高中磁場(chǎng)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、高考物理專題復(fù)習(xí)磁場(chǎng)一、磁場(chǎng)磁體是通過磁場(chǎng)對(duì)鐵一類物質(zhì)發(fā)生作用的，磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，是物質(zhì)存在的另一種形式，是客觀存在。小磁針的指南指北表明地球是一個(gè)大磁體。磁體周圍空間存在磁場(chǎng)；電流周圍空間也存在磁場(chǎng)。電流周圍空間存在磁場(chǎng)，電流是大量運(yùn)動(dòng)電荷形成的，所以運(yùn)動(dòng)電荷周圍空間也有磁場(chǎng)。靜止電荷周圍空間沒有磁場(chǎng)。磁場(chǎng)存在于磁體、電流、運(yùn)動(dòng)電荷周圍的空間。磁場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種形式。磁場(chǎng)對(duì)磁體、電流都有磁力作用。與用檢驗(yàn)電荷檢驗(yàn)電場(chǎng)存在一樣，可以用小磁針來檢驗(yàn)磁場(chǎng)的存在。如圖所示為證明通電導(dǎo)線周圍有磁場(chǎng)存在奧斯特實(shí)驗(yàn)，以及磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用實(shí)驗(yàn)。 1地磁場(chǎng)地球本身是一個(gè)磁體，附近存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng)，地磁

2、的南極在地球北極附近，地磁的北極在地球的南極附近。2地磁體周圍的磁場(chǎng)分布與條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)分布情況相似。3指南針放在地球周圍的指南針靜止時(shí)能夠指南北，就是受到了地磁場(chǎng)作用的結(jié)果。4磁偏角地球的地理兩極與地磁兩極并不重合，磁針并非準(zhǔn)確地指南或指北，其間有一個(gè)交角，叫地磁偏角，簡(jiǎn)稱磁偏角。說明：地球上不同點(diǎn)的磁偏角的數(shù)值是不同的。磁偏角隨地球磁極緩慢移動(dòng)而緩慢變化。地磁軸和地球自轉(zhuǎn)軸的夾角約為11。二、磁場(chǎng)的方向在電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向是人們規(guī)定的，同理，人們也規(guī)定了磁場(chǎng)的方向。規(guī)定：在磁場(chǎng)中的任意一點(diǎn)小磁針北極受力的方向就是那一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。確定磁場(chǎng)方向的方法是：將一不受外力的小磁針放入磁場(chǎng)中需測(cè)定

3、的位置，當(dāng)小磁針在該位置靜止時(shí)，小磁針N極的指向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。磁體磁場(chǎng)：可以利用同名磁極相斥，異名磁極相吸的方法來判定磁場(chǎng)方向。電流磁場(chǎng)：利用安培定則（也叫右手螺旋定則）判定磁場(chǎng)方向。 三、磁感線在磁場(chǎng)中畫出有方向的曲線表示磁感線，在這些曲線上，每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同。（1）磁感線上每一點(diǎn)切線方向跟該點(diǎn)磁場(chǎng)方向相同。（2）磁感線特點(diǎn)（1）磁感線的疏密反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方表示磁場(chǎng)越強(qiáng)，磁感線越疏的地方表示磁場(chǎng)越弱。（2）磁感線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。（3）磁場(chǎng)中的任何一條磁感線都是閉合曲線，在磁體外部由N極到S極，在磁體內(nèi)部由S極到N極。以下各圖分

4、別為條形磁體、蹄形磁體、直線電流、環(huán)行電流的磁場(chǎng) 說明：磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而在磁場(chǎng)中假想出來的一組有方向的曲線，并不是客觀存在于磁場(chǎng)中的真實(shí)曲線。磁感線與電場(chǎng)線類似，在空間不能相交，不能相切，也不能中斷。四、幾種常見磁場(chǎng)1通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)（1）安培定則：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向，這個(gè)規(guī)律也叫右手螺旋定則。（2）磁感線分布如圖所示：說明：通電直導(dǎo)線周圍的磁感線是以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，實(shí)際上電流磁場(chǎng)應(yīng)為空間圖形。直線電流的磁場(chǎng)無磁極。磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與距導(dǎo)線的距離有關(guān)，離導(dǎo)線越近磁場(chǎng)越強(qiáng)，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場(chǎng)越弱。圖中的“”

5、號(hào)表示磁場(chǎng)方向垂直進(jìn)入紙面，“”表示磁場(chǎng)方向垂直離開紙面。2環(huán)形電流的磁場(chǎng)（1）安培定則：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向。（2）磁感線分布如圖所示：（3）幾種常用的磁感線不同畫法。說明：環(huán)形電流的磁場(chǎng)類似于條形磁鐵的磁場(chǎng)，其兩側(cè)分別是N極和S極。由于磁感線均為閉合曲線，所以環(huán)內(nèi)、外磁感線條數(shù)相等，故環(huán)內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)，環(huán)外磁場(chǎng)弱。環(huán)形電流的磁場(chǎng)在微觀上可看成無數(shù)根很短的直線電流的磁場(chǎng)的疊加。3通電螺線管的磁場(chǎng)（1）安培定則：用右手握住螺線管，讓彎曲時(shí)四指的方向跟電流方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管中心軸線上的磁感線方向。（2）磁感線分布：如圖所

6、示。 （3）幾種常用的磁感線不同的畫法。說明：通電螺線管的磁場(chǎng)分布：外部與條形磁鐵外部的磁場(chǎng)分布情況相同，兩端分別為N極和S極。管內(nèi)（邊緣除外）是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)分布由S極指向N極。環(huán)形電流宏觀上其實(shí)就是只有一匝的通電螺線管，通電螺線管則是由許多匝環(huán)形電流串聯(lián)而成的。因此，通電螺線管的磁場(chǎng)也就是這些環(huán)形電流磁場(chǎng)的疊加。不管是磁體的磁場(chǎng)還是電流的磁場(chǎng)，其分布都是在立體空間的，要熟練掌握其立體圖、縱截面圖、橫橫面圖的畫法及轉(zhuǎn)換。4勻強(qiáng)磁場(chǎng)（1）定義：在磁場(chǎng)的某個(gè)區(qū)域內(nèi)，如果各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向都相同，這個(gè)區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)。（2）磁感線分布特點(diǎn)：間距相同的平行直線。（3）產(chǎn)生：距離很近的

