高三物理《磁場(chǎng)》復(fù)習(xí)課件

1、n（一）磁場(chǎng)（一）磁場(chǎng) 磁現(xiàn)象的電本質(zhì)磁現(xiàn)象的電本質(zhì) 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度n（二）磁感線(xiàn)（二）磁感線(xiàn) 磁通量磁通量n（三）磁場(chǎng)力（三）磁場(chǎng)力n（四）洛侖茲力的應(yīng)用（四）洛侖茲力的應(yīng)用【知識(shí)要點(diǎn)知識(shí)要點(diǎn)】磁場(chǎng)的產(chǎn)生磁場(chǎng)的產(chǎn)生在磁體周?chē)嬖诖艌?chǎng)在磁體周?chē)嬖诖艌?chǎng)磁場(chǎng)的產(chǎn)生磁場(chǎng)的產(chǎn)生2 2、電流周?chē)嬖诖?、電流周?chē)嬖诖艌?chǎng)場(chǎng)直線(xiàn)電流周?chē)拇胖本€(xiàn)電流周?chē)拇艌?chǎng)場(chǎng)-奧斯特實(shí)驗(yàn)奧斯特實(shí)驗(yàn)環(huán)形電流周?chē)沫h(huán)形電流周?chē)拇艌?chǎng)磁場(chǎng)通電螺線(xiàn)管周?chē)娐菥€(xiàn)管周?chē)拇艌?chǎng)的磁場(chǎng)1 1、磁體周?chē)嬖诖艌?chǎng)、磁體周?chē)嬖诖艌?chǎng)二、安培分子電流假說(shuō)二、安培分子電流假說(shuō)n在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)

2、部，存在著一種環(huán)形電流電流-分子電流。分子電流。n分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它相當(dāng)于兩個(gè)磁極相當(dāng)于兩個(gè)磁極NS磁體被磁化磁體被磁化分子電流分子電流磁場(chǎng)磁場(chǎng)磁體的周?chē)娲朋w的周?chē)嬖诖艌?chǎng)在磁場(chǎng)電流周?chē)嬖陔娏髦車(chē)嬖诖艌?chǎng)磁場(chǎng)奧斯特奧斯特實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)的電荷周運(yùn)動(dòng)的電荷周?chē)嬖诖艌?chǎng)圍存在磁場(chǎng)羅蘭實(shí)驗(yàn)羅蘭實(shí)驗(yàn)安培分子安培分子環(huán)流假說(shuō)環(huán)流假說(shuō)所有磁場(chǎng)所有磁場(chǎng)均產(chǎn)生于均產(chǎn)生于運(yùn)動(dòng)電荷。運(yùn)動(dòng)電荷。-磁現(xiàn)象磁現(xiàn)象的電本質(zhì)的電本質(zhì)三、磁化現(xiàn)象三、磁化現(xiàn)象n如果每個(gè)微小的磁體的取向大致相同，整個(gè)物體如果每個(gè)微小的磁體的取向大致相同，整個(gè)物體對(duì)外就顯示磁性。對(duì)

3、外就顯示磁性。n一個(gè)原來(lái)不具有磁性的物體，在磁場(chǎng)中它具的磁一個(gè)原來(lái)不具有磁性的物體，在磁場(chǎng)中它具的磁性，這種現(xiàn)象叫磁化。性，這種現(xiàn)象叫磁化。NS磁性材料磁性材料順磁性物順磁性物質(zhì)質(zhì)抗磁性物質(zhì)抗磁性物質(zhì)鐵磁性物質(zhì)鐵磁性物質(zhì)被磁化后磁性的被磁化后磁性的強(qiáng)弱強(qiáng)弱很弱很弱很弱很弱很強(qiáng)很強(qiáng)被磁化后的磁場(chǎng)被磁化后的磁場(chǎng)方向方向使外磁場(chǎng)使外磁場(chǎng)稍有增強(qiáng)稍有增強(qiáng)使外磁場(chǎng)稍有使外磁場(chǎng)稍有減弱減弱使外磁場(chǎng)大使外磁場(chǎng)大增強(qiáng)增強(qiáng)外磁場(chǎng)撤去以后外磁場(chǎng)撤去以后磁性幾乎磁性幾乎完全消失完全消失磁性幾乎完全磁性幾乎完全消失消失剩余一部分剩余一部分磁性磁性典型代表物質(zhì)典型代表物質(zhì)錳、鉻、錳、鉻、鋁等鋁等鉍、銅、銀、鉍、銅、銀、

4、惰性氣體等惰性氣體等金屬磁性材料，金屬磁性材料，包括鐵、鈷、包括鐵、鈷、鎳及其合金等；鎳及其合金等；鐵氧體鐵氧體 磁性材料的應(yīng)用磁性材料的應(yīng)用n軟磁材料：軟磁材料：n收音機(jī)的天線(xiàn)磁棒、錄音磁頭、記憶元件、變壓收音機(jī)的天線(xiàn)磁棒、錄音磁頭、記憶元件、變壓器等。器等。n硬磁材料：硬磁材料：n磁電式儀表、揚(yáng)聲器、話(huà)簡(jiǎn)、永磁電動(dòng)機(jī)等。磁電式儀表、揚(yáng)聲器、話(huà)簡(jiǎn)、永磁電動(dòng)機(jī)等。NS一一. . 磁感線(xiàn)磁感線(xiàn) (1). (1).磁感線(xiàn)是用來(lái)形象描繪磁場(chǎng)的一些列線(xiàn)磁感線(xiàn)是用來(lái)形象描繪磁場(chǎng)的一些列線(xiàn) (2). (2).磁感線(xiàn)是不存在的磁感線(xiàn)是不存在的 (3). (3).對(duì)磁體的磁感線(xiàn)，在磁體的外部是從對(duì)磁體的磁感線(xiàn)

5、，在磁體的外部是從N N出發(fā)出發(fā)到到S S進(jìn)入進(jìn)入 (4). (4).磁感線(xiàn)一定是閉合的曲線(xiàn)磁感線(xiàn)一定是閉合的曲線(xiàn) (5). (5).磁感線(xiàn)某點(diǎn)的切向方向?yàn)樵擖c(diǎn)小磁針磁感線(xiàn)某點(diǎn)的切向方向?yàn)樵擖c(diǎn)小磁針N N的指的指向，即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向向，即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向 (6). (6).磁感線(xiàn)越密的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度越大磁感線(xiàn)越密的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度越大1 1、磁體的磁感線(xiàn)、磁體的磁感線(xiàn)NSNS2、電流的磁感線(xiàn)、電流的磁感線(xiàn)二、電流的磁場(chǎng)方向的判斷二、電流的磁場(chǎng)方向的判斷1 1：直線(xiàn)電流的磁場(chǎng)。：直線(xiàn)電流的磁場(chǎng)。 -安培定則安培定則2 2：環(huán)形電流的磁場(chǎng)。：環(huán)形電流的磁場(chǎng)。 -安培定則安培定則 -右手螺旋定則右手

