磁场专题三带电粒子在复合场中的运动

高三第一轮复习磁2005年12月2日1知识网络磁场的产生磁体周围产生磁场电流周围产生磁场磁场的描述定量描述：磁感应强度形象描述：磁感线几种典型磁场的磁感线分布条形磁铁蹄形磁铁匀强磁场均匀辐向磁场直线电流环形电流通电螺线管地磁场磁场2005年12月2日2磁场对电流的作用大小B∥L，F=0B⊥L，F=BIL方向：左手定那么电流表的工作原理磁场对运动电荷的作用大小v∥B，F=0v⊥B，F=Bqv方向：左手定那么带电粒子在匀强磁场中做圆周运动轨道半径运动周期重要应用质谱仪盘旋加速器……2005年12月2日3一．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〕周围存在磁场奥斯特实验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一、磁场的描述2005年12月2日42、磁场的根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2005年12月2日53、磁体间相互作用的本质磁场磁体磁体磁体或电流磁体或电流磁场2005年12月2日6总结：磁场的根本特性之一就是对处于其中的磁体、电流或运动电荷有力的作用。磁极与磁极之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的作用力都是通过自己的磁场而作用于对方的。５、磁场的方向：规定在磁场中任一点，小磁针静止时N极指向〔即N极的受力方向〕就是该点的磁场方向。或小磁针N极的受力方向。〔注意：不是电流的受力方向〕磁场的方向小磁针静止时N极指向N极的受力方向磁感线某点的切线方向磁感应强度的方向五个方向的统一：2005年12月2日76、磁感线⑴用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的假想曲线

⑵磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，即小磁针N极在该点的受力方向或静止时的指向⑶磁感线的疏密表示磁场的强弱⑷磁感线是封闭曲线〔和静电场的电场线不同〕2005年12月2日8几种磁场的磁感线：2005年12月2日9安培定那么〔右手螺旋定那么〕：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。2005年12月2日10③通电直导线判断方法：立体图纵截面图横截面图④环形电流判断方法：立体图纵截面图横截面图2005年12月2日11⑤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⑥地磁场１．地磁场的Ｎ极在地球的南端２．水平分量从南到北，竖直分量北半球垂直地面向下，南半球垂直地面向上；３．赤道平面，距离地面高度相等的点Ｂ的大小和方向相同．2005年12月2日127、磁感应强度描述磁场的强弱与方向的物理量⑴定义：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，受到的安培力跟电流和导线长度的乘积的比值。⑵表达式：单位：特斯拉〔T〕⑶矢量：方向为该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向2005年12月2日13⑴电流磁场方向的判断★在地球赤道上空有一小磁针处于水平静止状态，突然发现小磁针N极向东偏转，由此可知〔〕A．一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的N极靠近小磁针B．一定是小磁针正东方向上有一条形磁铁的S极靠近小磁针C．可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过D．可能是小磁针正上方有电子流自北向南水平通过2005年12月2日14★一束电子流沿x轴正方向高速运动，如下图，那么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2005年12月2日15★以下说法中正确的选项是 〔〕A．磁感线可以表示磁场的方向和强弱B．磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极C．磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场D．放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原那么，小磁针的N极一定指向通电螺线管的S极⑵磁感线2005年12月2日16⑶磁感应强度的定义★关于磁感应强度，以下说法中错误的选项是 〔〕A．由B=F/IL可知，B与F成正比，与IL成反比B．由B=F/IL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，说明磁场越强D．磁感应强度的方向就是该处电流受力方向2005年12月2日17⑷磁感应强度的矢量性★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.如下图，两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值都是B，那么C处磁场的总磁感应强度是〔〕A．2B B．BC．0 D．B2005年12月2日181、磁场对电流的作用力安培力⑴方向：左手定那么磁场方向判断以下通电导线的受力方向电流方向电流方向安培力方向二．安培力及判定安培力作用下物理运动方向专题2005年12月2日19判断以下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那么F=0如B与I成任意角那么把L投影到与B垂直和平行的方向上与B垂直的为有效L为在磁场中的有效长度F=BILsinθB与I的夹角2005年12月2日202、通电导线在安培力作用下运动的定性判断2005年12月2日213、电流在安培力作用下的定量计算问题★一圆形线圈，半径为r，通以电流强度为I的电流，放在光滑水平面上，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向竖直向下，如图所示（俯视图），则线圈截面上张力大小为：（）A．2BIrB．0.5BIr