7、兩個(gè)異名磁極之間的磁場(chǎng)除邊緣部分外可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)；相隔一定距離的兩個(gè)平行放置的線圈通電時(shí)，其中間區(qū)域的磁場(chǎng)也是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示：五、磁感應(yīng)強(qiáng)度1、磁感應(yīng)強(qiáng)度為了表征磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，我們引入一個(gè)新的物理量：磁感應(yīng)強(qiáng)度。描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，用符號(hào)“B”表示。通過精確的實(shí)驗(yàn)可以知道，當(dāng)通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，受到磁場(chǎng)對(duì)它的力的作用。對(duì)于同一磁場(chǎng)，當(dāng)電流加倍時(shí)，通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力也加倍，這說明通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力與通過它的電流強(qiáng)度成正比。而當(dāng)通電導(dǎo)線長(zhǎng)度加倍時(shí)，它受到的磁場(chǎng)力也加倍，這說明通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力與導(dǎo)線長(zhǎng)也成正比。對(duì)于磁場(chǎng)中某處來說，通電導(dǎo)線在該處受的磁場(chǎng)

8、力F與通電電流強(qiáng)度I與導(dǎo)線長(zhǎng)度L乘積的比值是一個(gè)恒量，它與電流強(qiáng)度和導(dǎo)線長(zhǎng)度的大小均無關(guān)。在磁場(chǎng)中不同位置，這個(gè)比值可能各不相同，因此，這個(gè)比值反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義電流元定義：物理學(xué)中把很短一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL叫做電流元。理解：孤立的電流元是不存在的，因?yàn)橐箤?dǎo)線中有電流，就必須把它連到電源上。（2）磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力內(nèi)容：通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，它受力的大小與I和L的乘積成正比。公式：。說明：B為比例系數(shù)，與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流的大小都無關(guān)。不同的磁場(chǎng)中，B的值是不同的。B應(yīng)為與電流垂直的值，即式子成立條件為：B與I垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度定義：在磁場(chǎng)中

9、垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線，受到的安培力的作用F，跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL的比值，叫做通電直導(dǎo)線所在處的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。公式：B=F / IL。（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位在國(guó)際單位制中，B的單位是特斯拉（T），由B的定義式可知：1特（T）= （3）磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，不僅有大小，而且有方向，其方向即為該處磁場(chǎng)方向。小磁針靜止時(shí)N極所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，簡(jiǎn)稱為磁場(chǎng)的方向。B是矢量，其方向就是磁場(chǎng)方向，即小磁針靜止時(shí)N極所指的方向。2、磁通量磁感線和電場(chǎng)線一樣也是一種形象描述磁場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向分布的假想的線，磁感線上各點(diǎn)的切線方向即該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，磁感線的

10、密疏，反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。為了定量地確定磁感線的條數(shù)跟磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的關(guān)系，規(guī)定：在垂直磁場(chǎng)方向每平方米面積的磁感線的條數(shù)與該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。▎挝皇翘兀?shù)值相同。這里應(yīng)注意的是一般畫磁感線可以按上述規(guī)定的任意數(shù)來畫圖，這種畫法只能幫助我們了解磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；方向的分布，不能通過每平方米的磁感線數(shù)來得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值。（1）磁通量的定義穿過某一面積的磁感線的條數(shù)，叫做穿過這個(gè)面積的磁通量，用符號(hào)表示。 物理意義：穿過某一面的磁感線條數(shù)。（2）磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系按前面的規(guī)定，穿過垂直磁場(chǎng)方向單位面積的磁感線條數(shù)，等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，所以在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向的面積S上的磁通量=B

11、S。若平面S不跟磁場(chǎng)方向垂直，則應(yīng)把S平面投影到垂直磁場(chǎng)方向上。當(dāng)平面S與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，=0。公式（1）公式：=BS。（2）公式運(yùn)用的條件： a勻強(qiáng)磁場(chǎng)；b磁感線與平面垂直。（3）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，若磁感線與平面不垂直，公式=BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積。此時(shí)，式中即為面積S在垂直于磁感線方向的投影，我們稱為“有效面積”。 （3）磁通量的單位在國(guó)際單位中，磁通量的單位是韋伯（Wb），簡(jiǎn)稱韋。磁通量是標(biāo)量，只有大小沒有方向。 (4)磁通密度磁感線越密的地方，穿過垂直單位面積的磁感線條數(shù)越多，反之越少，因此穿過單位面積的磁通量磁通密度，它反映了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，在數(shù)值上等于磁感

12、應(yīng)強(qiáng)度的大小，B =/S。六、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1安培分子電流假說的內(nèi)容安培認(rèn)為，在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流分子電流，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，分子的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極。2安培假說對(duì)有關(guān)磁現(xiàn)象的解釋（1）磁化現(xiàn)象：一根軟鐵棒，在未被磁化時(shí)，內(nèi)部各分子電流的取向雜亂無章，它們的磁場(chǎng)互相抵消，對(duì)外不顯磁性；當(dāng)軟磁棒受到外界磁場(chǎng)的作用時(shí)，各分子電流取向變得大致相同時(shí)，兩端顯示較強(qiáng)的磁性作用，形成磁極，軟鐵棒就被磁化了。（2）磁體的消磁：磁體的高溫或猛烈敲擊，即在激烈的熱運(yùn)動(dòng)或機(jī)械運(yùn)動(dòng)影響下，分子電流取向又變得雜亂無章，磁體磁性消失。磁現(xiàn)象的電本質(zhì)磁鐵的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)