6、螺旋定則3 3：通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)。：通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)。 -右手螺旋定則右手螺旋定則1 1、直線(xiàn)電流的、直線(xiàn)電流的磁場(chǎng)方向的判斷磁場(chǎng)方向的判斷安培定則安培定則右手螺旋定則右手螺旋定則2 2、環(huán)形電流、環(huán)形電流的磁場(chǎng)方向的的磁場(chǎng)方向的判斷判斷安培定則安培定則右手螺旋定則右手螺旋定則3 3、通電螺、通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)線(xiàn)管的磁場(chǎng)方向的判斷方向的判斷安培定則安培定則右手螺旋定則右手螺旋定則例：在圖中，當(dāng)電流逆時(shí)針通過(guò)圓環(huán)導(dǎo)體時(shí)，在例：在圖中，當(dāng)電流逆時(shí)針通過(guò)圓環(huán)導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體中央的小磁針的導(dǎo)體中央的小磁針的N N極將指向極將指向_指向讀者指向讀者例例. .如圖所示，一小磁針靜止在通電螺線(xiàn)管的內(nèi)部，如圖所示

7、，一小磁針靜止在通電螺線(xiàn)管的內(nèi)部，請(qǐng)分別標(biāo)出通電螺線(xiàn)管和小磁針的南北極。請(qǐng)分別標(biāo)出通電螺線(xiàn)管和小磁針的南北極。SNNSn磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式nB B的大小與的大小與F F、ILIL均無(wú)關(guān)均無(wú)關(guān)n導(dǎo)線(xiàn)一定要垂直放置在磁場(chǎng)中導(dǎo)線(xiàn)一定要垂直放置在磁場(chǎng)中n單位：特斯拉單位：特斯拉(1T=1N/Am)(1T=1N/Am)n地磁場(chǎng)：地磁場(chǎng)：0.30.31010-4-40.70.71010-4-4T Tn磁場(chǎng)方向總是與磁場(chǎng)方向總是與F F 的方向垂直，由左手定則進(jìn)行的方向垂直，由左手定則進(jìn)行判斷。判斷。ILFB=、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度n 磁通量：磁通量：穿過(guò)某一面積磁感線(xiàn)的條數(shù)穿過(guò)某一面積

8、磁感線(xiàn)的條數(shù)( (用用表示表示) )大小：大?。?BS =BS ( (S S為垂直于磁場(chǎng)的面積為垂直于磁場(chǎng)的面積) )標(biāo)量：沒(méi)有方向，它只是條數(shù)，但有正負(fù)標(biāo)量：沒(méi)有方向，它只是條數(shù)，但有正負(fù)單位：韋伯單位：韋伯(Wb)(Wb)n磁通密度：磁通密度： B B= =/ /S S - -磁感應(yīng)強(qiáng)度又叫磁通密度磁感應(yīng)強(qiáng)度又叫磁通密度n -垂直穿過(guò)垂直穿過(guò)1m1m2 2面積的磁感線(xiàn)條數(shù)面積的磁感線(xiàn)條數(shù) 1T=1Wb/m1T=1Wb/m2 2。n在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)B B與與S S的夾角為的夾角為 時(shí)，有時(shí)，有= =BSBSsinsin 。穿過(guò)兩面積的磁通量相等嗎？ R穿過(guò)兩面積的磁通量相等嗎

9、？?jī)擅娣e內(nèi)的磁通量相等嗎？BBSS例例: :如圖所示如圖所示, ,在水平虛線(xiàn)上方有磁感強(qiáng)度為在水平虛線(xiàn)上方有磁感強(qiáng)度為2 2B B, ,方向水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,水平虛線(xiàn)下方有磁水平虛線(xiàn)下方有磁感強(qiáng)度為感強(qiáng)度為B B, ,方向水平向左的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平向左的勻強(qiáng)磁場(chǎng). .邊長(zhǎng)為邊長(zhǎng)為l l的正方形線(xiàn)圈放置在兩個(gè)磁場(chǎng)中的正方形線(xiàn)圈放置在兩個(gè)磁場(chǎng)中, ,線(xiàn)圈平面線(xiàn)圈平面與水平面成與水平面成 角角, ,線(xiàn)圈處于兩磁場(chǎng)中的部分面線(xiàn)圈處于兩磁場(chǎng)中的部分面積相等積相等, ,則穿過(guò)線(xiàn)圈平面的磁通量大小為多少則穿過(guò)線(xiàn)圈平面的磁通量大小為多少? ?例例2 2、如圖所示，大圓導(dǎo)線(xiàn)環(huán)、如圖所

10、示，大圓導(dǎo)線(xiàn)環(huán)A A中通有電流中通有電流 I I，方向，方向如圖。另在導(dǎo)線(xiàn)環(huán)所在的平面畫(huà)了一個(gè)圓如圖。另在導(dǎo)線(xiàn)環(huán)所在的平面畫(huà)了一個(gè)圓B B，它，它的一半面積在的一半面積在A A環(huán)內(nèi)，一半面積在環(huán)內(nèi)，一半面積在A A環(huán)外。則圓環(huán)外。則圓B B內(nèi)的磁通量下列說(shuō)法正確的是：內(nèi)的磁通量下列說(shuō)法正確的是：n（A A）圓）圓B B內(nèi)的磁通量垂直紙面向外內(nèi)的磁通量垂直紙面向外n（B B）圓）圓B B內(nèi)的磁通量垂直紙面向里內(nèi)的磁通量垂直紙面向里n（C C）圓）圓B B內(nèi)的磁通量為零內(nèi)的磁通量為零n（DD）條件不足，無(wú)法判斷）條件不足，無(wú)法判斷 BA答案：答案：Bn安培力：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力安培力：磁場(chǎng)對(duì)電流的

11、作用力-安培力安培力( (磁場(chǎng)力磁場(chǎng)力) ) (1). (1).當(dāng)電流與磁場(chǎng)垂直時(shí)，安培力的大?。寒?dāng)電流與磁場(chǎng)垂直時(shí)，安培力的大?。?F FBILBILFI不受力不受力受力最大受力最大受力受力abbcb b圖中安培力如何計(jì)算？圖中安培力如何計(jì)算？n2 2、安培力方向的判斷：、安培力方向的判斷：n安培力的方向左手定則安培力的方向左手定則n伸開(kāi)左手，使大姆指跟其余四指伸開(kāi)左手，使大姆指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線(xiàn)內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線(xiàn)穿過(guò)手心，并使伸開(kāi)的四指指向穿過(guò)手心，并使伸開(kāi)的四指指向電流的方向，那么大姆指所指的電流的方向

12、，那么大姆指所指的方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力方向就是通電導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力方向。方向。 FBII3.3.通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng) 情況的分析方法：情況的分析方法： (1).(1).電流元分析法電流元分析法 (2).(2).特殊位置法特殊位置法 (3).(3).等效法等效法 (4).(4).推論法推論法方法： 電流元分析法：電流元分析法：【 例例】如圖如圖11-2-711-2-7所示，把一重力不計(jì)的通電導(dǎo)所示，把一重力不計(jì)的通電導(dǎo)線(xiàn)水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線(xiàn)可以自由線(xiàn)水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線(xiàn)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)通入圖示方向電流轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)通入圖示