C．BIrD．不能求解★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。2005年12月2日22★如图所示，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。★如图所示，两根平行光滑轨道水平放置，相互间隔d=0.1m，质量为m=3g的金属棒置于轨道一端.匀强磁场B=0.1T，方向竖直向下，轨道平面距地面高度h=0.8m，当接通开关S时，金属棒由于受磁场力作用而被水平抛出，落地点水平距离s=2m，求接通S瞬间，通过金属棒的电量.Bhs2005年12月2日23★在磁感应强度B=0.08T，方向竖直向下的匀强磁场中，一根长l1=20cm，质量m=24g的金属横杆水平地悬挂在两根长均为24cm的轻细导线上，电路中通以图示的电流，电流强度保持在2.5A，横杆在悬线偏离竖直位置θ=30°处时由静止开始摆下，求横杆通过最低点的瞬时速度大小。2005年12月2日24第二课时磁场对运动电荷的作用一、洛仑兹力磁场对运动电荷的作用力1、大小：F洛=Bqv当B∥v时，电荷不受洛仑兹力当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：用左手定那么判断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。3、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。4、洛仑兹力与安培力的关系洛仑兹力是安培力的微观表现，安培力是洛仑兹力的宏观表达2005年12月2日252、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无关二、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、运动时间确实定①圆心确实定a、两个速度方向垂直线的交点。〔常用在有界磁场的入射与出射方向的情况下〕VO2005年12月2日26b、一个速度方向的垂直线和一条弦的中垂线的交点O②半径确实定应用几何知识来确定！③运动时间：3、理解与稳固★两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动，那么()A.假设速率相等，那么半径相等B.假设速率相等，那么周期相等C.假设动量大小相等，那么半径相等D.假设动能相等，那么周期相等2005年12月2日27★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★垂直纸面向外的匀强磁场仅限于宽度为d的条形区域内，磁感应强度为B．一个质量为m、电量为q的粒子以一定的速度垂直于磁场边界方向从a点垂直飞入磁场区，如图所示，当它飞离磁场区时，运动方向偏转θ角．试求粒子的运动速度v以及在磁场中运动的时间t．2005年12月2日28★.如下图，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带电的绝缘物块．甲、乙叠放在一起置于粗糙水平面上，水平面上方有垂直于纸面向里的匀强磁场．现用一个水平恒力拉乙物块，使甲、乙无相对滑动地一起向左加速运动．在共同加速阶段，以下说法中正确的选项是A.甲、乙两物块间的静摩擦力不断增大B.甲、乙两物块间的静摩擦力不断减小C.乙物块与地面间的摩擦力大小不变D.乙物块与地面间的摩擦力不断减小甲乙F2005年12月2日294、带电粒子在有界磁场中运动问题分类解析OBSVθP图1一、带电粒子在半无界磁场中的运动MNO,LAO图3P二、带电粒子在圆形磁场中的运动BABdVV300O图5三、带电粒子在长足够大的长方形磁场中的运动llr1OV+qV图6四、带电粒子在正方形磁场中的运动五、带电粒子在环状磁场中的运动2005年12月2日30★2005年12月2日312005年12月2日32★2005年12月2日33三、带电体在复合场中的运动1、带电粒子在电场、磁场、重力场中的运动，简称带电粒子在复合场中的运动，一般具有较复杂的运动图景。这类问题本质上是一个力学问题，应顺应力学问题的研究思路和运用力学的根本规律。◆分析带电粒子在电场、磁场中运动，主要是两条线索：⑴力和运动的关系。根据带电粒子所受的力，运用牛顿第二定律并结合运动学规律求解。⑵功能关系。根据场力及其它外力对带电粒子做功引起的能量变化或全过程中的功能关系，从而可确定带电粒子的运动情况，这条线索不但适用于均匀场，也适用于非均匀场。因此要熟悉各种力做功的特点。◆带电体在复合场中受力情况复杂运动情况多变，往往出现临界问题，应以题中“最大〞、“最高〞、“至少〞等词语为突破口，挖掘隐含条件，根据临界条件列出辅助方程，再与其它方程联立求解。2005年12月2日34带电粒子在电场磁场中的运动带电粒子在电场中的运动直线运动：如用电场加速或减速粒子带电粒子在磁场中的运动直线运动〔当带电粒子的速度与磁场平行时〕带电粒子在复合场中的运动直线运动：垂直运动方向的力必定平衡偏转：类似平抛运动，一般分解成两个分运动求解圆周运动：以点电荷为圆心运动或受装置约束运动圆周运动〔当带电粒子的速度与磁场垂直时〕圆周运动：重力与电场力一定平衡，由洛伦兹力提供向心力一般的曲线运动2005年12月2日352、带电体在复合场中运动问题分析⑴组合场〔电场与磁场没有同时出现在同一区域〕★试质谱仪2005年12月2日36★2005年12月2日37盘旋加速器2005年12月2日38⑵叠加场〔电场、磁场、重力场中只少有两个同时出现在同一区域〕◆速度选择器①任何一个存在正交电场的磁场的空间都可看作速度选择器②速度选择器只选择速度而不选择粒子的种类，只要v=E/B，粒子就能沿直线匀速通过选择器，而与粒子的电性、电荷量、质量无关。〔不计重力〕③对于确定的