13、一樣，都是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生的。說明：根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)理論，原子由原子核和核外電子組成，原子核帶正電，核外電子帶負(fù)電，核外電子在庫(kù)侖引力作用下繞核高速旋轉(zhuǎn)，形成分子電流。在安培生活的時(shí)代，由于人們對(duì)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)尚不清楚，所以稱為“假說”。但是現(xiàn)在，“假設(shè)”已成為真理。分子電流假說揭示了電和磁的本質(zhì)聯(lián)系，指出了磁性的起源：一切磁現(xiàn)象都是由運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生的。安培力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力稱為安培力。3安培力的方向左手定則（1）左手定則伸開左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)，讓磁感線穿過手心，讓伸開的四指指向電流方向，那么大拇指所指方向即為安培力方向。（2）安

14、培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I三者的方向關(guān)系：，即安培力垂直于電流和磁感線所在的平面，但B與I不一定垂直。判斷通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力時(shí)，注意一定要用左手，并注意各方向間的關(guān)系。若已知B、I方向，則方向確定；但若已知B（或I）和方向，則I（或B）方向不確定。4電流間的作用規(guī)律同向電流相互吸引，異向電流相互排斥。安培力大小的公式表述（1）當(dāng)B與I垂直時(shí)，F(xiàn)=BIL。（2）當(dāng)B與I成角時(shí)，是B與I的夾角。推導(dǎo)過程：如圖所示，將B分解為垂直電流的和沿電流方向的，B對(duì)I的作用可用B1、B2對(duì)電流的作用等效替代，。5幾點(diǎn)說明（1）通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，F(xiàn)=BIL最大；平行時(shí)最小，F(xiàn)=0。（2）B對(duì)放

15、入的通電導(dǎo)線來說是外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。（3）導(dǎo)線L所處的磁場(chǎng)應(yīng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)；在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，公式僅適用于很短的通電導(dǎo)線（我們可以把這樣的直線電流稱為直線電流元）。（4）式中的L為導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向的有效長(zhǎng)度。如圖所示，半徑為r的半圓形導(dǎo)線與磁場(chǎng)B垂直放置，當(dāng)導(dǎo)線中通以電流I時(shí)，導(dǎo)線的等效長(zhǎng)度為2 r，故安培力F=2BIr。七、磁電式電流表1.電流表的構(gòu)造磁電式電流表的構(gòu)造如圖所示。在蹄形磁鐵的兩極間有一個(gè)固定的圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框，在鋁框上繞有線圈。鋁框的轉(zhuǎn)軸上裝有兩個(gè)螺旋彈簧和一個(gè)指針，線圈的兩端分別接在這兩個(gè)螺旋彈簧上，被測(cè)電流經(jīng)過這兩個(gè)彈簧流入線圈。2電流表的工作原理如

16、圖所示，設(shè)線圈所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈長(zhǎng)度為L(zhǎng)，寬為d，匝數(shù)為n，當(dāng)線圈中通有電流I時(shí)，安培力對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生力矩：，安培力的大小為：F=nBIL。故安培力的力矩大小為M1=nBILd。當(dāng)線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不論通過電線圈轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，安培力的力矩不變。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過角時(shí)，這時(shí)指針偏角為角，兩彈簧產(chǎn)生阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的扭轉(zhuǎn)力矩為M2，對(duì)線圈，根據(jù)力矩平衡有M1=M2。設(shè)彈簧材料的扭轉(zhuǎn)力矩與偏轉(zhuǎn)角成正比，且為M2=k。由nBILd=k得。其中k、n、B、I、d是一定的，因此有。由此可知：電流表的工作原理是指針的偏角的值可以反映I值的大小，且電流表刻度是均勻的，對(duì)應(yīng)不同的在刻度盤上

17、標(biāo)出相應(yīng)的電流值，這樣就可以直接讀取電流值了。1斜角為=30的光滑導(dǎo)軌AB，上端接入一電動(dòng)勢(shì)E=3V、內(nèi)阻不計(jì)的電源，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=10cm，將一個(gè)質(zhì)量為m=30g，電阻R=0.5的金屬棒水平放置在導(dǎo)軌上，若導(dǎo)軌周圍存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)閉合開關(guān)S后，金屬棒剛好靜止在導(dǎo)軌上，如圖所示，求導(dǎo)軌周圍空間的磁場(chǎng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是多少？ 解：合上開關(guān)S后金屬棒上有電流流過，由閉合電路歐姆定律I= =6A金屬棒靜止在導(dǎo)軌上，它受到重力mg和支持力N的作用，因?qū)к壒饣瑑H此二力金屬棒不可能平衡，它必需受到垂直于導(dǎo)軌平面的安培力作用才能平衡，根據(jù)題意和左手定則判斷出，磁場(chǎng)方向垂直軌面斜向下

18、，金屬棒受到磁場(chǎng)的安培力沿斜面向上，如圖所示。 由進(jìn)一步受力分析得出，若金屬棒平衡，則它受到的安培力F應(yīng)與重力沿斜面向下的分量mgsin大小相等，方向相反。F=mgsin又因?yàn)镕=BIL，則可以解得B=0.25T2如圖所示，在兩個(gè)傾角都為的光滑斜面上，各放一根相同的金屬棒，分別通有穩(wěn)恒電流I1和I2。在兩通電金屬棒所在空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等，其中B1的方向豎直向上，B2的方向垂直于斜面斜向上。兩金屬棒處于平衡狀態(tài)，則I1I2等于什么？ 3. 如圖所示，長(zhǎng)60cm、質(zhì)量為10g的金屬棍ab兩端用相同的彈簧懸掛起來，放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.4T，方向垂直紙面向里

19、，求：（1）為使彈簧恰好不伸長(zhǎng)，金屬棍中通入的電流大小和方向（2）當(dāng)金屬棍中通以0.2A的電流，方向自a向b，金屬棍下降1mm；若電流仍為0.2A，但方向改為自b向a，金屬棍下降多少？（g取10m/s2）4、如圖4所示，環(huán)形金屬輕彈簧線圈，套在條形磁鐵中心位置，若將彈簧沿半徑向外拉，使其面積增大，則穿過彈簧線圈所包圍面積的磁通量將（）A.增大B.減小C.不變D.無法確定變化情況答案：B解析：圖5為條形磁鐵的磁場(chǎng)分布，由于磁場(chǎng)的磁感線是閉合的曲線，在磁體內(nèi)部是由S極指向N極，在磁體外部是由N極指向S極，且在磁體外的磁感線分布在磁體四周很大的空間。穿過彈簧線圈的磁感線有磁體內(nèi)部向上的，也有磁體外部