13、方向電流I I時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)情時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)情況是況是( (從上往下看從上往下看)( )( ) A.A.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降；順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降；B.B.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升；順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升；C.C.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降；逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降；D.D.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升；逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升；A特殊位置法：特殊位置法：能力思維方法 【解析解析】本題主要用電流元法和特殊位置法，本題主要用電流元法和特殊位置法，即在即在N N、S S上方，均在電流上選取一段微小電流，上方，均在電流上選取一段微小電流，分析其受力，以確定導(dǎo)線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)，再將電流轉(zhuǎn)到分析其受力，以確

14、定導(dǎo)線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)，再將電流轉(zhuǎn)到特殊位置時(shí)再確定其平動(dòng)特殊位置時(shí)再確定其平動(dòng). . 【解題回顧解題回顧】定性判斷通電導(dǎo)線(xiàn)或線(xiàn)圈在安培定性判斷通電導(dǎo)線(xiàn)或線(xiàn)圈在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題：力作用下的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題： 主要方法：主要方法：(1)(1)電流元法；電流元法；(2)(2)特殊位置法；特殊位置法；(3)(3)等效法等效法( (有時(shí)將線(xiàn)圈等效成小磁針有時(shí)將線(xiàn)圈等效成小磁針) )；NNSS等效分析法L2L2L1電流之間的相互作用電流之間的相互作用反相電流相互排斥反相電流相互排斥同相電流相互吸引同相電流相互吸引推論法推論法通以如圖所示的電流彈簧會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？第五部分：第五部分： 有關(guān)安培力的定性有關(guān)安培力的定性

15、 分析和定量計(jì)算分析和定量計(jì)算例例1 1：如圖所示的條形磁鐵放置在水平桌面上，它：如圖所示的條形磁鐵放置在水平桌面上，它的中央正方固定一條直導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)與磁鐵垂直，給的中央正方固定一條直導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)與磁鐵垂直，給導(dǎo)線(xiàn)通以垂直線(xiàn)面向外的電流，磁鐵仍然靜止的桌導(dǎo)線(xiàn)通以垂直線(xiàn)面向外的電流，磁鐵仍然靜止的桌面上，則：（面上，則：（ ） A A磁鐵對(duì)桌面壓力減小，磁鐵對(duì)桌面壓力減小，它仍不受桌面摩擦力作用它仍不受桌面摩擦力作用 B B磁鐵對(duì)桌面壓力增大，磁鐵對(duì)桌面壓力增大，它要受桌面摩擦力作用它要受桌面摩擦力作用 C C磁鐵對(duì)桌面壓力增大，磁鐵對(duì)桌面壓力增大，它仍不受桌面摩擦力作用它仍不受桌面摩擦力作用 D

16、D磁鐵對(duì)桌面壓力減小，磁鐵對(duì)桌面壓力減小，它要受桌面摩擦力作用它要受桌面摩擦力作用答案：答案：A 例例2 2：一圓形線(xiàn)圈，半徑為：一圓形線(xiàn)圈，半徑為r r，通以電流強(qiáng)度為，通以電流強(qiáng)度為I I的電的電流，放在光滑水平面上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大流，放在光滑水平面上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為小為B B，方向豎直向下，如圖所示（俯視圖），則線(xiàn)，方向豎直向下，如圖所示（俯視圖），則線(xiàn)圈截面上張力大小為：圈截面上張力大小為： （ ） A A2 2BIrBIr B B0.50.5BIrBIr C CBIrBIr D D不能求解不能求解Cn例例3 3：(02(02上海上海) )磁場(chǎng)具有能量，磁場(chǎng)中單位體

17、積所磁場(chǎng)具有能量，磁場(chǎng)中單位體積所具有的能量叫做能量密度，其值為具有的能量叫做能量密度，其值為B B2 2/2/2 ，式中，式中B B是磁感強(qiáng)度，是磁感強(qiáng)度， 是磁導(dǎo)率，在空氣中是磁導(dǎo)率，在空氣中 為一已知為一已知常數(shù)。為了近似測(cè)得條形磁鐵磁極端面附近的磁常數(shù)。為了近似測(cè)得條形磁鐵磁極端面附近的磁感強(qiáng)度感強(qiáng)度B B，一學(xué)生用一根端面面積為，一學(xué)生用一根端面面積為A A的條形磁鐵的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片吸住一相同面積的鐵片P P，再用力將鐵片與磁鐵拉，再用力將鐵片與磁鐵拉開(kāi)一段微小距離開(kāi)一段微小距離 l l，并測(cè)出拉力，并測(cè)出拉力F F，如圖所示。因，如圖所示。因?yàn)闉镕 F所作的功等于所作

18、的功等于間隙中磁場(chǎng)的能量，所以間隙中磁場(chǎng)的能量，所以由此可得磁感強(qiáng)度由此可得磁感強(qiáng)度B B與與F F、A A之間的關(guān)系為之間的關(guān)系為B B 。例例: :畫(huà)出通電導(dǎo)體畫(huà)出通電導(dǎo)體abab所受的磁場(chǎng)力的方向所受的磁場(chǎng)力的方向如圖所示如圖所示, ,電源的電動(dòng)勢(shì)電源的電動(dòng)勢(shì)E=2V,r=0.5E=2V,r=0.5豎直導(dǎo)軌電阻可忽略豎直導(dǎo)軌電阻可忽略, ,金屬棒的質(zhì)量金屬棒的質(zhì)量m=0.1kg,R=0.5,m=0.1kg,R=0.5,它與導(dǎo)軌動(dòng)摩擦系它與導(dǎo)軌動(dòng)摩擦系數(shù)為數(shù)為0.4,0.4,有效長(zhǎng)度為有效長(zhǎng)度為0.2,0.2,靠在導(dǎo)軌外面靠在導(dǎo)軌外面, ,為使金屬棒不動(dòng)為使金屬棒不動(dòng), ,我們施一與紙面夾

19、角我們施一與紙面夾角為為30300 0且與導(dǎo)軌垂直向里的磁場(chǎng)且與導(dǎo)軌垂直向里的磁場(chǎng), ,求求: :此此磁場(chǎng)是斜向上還是斜向下磁場(chǎng)是斜向上還是斜向下? ?的范圍是的范圍是多少多少? ?mgNf f行嗎？行嗎？mgNf f行嗎？行嗎？還有什么情況？還有什么情況？mgNfmgNf例例4 4：如圖所示，空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，將一導(dǎo)線(xiàn)：如圖所示，空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，將一導(dǎo)線(xiàn)OAOA放在放在xoyxoy平面上通以電流平面上通以電流I I，導(dǎo)線(xiàn)與，導(dǎo)線(xiàn)與oxox軸夾角為軸夾角為4545，AOAO導(dǎo)線(xiàn)受到安培力的方向沿導(dǎo)線(xiàn)受到安培力的方向沿z z軸的負(fù)方向。若將此導(dǎo)線(xiàn)改軸的負(fù)方向。若將此導(dǎo)線(xiàn)改放在放在ozoz軸上并通以

