物理選修磁場知識歸納

1、電場、恒定電流、磁場知識點匯總（一）磁場知識點匯總一、 磁場磁場是一種客觀物質(zhì)，存在于磁體和運動電荷（或電流）周圍。磁場（磁感應(yīng)強度）的方向規(guī)定為磁場中小磁針N極的受力方向（磁感線的切線方向）。磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁體、運動電荷（或電流）有力的作用。二、 磁感線磁感線是徦想的，用來對磁場進行直觀描述的曲線，它并不是客觀存在的。磁感線是閉合曲線磁感線的疏密表示磁場的強弱，磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向。任何兩條磁感線都不會相交，也不能相切。三、 安培定則是用來確定電流方向與磁場方向關(guān)系的法則彎曲的四指代表四、 安培分子電流假說揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，即磁體的磁場和電流的磁場一樣，

2、都是由電荷的運動產(chǎn)生的。五、 幾種常見磁場直線電流的磁場：無磁極，非勻強，距導(dǎo)線越遠處磁場越弱通電螺線管的磁場：管外磁感線分布與條形磁鐵類似，管內(nèi)為勻強磁場。地磁場（與條形磁鐵磁場類似）地磁場N極在地球南極附近，S極在地球北極附近。地磁場B的水平分量總是從地球南極指向北極，而豎直分量南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下在赤道平面上，距離地球表面相等的各點，磁感強度相等，且方向水平向北。假如地磁場是由地球表面所帶電荷產(chǎn)生，則地球表面所帶電荷為負電荷（根據(jù)安培定則、地磁場的方向與地球自轉(zhuǎn)方向判斷）。六、 磁感應(yīng)強度：定義式（定義B時，）B為矢量，方向與磁場方向相同，并不是在該處電流

3、的受力方向，運算時遵循矢量運算法則。七、 磁通量定義一：=BS，S是與磁場方向垂直的面積，即=B，如果平面與磁場方向不垂直，應(yīng)把面積投影到與磁場垂直的方向上，求出投影面積定義二：表示穿過某一面積磁感線條數(shù)磁通量是標量，但有正、負，正、負號不代表方向，僅代表磁感線穿入或穿出。當一個面有兩個方向的磁感線穿過時，磁通量的計算應(yīng)算“純收入”，即=-（為正向磁感線條數(shù)，為反向磁感線條數(shù)。）八、 安培力大小公式sin（為B與I夾角）九、 通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，安培力最大通電導(dǎo)線平行于磁場方向時，安培力B對放入的通電導(dǎo)線來說是外磁場的磁感應(yīng)強度式中的L為導(dǎo)線垂直于磁場方向的有效長度。例如，半徑為r的半圓

4、形導(dǎo)線與磁場B垂直放置，導(dǎo)線的的等效長度為2r，安培力。十、 安培力的方向方向由左手定則來判斷。安培力總是垂直于磁感應(yīng)強度B和電流I所決定的平面，但B、I不一定要垂直。十一、 物體在安培力作用下運動方向的判定方法電流元分析法把整段電流等效分成很多電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力的方向，最后確定運動方向，注意一般取對稱的電流元分析。例題如圖所示，兩根垂直紙面、平行且固定放置的直導(dǎo)線M和N，通有同向等值電流；沿紙面與直導(dǎo)線M、N等距放置的另一根可自由移動的通電導(dǎo)線ab，則通電導(dǎo)線ab在安培力作用下運動的情況是A.沿紙面逆時針轉(zhuǎn)動B.沿紙面順時針轉(zhuǎn)動

5、C.a端轉(zhuǎn)向紙外，b端轉(zhuǎn)向紙里 D.a端轉(zhuǎn)向紙里，b端轉(zhuǎn)向紙外等效分析法環(huán)形電流可以等效為小磁針（或條形磁鐵），條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流，通電螺線管可等效為多個環(huán)形電流或條形磁鐵。利用結(jié)論法兩電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥。兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)動到相互平行且方向相同的趨勢。例題如圖所示, 在水平放置的光滑絕緣桿ab上, 掛有兩個相同的金屬環(huán)M和N當兩環(huán)均通以圖示的相同方向的電流時，分析下列說法中，哪種說法正確 A兩環(huán)靜止不動 B兩環(huán)互相靠近C兩環(huán)互相遠離 D兩環(huán)同時向左運動特殊位置分析法根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運動方向，然后推廣到一般位置。

6、十二、 通電導(dǎo)體在磁場重力場中的平衡與加速運動問題解題思路：與力學(xué)平衡與加速運動問題完全相同，對物體進行正確、全面的受力分析是解題關(guān)鍵，同時要注意受力分析時，先將立體圖轉(zhuǎn)換為平面圖。分析通電導(dǎo)體在平行導(dǎo)軌上受力的題目，主要應(yīng)用：閉合電路歐姆定律、安培力公式、物體平衡條件等知識。十三、 洛倫茲力的大小當電荷速度方向與磁場方向垂直時，洛倫茲力的大小當時，即磁場對靜止的電荷無作用力，磁場只對運動電荷有作用力，這與電場對其中的靜止電荷或運動電荷總有電場力的作用是不同的。當電荷運動方向與磁場方向相同或相反，即與平行時，。當電荷運動方向與磁場方向夾角為時，洛倫茲力的大小 sin注意：以上公式中的v應(yīng)理解為