20、向下的，實(shí)際穿過彈簧線圈的磁通量是合磁通量，即向上的磁通量與向下的磁通量之差，當(dāng)彈簧線圈的面積增大后，穿過彈簧線圈向上的磁通量沒有變化，而向下的磁通量增大，所以合磁通量減小，故選B。5、如圖6所示，矩形線圈abcd的面積S1102m2，其平面與磁場(chǎng)方向夾角30，此時(shí)穿過線圈的磁通量11103Wb，求：(1)該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；(2)線圈以ab邊為軸，cd邊向左上方由圖示位置轉(zhuǎn)過60角，求這時(shí)穿過線圈磁通量2，上述過程中磁通量變化了多少？(3)若按（2）中轉(zhuǎn)動(dòng)方向，線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180角的過程中，磁通量變化了多少？解析：首先沿著由b到a方向畫出側(cè)視圖，如圖7所示：(1)設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)

21、度為B，由=BSsin30得：(2)線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過60角時(shí)，其線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，此時(shí)穿過線圈的磁通量為：2BS0.21102Wb2103Wb變化的磁通量為：21(21031103)Wb1103Wb(3)設(shè)線圈在初始位置時(shí)磁通量為正，為：11103Wb翻轉(zhuǎn)180后，穿過線圈的磁通量為負(fù)，為：31103Wb翻轉(zhuǎn)180的過程中磁通量的變化量為：312103Wb6、有一面積為100cm2的金屬環(huán)，電阻為0.1，環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖8所示，且磁場(chǎng)方向垂直于環(huán)面向里，在t1到t2這段時(shí)間內(nèi)，環(huán)中流過的電荷量是多少？解析：因?yàn)锽S，當(dāng)S一定時(shí)，BS，由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為由圖象可知，在t1到t2這段時(shí)間內(nèi)

22、，B0.1T，根據(jù)閉合電路歐姆定律和電流的定義可得，流過環(huán)中的電荷量q為7、如圖9所示，豎直放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線通以恒定電流，有一矩形線框與導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，在下列情況下線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）A.導(dǎo)線中電流變大B.線框向右平動(dòng)C.線框向下平動(dòng)D.線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)E.線框以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)答案：ABD解析：討論是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，需分析通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)分布情況，通電導(dǎo)線周圍的磁感線是一系列同心圓，且由內(nèi)向外由密變疏，即越遠(yuǎn)離導(dǎo)線磁感線越疏。對(duì)A選項(xiàng)，因I增大而引起導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，故A正確。對(duì)B選項(xiàng)，因離開直導(dǎo)線方向越遠(yuǎn)，磁感線分布越疏（如圖乙所示），因此線框向右平動(dòng)時(shí)，穿過線框的磁通

23、量變小，故B正確。對(duì)C選項(xiàng)，由乙圖可知線框向下平動(dòng)時(shí)穿過線框的磁通量不變，故C錯(cuò)。對(duì)D選項(xiàng)，可用一些特殊位置來分析，當(dāng)線框在如圖乙所示位置時(shí)，穿過線框的磁通量很大，當(dāng)線框轉(zhuǎn)過90時(shí)，穿過線框的磁通量最小：0，因此可以判定線框以ab軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁通量一定變化，故D正確。對(duì)E選項(xiàng)，先畫出俯視圖（如圖丙），由圖可看出線框繞直導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在任何一個(gè)位置穿過線框的磁感線條數(shù)不變，因此無感應(yīng)電流，故E錯(cuò)。8、在做奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列操作中現(xiàn)象最明顯的是（ ）A沿電流方向放置磁針，使磁針在導(dǎo)線的延長(zhǎng)線上B沿電流方向放置磁針，使磁針在導(dǎo)線的正下方C電流沿南北方向放置在磁針的正上方D電流沿東西方向放置在磁針的正上方解

24、析：將導(dǎo)線沿南北方向放置在地磁場(chǎng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)的磁針的正上方，通電時(shí)磁針發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn)，是由于南北方向放置的電流的正下方的磁場(chǎng)恰好是東西方向。答案：C總結(jié)升華：做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先要考慮到地磁場(chǎng)的影響。若導(dǎo)線東西放置，小磁針有可能不偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。9、家用照明電路中的火線和零線是相互平行的，當(dāng)用電器工作火線和零線都有電流時(shí)，它們將（ ）A相互吸引 B一會(huì)兒吸引，一會(huì)兒排斥 C相互排斥 D彼此不發(fā)生相互作用解析：火線與零線雖然都連接用電器，且相互平行，但是當(dāng)用電器正常工作時(shí)，流過它們的電流方向相反，并且時(shí)刻相反。再根據(jù)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)對(duì)電流有作用力來判斷，因通過火線和零線的電流方向總是相反的，

25、根據(jù)平行導(dǎo)線中通以同向電流時(shí)相互吸引，通以反向電流時(shí)相互排斥的結(jié)論可以得出C選項(xiàng)正確。答案：C總結(jié)升華：解此題的關(guān)鍵：一是用電器正常工作時(shí)，通過火線和零線的電流方向總是相反的；二是要掌握電流間相互作用的規(guī)律。10、磁感應(yīng)強(qiáng)度為矢量，它可以分解為幾個(gè)分量。（1）如果北半球某處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，與水平方向的夾角為，那么該處地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量和豎直分量各為多大？（2）如果地理南、北極和地磁北、南極是重合的，那么在赤道上空磁場(chǎng)的豎直分量是多大？在極地上空地磁場(chǎng)的水平分量是多大？解析： 本題從矢量角度考查了對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解。（1）因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度大小為B，與水平方向的夾角為，所以地磁

