2022年磁场知识点学案-答案版 .pdf

《2022年磁场知识点学案-答案版 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年磁场知识点学案-答案版 .pdf（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、学习必备欢迎下载磁场复习学案姓名班级主题内容要求考点磁场及描述1电流的磁场2磁感应强度，磁感线，地磁场3磁性材料，分子电流假说磁 场 对 电 流的作用力4磁场对通电直导线的作用，安培力，左手定则5磁电式电表原理磁 场 对 运 动电 荷 的 作 用力6磁场对运动电荷的作用，洛伦兹力，带电粒子在匀强磁场中的运动7质谱仪，回旋加速器重点本章的重点是：描述磁场特性的基本物理量 磁感应强度，表达磁场对电流和运动电荷作用规律的基本公式和基本定则 安培力公式、洛伦兹力公式和左手定则难点本章的难点是：磁感应强度的定义、洛伦兹力公式的导出、带电粒子在匀强磁场中的运动以及带电粒子在复合场中运动问题的分析方法等等，

2、是教学中的难点，在教学中要十分注意讨论问题的逻辑和思想方法热点纵观近几年高考，涉及本章知识点的题目年年都有，考查次数最多的是与洛伦兹力有关的带电粒子在匀强磁场或复合场中的运动，其次是与安培力有关的通电导体在磁场中的加速或平衡问题一、磁现象天然磁石和人造磁铁都叫做永磁体，它们能吸引铁质物体的性质 -叫磁性如磁铁能吸引铁屑、铁钉等物质磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极能够自由转动的磁体，静止时指南的磁极叫做南极(S 极)，指北的磁极叫做北极 (N 极 )自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引二、电流的磁效应丹麦物理学家奥斯特的贡献是发现了电流的磁效应著名的奥

3、斯特实验是把导线沿南北方向放置在指南的磁针上方，通电时磁针转动精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页学习必备欢迎下载三、磁场磁体与磁体之间、磁体与通电导线之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的磁体的周围、电流的周围存在磁场四、地球的磁场地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角一、磁感应强度的意义描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量二、磁感应强度的方向1磁感应强度的定义：描述磁场强弱的物理量2磁感应强度的方向：小磁针静止时N 所指的方向规

4、定为该点的磁感应强度方向，简称为磁场方向3磁感应强度是矢量三、磁感应强度的大小1电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I 与导线长度L 的乘积IL 叫做电流元2定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线所受的磁场力F 跟电流 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 B 来表示3定义式： BFIL单位：特斯拉，简称特，符号是T 1 T1 NA m一、磁感线1在磁场中画出的一些曲线，曲线上每一点的切线都跟这点的磁感应强度的方向一致2在磁体的两极附近，磁场较强，磁感线较密二、几种常见的磁场1直线电流的磁场(1)磁感线是围绕电流的一圈圈的外疏内密的同心圆(2)判

5、断方法：磁感线的方向可以用安培定制（右手螺旋定则）确定(3)安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，弯 曲 四 指所指的方向就是磁感线环绕的方向2环形电流和通电螺线管的磁场精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页学习必备欢迎下载环形电流安培定则的用法：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，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三、安培分子电流假说1内容：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，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极如图甲所示2对

6、有关磁现象的解释(1)磁化：软铁棒未被磁化前，内部分子电流取向杂乱无章，磁场相互抵消，对外界不显磁性，在外界磁铁的磁化下，内部各分子电流取向一致，形成磁极如图乙所示(2)失磁：由于激烈的分子热运动或机械运动使分子电流取向变得杂乱无章的结果四、匀强磁场1定义：磁感应强度的大小、方向处处相同的磁场2磁感线特点：匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线五、磁通量1定义：设在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，则 B 与 S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通用字母表示磁通量2定义式： BS 3单位：韦伯，简称韦，符号 Wb ,1 Wb1 T m2比较项目磁感线电场

7、线相似点意义形象地描述磁场方向和相对强弱而假想的线形象地描述电场方向和相对强弱而假想的线方向线上各点的切线方向即该点的磁场方向，是磁针 N 极受力方向线上各点的切线方向即该点的电场方向，是正电荷受电场力的方向疏密表示磁场强弱表示电场强弱特点在空间不相交、不中断在空间不相交不中断不同点是闭合曲线静电场中，电场线始于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处，是不闭合的曲线精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页学习必备欢迎下载一、安培力的方向1安培力：磁场对通电导线的作用力2方向 遵守左手定则3安培力的方向特点：FB，FI，即

