高中物理磁场知识点加例题.docx

私塾国际学府学科老师辅导教案 组长 学员编号： 年 级： 年级 课时数：3课时 学员姓名： 辅导科目：物理 学科老师：杨振授课主题教学目的教学重点授课日期刚好段教学内容 学问点一 奥斯特的发觉电流的磁效应通电导体的四周有磁场，即电流的四周有磁场，电流的磁场使放在导体四周的磁针发生偏转，磁场的方向跟电流的方向有关这种现象叫做电流的磁效应【例1】在做“奥斯特试验”时，下列操作中现象最明显的是()A沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上B沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方C电流沿南北方向放置在磁针的正上方D电流沿东西方向放置在磁针的正上方学问点二 磁场1、 定义：磁场是磁体或运动电荷（或电流）四周存在的一种特别物质，它可以传递磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间的互相作用，这种物质叫磁场。根本性质：对放入其中的磁体或电流产生力的作用。其他性质：物质性：磁体具有物质性，磁场虽然看不见、摸不着，却是客观存在的物质。方向性：磁场中任一点，小磁针北极的受力方向，即小磁针静止时北极所指的方向，为该点的磁场方向。2、 安培分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流分子电流，分子电流是每个物质都成为一个微小的磁体。它提醒了任何磁现象的出现都是由运动电荷产生的。3、地磁场：地球是一个大磁体，地球四周存在的磁场叫地磁场如图所示，地球磁体的N极(北极)位于地理南极旁边，地球磁体的S极(南极)位于地理北极旁边虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来说差异不是很大因此，一般我们认为：(1)在赤道正上方，间隔 地球外表高度相等的点，磁场的强弱一样，且方向程度向北(2)在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方4、磁感线在磁场中画一些有向曲线，曲线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向，这样的曲线叫做磁感线。（1）不是客观存在的，是人为引入的形象化直观工具；（2）每一点切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向；（3）是闭合的曲线，在磁体外部由N极至S极，在磁体的内部由S极至N，磁线不相切不相交；（4）疏密程度表示磁场的强弱；（5）磁感线和电场线的比拟名称不同点一样点磁感线闭合曲线为了形象描绘场而引入的假象曲线，实际并不存在；场线的疏密可以描绘场的强弱；场线的切线方向表示场的方向；场线不能相交。电场线始于正电荷，止于负电荷5、用安培定则来推断直线电流、环形电流、通电螺线管中电流的磁场方向。A右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一样，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向，示意图如图甲所示。B让右手弯曲的四指与环形电流的方向一样，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向，示意图如图乙所示。C右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一样，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，或拇指指向螺线管的N极，示意图如图丙所示6、磁感应强度（1）磁感应强度用于描绘磁场的强弱。（2）在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度，用符号B表示。表示磁场强弱的物理量是矢量大小：B=F/IL（电流方向与磁感线垂直时的公式），只是定义式。方向：是磁感线的切线方向，即是小磁针N极受力方向；单位：特斯拉（牛/安米），国际单位制单位符号T。点定B定：就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值。匀强磁场的磁感应强度到处相等。磁场的叠加:空间某点假如同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场,则该点的磁感应强度是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和,满意矢量运算法则，也即磁感应强度是矢量。磁感应强度B和电场强度E的比拟物理意义定义式场的叠加单位磁感应强度B描绘磁场的性质矢量合成电场强度E描绘电场的性质矢量合成7、匀强磁场定义：强弱、方向到处一样的磁场磁感线特点：间隔相等的平行直线实例：间隔 很近的两个异名磁极之间磁场；相隔肯定间隔 的两个平行放置的通电线圈之间的磁场【例1】依据安培假说的物理思想：磁场来源于运动电荷假如用这种思想说明地球磁场的形成，依据地球上空并无相对地球定向挪动的电荷的事实那么由此推断，地球总体上应当是：（ ）A.