26、場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量和豎直分量分別為：；（2）在赤道上空，因?yàn)椋视?；在極地上空，因?yàn)椋视?。答案：?） （2） 總結(jié)升華：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的合成與分解應(yīng)該遵守矢量的平行四邊形法則。（2）為了描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱，我們引入了磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)新的物理量，對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度要領(lǐng)的學(xué)習(xí)可以結(jié)合電場(chǎng)強(qiáng)度的定義來加深理解。11、長(zhǎng)10 cm的通電直導(dǎo)線，通過1 A的電流，在磁場(chǎng)強(qiáng)弱、方向都一樣的空間（勻強(qiáng)磁場(chǎng)）中某處受到的磁場(chǎng)力為0.4 N，則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為（ ）A等于4 T B大于或等于4 TC小于或等于4 T D上述說法都錯(cuò)誤解析：本題較深層次地考查了對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式的理解。式中電流應(yīng)為垂直于磁場(chǎng)方

27、向的電流。題目中沒有給出導(dǎo)線如何放置，若導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直，則由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式得出。若導(dǎo)線放置時(shí)沒有與磁場(chǎng)垂直，此時(shí)受磁場(chǎng)力為0.4 N，若把此導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直放置時(shí)，受到的磁場(chǎng)力將大于0.4 N，根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度定義式可知，此處磁感應(yīng)強(qiáng)度將大于4 T，所以答案應(yīng)選B。答案：B 總結(jié)升華：據(jù)給定的磁場(chǎng)力（或磁感應(yīng)強(qiáng)度）求出磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁場(chǎng)力），應(yīng)理解公式成立的條件。12、下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的說法中，正確的是（ ）A某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是一小段通電導(dǎo)體放在該處時(shí)所受磁場(chǎng)力的方向B小磁針N極受磁場(chǎng)力的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向C垂直于磁場(chǎng)放置的通電導(dǎo)線的受力方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向D磁場(chǎng)中某

28、點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向解析：本題考查對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的理解。磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)的方向，磁場(chǎng)方向也就是小磁針N極受力的方向。但電流受力的方向不代表磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)方向。答案：BD總結(jié)升華：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和小磁針N極受力方向相同，但絕非電流的受力方向；（2）磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向是確定的，和小磁針、電流的存在與否無關(guān)。13、關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的描述，下列說法中正確的是（ ）A磁極之間的相互作用是通過磁場(chǎng)發(fā)生的，磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，也是一種客觀存在的物質(zhì)B磁感線可以形象地描述各磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，它每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針放在該點(diǎn)靜止時(shí)北極所指的方向

29、一致C磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā)，到S極終止的D磁感線可以用細(xì)鐵屑來顯示，因而是真實(shí)存在的解析：條形磁鐵內(nèi)部磁感線從S極到N極，C不正確，磁感線是為了形象描述磁場(chǎng)而假設(shè)的一組有方向的閉合的曲線，實(shí)際上并不存在，所以選項(xiàng)D不正確；磁場(chǎng)是一種客觀存在的物質(zhì)，所以選A正確；磁感線上每一點(diǎn)切線方向表示磁場(chǎng)方向，磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，小磁針靜止時(shí)北極受力方向和北極指向均為磁場(chǎng)方向，所以選項(xiàng)B正確。答案：AB總結(jié)升華：磁場(chǎng)是一種客觀存在的特殊物質(zhì)，磁感線雖是假想的閉合的曲線，但可形象地描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。應(yīng)注意兩者的區(qū)別與關(guān)系。14、如圖所示，放在通電螺線管內(nèi)部中間處的小磁針，靜止時(shí)N極指向右，試

30、判定電源的正、負(fù)極。解析：小磁針N極的指向即為該處的磁場(chǎng)方向，所以螺線管內(nèi)部磁感線由ab。根據(jù)安培定則可判斷出電流由電源的c端流出，d端流入，故電源c端為正極，d端為負(fù)極。答案：c為正極 d為負(fù)極誤區(qū)警示：不要錯(cuò)誤地認(rèn)為螺線管b端吸引小磁針的N極就相當(dāng)于條形磁鐵的S極，關(guān)鍵要分清螺線管內(nèi)、外部磁感線的方向。15、關(guān)于磁通量的下列說法，正確的是（ ）A磁通量是反映磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量B某一面積上的磁通量是表示穿過此面積的磁感線的總條數(shù)C在磁場(chǎng)中所取的面積越大，該面上磁通量越大D穿過任何封閉曲面的磁通量一定為零解析：磁通量是磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積，即=BS，亦表示穿過磁場(chǎng)中某

31、面積S的磁感線的總條數(shù)，只有大小，沒有方向，是標(biāo)量。由此可知選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。磁通量的大小由B、S共同決定，所以面積大，不一定大，由此可知選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由于磁感線是閉合曲線，所以只要有磁感線穿入封閉曲面，如一個(gè)球面，則該磁感線必從該曲面穿出，由此可知選項(xiàng)D正確。答案：BD誤區(qū)警示：在該題中誤選A是因?yàn)闆]有理解磁通量是標(biāo)量，它的大小反映穿過某一面積的磁感線條數(shù)，而在單位面積上穿過的磁感線條數(shù)的多少才表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱；如果只注意決定磁通量大小因素之一的面積，忽視另外因素，如磁感應(yīng)強(qiáng)度及磁場(chǎng)方向和面積間的夾角，將會(huì)誤選C。16、如圖所示線圈平面與水平方向成角，磁感線豎直向下，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈面積為

32、S，則穿過線圈的磁通量=_。解析：線圈平面abcd與磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向不垂直，不能直接用=BS計(jì)算，處理時(shí)可以用不同的方法。方法一：把S投影到與B垂直的方向，即水平方向，如圖中， 故。方法二：把B分解為平行于線圈平面的分量和垂直于線圈平面的分量，顯然不穿過線圈，且，故。答案：總結(jié)升華：在應(yīng)用=BS計(jì)算磁通量時(shí)，要特別注意BS這個(gè)條件，根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的方法。17、如圖所示，一金屬直桿MN兩端接有導(dǎo)線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內(nèi)，為使MN垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，可以（ ）A將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負(fù)極B將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負(fù)極C將a、d端接在電

