2013高三物理第一轮总复习课件八：磁场

第三章磁场一磁场及其描述一、磁场1.磁场：一种看不见、摸不着客观存在的物质．2.基本性质：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷会有力的作用．3.磁场的方向：小磁针N极所受磁场力的方向，或小磁针静止时N极所指的方向．⑴磁感线是闭合曲线，⑵磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向；⑶磁感线是人们为了形象描述磁场而人为引入的假想线．二、磁场的形象描述磁感线1.磁感线：在磁场中画出的一些有方向的假想曲线2.磁感线的特点3.常见磁场安培定则（右手螺旋定则）：对直导线，四指指磁感线方向；对环行电流，大拇指指中心轴线上的磁感线方向；对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。点电荷势场等势面等势面场电线电场线+电偶极势场+-电场线电场线等势面等势面电容器势场++++++++++++++++++电场线等势面电导块势场等势面等势面电场线电场线++++++++++++++++++++++++++++++++++【例与练】如图所示，a、b、c三枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方、管内和右侧．当这些小磁针静止时，小磁针N极的指向是（）A．a、b、c均向左B．a、b、c均向右C．a向左，b向右，c向右D．a向右，b向左，c向右C⑶定义式：三、磁感应强度⑴物理意义：磁感应强度B是描述磁场强弱和方向的物理量．⑵定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的力F跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值叫做磁感应强度．磁感应强度B是矢量说明：①磁感应强度是用比值法定义的，其大小由磁场本身的性质决定，与放入的电流I的大小、导线的长短l无关．⑷单位：特斯拉，简称：特，符号为T.⑸方向：磁场中某点B的方向就是该点的磁场方向，也就是放在该点的小磁针N极受力方向．【例与练】如图所示，两个同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直，通过两圆环的磁通量Φa、Φb

的关系为()A．Φa＞ΦbB．Φa

＜ΦbC．Φa

＝ΦbD．不能确定A【例与练】有一小段通电导线，长为1cm，电流强度5A，把它置于磁场中，受到的磁场力为0.1N，则该处的磁感应强度B一定是()A.B=2TB.B≤2TC.B≥2TD.以上情况均可能C【例与练】在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图。过c点的导线所受安培力的方向()A.与ab边平行，竖直向上B.与ab边平行，竖直向下C.与ab边垂直，指向左边D.与ab边垂直，指向右边二、磁场对电流的作用一．安培力的大小和方向1、定义：磁场对电流的作用力称为安培力．2、安培力的大小F＝BIlsinθ注意：F不仅与B、I、l

有关，还与夹角θ有关；l是有效长度，不一定是导线的实际长度．弯曲导线的有效长度l等于两端点所连直线的长度.⑴用左手定则判定：3、安培力的方向⑵安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I决定的平面．【例与练】判断下面各图F、B、I三个中未知的一个FB乙B甲IF（F垂直纸面向外）丙丙图中磁场B的方向大致向左，具体不能确定。FI【例与练】画出图中通电导线棒所受安培力的方向。×B.B×BFF化立为平4、电流间的相互作用IIII①同向电流相互吸引⑴电流间的相互作用是电流在彼此形成的磁场中受到磁场力的作用。②反向电流相互排斥【例与练】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F2＞F1，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ACD【例与练】如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为450，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计)×θBmgFNθ

【例与练】如图所示，用两根轻细金属丝将质量m，长为l的金属棒a、b悬挂在c、d两处，置于竖直向上的匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向

角处于平衡状态。则磁感应强度B为

。为了使棒平衡在该位置上，所需的最小磁场的磁感应强度B

为

，方向

。

IlabcdB

通电导体（线圈）在安培力作用下运动方向的判断

1、电流元分析法：例：如图把轻质导线圈挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动？NS

2、等效分析法：例：如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？NS3、结论法：⑴两电流平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。⑵两电流不平行相互作用时，有转到相互平行且电流方向相同且靠近的趋势。例：