带负电 B.带正电 C.不带电 D.不能确定【例2】如图所示，正四棱柱abed一a'b'c'd'的中心轴线00'处有一无限长的载流直导线，对该电流的磁场，下列说法中正确的是（ ）A.同一条侧棱上各点的磁感应强度都相等B.四条侧棱上的磁感应强度都一样C.在直线ab上，从a到b，磁感应强度是先增大后减小D.棱柱内任一点的磁感应强度比棱柱侧面上全部点都大安培力、安培力的方向1、定义：通电导线受到磁场的作用力2、大小确定因素：电流的大小、磁场内导线的长度、导线相对磁场的位置3、计算公式：其中，为磁感应强度B与电流I的夹角，当=0º时，F=0，当=90º时，F=BIL。4、特点：同时垂直与电流方向和磁场方向，不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力方向总是垂直于电流方向与磁场方向确定的平面。5、断定定则（左手定则）：伸开左手，使拇指跟其余四个指头垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场，让磁感线穿过手心，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向即为安培力方向。弯曲导线的有效长度L等于连接两个端点线段的长度，相应的电流沿L由始端流向末端。【例1】一段电流元放在同一匀强磁场中的四个位置，如图所示，已知电流元的电流I、长度L和受力F，则可以用表示磁感应强度B的是( ) 【例2】如图所示，长为2l的直导线拆成边长相等、夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，当在该导线中通以大小为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为 （    ）A0     B0.5BIl       CBIl       D2BIl【例3】如图所示，电源与竖直放置的光滑导轨相连，一金属导体棒靠在导轨外面，为使金属棒不动，我们在导轨所在空间内加磁场，则此磁场的方向可能是  （     ）A垂直于导轨所在平面指向纸内B垂直于导轨所在平面指向纸外C平行于导轨所在平面对右D与导轨所在平面成60°角斜向下方，指向纸内 例3 洛仑兹力1、 定义：运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力，它是安培力的微观表现。2、 公式：当v与B垂直时，F=qvB 当v与B平行时，F=0 当v与B成角时，F=qvBsin3、 洛伦兹力方向的断定左手定则 伸出左手使大拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内，将手放入磁场，让磁感线穿过手心，让伸开的四指指向正电荷运动的方向（或负电荷运动的反方向，即形成电流的方向），则大拇指所指的方向即洛仑兹力的方向。 1.洛伦兹力方向的理解 (1)洛伦兹力的方向与电荷运动的方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷速度方向和磁场方向确定的平面。 (2)当电荷运动方向发生变更时，洛伦兹力的方向也随之变更。 (3)用左手定则断定负电荷的磁场中运动所受的洛伦兹力时，要留意将四指指向电荷运动的反方向。2 洛伦兹力与电场力的比拟洛伦兹力电场力定义磁场对在其中运动电荷的作用力电场对放入其中电荷的作用力产生条件磁场中静止电荷、沿磁场方向运动的电荷均不受洛伦兹力作用电场中的电荷无论静止，还是沿任何方向运动都要受到电场力作用方向由左手定则断定洛伦兹力方向肯定垂直于磁场方向以及电荷运动方向(电荷运动方向与磁场方向不肯定垂直)方向由电荷正负、电场方向确定正电荷受力方向与电场方向一样，负电荷受力方向与电场方向相反大小f=qvB(vB)与电荷运动速度有关F=qE与电荷运动速度无关做功状况肯定不做功可能做正功，可能做负功，也可能不做功留意事项B=0,f=0；f=0，B不肯定为零电荷正负E=0,F=0；F=0,E=0电荷正负(1)洛伦兹力方向与速度方向肯定垂直，而电场力的方向与速度方向无必定联络。(2)安培力是洛伦兹力的宏观表现，但各自的表现形式不同，洛伦兹力对运动电荷恒久不做功，而安培力对通电导线可做正功，可做负功，也可不做功。带电粒子在匀强磁场中的运动1运动电荷所受的洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，所以洛伦兹力只变更速度方向，不变更速度大小，洛伦兹力对带电粒子不做功2带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入磁场，在匀强磁场中做匀速圆周运动3洛伦兹力供应带电粒子做圆周运动所需的向心力由牛顿第二定律得，则粒子运动的轨道半径，运动周期4带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，确定圆心和运动半径，画出粒子运动的轨迹（1）圆心确实定：画出粒子运动轨迹中随意两点（一般是射入和射出磁场的两点）的洛伦兹力的方向，两洛伦兹力延长线的交点即为圆心；或利用一根弦的中垂线，结合一点洛伦兹力的延长线作出圆心位置（2）半径确实定和计算：圆心确定以后，利用平面几何关系，求出该圆的半径（3）在磁场中运动时间确实定：用几何关系求出运动轨迹所对应的圆心角，由公式求出粒子在磁场中运动的时间几种匀强磁场（1）带电粒子在半无界磁场中的运动OBSvP一个负离子，质量为m，电量大小为q，以速率v垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中，如图所示。磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于图1中纸面对里.（1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的间隔 .（2）假如离子进入磁场后经过时间t到达位置P，证明:直线OP与离子入射方向之间的夹角跟t的关系是。r vRvO/O（2）穿过圆形磁场区。 画好协助线（半径、速度、轨迹圆的圆心、连心线）。偏角可由求出。经验时间由得出。 留意：由对称性，射出线的反向延长线必过磁场圆的圆心。（3） 穿过矩形磁场区。 肯定要先画好协助线（半径、速度及延长线）。偏转角由sin=L/R求出。侧移由R2=L2-（R-y）2解出。经验时间由得出。留意，这里射出速度的反向延长线与初速度延长线的交点不再是宽度线段的中点，这点与带电粒子在匀强电场中的偏转结论不同！【例】如图所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是 ，穿透磁场的时间是 。带电粒子在混合场中的运动v1.速度选择器正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器。带电粒子必需以唯一确定的速度（包括大小、方向）才能匀速（或者说沿直线）通过速度选择器。否则将发生偏转。这个速度的大小可以由洛伦兹力和电场力的平衡得出：qvB=Eq，。在本图中，速度方向必需向右。这个结论与离子带何种电荷、电荷多少都无关。若速度小于这一速度，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，粒子的轨迹既不是抛物线，也不是圆，而是一条困难曲线；若大于这一速度，将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小，轨迹是一条困难曲线。v0abco【例1】 某带电粒子从图中速度选择器左端由中点O以速度v0向右射去，从右端中心a下方的b点以速度v1射出；若增大磁感应强度B，该粒子将打到a点上方的c点，且有ac=ab，则该粒子带_电；第二次射出时的速度为_。 质谱仪：如图，它主要由静电加速器、速度选择器、偏转磁场组成，若速度选择器区域匀强电场的电场强度为，匀强磁场的磁感应强度为，而速度选择器外偏转磁场的磁感应强度为，同一元素的各种同位素离子在偏转磁场中偏转半径为，则同位素离子的质量例题2：质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束（电量为q，速度可看作为零），经加速电场电压U加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的间隔 为x，不计离子重力，则下列说法正确的是（）A、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大B、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小C、只要x一样，则离子质量肯定一样D、只要x一样，则离子的比荷肯定一样（3）盘旋加速器：如图，处带正电的粒子源发出带正电的粒子以速度垂直进入匀强磁场，在磁场中匀速转动半个周期，到达时在处有向上的电场，粒子被加速，速率由增大到，然后粒子以在磁场中匀速转动半个周期，到达时，在处有向下的电场，粒子又一次被加速，速率由增大到，如此接着下去，每当粒子经过交界面时都被加速从而速度不断地增大，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期，为到达不断加速的目的，只要加上周期也为的交变电压就可以了，即、被加速粒子的最大速度确定于什么？例题3：盘旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体局部是两个D形金属盒、两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，a、b分别与高频沟通电源两极相连接，下列说法正确的是（）A、离子从磁场中获得能量B、离子从电场中获得能量C、带电粒子的运动周期是变更的D、增大金属盒的半径可使粒子射出时的动能增加变式3：如图所示，盘旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心局部是分别与高频沟通电源两极相连接的两个D形盒，两盒间构成一狭缝，两D形盒处于垂直于盒面的匀强磁场中、下列有关盘旋加速器的描绘正确的是（）A、粒子由加速器的边缘进入加速器B、粒子由加速器的中心旁边进入加速器C、粒子在狭缝和D形盒中运动时都能获得加速D、沟通电源的周期必需等于粒子在D形盒中运动周期的2倍