33、源正極，b、c端接在電源負(fù)極D將a、c端接在交流電源的一端，b、d端接在交流電源的另一端解析：本題主要考查兩個(gè)方面知識(shí)：電流的磁場(chǎng)和左手定則。要求直桿MN垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，把直桿所在處的磁場(chǎng)方向和直桿中電流畫出來，得A、B正確。若使a、c兩端（或b、d兩端）的電勢(shì)相對(duì)于另一端b、d（或a、c）的電勢(shì)的高低做同步變化，線圈磁場(chǎng)與電流方向的關(guān)系跟上述兩種情況一樣，故D也正確。答案： ABD總結(jié)升華：安培定則、左手定則往往同時(shí)應(yīng)用。應(yīng)特別注意，安培定則是判斷電流的磁場(chǎng)方向，又稱右手螺旋定則，而左手定則是用左手判斷電流的受力情況的。18、如圖所示，導(dǎo)線abc為垂直折線，其中電流為I，ab=bc=L，導(dǎo)

34、線所在的平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求導(dǎo)線abc所受安培力的大小和方向。解析：方法一：ab段所受的安培力大小Fab=BIL，方向向右，bc段所受的安培力大小Fbc=BIL，方向向上，所以該導(dǎo)線所受安培力為這兩個(gè)力的合力，如圖所示，方向沿abc的角平分線向上。方法二：abc受安培力等效于ac（通有ac的電流I）所受的安培力，即F=BIL，方向同樣由等效電流ac判斷為在紙面內(nèi)垂直于ac斜向上。答案： 方向沿abc的角平分線向上總結(jié)升華：對(duì)安培力公式的正確理解是分析本題的關(guān)鍵。本題中既可分段求解，然后求合力，又可采用等效方法直接求解。兩種方法比較，第二種較簡(jiǎn)單、直觀。19、質(zhì)量為m

35、=0.02 kg的通電細(xì)桿ab置于傾角為的平行放置的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度d=0.2 m，桿ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.4，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直且方向向下，如圖所示?，F(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的觸頭，試求出為使桿ab靜止不動(dòng)，通過ab桿的電流范圍為多少？解析：桿ab中的電流為a到b，所受的安培力方向平行于導(dǎo)軌向上。當(dāng)電流較大時(shí)，導(dǎo)體有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所受靜摩擦力向下；當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大時(shí)，磁場(chǎng)力為最大值F1，此時(shí)通過ab的電流最大為Imax；同理，當(dāng)電流最小時(shí)，應(yīng)該是導(dǎo)體受向上的靜摩擦力，此時(shí)的安培力為F2，電流為Imin。正確地畫出兩種情況下的受力圖，由平衡條件列方程求解。根據(jù)第

36、一幅受力圖列式如下： ；，。解上述方程得：Imax=0.46 A。根據(jù)第二幅受力圖，得：，；，。解上述方程得：Imin=0.14 A。答案：0.14 AI0.46 A總結(jié)升華：（1）必須先將立體圖轉(zhuǎn)換為平面圖，然后對(duì)物體進(jìn)行受力分析，要注意安培力方向的確定。最后根據(jù)平衡條件或物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)列出方程。（2）注意靜摩擦力可以有不同的方向，因而求解結(jié)果是一個(gè)范圍。八、洛倫茲力運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受的力叫做洛倫茲力。1洛倫茲力與安培力的關(guān)系（1）安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀解釋。電流是帶電粒子定向運(yùn)動(dòng)形成的，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)力（安培力）的作用，提示了帶電粒子的定向運(yùn)動(dòng)的電荷

37、數(shù)。（2）大小關(guān)系：，式中的N是導(dǎo)體中的定向運(yùn)動(dòng)的電荷數(shù)。2洛倫茲力的方向左手定則伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向。負(fù)電荷受力的方向與正電荷受力的方向相反。3洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小用公式來計(jì)算，其中為電荷速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角。（1）當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)：F=qvB；（2）當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行時(shí)：F=0；（3）當(dāng)電荷在磁場(chǎng)中靜止時(shí)：F=0。4洛倫茲力公式F=qvB的另一種推導(dǎo)設(shè)導(dǎo)體內(nèi)單位長(zhǎng)度上自由電荷數(shù)

38、為n，自由電荷的電荷量為q，定向移動(dòng)的速度為v，設(shè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)線中的自由電荷在t時(shí)間內(nèi)全部通過截面A，如圖所示，設(shè)通過的電荷量為Q，有Q=nqL=nqvt。又因?yàn)?，故。安培力可以看作是作用在每個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷上的洛倫茲力的合力，這段導(dǎo)線中含有的運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)目為nL，所以洛倫茲力 。5.洛倫茲力的方向（1）洛倫茲力的方向可由左手定則判定，決定洛倫茲力方向的因素有三個(gè)：電荷的電性（正、負(fù)）、速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。當(dāng)電荷一定即電性一定時(shí)，其他兩個(gè)因素中，如果只讓一個(gè)因素的方向相反，則洛倫茲力方向必定相反；如果同時(shí)讓兩個(gè)因素的方向相反，則洛倫茲力方向?qū)⒉蛔?。?）在電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，由左手

39、定則可知，洛倫茲力的方向既與磁場(chǎng)方向垂直，又與電荷的運(yùn)動(dòng)方向垂直，即洛倫茲力垂直于v和B兩者決定的平面。（3）電荷運(yùn)動(dòng)的方向v和B不一定垂直，但洛倫茲力一定垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和速度v的方向。6應(yīng)用洛倫茲力公式應(yīng)注意的問題（1）公式F=qvB僅適用于vB的情況，式中的v是電荷相對(duì)于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度。（2）當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向相同或相反，即v與B平行時(shí)，由實(shí)驗(yàn)可知，F(xiàn)=0。所以只有當(dāng)v與B不平行時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷才受洛倫茲力。當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向夾角為時(shí)，電荷所受洛倫茲力的計(jì)算公式為：F=Bqvsin。（3）當(dāng)v=0時(shí)，F(xiàn)=0。即磁場(chǎng)對(duì)靜止的電荷無作用力，磁場(chǎng)只對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力。這與電場(chǎng)對(duì)其中