20、沿軸上并通以沿zozo方向的電流，這時(shí)導(dǎo)線(xiàn)受安培方向的電流，這時(shí)導(dǎo)線(xiàn)受安培力的方向沿力的方向沿x x軸正方向，則磁場(chǎng)方向?yàn)椋海ㄝS正方向，則磁場(chǎng)方向?yàn)椋海?） A A沿沿x x軸正方向軸正方向 B B沿沿y y軸正方向軸正方向 C C沿沿z z軸正方向軸正方向 DD與與AOAO不垂直不垂直BD 例例5 5：如圖，相距：如圖，相距20cm20cm的兩根光滑平行銅導(dǎo)軌，的兩根光滑平行銅導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面傾角為導(dǎo)軌平面傾角為=37=370 0，上面放著質(zhì)量為，上面放著質(zhì)量為80g80g的金屬的金屬桿桿abab，整個(gè)裝置放在，整個(gè)裝置放在B B=0.2T=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中. . (1) (1

21、)若磁場(chǎng)方向豎直向下，若磁場(chǎng)方向豎直向下，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流必須通以多大的電流. . (2) (2)若磁場(chǎng)方向垂直斜若磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，要使金屬桿靜止在面向下，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流。導(dǎo)軌上，必須通以多大的電流。能力思維方法【解析解析】此類(lèi)問(wèn)題的共性是先畫(huà)出側(cè)視此類(lèi)問(wèn)題的共性是先畫(huà)出側(cè)視圖，并進(jìn)行受力分析圖，并進(jìn)行受力分析. .如圖所示由平衡條如圖所示由平衡條件得件得(1)(1)F F= =BILBIL= =mgmgtantan I=I=mgmgtantan / /BLBL=15A=15A(2)(2)當(dāng)磁場(chǎng)垂直斜面向當(dāng)磁場(chǎng)

22、垂直斜面向下時(shí)下時(shí)F F= =BILBIL= =mgmgsinsin I I= =mgmgsinsin / /BLBL=12A=12A 【解題回顧解題回顧】要明確在該題中最后結(jié)果并要明確在該題中最后結(jié)果并不是很重要，相比而言，此題中的處理問(wèn)題不是很重要，相比而言，此題中的處理問(wèn)題的方法卻是重點(diǎn)，即要先以側(cè)視的方式畫(huà)出的方法卻是重點(diǎn)，即要先以側(cè)視的方式畫(huà)出受力圖，切記受力圖，切記. .n例例6 6：如圖所示，有一金屬棒：如圖所示，有一金屬棒abab，質(zhì)量為，質(zhì)量為mm = 5g = 5g，電阻電阻R R = 1 = 1，可以無(wú)摩擦地在兩條平行導(dǎo)軌上滑，可以無(wú)摩擦地在兩條平行導(dǎo)軌上滑行。導(dǎo)軌間距離

23、為行。導(dǎo)軌間距離為d d = 10cm = 10cm，電阻不計(jì)。導(dǎo)軌平，電阻不計(jì)。導(dǎo)軌平面與水平面的夾角面與水平面的夾角=30=30，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)度B B = 0.4T = 0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向上。電源的磁場(chǎng)方向豎直向上。電源的電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)E E = 2V = 2V，內(nèi)電阻，內(nèi)電阻r r = 0.1 = 0.1，試求變阻器取值，試求變阻器取值是多少時(shí)，可使金屬棒靜止是多少時(shí)，可使金屬棒靜止在導(dǎo)軌上。在導(dǎo)軌上。 例例7 7: :如圖所示如圖所示, ,粗細(xì)均勻的金屬桿長(zhǎng)為粗細(xì)均勻的金屬桿長(zhǎng)為0.5m,0.5m,質(zhì)量為質(zhì)量為10g,10g

24、,懸掛在兩根輕質(zhì)絕緣彈簧下端懸掛在兩根輕質(zhì)絕緣彈簧下端, ,并處于垂直紙面并處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B = 0.49T. = 0.49T.彈彈簧的勁度系數(shù)簧的勁度系數(shù)k k = 9.8N/m. = 9.8N/m.試求彈簧不伸長(zhǎng)時(shí)試求彈簧不伸長(zhǎng)時(shí), ,通入通入金屬桿中的電流大小和方向金屬桿中的電流大小和方向? ?要使金屬桿下降落要使金屬桿下降落1cm1cm后能夠靜止下來(lái)后能夠靜止下來(lái), ,通入金屬桿中的電流大小和方通入金屬桿中的電流大小和方向向? ?要使金屬桿上升要使金屬桿上升1cm1cm后靜后靜止止, ,則通入的電流大小和方向則通入

25、的電流大小和方向又如何又如何? ?n例例8 8: :在磁感應(yīng)強(qiáng)度在磁感應(yīng)強(qiáng)度B B = 0.08T, = 0.08T,方向豎直向下的勻方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,一根長(zhǎng)一根長(zhǎng)l l1 1 = 20cm, = 20cm,質(zhì)量質(zhì)量mm = 24g = 24g的金屬的金屬橫桿水平地懸掛在兩根長(zhǎng)均為橫桿水平地懸掛在兩根長(zhǎng)均為24cm24cm的輕細(xì)導(dǎo)線(xiàn)的輕細(xì)導(dǎo)線(xiàn)上上, ,電路中通以圖示的電流電路中通以圖示的電流, ,電流強(qiáng)度保持在電流強(qiáng)度保持在2.5A,2.5A,橫桿在懸線(xiàn)偏離豎直位置橫桿在懸線(xiàn)偏離豎直位置=30=300 0處時(shí)由靜止開(kāi)始擺處時(shí)由靜止開(kāi)始擺下下, ,求橫桿通過(guò)最低點(diǎn)求橫桿通過(guò)最

26、低點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小的瞬時(shí)速度大小. .延伸拓展例例9 9: :如圖所示如圖所示, ,兩根平行光滑軌道水平放置，相互兩根平行光滑軌道水平放置，相互間隔間隔d d=0.1m,=0.1m,質(zhì)量為質(zhì)量為mm=3g=3g的金屬棒置于軌道一的金屬棒置于軌道一端端. .勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B B=0.1T,=0.1T,方向豎直向下方向豎直向下, ,軌道平面距地軌道平面距地面高度面高度h h=0.8m,=0.8m,當(dāng)接通開(kāi)關(guān)當(dāng)接通開(kāi)關(guān)S S時(shí)時(shí), ,金屬棒由于受磁金屬棒由于受磁場(chǎng)力作用而被水平拋出場(chǎng)力作用而被水平拋出, ,落地點(diǎn)水平距離落地點(diǎn)水平距離s s=2m,=2m,求求接通接通S S瞬間瞬間, ,通過(guò)金屬棒