8、 F 垂直于 _B 和 I 决定的平面安培力大小的计算1当 B 与 I 垂直时， FBIL 2当 B 与 I 在同一直线上时，F03当 B 与 I 成角时， FBIL sin，是 B 与 I 的夹角电场力安培力研究对象点电荷电流元受力特点正电荷受力方向与电场方向相同，负电荷相反安培力方向与磁场方向和电流方向都垂直判断方法结合电场线方向和电荷正、负判断用左手定则判断一、洛伦兹力1概念：运动电荷在磁场中受到的力2洛伦兹力的方向(1)左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所

9、受洛伦兹力的方向(2)负电荷受力方向与正电荷受力方向相反3洛伦兹力的大小一般公式： FqvBsin ，其中 是带电粒子的运动方向与磁场方向的夹角当 90时，即v 的方向与B 的方向垂直时，FqvB，洛伦兹力最大当 0，即 v 的方向与B 的方向平行时，F0，洛伦兹力 最小二、几种常见的磁场的分布特点及安培定则1常见永磁体的磁场(如图 ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页学习必备欢迎下载洛伦兹力的作用效果特点由于洛伦兹力总是垂直于电荷运动方向，因此洛伦兹力总是不做功它只能改变运动电荷的速度 (即动量 )的方向，不能

10、改变运动电荷的速度(或动能 )的大小电场力洛伦兹力作用对象静止或运动的电荷运动的电荷力的大小F 电 qE，与 v 无关F 洛 qvBsin，与 v 有关，当 B 与 v 平行时， F 洛 0力的方向平行于电场方向同时垂直于速度方向和磁场方向对运动电荷的作用效果改变速度大小、方向，对运动电荷做功 (除非初、末状态位于同一等势面 )只改变运动电荷的速度方向，对运动电荷不做功一、带电粒子在匀强磁场中的运动1实验探究(1)不加磁场时，电子束的径迹是一条直线(1)洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小，或者说洛伦兹力对带电粒子不做功(2)沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做圆周运动 洛伦兹力

11、方向总与速度方向垂直，正好起到了提供向心力的作用一、速度选择器如图所示，粒子所受的电场力FE qE，所受的洛伦兹力FBqvB，则由匀速运动的条件FE FB 可得， vE/B，即满足比值的粒子都沿直线通过，与粒子的正负无关除此之外，还应注意以下两点：1若 vEB或 vEB，粒子都将偏离直线运动粒子若从右侧射入，则不可能匀速通过电磁场，这说明速度选择器不仅对粒子速度的大小有选择，而且对速度的方向也有选择2要想使 FE与 FB始终相反，应将v、B、E 三者中任意两个量的方向同时改变，但不能同精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10

12、 页学习必备欢迎下载时改变三个或者任一个方向，否则将破坏速度选择功能1构造图：如图所示回旋加速器的核心部件是两个D 型盒2周期：高频交流电的周期与带电粒子在D 形盒中的运动周期相同粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，粒子绕圆周运动的周期不变3 最大动能： 由 qvBmv2r和 EK12mv2得 EKq2B2r22m， 当 rR 时，有最大动能Ekmq2B2R22m(R 为 D 形盒的半径 )，即粒子在回旋加速器中获得的最大动能与q、m、B、R 有关，与加速电压无关(1)磁场的作用带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，周期 T2 mqB，由此看出其周期

13、与速率、半径均无关，带电粒子每次进入金属盒都运动相等的时间 (半个周期 )后平行电场方向进入电场，(2)电场的作用回旋加速器两个半圆形金属盒之间的缝隙区域存在周期性变化的并且垂直于两金属盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速2 加速：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得：qU 12m v2二、质谱仪1原理图： 如图所示：3偏转： 带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：Bqv mv2r4半径与质量关系：由两式可以求出粒子的半径r、质量m、比荷qm等其中由r1B2mUq可知电荷量相同时，半径将随质量变化精选学习资料 - - - - - - - - - 名师

14、归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页学习必备欢迎下载(3)交变电压的周期为保证带电粒子每次经过缝隙时都被加速，使之能量不断提高，需在缝隙两侧加上跟带电粒子在半圆形金属盒中运动周期相同的交变电压三、磁流体发电机如图是磁流体发电机，其原理是：等离子体喷入磁场B，正、负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B 板上，产生电势差设板间距离为l，当等离子体以速度v匀速通过 A、B 板间时， A、B 板上聚集的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势此时离子受力平衡：E 场 q Bqv，即 E 场 Bv，故电源电动势EE 场 lBlv三、电磁流量计如图所示，一圆形导管直径为d