4、特殊位置法：根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。例：如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线AB可自由运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体，导体AB将（AB的重力不计）A、逆时针转动，同时向下运动B、顺时针转动，同时向下运动C、顺时针转动，同时向上运动D、逆时针转动，同时向上运动NSI5、转换研究对象法：例：如图所示，条形磁铁平放于水平桌面上。在它的正中央上方偏右固定一根直导线，导线与磁铁垂直。现给导线中通以垂直纸面向内的电流，磁铁保持静止，那么磁铁受到的支持力和摩擦力如何变化？NS三、磁场对运动电荷的作用一．洛伦兹力的大小和方向1、定义：磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力．2、洛伦兹力的大小：F＝qvB⑴判定方法：应用左手定则，注意四指应指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向．⑵方向特点：F⊥B，F⊥v.即F垂直于B和v决定的面．3、洛伦兹力的方向⑴洛伦兹力的方向总是与粒子速度方向垂直．所以洛伦兹力始终不做功．【例与练】如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中，质量为m、带电荷量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是A.滑块受到的摩擦力不变B.滑块到达地面时的动能与B的大小无关C.滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D.滑块最终可能会沿斜面做匀速运动CD若v⊥B，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做匀速圆周运动．二．带电粒子在匀强磁场中的运动规律若v∥B，带电粒子不受洛伦兹力，在匀强磁场中做匀速直线运动．带电粒子仅受洛伦兹力作用，在垂直于磁感线的平面内做匀速圆周运动的基本公式：⑶周期公式：特别提醒：T的大小与轨道半径r和运行速率v无关，⑴向心力公式：⑵轨道半径公式：三、带电粒子在有界磁场中的运动1．圆心的确定⑴两种情形①已知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迹的圆心(如图所示，图中P为入射点，M为出射点)．②已知入射方向和出射点的位置时，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，这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如图所示，P为入射点，M为出射点)．2．半径的确定用几何知识(勾股定理、三角函数等),求出该圆的可能半径(或圆心角)．并注意以下两个重要的几何特点：⑴φ=α=2θ=ωt⑵相对的弦切角(θ)相等OvθθO′v(偏向角)AB⑴直接根据公式t=s/v或t=α/ω求出运动时间t⑵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α时，其运动时间可由下式表示：3.运动时间的确定OvθθO′v(偏向角)AB或【例与练】如图所示，一匀强磁场垂直穿过平面直角坐标系的第I象限，磁感应强度为B.一质量为m、带电量为q的粒子以速度v从O点沿着与y轴夹角为30°方向进入磁场，运动到A点时速度方向与x轴的正方向相同，不计粒子重力，则（）A、粒子带负电B、点A与x轴的距离为C、粒子由O到A经历的时间为D、粒子运动的速度没有变化AC【例与练】如图所示，带负电的粒子垂直磁场方向进入圆形匀强磁场区域，出磁场时速度偏离原方向60°角，已知带电粒子质量m＝3×10-20Kg，电量q＝10-13C，速度v0＝105

m/s，磁场区域的半径R＝3×10-1m，不计重力，求磁场的磁感应强度。rrOO′(1)速度选择器带电粒子在复合场中运动的应用实例②带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE＝qvB，即v＝E/B.②原理：离子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式：(2)质谱仪①构造：如图所示，由离子源、加速电场、速度选择器、偏转磁场和照相底片等构成．由上面三式可得离子在底片上的位置与离子进入磁场B的点的距离，比荷q/m的值．离子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力得关系式在速度选择器A中，直线经过须满足qE＝qvB′，得v＝E/B′

，即只有速度为v的离子才能进入磁场B.(3)回旋加速器②原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电场一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速．由，得，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径决定，与加速电压无关．①构造：如图所示，主要由两个半圆形的中空铜盒D1、D2构成，两盒间留有一狭缝，置于真空中．由大型电磁铁产生的匀强磁场垂直穿过盒面，由高频振荡器产生的交变电压加在两盒的狭缝处．【例与练】回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是()A．增大磁场的磁感应强度B．增大匀强电场间的加速电压C．增大D形金属盒的半径D．减小狭缝间的距离解析：AC【例与练】（05年广东卷）如图所示，在一个圆形域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A