27、的電量通過(guò)金屬棒的電量. .Bhs 【解析解析】此題導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程實(shí)際上分為兩個(gè)，此題導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程實(shí)際上分為兩個(gè)，一是加速度過(guò)程，此過(guò)程中牽涉到安培力的問(wèn)題；一是加速度過(guò)程，此過(guò)程中牽涉到安培力的問(wèn)題；二是平拋運(yùn)動(dòng)二是平拋運(yùn)動(dòng). .而問(wèn)題的關(guān)鍵在兩種運(yùn)動(dòng)連結(jié)點(diǎn)上的而問(wèn)題的關(guān)鍵在兩種運(yùn)動(dòng)連結(jié)點(diǎn)上的速度，此速度可以說(shuō)是承上啟下速度，此速度可以說(shuō)是承上啟下. . 先由平拋運(yùn)動(dòng)確定其平拋初速度：先由平拋運(yùn)動(dòng)確定其平拋初速度： h h= =gtgt/2/2、s s= =vtvt解得：解得：v v=5m/s=5m/s 而該速度亦為水平加速的末速此后的問(wèn)題可用動(dòng)而該速度亦為水平加速的末速此后的問(wèn)題可用動(dòng)量

28、定理來(lái)求解：量定理來(lái)求解： 即：即：BILtBILt= =mvmv且且q q= =It It= =mv/BLmv/BL=1.5C=1.5C 【解題回顧解題回顧】對(duì)于短時(shí)間內(nèi)的打擊或沖擊問(wèn)題對(duì)于短時(shí)間內(nèi)的打擊或沖擊問(wèn)題是動(dòng)量定理最應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮的，而在此題中似乎是動(dòng)量定理最應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮的，而在此題中似乎并無(wú)電量問(wèn)題，但有電流，電流與電量的關(guān)系中并無(wú)電量問(wèn)題，但有電流，電流與電量的關(guān)系中恰好有時(shí)間關(guān)系，即要考慮力的時(shí)間作用效果，恰好有時(shí)間關(guān)系，即要考慮力的時(shí)間作用效果，綜合上述內(nèi)容，故考慮用動(dòng)量定理綜合上述內(nèi)容，故考慮用動(dòng)量定理. .NSabINSaIb右視：右視：前視：前視：NS前視：前視：INS

29、前視：前視：aIbNS前視：前視：INS前視：前視：I1.1.線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中任意位置，其合外力為零線(xiàn)圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中任意位置，其合外力為零2.2.在線(xiàn)圈平行于磁場(chǎng)時(shí)，其磁力矩最大；垂直于磁場(chǎng)在線(xiàn)圈平行于磁場(chǎng)時(shí)，其磁力矩最大；垂直于磁場(chǎng)時(shí)磁力矩最小并為零。時(shí)磁力矩最小并為零。 一般位置磁力矩一般位置磁力矩 M= nBIScosM= nBIScos3.3.磁力矩的大小只跟面積有關(guān)，與線(xiàn)圈形狀無(wú)關(guān)磁力矩的大小只跟面積有關(guān)，與線(xiàn)圈形狀無(wú)關(guān)4.4.磁力矩的大小與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置無(wú)關(guān)磁力矩的大小與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置無(wú)關(guān)5.5.其中其中 是線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)的夾角是線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)的夾角2、電流表的工作原理、電流表的工作原

30、理電流表的工作原理電流表的工作原理1.1.輻向磁場(chǎng)使得線(xiàn)圈在任意位置所受的磁力輻向磁場(chǎng)使得線(xiàn)圈在任意位置所受的磁力矩總是：矩總是： M=nBIS M=nBIS 與轉(zhuǎn)動(dòng)的角度無(wú)關(guān)，只跟電流與轉(zhuǎn)動(dòng)的角度無(wú)關(guān)，只跟電流強(qiáng)度成正比強(qiáng)度成正比2.2.螺旋彈簧的扭轉(zhuǎn)力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)角成正比螺旋彈簧的扭轉(zhuǎn)力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)角成正比3.3.電流表的指針的偏轉(zhuǎn)角度與電流強(qiáng)度成正電流表的指針的偏轉(zhuǎn)角度與電流強(qiáng)度成正比。因此電流表的刻度是均勻的。比。因此電流表的刻度是均勻的。例例1 1：一矩形線(xiàn)圈通電框：一矩形線(xiàn)圈通電框abcdabcd，可繞其中心軸，可繞其中心軸OOOO轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，它處在與動(dòng)，它處在與OOOO垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖

31、所示，垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，在磁場(chǎng)作用下開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，后靜止在平衡位置，則平在磁場(chǎng)作用下開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，后靜止在平衡位置，則平衡后：衡后：A.A.線(xiàn)框都不受磁場(chǎng)力的作用線(xiàn)框都不受磁場(chǎng)力的作用B.B.線(xiàn)框四邊受到指向線(xiàn)框外部線(xiàn)框四邊受到指向線(xiàn)框外部的磁場(chǎng)作用力，但合力為零的磁場(chǎng)作用力，但合力為零C.C.線(xiàn)框四邊受到指向線(xiàn)框內(nèi)部線(xiàn)框四邊受到指向線(xiàn)框內(nèi)部的磁場(chǎng)作用力，但合力為零的磁場(chǎng)作用力，但合力為零D.D.線(xiàn)框的一對(duì)邊受到指向線(xiàn)框線(xiàn)框的一對(duì)邊受到指向線(xiàn)框外部的磁場(chǎng)作用力，另一對(duì)邊受到指向線(xiàn)框內(nèi)部磁外部的磁場(chǎng)作用力，另一對(duì)邊受到指向線(xiàn)框內(nèi)部磁場(chǎng)作用力，但合力為零場(chǎng)作用力，但合力為零答案：答案：B例例2

32、2. .通電矩形導(dǎo)線(xiàn)框通電矩形導(dǎo)線(xiàn)框abcdabcd與無(wú)限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線(xiàn)與無(wú)限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線(xiàn)MNMN在在同一平面內(nèi)，電流的方向如圖所示，同一平面內(nèi)，電流的方向如圖所示，abab邊與邊與MNMN平平行，關(guān)于行，關(guān)于MNMN的磁場(chǎng)對(duì)線(xiàn)框的作用，下列敘述正確的磁場(chǎng)對(duì)線(xiàn)框的作用，下列敘述正確的是的是A.A.線(xiàn)框有兩條邊所受的安培力線(xiàn)框有兩條邊所受的安培力方向相同方向相同B.B.線(xiàn)框有兩條邊所受的安培線(xiàn)框有兩條邊所受的安培力大小相等力大小相等C.C.線(xiàn)框所受安培力的合力朝左線(xiàn)框所受安培力的合力朝左D.D.cdcd所受安培力對(duì)所受安培力對(duì)abab邊的力矩邊的力矩不為零不為零答案：答案：C例例3 3. .如圖所