7、電荷相對于磁場的運動速度。會推導(dǎo)洛倫茲力的公式。十四、 洛倫茲力的方向用左手定則來判斷：讓磁感線穿過手心，四指指向正電荷運動的方向（或負電荷運動方向的反方向），大拇指指向就是洛倫茲力的方向。無論與是否垂直，洛倫茲力總是同時垂直于電荷運動方向與磁場方向。例題 陰極射線是從陰極射線管的陰極發(fā)出的高速運動的粒子流，這些微觀粒子是若在如圖所示的陰極射線管中部加上垂直于紙面向里的磁場，陰極射線將(填“向上”“向下”“向里”“向外”)偏轉(zhuǎn)十五、 洛倫茲力的特點洛倫茲力的方向總與粒子運動的方向垂直，洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，故洛倫茲力永不做功。十六、 安培力和洛倫茲力的關(guān)系安培力是洛倫茲力

8、的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀實質(zhì)。方向都由左手定則判斷。洛倫茲力不做功，安培力可以做功。MNabcde十七、 洛倫茲力作用下的運動當帶電粒子垂直進入磁場時，洛倫茲力不做功，粒子做勻速圓周運動。由牛頓第二定律可得：，所以，粒子運動的周期例題 如圖，MN是勻強磁場中的一塊薄金屬板，帶電粒子（不計重力）在勻強磁場中運動并穿過金屬板，虛線表示其運動軌跡，由圖知：A、粒子帶負電B、粒子運動方向是abcdeC、粒子運動方向是edcbaD、粒子在上半周所用時間比下半周所用時間長十八、 帶電粒子在相互垂直的電場和磁場中的運動速度選擇器作用：可以把具有某一特定速度的粒子選擇出來。粒子受力特點：同時受相反方

9、向的電場力和磁場力作用。粒子勻速通過速度選擇器的條件：電場力和洛倫茲力平衡：，即速度大小只有滿足的粒子才能沿直線勻速通過。速度選擇器對正、負電荷均適用, 帶電粒子能否勻速通過電、磁場與粒子所帶電荷量、電性、粒子的質(zhì)量無關(guān)，僅取決于粒子的速度（不是速率）。若或，粒子都將偏離直線運動。粒子若從右側(cè)射入，則不可能勻速通過電磁場，這說明速度選擇器不僅對速度大小有選擇，而且對速度方向也有選擇。vABvRK磁流體發(fā)電機作用：可以把等離子體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能。原理：高速的等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負電的微粒，而從整體來說呈中性）噴射入磁場，在洛倫茲力作用下分別聚集在A板和B板，于是在板

10、間形成電場，當板間電場對電荷的作用力等于電荷所受洛倫茲力，兩板間形成一定的電勢差，合上開關(guān)K后，就能對負載供電。磁流體發(fā)電機的電動勢：，推導(dǎo)：當外電路斷開時，電源電動勢等于路端電壓帶電粒子初速度為零：帶電粒子做曲線運動。B1dUOB2EBAC十九、 例題設(shè)空間存在豎直向下的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場（如圖所示），已知一粒子在電場力和洛倫茲力的作用下，從靜止開始自A點沿曲線ACB運動，到達B點時速度為零，C點是運動的最低點，忽略重力，則下列說法正確的是（ ）A這粒子必帶正電BA和B點位于同一高度C粒子在C點時速度最大D粒子到達B點后將沿原曲線返回二十、 帶電粒子在有界勻強磁場中的運動三個問

11、題圓心的確定：圓心一定在與速度方向垂直的直線上，根據(jù)入射點和出射點的速度方向做出垂線，交點即為圓心。半徑的計算：一般是利用幾何知識解直角三角形。帶電粒子在有界磁場中運動時間的確定：利用圓心角和弦切角的關(guān)系或四邊形內(nèi)角和等于360度或速度的偏向角（帶電粒子射出磁場的速度方向與射入磁場的速度方向之間的夾角）等于圓弧軌道所對的圓心角，再由公式求運動時間。二十一、 質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀主要用于分析同位素，測定其質(zhì)量、荷質(zhì)比.下圖為一種常見的質(zhì)譜儀，由粒子源、加速電場(U)、速度選擇器(E、B1)和偏轉(zhuǎn)磁場(B2)組成.若測得粒子在回旋中的軌道直徑為d，求粒子的荷質(zhì)比.()圖15-6SB2P1P2P3P4B1例