40、的靜止電荷或運(yùn)動(dòng)電荷總有電場(chǎng)力作用是不同的。7洛倫茲力與安培力、電場(chǎng)力有何區(qū)別和聯(lián)系（1）洛倫茲力與安培力的關(guān)系洛倫茲力是單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力，而安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)；盡管安培力是自由電荷定向移動(dòng)時(shí)受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，但也不能認(rèn)為安培力就簡(jiǎn)單地等于所有定向移動(dòng)電荷所受洛倫茲力的和，一般只有當(dāng)導(dǎo)體靜止時(shí)才能這樣認(rèn)為；洛倫茲力恒不做功，但安培力卻可以做功?？梢姲才嗔εc洛倫茲力既有緊密相關(guān)、不可分割的聯(lián)系，也有顯著的區(qū)別。（2）洛倫茲力與電場(chǎng)力的比較這兩種力是帶電粒子在兩種不同的場(chǎng)中受到的力，反映了磁場(chǎng)和電場(chǎng)都有力的性質(zhì)，但這兩種力的區(qū)別也是十分

41、明顯的。 洛倫茲力電場(chǎng)力作用對(duì)象僅在運(yùn)動(dòng)電荷的速度方向與B不平行時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷才受到洛倫茲力帶電粒子只要處在電場(chǎng)中，一定受到電場(chǎng)力大小、方向F=qvBsin，方向與B垂直，與v垂直，用左手定則判斷F=qE，F(xiàn)的方向與E同向或反向特點(diǎn)洛倫茲力永不做功電場(chǎng)力可做正（或負(fù)）功九、電視機(jī)顯像管的工作原理1構(gòu)造電視機(jī)顯像管由電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈和熒光屏三部分組成，如圖所示。 2原理陰極發(fā)射電子，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)線圈（偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)和電子運(yùn)動(dòng)方向垂直）電子受洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)后的電子打在熒光屏上，使熒光屏發(fā)光。3掃描在電視機(jī)顯像管的偏轉(zhuǎn)區(qū)有兩對(duì)線圈，叫做偏轉(zhuǎn)線圈，偏轉(zhuǎn)線圈中通入大小、方向按一定規(guī)律變化的電流，分

42、別在豎直方向和水平方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其方向、強(qiáng)弱都在不斷地變化，因此電子束打在熒光屏上的光點(diǎn)就像下圖那樣不斷移動(dòng)，這種電視技術(shù)叫做掃描。4工作過程電視機(jī)顯像管發(fā)射電子，在加速電場(chǎng)中被加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，電子束在熒光屏上掃描。電子束從最上一行到最下一行掃描一遍，叫做一場(chǎng)，電視機(jī)中每秒要進(jìn)行50場(chǎng)掃描，加上人的“視覺暫留”，所以我們感到整個(gè)熒光屏都在發(fā)光。十、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1運(yùn)動(dòng)軌跡帶電粒子（不計(jì)重力）以一定的速度v進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中：（1）當(dāng)vB時(shí)，帶電粒子將做勻速直線運(yùn)動(dòng)；（2）當(dāng)vB時(shí)，帶電粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；（3）當(dāng)v與B的夾角為（0，90，1

43、80）時(shí)，帶電粒子將做等螺距的螺旋線運(yùn)動(dòng)。2軌道半徑和周期（vB時(shí)）如圖所示，帶電粒子以速度v垂直磁場(chǎng)方向入射，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m，所帶的電荷量為q。（1）軌道半徑：由于洛倫茲力提供向心力，則有，得到軌道半徑。（2）周期：由軌道半徑與周期之間的關(guān)系可得周期。說明：由公式知，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，其軌道半徑跟運(yùn)動(dòng)速率成正比。要注重對(duì)軌道半徑的組合理解和變式理解，例如（P是帶電粒子的動(dòng)量，為比荷的倒數(shù)）由公式知，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，周期跟軌道半徑和運(yùn)動(dòng)速率均無關(guān)，而與比荷成反比。十一、質(zhì)譜儀1質(zhì)譜儀的作用及工作過程質(zhì)譜儀是利用電場(chǎng)和磁

44、場(chǎng)控制電荷運(yùn)動(dòng)的精密儀器，它是測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。其結(jié)構(gòu)如甲圖所示，容器A中含有電荷量相同而質(zhì)量有微小差別的帶電粒子。經(jīng)過S1和S2之間的電場(chǎng)加速，它們進(jìn)入磁場(chǎng)將沿著不同的半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，打到照相底片的不同地方，在底片上形成若干譜線狀的細(xì)條，叫做質(zhì)譜線，每一條譜線對(duì)應(yīng)于一定的質(zhì)量。從譜線的位置可以知道圓周的半徑，如果再已知帶電粒子的電荷量，就可以算出它的質(zhì)量，這種儀器叫做質(zhì)譜儀。2比荷的計(jì)算如圖乙所示，設(shè)飄入加速電場(chǎng)的帶電粒子帶電荷量為+q、質(zhì)量為m，兩板間電壓為U、粒子出電場(chǎng)后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在加速電場(chǎng)中，由動(dòng)能定理得。粒子出電場(chǎng)時(shí)，速度。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

45、軌道半徑。所以粒子質(zhì)量。若粒子電荷量q也未知，通過質(zhì)譜儀可以求出該粒子的比荷（電荷量與質(zhì)量之比）。十二、回旋加速器1直線加速器（多級(jí)加速器）如圖所示，電荷量為q的粒子經(jīng)過n級(jí)加速后，根據(jù)動(dòng)能定理獲得的動(dòng)能可以達(dá)到Ek=q(U1+U2+U3+Un)。這種多級(jí)加速器通常叫做直線加速器，目前已經(jīng)建成的直線加速器有幾千米甚至幾十千米長(zhǎng)。各加速區(qū)的兩板之間用獨(dú)立電源供電，所以粒子從P2飛向P3、從P4飛向P5時(shí)不會(huì)減速。2回旋加速器利用電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速作用和磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的偏轉(zhuǎn)作用來獲得高能粒子，這些過程在回旋加速器的核心部件兩個(gè)D形盒和其間的窄縫內(nèi)完成，如圖所示。（1）磁場(chǎng)的作用：帶電粒子以某一速