33、示的天平可用來(lái)測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度，天平的右臂下面掛如圖所示的天平可用來(lái)測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度，天平的右臂下面掛一個(gè)矩形線(xiàn)圈，寬為一個(gè)矩形線(xiàn)圈，寬為L(zhǎng) L，共，共N N匝，線(xiàn)圈的下部懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，匝，線(xiàn)圈的下部懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面，當(dāng)線(xiàn)圈中通有電流磁場(chǎng)方向垂直紙面，當(dāng)線(xiàn)圈中通有電流I I（方向如圖）時(shí)，在天（方向如圖）時(shí)，在天平兩邊加上質(zhì)量為平兩邊加上質(zhì)量為mm1 1、mm2 2的砝碼，天平平衡，當(dāng)電流反向大的砝碼，天平平衡，當(dāng)電流反向大小不變時(shí)，右邊再加上質(zhì)量為小不變時(shí)，右邊再加上質(zhì)量為mm的砝碼后，天平重新平衡，由的砝碼后，天平重新平衡，由此可知：此可知：A.A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙

34、面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，大小為大小為( (mm1 1- -mm2 2) )g g/ /NILNILB.B.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，大小為大小為mgmg/2/2NILNILC.C.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向外，大小為（大小為（mm1 1- -mm2 2）g g/ /NILNILD.D.磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，大小為大小為mgmg/2/2NILNIL答案：答案：B例例4 4：設(shè)電流計(jì)中的磁場(chǎng)為均勻幅向分布的磁場(chǎng)，下：設(shè)電流計(jì)中的磁場(chǎng)為均勻幅向分布的磁場(chǎng)，下圖中圖中abcdabcd表示的是

35、電流計(jì)中的通電線(xiàn)圈，表示的是電流計(jì)中的通電線(xiàn)圈，abab= =dcdc=1 cm=1 cm，adad= =bcbc=0.9 cm=0.9 cm，共，共5050匝，線(xiàn)圈匝，線(xiàn)圈兩邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為兩邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T0.5 T，已知線(xiàn)圈每，已知線(xiàn)圈每偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)1 1，彈簧產(chǎn)生的阻礙線(xiàn)圈偏轉(zhuǎn)的力矩為，彈簧產(chǎn)生的阻礙線(xiàn)圈偏轉(zhuǎn)的力矩為2.52.51010-8-8 Nm Nm(1)(1)當(dāng)線(xiàn)圈中電流為當(dāng)線(xiàn)圈中電流為0.6 mA0.6 mA時(shí)，時(shí)，指針將轉(zhuǎn)過(guò)多少度？指針將轉(zhuǎn)過(guò)多少度？(2)(2)如果指針的最大偏轉(zhuǎn)角為如果指針的最大偏轉(zhuǎn)角為9090，則這只電流計(jì)量程，則這只電流計(jì)量程是多

36、少？是多少？(3)(3)當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)角為當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)角為4040時(shí)，時(shí)，通入線(xiàn)圈的電流多大？通入線(xiàn)圈的電流多大？答案：答案：(1) 54(2) 1 mA (3) 0.44mA 例例5 5. .矩形導(dǎo)線(xiàn)框接在電壓穩(wěn)定的電路中，且與磁感矩形導(dǎo)線(xiàn)框接在電壓穩(wěn)定的電路中，且與磁感線(xiàn)平行地放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，此時(shí)它受到的磁力矩線(xiàn)平行地放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，此時(shí)它受到的磁力矩為為MM，要使線(xiàn)框受到的磁力矩變?yōu)?，要使線(xiàn)框受到的磁力矩變?yōu)?/2.1/2.可以采用可以采用的措施是：的措施是： A.A.將匝數(shù)減少一半將匝數(shù)減少一半 B.B.將長(zhǎng)寬均減少一半將長(zhǎng)寬均減少一半 C.C.將線(xiàn)框轉(zhuǎn)過(guò)將線(xiàn)框轉(zhuǎn)過(guò)3030角角 D.D.將線(xiàn)

37、框轉(zhuǎn)過(guò)將線(xiàn)框轉(zhuǎn)過(guò)6060角角答案：答案：BD例例6 6. .如圖所示，一位于如圖所示，一位于xyxy平面內(nèi)的矩形通電線(xiàn)框只平面內(nèi)的矩形通電線(xiàn)框只能繞能繞oxox軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)圈的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)圈的4 4個(gè)邊分別與個(gè)邊分別與x x、y y軸平行，軸平行，線(xiàn)圈中電流方向如圖，當(dāng)空間加上如下所述的哪線(xiàn)圈中電流方向如圖，當(dāng)空間加上如下所述的哪種磁場(chǎng)線(xiàn)圈會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)：種磁場(chǎng)線(xiàn)圈會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)： A.A.方向沿方向沿x x軸的恒定磁場(chǎng)軸的恒定磁場(chǎng) B.B.方向沿方向沿y y軸的恒定磁場(chǎng)軸的恒定磁場(chǎng) C.C.方向沿方向沿z z軸的恒定磁場(chǎng)軸的恒定磁場(chǎng) D.D.方向沿方向沿x x軸的反方向的軸的反方向的恒定磁場(chǎng)恒定磁場(chǎng)答案

38、：答案：B(1).(1).在速度垂直于磁場(chǎng)時(shí)，洛倫在速度垂直于磁場(chǎng)時(shí)，洛倫茲力最大茲力最大(3)(3)洛倫茲力的方向用左手定則洛倫茲力的方向用左手定則( (注意：注意：四指的方向?yàn)檎姾傻乃闹傅姆较驗(yàn)檎姾傻倪\(yùn)動(dòng)方向，或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反運(yùn)動(dòng)方向，或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向。方向。) )(2).(2).洛倫茲力始終垂直于速度，洛倫茲力始終垂直于速度，所以洛倫茲力不做功所以洛倫茲力不做功洛倫茲力洛倫茲力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力洛倫茲力的公式：洛倫茲力的公式：f f= =qvBqvB+ +f fv v問(wèn)題分析：?jiǎn)栴}分析：三只帶電小球，從同一高度，分別在水三只帶電小球，從同一高度，分別在水

39、平電場(chǎng)、垂直紙面向內(nèi)的磁場(chǎng)、只有重力作用下自平電場(chǎng)、垂直紙面向內(nèi)的磁場(chǎng)、只有重力作用下自由落下，試分析它們落地的時(shí)間、速率。由落下，試分析它們落地的時(shí)間、速率。EB例例1111顯像管的磁偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈由兩個(gè)半圓鐵芯上繞以顯像管的磁偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈由兩個(gè)半圓鐵芯上繞以導(dǎo)線(xiàn)制成，如圖所示當(dāng)線(xiàn)圈中通以圖示電流，導(dǎo)線(xiàn)制成，如圖所示當(dāng)線(xiàn)圈中通以圖示電流，并在圓環(huán)中心（顯像管的軸線(xiàn)方向）有垂直紙面并在圓環(huán)中心（顯像管的軸線(xiàn)方向）有垂直紙面向外的陰極電子束運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些電子將向外的陰極電子束運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些電子將 A A向左偏轉(zhuǎn)向左偏轉(zhuǎn) B B向右偏轉(zhuǎn)向右偏轉(zhuǎn) C C向下偏轉(zhuǎn)向下偏轉(zhuǎn) DD向上偏轉(zhuǎn)向上偏轉(zhuǎn)答案:D 帶電粒子在勻