15、，用非磁性材料制成，其中可以导电的液体向左流动，导电流体中的自由电荷(正负离子 )在洛伦兹力作用下横向偏转，a、b 间出现电势差，当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b 间的电势差就保持稳定，由BqvUdq，可得 vUBd，流量 QSv d24UBd dU4B、霍尔效应如图所示， 厚度为 h，宽度为 d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中 当电流按如图方向通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A 之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应实验表明， 当磁场不太强时，电势差 U、电流 I 和 B 的关系为UkIBd，式中的比例系数k 称为霍尔系数一、带电粒子在匀强磁场中做圆

16、周运动的分析1带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页学习必备欢迎下载(1)带电粒子做匀速圆周运动的受力特征：F洛F向，即 qvBmv2r，所以轨迹半径rmvqB(2)运动的周期：T2 rv2 mqB2带电粒子在匀强磁场中做圆周(或部分圆周 )运动的圆心、半径及时间的确定(1)圆心的确定带电粒子进入有界磁场后，其轨迹是一段圆弧，确定圆弧的圆心是解决问题的关键在解决实际问题中，确定圆心的位置通常有如下两种方法：已知带电粒子的入射方向和出射方向时，通过入射点和出射点作入射方向和出射方

17、向的垂线，两条垂线的交点即粒子轨迹的圆心，如左下图所示已知入射方向和出射点的位置，可以通过入射点作入射方向的垂线，再做入射点和出射点连线的中垂线，两条垂线的交点就是粒子运动轨迹的圆心如右上图所示(2)运动半径的确定做入射点、出射点对应的半径(或圆周上的其他点)，并作适当的辅助线建立直角三角形，利用直角三角形的边角关系结合rmvqB求解(3)运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为周期T2 m/qB，当粒子在有界磁场中运动的圆弧对的圆心角为 时，粒子在有界磁场中运动时间为t360T 或 t2公式 t360T 中的 以“ 度” 为单位，公式t2T 中的 以“ 弧度 ” 为单位，两式中的T 为粒子

18、在无界磁场中运动的周期由以上两式可知，带电粒子在有界磁场中运动的时间随转过的圆心角的增大而增大，与轨迹的长度无关如图所示，带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向间的夹角叫做粒子的偏向角 偏向角 等于入射点与出射点间的圆弧所对应的圆心角，即 ，如图所示 同时，入射点与出射点间的圆弧对应的圆心角 等于入射点与出射点间的弦与入射速度方向间夹角 的 2 倍，即 23有界磁场的径迹问题精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页学习必备欢迎下载(1)磁场边界的类型如图所示(2)与磁场边界的关系刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在

19、磁场中运动的轨迹与边界相切当速度v 一定时，弧长 (或弦长 )越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长当速率v 变化时，圆周角越大的，运动的时间越长(3)有界磁场中运动的对称性从某一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等；在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出垂直电场线进入匀强电场(不计重力 )垂 直 磁 感 线 进 入 匀 强 磁 场(不计重力 )受 力 情况恒力 FEq；大小、方向不变洛伦兹力F Bqv；大小不变，方向随v的改变而改变运 动 类型类平抛运动匀速圆周运动或其一部分运 动 轨迹抛物线圆或圆的一部分垂直电场线进入匀强电场(不计重力 )垂

20、直磁感线进入匀强磁场(不计重力 )轨迹图象精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页学习必备欢迎下载求解方法处理横向偏移y 和偏转角 要通过类平抛运动的规律求解横向偏移y 和偏转角 要结合圆的几何关系通过圆周运动的讨论求解决电磁场问题把握三点：(1)明确电磁场偏转知识及磁场中做圆周运动的对称性知识；(2)画轨迹示意图，明确运动性质；(3)注意两个场中运动的联系例一、在平面直角坐标xOy 中，第象限存在沿y 轴负方向的匀强电场，第象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B一质量为m、电荷量为q 的带正电的粒子从 y

21、 轴正半轴上的M 点以速度v0 垂直于 y 轴射入电场，经x 轴上的 N 点与 x 轴正方向成 60角射入磁场，最后从y 轴负半轴上的P 点垂直于y 轴射出磁场，如图所示不计粒子重力，求(1)M、N 两点间的电势差UMN ； (2)粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从 M 点运动到P 点的总时间t如图 1 所示，套在很长的绝缘直棒上带电的小球，其质量为m、带电荷量为Q，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放在匀强电场和匀强磁场中，电场强度是E，磁感应强度是B，小球与棒的动摩擦因数为，求小球由静止沿棒下滑的最大加速度和最大速度【答案】(1)3 m v202 q(2)2 m v0qB(3)33 2m3 qB答案： amaxgvmaxmgQEQB精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页