46、度垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，并在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期和速率、半徑均無關(guān)（），帶電粒子每次進(jìn)入D形盒都運(yùn)動(dòng)相等的時(shí)間（半個(gè)周期）后平行電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)中加速。（2）電場(chǎng)的作用：回旋加速器的兩個(gè)D形盒之間的窄縫區(qū)域存在周期性變化的并垂直于兩D形盒正對(duì)截面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電粒子經(jīng)過該區(qū)域時(shí)被加速。（3）交變電壓：為了保證帶電粒子每次經(jīng)過窄縫時(shí)都被加速，使之能量不斷提高，須在窄縫兩側(cè)加上跟帶電粒子在D形盒中運(yùn)動(dòng)周期相同的交變電壓。（4）帶電粒子的最終能量當(dāng)帶電粒子的速度最大時(shí)，其運(yùn)動(dòng)半徑也最大，由牛頓第二定律，得，若D形盒的半徑為R，則r=R，帶電粒子的最終動(dòng)能。說明：由上式可以看出，

47、要使粒子射出的動(dòng)能Ekm增大，就要使磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B以及D形盒的半徑R增大，而與加速電壓U的大小無關(guān)（U0）。20、質(zhì)子（）和粒子（）從靜止開始經(jīng)相同的電勢(shì)差加速后垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)，則這兩個(gè)粒子的動(dòng)能之比Ek1Ek2=_，軌道半徑之比r1r2=_，周期之比T1T2=_。思路點(diǎn)撥：本題考查了帶電粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問題。解析：粒子在電場(chǎng)中加速時(shí)，只有電場(chǎng)力做功，由動(dòng)能定理得。故Ek1Ek2=（q1U）（q2U）=q1q2=12。由得。又由牛頓第二定律，粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，則。故圓周半徑 。所以。粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期 。故 。答案：1

48、2 1 12總結(jié)升華：理解粒子的動(dòng)能與電場(chǎng)力做功之間的關(guān)系，掌握粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期公式是解決此題的關(guān)鍵。21、一個(gè)負(fù)離子，質(zhì)量為m，電荷量大小為q，以速率v垂直于屏S經(jīng)過小孔O射入存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)的真空室中，如圖甲所示。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與離子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，并垂直于圖中紙面向里。（1）求離子進(jìn)入磁場(chǎng)后到達(dá)屏S上時(shí)的位置與O點(diǎn)的距離。（2）如果離子進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)過時(shí)間t到達(dá)位置P，證明：直線OP與離子入射方向之間的夾角跟t的關(guān)系是。 解析：（1）離子的初速度與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直，在洛倫茲力作用下，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)圓半徑為r，則據(jù)牛頓第二定律可得：，解得。 如圖乙所示，離子

49、回到屏S上的位置A與O點(diǎn)的距離為：AO=2r，所以。（2）當(dāng)離子到位置P時(shí)，圓心角： 因?yàn)?，所以?2如圖所示，一束電子（電荷量為e）以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿過磁場(chǎng)時(shí)速度方向與電子原來入射方向的夾角為30，則電子的質(zhì)量是_，穿入磁場(chǎng)的時(shí)間是_解析：電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，只受洛倫茲力作用，故其軌跡是圓弧的一部分，又因?yàn)镕洛v，故圓心在電子穿入和穿出磁場(chǎng)時(shí)受到洛倫茲力方向的交點(diǎn)上，如圖中O點(diǎn)。由幾何知識(shí)可知，所對(duì)圓心角，OB為半徑r。r=d / sin30=2 d，又由r=mv / Be得m=2dBe / v。由于所對(duì)圓心角是30，因此穿過磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間，由于，故。答案

50、： 總結(jié)升華：對(duì)帶電粒子的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的求解，關(guān)鍵是畫出勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡，利用幾何知識(shí)找出圓心及相應(yīng)的半徑，從而找到圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角。23一磁場(chǎng)寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖所示，一電荷質(zhì)量為m，帶電荷量為q，不計(jì)重力，以一速度（方向如圖）射入磁場(chǎng)。若不使其從右邊界飛出，則電荷的速度應(yīng)為多大？思路點(diǎn)撥：這是一道帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的極值問題。若要粒子不從左邊界飛出，則當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí)，半徑最大，此時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，即軌跡恰好和右邊界相切。解析：由幾何關(guān)系可求得最大半徑r，即.所以 。由牛頓第二定律得Bqv=mv2 / r。所以 。答案：總結(jié)升華：解答此類問題的關(guān)鍵是畫出粒子的軌跡，定出圓

51、心，并根據(jù)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的初始條件和射出條件找到極值（邊界）條件。確定半徑時(shí)要用到幾何知識(shí)，且根據(jù)邊角關(guān)系來確定。24、如圖甲所示，在x軸的上方（y0）存在著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在原點(diǎn)O有一個(gè)離子源向x軸上方的各個(gè)方向發(fā)射出質(zhì)量為m，電荷量為q的正離子，速率都為v，對(duì)那些在xy平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的離子，在磁場(chǎng)中可能到達(dá)的最大值為x=_，y=_。思路點(diǎn)撥：不知道哪些離子將打到最遠(yuǎn)是本題解答錯(cuò)誤的一個(gè)重要原因。解析：根據(jù)左手定則可以判斷出：正離子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其偏轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，射到y(tǒng)軸上最遠(yuǎn)的離子是沿x軸負(fù)方向射出的離子。而射到x軸上最遠(yuǎn)的離子是沿y軸正方向射出的離子。這兩束離子可能到達(dá)的最大x、y值恰好是圓周的直徑，如圖乙所示。答案： 總結(jié)升華：粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)