40、強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)rvmqvB2qBmvr qBpqBmEk2qmU2B1224TrmqvB qBmT2注意：注意：周期與運(yùn)動(dòng)速周期與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)度無(wú)關(guān) 例例1 1：兩個(gè)粒子帶電量相等，在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中只：兩個(gè)粒子帶電量相等，在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中只受磁場(chǎng)力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則受磁場(chǎng)力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則( )( ) A. A.若速率相等，則半徑相等若速率相等，則半徑相等 B.B.若速率相等，則周期相等若速率相等，則周期相等 C.C.若動(dòng)量大小相等，則半徑相等若動(dòng)量大小相等，則半徑相等 D.D.若動(dòng)能相等，則周期相等若動(dòng)能相等，則周期相等C:軌跡問(wèn)題的定性分析

41、例例2 2：如圖所示，在長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)中有恒電流：如圖所示，在長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)中有恒電流I I通過(guò)，導(dǎo)通過(guò)，導(dǎo)線(xiàn)正下方電子初速度線(xiàn)正下方電子初速度v v方向與電流方向與電流I I的方向相同，電的方向相同，電子將子將 A.A.沿路徑沿路徑 a a 運(yùn)動(dòng)，軌跡是圓運(yùn)動(dòng)，軌跡是圓 B.B.沿路徑沿路徑 a a 運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)， 軌跡半徑越來(lái)越大軌跡半徑越來(lái)越大 C.C.沿路徑沿路徑 a a 運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)， 軌跡半徑越來(lái)越小軌跡半徑越來(lái)越小 D.D.沿路徑沿路徑 b b 運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)， 軌跡半徑越來(lái)越大軌跡半徑越來(lái)越大n例3.一帶電粒子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子的一段徑跡如圖，徑跡上每一段都可看成園弧，由于帶電

42、粒子使沿途中空氣電離，粒子的能量逐漸減少(電量不變),則可判斷:nA、粒子從a b ，帶正電；nB、粒子從b a ，帶負(fù)電；nC、粒子從a b ，帶正電；nD、粒子從b a， 帶負(fù)電。ab答案：Bn例4.勻強(qiáng)磁場(chǎng)里的薄金屬片，其平面與磁場(chǎng)方向平行，一個(gè)粒子從某一點(diǎn)從PQ垂直于v的速度射出，動(dòng)能是E，射出后粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。今測(cè)得它在金屬片兩邊的軌跡半徑之比是10:9，若在穿越板的過(guò)程中，粒子受到的阻力大小及電量恒定，則：nA、粒子每過(guò)一次金屬片，n速度減小了 nB、 粒子每過(guò)一次金屬片，n速度減小了 0.19E;nC、 粒子穿過(guò)5次后陷入金屬片；nD、 粒子穿過(guò)9次后陷入金屬片；ME21

43、01解題回顧：在磁場(chǎng)中作圓周運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，其軌跡半徑變化有兩種情況：1、EK變化 V變化 r變化 2、B變化 r變化 :帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的定量計(jì)算：定量計(jì)算：方法：定圓心，找半徑方法：定圓心，找半徑已知入射方向和出射方向已知入射方向和出射方向已知入射方向和出射點(diǎn)已知入射方向和出射點(diǎn)在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Tt 例例5 5: :垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅限于寬度為垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅限于寬度為d d的條的條形區(qū)域內(nèi)形區(qū)域內(nèi), ,磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B. .一個(gè)質(zhì)量為一個(gè)質(zhì)量為mm, ,電量為電量為q q的粒子以一定的速度垂直于磁場(chǎng)邊界方向從的粒子以一定的速度垂

44、直于磁場(chǎng)邊界方向從 點(diǎn)點(diǎn)垂直飛入磁場(chǎng)區(qū)垂直飛入磁場(chǎng)區(qū), ,如圖所示如圖所示, , 當(dāng)它飛離磁場(chǎng)區(qū)時(shí)當(dāng)它飛離磁場(chǎng)區(qū)時(shí), ,運(yùn)動(dòng)方運(yùn)動(dòng)方 向偏轉(zhuǎn)向偏轉(zhuǎn) 角角. .試求粒子的運(yùn)試求粒子的運(yùn) 動(dòng)速度動(dòng)速度v v以及在磁場(chǎng)中以及在磁場(chǎng)中 運(yùn)動(dòng)的時(shí)間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t t. .0d = R sin=mvBqsinvBqdmsin為粒子穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間，為答：運(yùn)動(dòng)粒子的速度BqmmBqdtsinv解析：解析：例6.一足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿(mǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),現(xiàn)從矩形區(qū)域ad的中點(diǎn)0處,垂直磁場(chǎng)射入一速度方向跟ad邊夾角為300,大小為v0的帶電粒子,已知粒子質(zhì)量為m,電量為q,ad邊長(zhǎng)

45、為L(zhǎng),ab邊足夠長(zhǎng),重力忽略不計(jì).求(1)粒子能從ab 邊射出v0的大小范圍.(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間.V0abcdODvf 例例7 7： 一帶電質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量為一帶電質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量為mm，電量為，電量為q q，以平，以平行于行于x x軸的速度軸的速度v v從從y y軸上的軸上的a a點(diǎn)射入圖中第一象限點(diǎn)射入圖中第一象限所示的區(qū)域，為了使該質(zhì)點(diǎn)能從所示的區(qū)域，為了使該質(zhì)點(diǎn)能從x x軸上的軸上的b b點(diǎn)以垂點(diǎn)以垂直于直于x x軸的速度軸的速度v v射出，可在適當(dāng)?shù)牡胤郊右粋€(gè)垂射出，可在適當(dāng)?shù)牡胤郊右粋€(gè)垂直于直于xyxy平面、磁感強(qiáng)度為平面、磁感強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)若此磁的勻強(qiáng)磁場(chǎng)若此磁場(chǎng)僅分布

46、在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，試求這圓形磁場(chǎng)區(qū)場(chǎng)僅分布在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，試求這圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小半徑重力忽略不計(jì)域的最小半徑重力忽略不計(jì)例例8 8圖中的圖中的S S是能在紙面內(nèi)的是能在紙面內(nèi)的360360方向發(fā)射電子的方向發(fā)射電子的電子源，所發(fā)射出的電子速率均相同電子源，所發(fā)射出的電子速率均相同MNMN是一塊足是一塊足夠大的豎直擋板，與電子源夠大的豎直擋板，與電子源S S的距離的距離OSOS= =L L，擋板的，擋板的左側(cè)分布著方向垂直與紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感左側(cè)分布著方向垂直與紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為強(qiáng)度為B B設(shè)電子的質(zhì)量為設(shè)電子的質(zhì)量為mm，帶電量為，帶電量為e e，求：，求：（1 1）要使