12、題 如圖15-6所示為質(zhì)譜儀測定帶電粒子質(zhì)量的裝置的示意圖速度選擇器（也稱濾速器）中場強E的方向豎直向下，磁感應(yīng)強度B1的方向垂直紙面向里，分離器中磁感應(yīng)強度B2的方向垂直紙面向外在S處有甲、乙、丙、丁四個一價正離子垂直于E和B1入射到速度選擇器中，若，在不計重力的情況下，則分別打在P1、P2、P3、P4四點的離子分別是 （ ）A甲乙丙丁 B甲丁乙丙C丙丁乙甲 D甲乙丁丙二十二、 回旋加速器工作原理磁場的作用：帶電粒子以某一速度垂直磁場方向進入磁場后，并在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，其周期和速率、半徑均無關(guān)（），帶電粒子每次進入D形盒都運動相等的時間（半個周期）后平行電場方向進入電場中加速。

13、交流電壓：為了保證每次帶電粒子經(jīng)過狹縫時均被加速，使之能量不斷提高，要在狹縫處加一個周期與帶電粒子在D形盒中運動周期相同的交變電壓。帶電粒子的最終能量當帶電粒子的速度最大時，其運動半徑也最大，由，得。若D形盒的半徑為R，則帶電粒子的最終動能注意： 帶電粒子的最終能量與加速電壓無關(guān)，只與磁感應(yīng)強度B和D形盒半徑有關(guān)。帶電粒子在電場中加速時間可忽略不計，兩D形盒間電勢差正、負變化的周期應(yīng)和粒子圓周運動的周期相同。abcvv圖11-4-11二十三、 帶電粒子在復(fù)合場（電場、磁場、重力場）中的運動當帶電粒子所受合力為零時，將做勻速直線運動或靜止狀態(tài)。洛倫茲力為零（即與平行時），重力與電場力平衡，做勻速

14、直線運動洛倫茲力與速度垂直且與重力和電場力的合力平衡，做勻速直線運動。例題如圖11-4-11所示，在真空中，勻強電場的方向豎直向下，勻強磁場的方向垂直紙面向里，三個油滴a、b、c帶有等量同種電荷，已知a靜止，b向右勻速運動，c向左勻速運動，比較它們的質(zhì)量應(yīng)有（ Aa油滴質(zhì)量最大Bb油滴質(zhì)量最大Cc油滴質(zhì)量最大Da、b、c質(zhì)量一樣當帶電粒子所受合力充當向心力，帶電粒子做勻速圓周運動。由于通常情況下，重力和電場力為恒力，故不能充當向心力，所以一般情況下是重力恰好與電場力平衡，洛倫茲力充當向心力。如果受的合力不為零，但方向與速度在同一直線上，粒子將做勻加速或勻減速直線運動（受重力、電場力、洛倫茲力和

15、彈力）；如果有桿或面束縛，做變加速直線運動（受重力、電場力、洛倫茲力、彈力和摩擦力）例題如圖所示，足夠長的光滑三角形絕緣槽，與水平面的夾角分別為和（），加垂直于紙面向里的磁場分別將質(zhì)量相等、帶等量正、負電荷的小球 a、b依次從兩斜 圖11-4-5面的頂端由靜止釋放，關(guān)于兩球在槽上運動的說法正確的是（ ）A在槽上，a、b兩球都做勻加速直線運動，且 B在槽上，a、b兩球都做變加速運動，但總有Ca、b兩球沿直線運動的最大位移是 Da、b兩球沿槽運動的時間為和，則二十四、 洛倫茲力多解問題帶電粒子電性不確定形成多解問題受洛倫茲力作用的帶電粒子，可能帶正電，也可能帶負電，在相同的初速度下，正負粒子在磁場

16、中運動軌跡不同，導(dǎo)致形成多解。磁場方向不確定形成多解臨界狀態(tài)不唯一形成多解帶電粒子在洛倫茲力作用下飛越有界磁場時，由于粒子運動軌跡是圓弧形，它可能穿過去，也可能轉(zhuǎn)過1800從磁場的這邊反向飛出，于是形成多解。運動的重復(fù)性形成多解帶電粒子在部分是電場，部分是磁場的空間運動時，往往運動具有重復(fù)性，形成多解。二十五、 帶電粒子在有界磁場中運動的極值問題，注意下列結(jié)論剛好穿出磁場邊界的條件是帶電粒子在磁場中運動軌跡和邊界相切當速度一定時，弧長（或弦長）越長，圓心角越大，則帶電粒子在有界磁場中運動時間越長當速度大小變化時，圓心角越大，運動時間越長。二十六、 安培力瞬時作用問題當有電流通過導(dǎo)線時，導(dǎo)線中必有電荷的定向移動，若只是在瞬間通過電流，由于時間極短，電流強度沒法測量，但是我們可以用“間接法”測量瞬間流過導(dǎo)體