出粒子的运动轨迹，利用圆周运动规律和几何知识求出粒子的比荷．

圆轨道的圆心位于OA的中垂线上，由几何关系可得解：由洛伦兹力公式和牛顿定律可得：例2、如图所示，在y<0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面并指向纸面外，磁感应强度为B.一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xOy平面内，与x轴正向的夹角为θ.若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L，求该粒子的电荷量和质量之比例4、一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v，沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。yxoBvvaO/射出点坐标为（0，）例5、如图所示真空中宽为d的区域内有强度为B的匀强磁场方向如图，质量m带电-q的粒子以与CD成θ角的速度VO垂直射入磁场中。要使粒子必能从EF射出，则初速度VO应满足什么条件？EF上有粒子射出的区域？当入射速度较小时电子从同一侧射出，速率越大，轨道半径越大；当轨道与边界相切时，电子恰好不能从另一侧射出；当速率大于这个临界值时便从右边界射出，借助几何知识即可求解速度的临界值；对于射出区域，只要找出上下边界即可。（1）质谱仪:可以用来测定带电粒子的荷质比。也可以在已知电量的情况下测定粒子质量。带电粒子质量m，电荷量q，由电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场，设轨道半径为r

，有：4．组合场

（２）回旋加速器工作原理：１)电场加速

２)磁场偏转工作条件：周期相等例6、如图所示的坐标系，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向。在x轴上方空间的第一、第二象限内，既无电场也无磁场，第三象限，存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直xy平面（纸面）向里的匀强磁场，在第四象限，存在沿y轴负方向、场强大小与第三象限电场场强相等的匀强电场。一质量为m、电量为q的带电质点，从y轴上y=h处的P1点以一定的水平初速度沿x轴负方向进入第二象限。然后经过x轴上x=－2h处的P2点进入第三象限，带电质点恰好能做匀速圆周运动，之后经过y轴上y=－2h处的P3点进入第四象限。已知重力加速度为g。求：（1）粒子到达P2点时速度的大小和方向；（2）第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小；（3）带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的大小和方向。解析：（1）质点从P1到P2，由平抛运动规律

求出（2）质点从P2到P3，重力与电场力平衡，洛仑兹力提供向心力

Eq=mg解得方向与x轴负方向成45°角（3）质点进入第四象限，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀减速直线运动。当竖直方向的速度减小到0。此时质点速度最小，即v在水平方向的分量方向沿x轴正方向例7、如图所示，在xOy平面上内，x轴上方有磁感应强度为B，方向垂直xOy平面指向纸里的匀强磁场，x轴下方有场强为E、方向沿y轴负方向的匀强磁场，现将一质量为m，电量为e的电子，从y轴上M点由静止释放，要求电子进入磁场运动可通过x轴上的P点，P点到原点的距离为L，(1)M点到原点O的距离y要满足的条件.(2)电子从M点运动到P点所用的时间.(2)yExBO·Pe-M解：(1)粒子运动轨迹如图：（1）带电微粒在三种场共存区域中做直线运动。当其速度始终平行于磁场时，不受洛伦兹力，可能做匀速运动也可能做匀变速运动；当其速度垂直于磁场时，只能做匀速直线运动。（2）带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动。必然是电场力和重力平衡，而洛伦兹力充当向心力。（3）带电微粒在三种场共存区域中做曲线运动时。用动能定理求解，注意三种力做功的特点。5、叠合场问题基本题型及处理方法mgqvBEBqE1）速度选择器（3）注意电场、磁场和速度的方向搭配。说明：（1）速度选择器只选择速度，与电荷的正负无关；（2）带电粒子的穿出速度唯一电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也将增大；电场力将小于洛伦兹力，带电粒子向磁场力方向偏转，电场力做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小；

＋＋＋＋＋＋＋v等离子体发电机（磁流体发电）

电磁流量计霍尔效应所以，流量Q=V体积/t=vS=vd2=dU/BEB例8、一个带电微粒在图示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动。则该带电微粒必然带

，旋转方向为

。若已知圆半径为r，电场强度为E磁感应强度为B，则线速度为

。2）带电微粒在重力、电场力、磁场力共同作用下的运动例9．如图所示，空间某一区域内同时存在竖直向下的匀强电场、垂直纸面向里的匀强磁场。带电微粒a、b、c所带电荷电性和电量都相同，以相同的速率在此空间分别向右、向左、向里做匀速运动。有以下判断：①它们都带负电；②它们都带正电；③b的质量最大；④a的质量最大。以上判断正确的是（）A．①③B．②④C．①④D．②③abcEB负A

逆时针v1v2mgqv1BqEf1NmgqEmgqv2BqEh1h2S例10、设空间存在水平向右的匀强电场,场强为E和垂直纸面向里的匀强磁场磁感应强度为B，如图所示，已知带有正电q的物块靠在墙壁上从静止开始下滑h1恰好离开墙壁。物块在重力电场力和洛仑兹力的作用下，随后沿曲线再下落h2到P点沿与水平方向成θ

角做直线运动。试求1）克服摩擦力做的功。2）P点到墙壁的水平距离P例６．质量为m带电量为q的小球套在竖直放置的绝缘杆上，球与杆间的动摩擦因数为μ。匀强电场和匀强磁场的方向如图所示，电场强度为E，磁感应强度为B。小球由静止释放后沿杆下滑。设杆足够长，电场和磁场也足够大，求运动过程中小球的最大加速度和最大速度。EBqEqvBmgfN最大加速度为g，此时有：qvB=qE，N=0，f=0当摩擦力和重力大小相等时，小球速度达到最大若将磁场反向，其余条件不变。最大加速度和最大速度又各是多少？EBqEqvBmgfN开始的加速度最大为摩擦力等于重力时速度最大，为如图，在平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向如图。许多质量为m带电量为+q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域。不计重力，不计粒子间的相互影响。下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中。哪个图是正确的？（）A总结：此种情形向各个方向运动的粒子运动的轨迹都是半径相同的圆，通过旋转圆的办法，就可以把这些不同圆的轨迹找到，同时也可找到有关要求的范围。当大量的带电粒子以相同的速率从同一位置射入时：1)如从同一边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边