47、電子源發(fā)射的電子能達(dá)到檔板，則發(fā)射的電）要使電子源發(fā)射的電子能達(dá)到檔板，則發(fā)射的電子速率至少要多大？子速率至少要多大？（2 2）若電子源發(fā)射的電子速率為）若電子源發(fā)射的電子速率為eBL/meBL/m， 擋板被電子擊中的范圍有多大？要求擋板被電子擊中的范圍有多大？要求 在圖中畫(huà)出能擊中擋板的距在圖中畫(huà)出能擊中擋板的距OO點(diǎn)上下最點(diǎn)上下最 遠(yuǎn)的電子運(yùn)動(dòng)軌跡遠(yuǎn)的電子運(yùn)動(dòng)軌跡答案LmBeL)13)(2(;2)1(:vfV1f1v2f2例例9 9. .如圖所示如圖所示, ,在直角坐標(biāo)系的第一在直角坐標(biāo)系的第一, ,二象限內(nèi)有垂直于二象限內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,第三象限有沿第三象限有沿

48、Y Y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng), ,第四象限內(nèi)無(wú)電場(chǎng)和磁場(chǎng)第四象限內(nèi)無(wú)電場(chǎng)和磁場(chǎng). .質(zhì)量為質(zhì)量為mm, ,帶電量為帶電量為q q的粒的粒子從子從MM點(diǎn)以速度點(diǎn)以速度v v0 0沿沿X X軸負(fù)方向進(jìn)入電場(chǎng)軸負(fù)方向進(jìn)入電場(chǎng), ,不計(jì)粒子的不計(jì)粒子的重力重力, ,粒子經(jīng)粒子經(jīng)X X軸上的軸上的N N和和P P點(diǎn)最后又回到點(diǎn)最后又回到MM點(diǎn)點(diǎn). .設(shè)設(shè)OMOM= =OPOP= =l l, ,ONON=2=2l l. .求：求：(1)(1)帶電粒子的電性帶電粒子的電性, ,電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度E E的大小的大小(2)(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B的大小和方向的大小和方向(

49、3)(3)粒子從粒子從MM點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng), ,經(jīng)經(jīng)N,PN,P點(diǎn)點(diǎn)最后又回到最后又回到MM點(diǎn)所用的時(shí)間點(diǎn)所用的時(shí)間 :動(dòng)態(tài)分析:v變化 f 變化 帶電粒子 受力變化 a變化 例例1010. .質(zhì)量為質(zhì)量為mm, ,帶電量為帶電量為- -q q的絕緣滑環(huán)套在固定于水的絕緣滑環(huán)套在固定于水平方向且足夠長(zhǎng)的絕緣桿上平方向且足夠長(zhǎng)的絕緣桿上, ,如圖所示如圖所示. .滑環(huán)與桿之滑環(huán)與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 , ,整個(gè)裝置處在磁感強(qiáng)度為整個(gè)裝置處在磁感強(qiáng)度為B B的的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,B B的方向垂直紙面向外的方向垂直紙面向外. .現(xiàn)給滑環(huán)一個(gè)現(xiàn)給滑環(huán)一個(gè)水平向右瞬時(shí)沖量水平

50、向右瞬時(shí)沖量I I使其開(kāi)始運(yùn)動(dòng)使其開(kāi)始運(yùn)動(dòng), ,已知當(dāng)已知當(dāng)I I= =I I0 0時(shí)時(shí), ,滑滑環(huán)恰能沿桿作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)環(huán)恰能沿桿作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng), ,求求: : (1) (1)I I0 0的大小的大小 (2)(2)若瞬時(shí)沖量為某一定值若瞬時(shí)沖量為某一定值I Is s， 且且I Is sI I0 0, ,求滑環(huán)沿桿運(yùn)動(dòng)過(guò)求滑環(huán)沿桿運(yùn)動(dòng)過(guò) 程中克服摩擦力所做的功程中克服摩擦力所做的功 ( (設(shè)滑桿足夠長(zhǎng)設(shè)滑桿足夠長(zhǎng), ,沿環(huán)仍在桿上沿環(huán)仍在桿上). ).質(zhì)量為質(zhì)量為1g,1g,帶電量為帶電量為5 51010-4-4C C圓環(huán)套在傾角為圓環(huán)套在傾角為370370的絕的絕緣細(xì)棒上緣細(xì)棒上, ,可以沿

51、細(xì)棒自由滑行可以沿細(xì)棒自由滑行( (滑行時(shí)環(huán)帶電量不變滑行時(shí)環(huán)帶電量不變). ).已知圓環(huán)與細(xì)棒間的摩擦系數(shù)為已知圓環(huán)與細(xì)棒間的摩擦系數(shù)為0.1,0.1,整個(gè)裝置放在一電整個(gè)裝置放在一電磁場(chǎng)共同存在區(qū)域磁場(chǎng)共同存在區(qū)域, ,電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度E=5N/C,E=5N/C,方向水平向左方向水平向左, ,磁磁感應(yīng)強(qiáng)度感應(yīng)強(qiáng)度B=10T,B=10T,方向垂直紙面向里方向垂直紙面向里. .設(shè)細(xì)棒足夠長(zhǎng)設(shè)細(xì)棒足夠長(zhǎng). .求求(1)(1)如果環(huán)帶的是正電荷如果環(huán)帶的是正電荷, ,則環(huán)從靜止釋放后則環(huán)從靜止釋放后, ,下滑的最大下滑的最大速度和最大加速度是多大速度和最大加速度是多大?(2)?(2)如果環(huán)帶的是負(fù)

52、電荷如果環(huán)帶的是負(fù)電荷, ,則則環(huán)加速度達(dá)到時(shí)環(huán)加速度達(dá)到時(shí), ,其速度是多大其速度是多大? ? 最大速度是多少最大速度是多少? ?n例例1414。如圖所示。如圖所示, ,在空間有水平方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁在空間有水平方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度大小為感強(qiáng)度大小為B B，方向垂直紙面向里，在磁場(chǎng)中，方向垂直紙面向里，在磁場(chǎng)中有一長(zhǎng)為有一長(zhǎng)為l l、內(nèi)壁光滑且絕緣的細(xì)筒、內(nèi)壁光滑且絕緣的細(xì)筒MNMN豎直放置，豎直放置，筒的底部有一質(zhì)量為筒的底部有一質(zhì)量為mm，帶電量為，帶電量為+ +q q的小球，現(xiàn)的小球，現(xiàn)使細(xì)筒使細(xì)筒MNMN沿垂直磁場(chǎng)方向水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，沿垂直磁場(chǎng)方向水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)小球帶電量不變?cè)O(shè)小球帶電量不變1 1 若使小球能沿筒壁上升，則細(xì)筒運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)滿(mǎn)若使小球能沿筒壁上升，則細(xì)筒運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？足什么條件？2 2 當(dāng)細(xì)筒運(yùn)動(dòng)的速度為時(shí)，試討論小球?qū)ν脖诘漠?dāng)細(xì)筒運(yùn)動(dòng)的速度為時(shí)，試討論小球?qū)ν脖诘膲毫﹄S小球沿細(xì)筒上升高度之間的關(guān)系壓力隨小球沿細(xì)筒上升高度之間的關(guān)系n例例11.11.在直徑為在直徑為d d的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)的圓形